張 趙 胤

(1.武漢理工大學(xué)，湖北武漢 430063;2.中國煤炭科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院，湖北武漢 430064)

0 引言

無碴軌道是以混凝土或?yàn)r青砂漿取代散粒道碴道床而組成的軌道結(jié)構(gòu)形式，它具有軌道穩(wěn)定性高，剛度均勻性好，結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)和維修工作量顯著減少等特點(diǎn)，較傳統(tǒng)的有碴軌道有更好的適應(yīng)性。無碴軌道已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于我國的客運(yùn)專線、地鐵、輕軌等，無碴軌道的整體道床具有維護(hù)工作量少、結(jié)構(gòu)簡單、整體性強(qiáng)及表面整潔等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，我國裝卸煤的鐵路站場基本上還采用傳統(tǒng)的道碴式道床，這種道床雖然造價(jià)比較低，但是鋪設(shè)在煤倉、翻車機(jī)房等裝卸煤的鐵路站場上卻有很多的缺點(diǎn)，比如說不便于裝卸車及清道作業(yè)、線路的養(yǎng)護(hù)和維修工作復(fù)雜。

目前全國各個煤礦都在建設(shè)花園型礦區(qū)，為了減少裝卸車站對環(huán)境的污染，提高車站的整潔美觀，改善勞動條件、提高勞動生產(chǎn)率，在神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目卸儲煤裝置翻車機(jī)范圍內(nèi)采用了鋪設(shè)鋼筋混凝土支承塊式整體道床的無碴軌道。

1 平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目平面布置按照項(xiàng)目總布置圖，布置4股道，其中2道，8道為卸車(空車)線，4道，6道為卸車(重車)線，4股道縱斷面按照總圖布置要求，軌頂高程均統(tǒng)一高度。根據(jù)場區(qū)鐵路股道布置形式和整體道床布置要求，以及場區(qū)內(nèi)廠房布置等條件的限定，本段鐵路橫斷面各股道間采用平坡連接，縱向水泥混凝土面層采用1‰坡，以便利于縱向混凝土面層排水，股道間土路基上做15 cm厚砂礫石基層和10 cm厚混凝土面層。

2 鐵路基床以下路堤及地基設(shè)計(jì)

由于整體道床是連續(xù)現(xiàn)澆的混凝土，一旦基底發(fā)生沉陷，修補(bǔ)極為困難。因此設(shè)計(jì)對路基的填筑和對施工的質(zhì)量要求較高。1)基床以下路堤應(yīng)優(yōu)先選用A，B組填料和C組的塊石、礫石類填料。當(dāng)選用C組細(xì)粒土填料時，應(yīng)根據(jù)土源性質(zhì)進(jìn)行改良后填筑。其壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合規(guī)定。2)軟土地段的路堤填筑過程中，必須控制填土速率?？刂茦?biāo)準(zhǔn)為:路堤中心地面沉降速率晝夜不得大于10 mm，坡腳水平位移速率每晝夜不得大于5 mm。

3 整體道床設(shè)計(jì)

3.1 整體道床的結(jié)構(gòu)

在神華包頭煤制烯烴項(xiàng)目中采用了支承塊式無碴道床結(jié)構(gòu)(見圖1)。由預(yù)制的支承塊和就地灌注的道床混凝土組成。

軌枕:采用彈性支承塊，支承塊間距為568.18 mm，每6.25 m道床共11對支承塊。支承塊預(yù)制采用C50混凝土，支承塊與道床混凝土連成整體。

道床:由鋼筋混凝土基礎(chǔ)組成，道床混凝土采用C40混凝土，并配置鋼筋以防止裂紋擴(kuò)展。無碴道床每隔6.25 m，設(shè)一伸縮縫，伸縮縫采用2 cm厚預(yù)制瀝青板隔離，伸縮縫上部6 cm灌注瀝青膠砂，伸縮縫處的道床鋼筋斷開，無碴道床兩側(cè)與側(cè)溝之間設(shè)施工縱縫，采用乳化瀝青涂刷隔離，以防止道床混凝土收縮后帶動側(cè)溝開裂。

