朱赟

（中鐵二十四局集團(tuán)浙江工程有限公司，杭州310009）

1 研究背景

在我國(guó)高速鐵路發(fā)展的大環(huán)境下，無(wú)砟軌道作為常見的軌道板形式，其質(zhì)量可以直接決定高鐵線路的使用壽命。因?yàn)樵诟咚倭熊嚭奢d作用下，橋梁下部結(jié)構(gòu)或路基是道床板的支撐體系，軌道板經(jīng)過鋼軌傳遞列車荷載，接觸面有限，故它產(chǎn)生的彎矩作用較小，所以，單一的列車荷載使軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞的可能性小。在1 年的施工過程中，季節(jié)及溫度不斷發(fā)生變化。因此，溫度變化因素對(duì)軌道板長(zhǎng)期的使用性能起著決定性的作用，因此，可以將溫度場(chǎng)與氣候條件以及它們之間的關(guān)系作為對(duì)無(wú)砟軌道進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和試驗(yàn)的研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)和確定無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)中的溫度荷載取值。而無(wú)砟軌道的主要材料為鋼筋混凝土，其材料性能為耐壓不耐拉，溫度應(yīng)力的本質(zhì)為拉應(yīng)力，拉應(yīng)力又是產(chǎn)生混凝土裂縫的主要因素，所以，溫度荷載是道床板受到的主要荷載之一，可直接影響道床板的正常使用[1]。

由于無(wú)砟軌道相對(duì)于有砟軌道具有很多的優(yōu)勢(shì)，如養(yǎng)護(hù)工程量少、成本低、強(qiáng)剛度、變形量可控、耐久性好等特點(diǎn)，我國(guó)客運(yùn)專線軌道結(jié)構(gòu)均以無(wú)砟軌道為主。但是由于我國(guó)無(wú)砟軌道鋪設(shè)起步較晚，總體數(shù)量少，在設(shè)計(jì)理論和施工經(jīng)驗(yàn)上還缺乏相關(guān)權(quán)威的資料和經(jīng)驗(yàn)。因此，研究道床板在溫度應(yīng)力作用下的系統(tǒng)變形、位移響應(yīng)和應(yīng)力響應(yīng)，對(duì)無(wú)砟軌道混凝土施工技術(shù)的提升具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 CRTS I 型雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)組成

2.1 結(jié)構(gòu)組成

CRTS I 型雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自上到下分別為：60kg/m 鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、混凝土道床板、限位凸臺(tái)、混凝土底座板。

道床板由鋼筋混凝土單元板組成，橋梁段道床板采用分塊澆筑，道床板寬度為2 800mm，厚度為260mm，長(zhǎng)度一般為5～7m。橋上每塊道床板設(shè)置2 個(gè)凸向底座板方向的限位凸臺(tái)，限位凸臺(tái)在高度方向成四棱臺(tái)型，凸臺(tái)高度110mm。道床板與底座板之間采用4mm 聚丙烯土工布作為隔離層，限位凸臺(tái)四周密貼彈性墊層。

道床板配筋：縱向19 根φ20mm 鋼筋，配筋率0.8%～0.9%（高配筋率是為了保證在低溫條件下產(chǎn)生有控制的裂紋，即裂縫間隔2～2.5m，裂縫寬度小于0.5mm）。

2.2 軌道板技術(shù)參數(shù)

混凝土保護(hù)層的最小厚度35mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C40，抗壓強(qiáng)度：40MPa，彈性模量：32 500MPa。

3 溫度荷載作用與小結(jié)

3.1 溫度荷載

無(wú)砟軌道道床板處在冬季嚴(yán)寒氣候條件下施工，其間最低溫度約-7℃，最高氣溫13℃。溫度變化以及外部環(huán)境溫度與新澆筑混凝土溫度形成的溫差會(huì)使道床板產(chǎn)生熱應(yīng)變和熱變形，如果熱變形受到約束，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體內(nèi)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度內(nèi)力。熱應(yīng)變等于材料的線性膨脹系數(shù)和單元溫度變化（溫差）的乘積，材料的線性膨脹系數(shù)由材料的本身性質(zhì)決定[2]。

道床板屬于具有彎曲剛度的單元，無(wú)砟軌道道床板混凝土施工時(shí)溫度溫度梯度與結(jié)構(gòu)的初始溫度沒關(guān)系。定義溫度梯度為10℃，即單元上部溫度加5℃，下部溫度減5℃。

3.2 施工經(jīng)驗(yàn)小結(jié)

在冬季施工時(shí)，無(wú)砟軌道道床板頂部呈現(xiàn)“收縮”的趨勢(shì)，底部呈現(xiàn)“膨脹”的趨勢(shì)，最大的拉應(yīng)力出現(xiàn)在無(wú)砟軌道的頂層，當(dāng)混凝土還未達(dá)到初凝強(qiáng)度時(shí)，此過程中產(chǎn)生的溫度拉應(yīng)力極易使道床板頂面產(chǎn)生裂縫。為了控制裂縫的出現(xiàn)，需采取冬季施工措施對(duì)道床板混凝土采取保溫措施。因此，設(shè)計(jì)了一種在施工過程中可移動(dòng)的棚架。

