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1、CRTS型双块式无砟轨道 关键技术分析,中铁第一勘察设计院集团有限公司 二八年二月,1、结构及特点 2、施工工艺 3、铺设精度 4、裂缝控制 5、改进措施,主要内容,1、结构及特点,型双块式结构由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板、支承层等结构组成。,钢轨,双块式轨枕,道床板,支承层,扣件：有挡肩，无挡肩,C60，桁架钢筋连接两个混凝土块,C40，连续没有伸缩缝、现浇混凝土结构， 宽2.8m，路基上厚24cm,水硬性材料或C15混凝土，连续结构， 每隔5.2m设假缝，深100m,路基上CRTS型双块式无砟轨道横断面,轨道结构高度：830mm 排水：直线地段中间填平向两侧排水 曲线地段中间设积水井，
2、用排水管排至路基一侧 道床板连续，不设伸缩缝；支承层每隔5.2m设置假缝,长桥上CRTS型双块式无砟轨道横断面,分块结构，每块长6.44m，伸缩缝宽10cm；板宽2.8m，厚26cm； 在底座上预留两个凹槽，每块板下设抗剪凸点限位； 底座高16cm，通过门型钢筋与梁面保护层连接； 保护层厚约15cm，设2横向排水坡，桥面三向排水。 采用轨枕框架施工，仅能调整每5根枕轨之间的距离。为适应32m梁长，轨枕间距定为654mm,每孔梁刚好布置5块板。,隧道内CRTS型双块式无砟轨道横断面,道床板连续 在隧道仰拱上直接做道床板，不另设支承层 道床板厚280mm 轨道结构高度570mm,2、施工工艺,主要
3、施工机械 道床板混凝土浇注完成后轨枕框架后压入轨枕,施工工艺及工效,控制测量,支脚模板安装,绑扎钢筋,浇注混凝土,压入轨枕,抹面,养护,目前在隧道内第一线施工的平均循环是14分钟。第二线，由于混凝土供应等问题，平均循环增至18分钟。综合，平均循环时间是16分钟。按此计算，24小时可铺设292m。,1、结构及特点小结,1、连续现浇混凝土道床板 优点：纵向连续，稳定性好；刚度均匀。 缺点：道床板内温度应力较大，开裂几率增大。 2、轨枕框架后压入轨枕施工（与型双块式区别） 优点：机械化程度较高，施工进度较快；不需工具轨；轨枕周围混凝土密实性较好。 缺点：铺设精度受轨枕框架等设备精度影响；轨枕后压入道
4、床，不能实现双层配筋。,关于铺设精度的几个问题： 缓和曲线范围，轨枕框架内5根轨枕不能实现超高线性渐变的影响? 该项误差是目前的CRTS型双块式轨道和型板式轨道结构共有的。在最小曲线半径7000m地段，最小缓和曲线长度540m，超高145mm，3.25m范围内的超高变化值为0.9mm。该项误差在高速铁路铺设精度容许范围之内。另外，如采用无挡肩轨枕，WJ7型扣件配充填式无级调高垫板，该项误差可以通过扣件消除。,3、铺设精度,关于铺设精度的问题,相邻框架之间相对精度? 在轨枕框架等工装设备误差恒定的条件下，相邻框架之间的误差受支脚测量精度影响;在对支脚精度提出较高要求的条件下，这种影响较小。目前支
5、脚的安装误差（方向、高程）0.5mm，相邻支脚安装误差（方向、高程）0.3mm。,错位,曲线地段轨枕框架内5根轨枕的圆顺度? 这种误差影响很小。在最小曲线半径7000m的圆曲线上，5根轨枕最大内矢为0.45mm。当曲线半径增大，这个值更小。如果采用无级调距的 WJ-7型扣件，该项误差可以通过扣件消除。 虽然线型上存在上述台阶、错位、折线误差，但均能满足高速铁路平顺性的要求。,郑西线试验段实测铺设精度,郑西线凤凰岭隧道内200m试验段轨道几何形位检测报告：（如下表） 位于缓和曲线上，采用12.5m旧轨，现场铝热焊，在还没有进行扣件最终的调整之前。 检测手段：联合使用GEDO系统与Trimble
