钢筋混凝土整体道口板和钢模的设计方案

2020-10-31黄兴启王春峰苏嘉睿

四川建材 2020年10期

黄兴启，王春峰，苏嘉睿，周南

(山东高速铁建装备有限公司，山东潍坊 262603)

1 研究背景

铁路通行量逐步增加，道口处的道床易出现不同程度的质量问题，难以维持正常使用状态，不利于列车的稳定运行。现阶段，国内道口板工程中的可选方式主要有钢轨顺铺和橡胶道口板，但各自都不具备足够的稳定性与耐久性，在列车冲击力的作用下易受到损伤。理论上，铁路道口处的通行列车必须满足轴重要求，任何形式的超轴重列车都不可在该处通行。但从现阶段的行业发展状况来看，大型重载机动车的超载现象屡见不鲜，导致道口承受的冲击力明显超过自身的承载水平，安全隐患较多[1]。尽管混凝土道口板的质量较好，但在通货量持续增加的背景下，结构表面受损现象也在所难免。

2 传统道口板的主要问题

1)稳定性不足。传统道口板普遍采取的是分开式结构形式，难以与道床和轨道框架稳定对接，结构处于相对独立的状态，不具备足够的稳定性。列车长时间通行后道床发生不同程度的下沉现象，使道口板失稳，并且雨水的作用还将导致道床翻浆，该段的稳定性明显下降，并且道床下沉、道口板失稳等问题都具有持续性，质量问题将逐步恶化[2]。

2)基础不均匀沉降、缺乏完整性。铺设施工过程中局部的找平砂浆过于集中，从而发生不均匀沉降现象。承轨槽宽度大于许可值形成有害空间。道口板之间采取钢轨连接的方式，若底部基础发生沉降现象将导致道口板缺乏完整性，车辆于该处通行时伴有明显颠簸。

3)承载力偏差。部分道口板为土质基础，不具备足够的承载力且道床的结构也存在局限性，由于采取的是道碴结构，因此易发生变形与下沉现象。车辆在道口板上通行时将产生冲击力，该部分传递至轨枕后对结构造成不良影响。此外车辆超载现象较为普遍，此时也明显超过轨枕的设计承载力，道口板受损更为严重。

4)排水性能差。普通道口作业条件欠佳，难以配套高效的排水系统，车辆通过道口时携带的杂物将伴随雨水发生持续性的下渗，逐步聚集在道床内，随之引发道床翻浆、钢轨扣件锈蚀等质量问题。

5)病害处治难度大。道口的结构组成复杂，对于微小病害的处治工作则必须拆除道口铺面板和钢轨轮缘槽，具有“牵一发而动全身”的特点，而两部分结构规格与自重都相对较大，导致工作量明显增加。为确保施工作业的安全性，病害整治期间必须同时封锁铁路，此时需要与当地相关部门积极沟通，工作量明显较大。

3 总体方案设计

3.1 道口板方案设计

如图1所示，为道口板效果图。

1)载重汽车的通行将对道口板产生冲击作用，针对此问题，对普通Ⅲ型枕采取侧部加宽处理措施，形成宽度为3 000 mm的板结构。干拌砂浆是较为传统的材料，但施工后易发生不均匀沉降现象，导致板结构的弯矩明显增加，因此在板结构的基础上采取了加厚处理措施，设为500 mm。

2)道口板间应形成稳定的连接关系，在采用常规的钢轨连接方式外，还增添了预埋件焊接手段，以确保道口板形成具有稳定性的整体结构，避免局部的不均匀下沉。承轨槽设为八字形，目的在于减小有害空间，保证车辆可平稳通行。

3)针对承轨槽周边采取加固措施，通过L70角钢以维持稳定性，以免在车辆荷载作用下受损。道口板的中下部则均采用的是C60混凝土，并将其有效填充到该部分的结构里，使基础受力具有均匀性。

4)采用预埋套管连接，在避免导电现象的同时更有助于减少成本，且扣件具有通用性，与Ⅲa型预应力轨枕相同，因此后续的维修作业更为便捷。

此处所提的道口板具有完整、稳定的特点，同时又可以满足便捷安装及更换的要求，在传统方式的基础上采取优化措施，选用八字形承轨槽，从而减小有害空间，保证了车辆通行的安全性。板子顶面增设了有机纤维材料，可提高板结构的耐久性。此外，整体道口板具有更强的承载能力，可满足大轴重承载的要求。

3.2 钢模方案设计

钢模设计需重点考虑承轨槽的安装，作为道口板中至关重要的部件，其对于钢轨的轨距、坡度都具有明显的影响。为确保列车的稳定运行，必须严格控制好承轨槽的尺寸，具体要求见表1。

表1 道口板承轨槽尺寸要求表

初步研究后拟定出技术方案，即承轨槽采取多部分组合的形式，具体包含上、左、右三部分，彼此间通过螺栓实现稳定的连接，结束脱模作业后再拆解。但现阶段缺乏明确的安装基准，因此上板尺寸的调整难度相对较大，必须将下部左右侧板卸下，经过多次调整后方可满足要求。针对此问题采取改进措施，钢模底板为固定模板的形式，呈上窄下宽的特点，通过螺栓栓接的方式处理左右上三块板，使其稳定在固定模板上。存在脱模需求时，由于固定模板的结构采取的是上窄下宽的方式，因此形成良好的脱模斜度，可快速将道口板脱出，并给安装提供了基准，可达到高效、高精度安装的效果。如图2所示，为钢模承轨槽示意图。

图2 钢模承轨槽示意图

钢模结构参照的是行业内较为主流的CRTSⅢ型轨道板模具，结构组成包括支腿、底座、侧板、承轨槽和电机。其中，侧部模板的安装量较大，同时对安装精度也提出较高的要求，为尽可能减小人工劳动强度，采取滑轨抽拉的方式，端部模板则以实际需求为准改进长度，采取的是螺栓与底板连接的方式。板结构的厚度较大，虽然在侧部与底部两处设置了振动电机，但只具备辅助作业的能力，因此需要配套振动棒。

4 生产工艺及关键要点

本道口板的施工难度较大，拼装件与预埋件的数量相对较多，在实际生产时需加强工艺控制，保证各项细节的生产质量[3]，具体有。

1)设置专用胎具，于该处完成不等边角钢的焊接作业，严格控制尺寸，确保上拱变形量≤3 mm。

2)以设计图纸为依据完成不等边角钢上钢筋弯钩的焊接作业，确保焊接质量，以免对钢筋直径造成不良影响，否则会导致角钢与混凝土无法有效粘结和道口板部分棱角受损。

3)做好承轨槽组装前的准备工作，深度清理施工所用部件的杂物，再将该部分与钢模拼装成整体结构，严格检查底板内棱角的相对距离，要求各部分形成的缝隙宽度≤0.2 mm。

4)道口板厚度较大，采取分三层依次灌注的方式，并用模具上附带着的振动电机振捣混凝土，以提高混凝土的密实度。振动电机的频率间隔控制在700 mm内，且要合理控制施工进度，不可因赶料而出现局部浆体聚集的情况。振动电机结束作业后使用尺杆来抹平表面。

单块板的混凝土用量为4.5 m3，大体积混凝土施工期间易发生内部温度过高的现象，混凝土内外部温差过大时板结构开裂概率明显加大，因此，升温阶段需要加强对温度的控制，适当放慢升温速率，正常情况下不宜超过45℃。随着混凝土温度的下降，及时检测表面温度，实测值与环境温度的差值在20℃内时便可安排人员脱模。养生期间重点关注板心与板结构表面的温度，两处的差值不可超过15℃。