4 移動(dòng)棚架

4.1 移動(dòng)棚架組成

主體骨架：主體骨架橫向每間隔2m 設(shè)置直徑3cm 的拱形空心鋼管，拱腳處為50cm 長(zhǎng)的直鋼管；縱向拱頂設(shè)置1 根同規(guī)格直鋼管，橫向和縱向鋼管搭接處采用套管連接，構(gòu)成骨架。整個(gè)棚架用防水布覆蓋在表面，雨季防水，冬季保溫。為了防止整個(gè)棚架被風(fēng)吹起，在防水布面層在網(wǎng)一層5cm×5cm 的安全繩網(wǎng)，繩子端綁在欄桿或聲屏障立柱上。

行走裝置：行走裝置是由兩側(cè)各一個(gè)寬度2cm、直徑6cm的滾輪和直徑4cm 的鋼管軸承組成。將軸承固定裝置焊接在一個(gè)直徑為4cm，高度6cm 的套管上，套管套在骨架上，通過插銷和骨架固定在一起。

固定裝置：固定套管采用直徑5cm 的鋼管，鋼管骨架套在套管內(nèi)，通過插銷固定。套管固定在防護(hù)墻2m 一道的1cm 寬的斷縫處，防護(hù)墻外側(cè)橫放兩根長(zhǎng)20cm 的5cm×5cm 方木，鐵絲通過斷縫將套管與方木綁扎牢固。

保溫防水裝置：骨架頂面用防水油布全覆蓋，兩端封閉，配合1 臺(tái)50kW 的鼓風(fēng)機(jī)保溫。

4.2 工作原理

主體骨架橫縱向采用輕質(zhì)空心鋼管，橫橋向?yàn)楣靶?，縱橋向直鋼管，橫向和縱向鋼管搭接處采用套管連接，構(gòu)成骨架的整體穩(wěn)定。整個(gè)骨架分成6m 一段，通過插銷固定在防護(hù)墻斷縫處防止傾斜。骨架與行走裝置焊接，行走輪防止在兩側(cè)防護(hù)墻頂面。整個(gè)移動(dòng)棚用防水布覆蓋在表面，雨季防水，冬季保溫。為了防止整個(gè)移動(dòng)棚被風(fēng)吹起，可在防水布面層在鋪設(shè)一層5cm×5cm 的安全繩網(wǎng)，繩子端綁在欄桿或聲屏障立柱上。澆筑混凝土?xí)r，需2 個(gè)人工配合將6m 一段的棚架一段段推送至已澆筑的混凝土部位。

4.3 使用方法

首先，在工廠將空心鋼管骨架和行走裝置加工好，用平板車運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。后將固定套管擺放在每個(gè)防護(hù)墻斷縫內(nèi)側(cè)，2 根5cm×5cm 的方木放在內(nèi)側(cè)，通過鐵絲與套管固定牢固。安裝完固定套管后，將行走裝置的套管套在鋼管骨架上，通過插銷固定，人工將一段段的鋼管骨架抬至防護(hù)墻斷縫處，將骨架底部插入到固定套管內(nèi)，用插銷固定。依次拼裝成一個(gè)整體。待整體拼裝完成后，將油布完全覆蓋在骨架頂面，油布邊緣繩子固定在骨架上，開啟鼓風(fēng)機(jī)。最后，施工下一段時(shí)，將固定套管上的鐵絲全部松開，分段通過人工推至下一施工部位，然后用鐵絲將方木和套管綁扎牢固。

4.4 移動(dòng)棚架優(yōu)點(diǎn)

移動(dòng)棚架優(yōu)點(diǎn)包括：（1）安裝使用方便，構(gòu)造輕便，需要的人力少，可循環(huán)使用；（2）可在雨天及低溫天氣澆筑混凝土，有效地保護(hù)混凝土面，配合鼓風(fēng)機(jī)可保溫，防止混凝土受凍而影響混凝土質(zhì)量；（3）該工法有效解決了雨天及低溫天氣不能施工無(wú)砟道床混凝土工程，保證了混凝土質(zhì)量以及工期進(jìn)度，避免了人員窩工，節(jié)約了成本。

5 結(jié)論

移動(dòng)棚避免了因天氣原因而造成的人員窩工，在施工工期緊、難度大的條件下縮短了工期。同時(shí)移動(dòng)棚施工工藝有效保障了雨天施工混凝土的外觀平整度以及低溫下施工的混凝土質(zhì)量，使用方法簡(jiǎn)單，易上手，原材循環(huán)利用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，值得推廣。