6、S6全站仪。,实测数据表格,中、德两国几何形位要求指标不一样，我国的验标控制的指标相对来说严格。,从检测数据来看，水平偏差2mm的有10处，2mm以上的有1处；轨距的偏差2mm的有50处（17），2mm以上的有6处，主要出现在钢轨接头处。高低和轨向由于两国测量方法不一样，以上数据按德国测量方法处理后，有2处轨向超过2mm。 以上检测数据除个别外，基本满足德国关于无砟轨道铺设精度的要求。根据外方提供的资料，这个精度与德国已经实施的精度基本相同。 需要通过扣件最终调整，才能满足我国关于高速铁路铺设精度的相关要求。,测试数据分析,3、铺设精度,道床板外形尺寸要求：,3、铺设精度,轨枕安装尺寸要求：,
7、双块式无砟轨道每组轨枕框架（5根轨枕）之间的轨枕间距难以满足5mm的要求。原因是轨枕框架有15mm的安装间隙，相邻两个框架之间的轨枕间距误差理论上可以达到30mm。这一精度可以通过减小这一间隙来提高。,3、铺设精度小结,1、各种无砟轨道结构均需通过扣件进行最终调节，CRTS型双块式无砟轨道铺设精度可以满足高速铁路的要求。 2、改进的措施和建议： 加强对工装设备的变形检测 （目前这一工作正在进行） 加强施工过程中的质量控制,4、裂缝控制,裂缝控制标准： 德国AKFFV4 上表面0.5mm，有轨枕结构的自由开裂，无轨枕结构的控制性开裂； 我国目前尚无明确的规定，参考混凝土结构设计规范，对于道床板结
8、构，温暖地区处于二（a）类环境，寒冷和严寒地区处于二（b）类环境，裂缝控制宽度暂定为0.2mm。,4、裂缝控制,德国裂缝控制设计思路： 参考公路路面的工程经验 连续结构+中间单层配筋，0.5mm裂缝宽度 60年使用寿命,4、裂缝控制,我国早期设计的隧道内整体道床结构均采用每隔56m设伸缩缝的做法，隧道内温度条件较好，裂缝不明显。 如果在路基上改为分块式结构，对于裂缝控制有利，但改变了连续道床板的设计理念，对于轨道结构的稳定性产生不利影响，而采取诸如支承层凿毛等措施来增加道床板与下部连接，与分块板自由伸缩的理念是矛盾的。,4、裂缝控制,按照我国钢筋混凝土结构设计原理，受弯构件应在受拉区配置结构钢
9、筋；而且采用双层配筋较单层配筋对于裂缝控制更为有利。 对于型双块式轨道来说，由于采用轨枕框架后压入轨枕施工方法，无法满足双层配筋的要求。,从目前施工的情况来看，混凝土裂缝宽度大多数集中在0.5mm以内，但也存在超标现象。 从形态分析，现场混凝土裂缝主要是由于混凝土的温度变化或收缩引起的，属于变形裂缝。 从出现的位置来看，支承层假缝处反射到道床板上的裂缝较多。,影响裂缝的主要原因分析及对策,主要原因分析 支承层混凝土材料的强度过高，收缩量较大，而且支承层施工后，与施工道床板之间的时间间隔太短，在以上两方面共同作用下，下部支承层带动道床板开裂。,影响裂缝的主要原因分析及对策,支承层材料 德国规定采
10、用水硬性材料或C15混凝土，目前也倾向于采用低标号混凝土，原因是从施工情况来看，水硬性材料底层密实性不好，往往需要分两层施工，在两次施工时间存在一定间隔的情况下，对结构稳定性有一定影响。 对于型双块式来说，特殊的是由于支承层需要固定支脚（用于轨道定位），精度要求较高，采用水硬性支承层精度不易保证，支承层需采用混凝土材料。,影响裂缝的主要原因分析及对策,支承层混凝土强度 德国采用C12/15，相当于我国的C15混凝土； 这里存在这样的矛盾：一方面，混凝土等级不宜过高，等级越高，混凝土收缩量越大，支承层假缝处的裂缝宽度及对上部道床板的影响也就越大；另一方面，无砟轨道结构设计使用寿命按60年考虑，参