圖1 支承塊式無碴軌道典型示意圖

鋼軌:采用50 kg/m。

扣件:無碴道床段采用預(yù)埋套管式彈性分開式扣件;扣件鐵墊板上部可設(shè)置充填式墊板。

排水:整體道床的排水是一個至關(guān)重要的問題，許多整體道床都是由于排水不暢，致使基底長期浸于水中而產(chǎn)生下沉，引起道床嚴(yán)重下沉并開裂。本次設(shè)計(jì)橫向排水溝過整體道床時，采用明溝形式穿過道床，溝臂利用整體道床C15混凝土墊層，溝底按2‰坡度做10 cm厚C15混凝土墊層，墊層下用碎石鋪至土路基。

3.2 整體道床強(qiáng)度計(jì)算分析

1)基本假定。

把整體道床視為彈性地基上的梁，采用溫克爾假定，地基單位面積上所受的壓力與地基沉陷量成正比:P(x)=k·y(x)，k為地基沉陷系數(shù)，或稱地基抗力系數(shù)。

因鋼軌通過彈性扣件和墊板固定在整體道床之上，整體道床又置于彈性地基上，因此，在強(qiáng)度計(jì)算時，將鋼軌與整體道床視作雙重彈性基礎(chǔ)疊合梁，其簡化的力學(xué)模式如圖2所示，第一梁(鋼軌)為半無限長梁，輪載作用于鋼軌接頭的一端;第二梁(道床)為定長梁。

圖2 軌道縱向計(jì)算模型

2)整體道床的計(jì)算尺寸。

圖3 干凈整潔的卸儲煤鐵路站場

根據(jù)彈性基礎(chǔ)上梁和板計(jì)算的一般規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)的長度小于其寬度的3倍時，應(yīng)當(dāng)作板計(jì)算;而長度大于3倍寬度的情況下可當(dāng)作梁來計(jì)算，這樣，就不致產(chǎn)生過大的誤差。整體道床的寬度為2.6 m，自然分段長度有6.25 m和12.5 m兩種，兩股鋼軌下的道床結(jié)構(gòu)具有對稱性。因此，為簡化計(jì)算，把整體道床當(dāng)作梁計(jì)算是合適的。梁高按整體道床實(shí)際的設(shè)計(jì)厚度計(jì)。在整體道床強(qiáng)度計(jì)算中，除了沿鋼軌方向按雙重彈性基礎(chǔ)梁計(jì)算外，還需進(jìn)行垂直鋼軌方向的橫向彈性地基梁的計(jì)算，計(jì)算單元是截取一個支承間距的載條，寬度為57 cm，長度為整體道床的全寬2.6 m(見圖3)。

4 結(jié)語

鋼筋混凝土支承塊式整體道床的無碴軌道具有整體性強(qiáng)、線路穩(wěn)定平順、維修工作量小，工人勞動條件大為改善。該道床雖然一次性投資較大，施工質(zhì)量要求較高，但總體經(jīng)濟(jì)效益好、社會效益也很顯著。無碴軌道在裝卸煤鐵路站場的應(yīng)用還不是很多，隨著科研、設(shè)計(jì)、施工和營運(yùn)等多方面的經(jīng)驗(yàn)積累，存在的問題也將進(jìn)一步改進(jìn)，設(shè)計(jì)也將越來越合理。

［1］ 張勁峰，王合生，徐明生.鋼筋混凝土軌枕式整體道床在煤倉下的應(yīng)用［J］.中州煤炭，1998(3):47-48.

［2］ 高江寧.整體道床計(jì)算方法與設(shè)計(jì)參數(shù)研究［D］.成都:西南交通大學(xué)，2004.

［3］ 向 俊，郭高杰，赫 丹，等.彈性支承塊式無碴軌道振動分析新模型［J］.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008(1):41-45.