CN105200868A - 一种新型板式无砟轨道结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高速铁路、城市轨道交通用新型预制板式无砟轨道结构。一种新型预制板式无砟轨道结构，它包括钢轨、扣件、预制轨道板、板下充填调整层、底座、限位凸台，所述的轨道板是中间透空框架形式(贯通孔)，在底座(4)上与预制轨道板中间贯通孔相对应设置凸台(5)，所述限位凸台(5)为单个或多个，本发明能使调整层所受拉应力减小，轨道板承受更大的拉应力，可充分发挥轨道板的高强度大刚度功能；轨道板设置贯通孔降低了制造成本，也减轻了轨道板所受纵向温度力，大幅降低单元板式轨道结构板角翘曲；限位凸台在轨道板中间，便于轨道板等部件更换、以及轨道不均匀沉降时进行抬升纠偏等维修整治。

Description

一种新型板式无砟轨道结构

技术领域

本发明涉及无砟轨道铺设领域，特别是一种新型板式无砟轨道及其制造方法。

背景技术

目前，我国无砟轨道型式主要有CRTSⅠ型双块式、CRTSⅠ型板式、CRTSⅡ型板式和CRTSⅢ型板式几种，在工程造价、施工效率、可维修性等方面均有不同的优缺点。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道具有较高的整体性，可沿用轨枕的设计和制造技术，造价相对较低，但其现浇道床板及预制轨枕与道床板新老混凝土结合面容易产生裂纹；道床板为现浇混凝土，表面排水坡施工困难，施工质量控制相对困难，施工效率也相对较差，同时，轨道结构出现破坏性伤损时，可维修性相对较差。

CRTSⅠ型板式无砟轨道具有良好的施工性能和可修复性，其梁端凸型挡台受力最大，但梁端凸型挡台为半圆形，抗变形能力及对于大跨度桥梁适应性相对较差；充填层水泥乳化沥青砂浆性能稳定性和耐久性受原材料、施工工艺及气候条件影响较大，且乳化沥青用量较多，导致充填层材料成本相对较高。

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构整体性和纵向连续性较好，轨道平顺性好，但其施工操作繁琐，轨道板纵连结构可维修性相对较差，梁端设置锚固结构，对于相邻路基结构的整体性产生不利影响，且对于后期的工程调整适应性较差，轨道板精加工造价昂贵，建筑成本最高。

CRTSⅢ型板式无砟轨道采用自密实混凝土代替水泥乳化沥青砂浆，为防止调整层混凝土开裂铺设钢筋网片，并在轨道板下预埋门型筋，使轨道板与自密实混凝土调整层连接为一个整体，结构耐久较性好，但其充填层自密实混凝土采用集中拌和、罐车运至现场浇注，浪费比例较大，也造成成本较高，同时，板下限位凹槽有机弹性材料劣化、轨道结构出现破坏性伤损时，可维修性较差。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种新型板式无砟轨道及其制造方法。

一种新型板式无砟轨道，包括钢轨、扣件、预制轨道板、板下充填调整层、底座、限位凸台，其中：所述新型板式无砟轨道包括至少一个预制轨道板和调整层构成且设置在相应的一个底座上。所述预制轨道板设置在所述调整层上且在中部形成有至少一个贯通孔，所述限位凸台具有与所述贯通孔的形状相对应的形状，钢轨设置于所述预制轨道板上。所述的轨道板是中间透空(贯通孔)框架形式。

所述的底座上设置限位凸台,其位置与预制轨道板中间透空处(贯通孔)相对应，且限位凸台外径尺寸小于轨道板贯通孔。所述限位凸台为单个或多个，相对应的轨道板贯通孔为单个或多个，为单个贯通孔时，其贯通孔沿轨道方向(纵向)边长大于其横向边长；为多个中间透空框架时，其框架可为方形、圆形、及由直线和弧线组成的形状。