11、照我国混凝土结构设计规范中耐久性有关要求，强度等级不宜过低，对应于处于二类环境下的结构，混凝土最低等级为C25、C30，当有可靠工程经验时可降低一个等级，也就是C20、C25。,影响裂缝的主要原因分析及对策,支承层假缝的处理 每隔5.2m（8根轨枕）设置假缝，且设在两根轨枕之间，以免在轨枕侧面引起开裂； 原在假缝处设置300mm的PE膜隔离，反而使裂缝反射到300mm边缘处的道床板上；建议假缝处采用沥青密封，以隔离施工道床板的混凝土，此外在道床板两侧，密封可以避免杂物或大量雨水渗入。,影响裂缝的主要原因分析及对策,支承层施工后与道床板施工的时间间隔 由于支承层混凝土早期收缩较大，带动上部道床板
12、开裂，因此，需保证支承层施工以后，到道床板施工之前应有一定的时间间隔。建议时间按1个月考虑。,影响裂缝的主要原因分析及对策,混凝土材料 优化混凝土配合比，减少水泥用量，采用低水化热水泥，控制水泥比表面积。 控制道床板混凝土弹性模量，不宜过高。 对于掺入具有防裂功能的纤维材料，我们认为：由于连续双块式无砟轨道设计的理念就是自由开裂，产生细而密的裂缝，放散温度应力，而采用纤维混凝土纵然可以使裂缝变稀，也就是裂缝间距加大，但开裂是连续结构固有的特点，这样反而有使单条裂缝宽度增大的可能。,影响裂缝的主要原因分析及对策,施工控制 控制混凝土入模温度不超过25。 支承层浇筑完成后，在2436h内完成切缝。
13、 加强对道床板混凝土的养护工作，轨枕安装、混凝土整平完成后立即喷养护剂，抹面完成后及时用湿土工布对道床板混凝土进行洒水覆盖养护，湿润养护不少于7天。洒水养护1天后还需采用隔热垫覆盖养护。 加强混凝土的保温措施，防止混凝土温差裂缝。,4、裂缝控制小结,由于结构本身特点，型双块式道床板裂缝控制主要从以下几个方面进行：支承层的材料、强度、假缝的设置、与道床板的施工时间间隔以及混凝土材料、施工控制等。 德国采用的0.5mm的裂缝控制标准，能否满足60年使用寿命的要求尚待验证。,5 改进措施 双块式轨枕的设计改进,轨枕挡肩加高10mm，增强了在扣件调高量较大时的稳定性；在德国使用过程中，调高较大时，需要
14、特殊设计部件进行加强，费用较高，且稳定性也不理想。,原设计,郑西线采用,50mm,60mm,双块式轨枕的设计改进,考虑到我国钢筋生产的情况，对桁架钢筋的长度进行模数设计，其长度均设计为2500mm。有利于生产加工，节约原材料。,原设计,郑西线采用,双块式轨枕的设计改进,加强了弯起钢筋：将桁架钢筋与轨枕结构钢筋相焊接，增强了整体性，省去了原来的网片固定方式，便于混凝土浇筑时钢筋网架的架立和定位，利于钢筋网架的成形，减少了人为因素的影响，缩减工序，有效的节约了制造时间。,原设计,郑西线采用,桥上结构底座配筋,底座：厚16cm，采用C40混凝土， 无纵向结构钢筋，仅有门型钢筋 与梁面保护层相连。,桥上结构底座配筋,当列车荷载作用在连续梁上时，荷载作用的邻跨出现不同程度的上拱，以及在桥梁徐变上拱作用下，由于底座和梁面的刚性连接，底座上部边缘混凝土将承受拉应力。 由于客运专线梁较高，根据桥梁变形的容许限值计算，底座上部边缘混凝土的拉应力较大，已超过混凝土的抗拉强度，对于底座产生不利影响； 建议在连续梁上，混凝土底座根据计算设置结构钢筋。,谢谢！,