所述预制轨道板贯通孔与限位凸台之间设置减振层(6)，减振层(6)可在轨道板贯通孔内侧预先安装或后期现场浇注；减振层(6)由弹性材料构成；所述弹性材料为预制橡胶弹性垫板或现浇双组分聚氨酯。采用预制橡胶弹性垫板时，轨道板贯通孔内侧立面和凸台外侧立面均有凸或凹的分布状结构，则橡胶弹性垫板两侧有凹或凸的分布状结构与之吻合，橡胶垫板紧贴轨道板贯通孔内侧立面，其与凸台间的空隙用不收缩抗裂水泥砂浆或混凝土浇注填充固定；现浇双组分聚氨酯时，先在轨道板贯穿孔和凸台间隙粘贴灌注袋，后将搅拌好的聚氨酯浇注填充。

所述充填调整层(3)可选用自密实混凝土、自流平砂浆、聚合物乳液-水泥复合砂浆或混凝土等材料中的一种，优选的调整层为乳化沥青-水泥复合砂浆，施工方式可采用四周安装模板或灌注袋施工，优选的为灌注袋施工，则板下两条状调整层之间可形成排水通道。

所述预制轨道板(2)的底面与所述调整层(3)之间设置隔离层(7)；隔离层(7)由土工布、无纺布或者防粘涂料形成。

所述的相邻预制轨道板(2)之间设有缝隙，且相邻的预制轨道板(2)之间无任何连接或填充材料。

所述的一种新型板式无砟轨道，所述底座沿纵向为单元分块式结构，相邻底座单元之间设有横向缝隙，每个底座单元长度可为一块或多块轨道板对应的长度。

根据本发明的另一个方面，一种制造上述新型板式无砟轨道的方法包括以下步骤：

1)安放底座钢筋网，进行分块浇筑混凝土以形成所述底座，底座混凝土达到70％强度时，可浇注限位凸台，也可预留凸台钢筋结构；

2)安装预制轨道板，精调所述预制轨道板的位置，然后设置预制轨道板的压紧装置；

3)灌注板下充填层材料。若限位凸台混凝土已浇注，可先将两个长条形灌注袋铺设在轨道板两边承轨台对应下方，再灌注板下充填调整层，板下两条状调整层之间形成排水通道；若预留了限位凸台钢筋，也可以先将轨道板底预先设立隔离层后，在板下空腔四周树立模板、橡胶垫板预先安装在轨道板贯通孔内侧立面，最后将充填层材料从预留限位凸台钢筋处灌注进入，直至饱满，凸台与板下充填层形成一体，所用优选的材料为自密实混凝土；

4)板下充填层材料硬化后，即可在轨道板贯通孔与限位凸台间隙现场安装或浇注的减振层弹性材料(凸台与板下充填层一体浇注时可省掉)。

优选地，所述弹性材料为预制橡胶弹性垫板或现浇双组分聚氨酯。

在所述步骤3)中，当架立所述模板时，预先在轨道板的底面形成隔离层。

进一步地，在预制轨道板的底面粘结土工布、无纺布或塑料布以作为隔离层；或者在所述底面喷涂防粘涂料作为隔离层。

可选地，在所述步骤3)中，当使用所述灌注袋时，预制轨道板的底面直接接触调整层外的灌注袋。

调整层和限位凸台可以整体浇注成型或者单独地浇注成型。

另外，在底座的强度达到设计强度的70％以上后，才能够执行所述步骤2)。

由于本发明的调整层与轨道板之间对应面为平面，导致调整层与轨道板之间为相互分离的两层，与现有的轨道板下预埋门型筋与自密实混凝土调整层连接为一个整体结构相比，本发明能使调整层所受拉应力减小，轨道板承受更大的拉应力，可充分发挥轨道板的高强度大刚度功能；轨道板设置贯通孔降低了制造成本，也减轻了轨道板所受纵向温度力，大幅降低单元板式轨道结构板角翘曲；限位凸台在轨道板中间，便于轨道板等部件更换，在不均匀沉降时可方便快捷地进行抬升纠偏等维修整治。另外，限位凸台(5)也可与调整层一起浇注成型，所需调整层砂浆能采用当前大量闲置的移动式砂浆车现场制备，可大幅减少原材料和社会资源浪费，并减少了凸台施工程序，提高了施工效率。

因而，本发明提供的无砟轨道型式从结构设计和受力方面考虑较为合理，具有良好的结构稳定性、耐久性和可修复性，以及良好的施工便捷性，能满足铁路、轻轨、地铁等轨道交通高平顺性和高稳定性的要求。

附图说明

本发明的上述及其它方面和特征将从以下结合附图对实施例的说明清楚呈现，其中：

图1为根据本发明实施例1的新型板式无砟轨道的主视图；

图2为根据本发明实施例1的新型板式无砟轨道的侧面剖视图；

图3为根据本发明实施例1的新型板式无砟轨道的断面剖视图；

图4为根据本发明实施例2的新型板式无砟轨道的主视图；

图5为根据本发明实施例2的新型板式无砟轨道的侧面剖视图；

图6为根据本发明实施例3的新型板式无砟轨道的主视图；

图7为根据本发明实施例3的新型板式无砟轨道的侧面剖视图；

图8为根据本发明实施例3的新型板式无砟轨道的断面剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种新型板式无砟轨道及其制造方法进行详细描述。

根据本发明的新型板式无砟轨道包括钢轨1、至少一个预制轨道板单元和至少一个底座4。所述至少一个预制轨道板单元中的每一个由预制轨道板2和调整层3构成且设置在相应的一个底座上。在每一个预制轨道板单元中，调整层3设置在底座4上，预制轨道板2设置在调整层3上且在中部形成有至少一个贯通孔，调整层3上设置有相应地配合在每一个贯通孔中的限位凸台5，所述限位凸台具有与所述贯通孔的形状相对应的形状，钢轨1设置于预制轨道板2上。预制轨道板单元和底座的数量可以根据轨道的长度来任意选择，从而满足各种轨道的要求。

根据本发明的新型板式无砟轨道，调整层3与预制轨道板2之间的对应面为平面，使得调整层与预制轨道板为相互分离的两层，这与现有的轨道板下预埋门型筋与自密实混凝土调整层连接为一个整体结构相比，能够使调整层所受拉应力减小，而轨道板承受更大的拉应力，即两者依据各自的刚度发挥其最大作用。本发明的无砟轨道包括至少一个底座，而在每一个底座上设置至少一个预制轨道板单元，底座的这种单元分块式设计能减少混凝土底座不规则开裂，提高底座的耐久性，并且轨道板、调整层和底座为分层结构且轨道板与调整层之间无粘结，使结构受力更加合理，可提高隔层结构的耐久性。此外，由于预制轨道板采用单元分块式结构，当轨道板受整体温度荷载变化时，仅受扣件和凸台对轨道板的约束作用，减轻轨道板所受纵向温度力，因此所受温度应力远小于连续式板式无砟轨道所受温度力，满足铁路高平顺性和高稳定性的要求。另外，由于预制轨道板2的中部形成有至少一个贯通孔，调整层3上设置有相应地配合在每一个贯通孔中的限位凸台5。因此，凸台穿过轨道板面作为限位装置限制轨道板在底座上的横向移动和纵向移动，可获得轨道板与调整层之间的无粘结设计，并且可保持轨道正确的几何形位，保证列车载荷、温度荷载等的有效传递，进一步提高了轨道结构的稳定性。进一步地，由于轨道板的中间透空框架结构，不仅大幅降低了轨道板的自重和制造成本，并可消除由温差引起整体板四角翘曲而产生离缝的不足。

进一步地，预制轨道板2的底面可以与调整层3直接接触或者在其之间设置有隔离层。例如，如图1-3所示，预制轨道板2的底面与调整层3之间设置隔离层7。隔离层7例如可以由土工布、无纺布、塑料布或者防粘涂料形成，但隔离层的材料不限于此。在预制轨道板与调整层之间设置隔离层进一步方便轨道的维修。

另外，限位凸台5与预制轨道板2的内侧设置减振层6。例如，如图1-3所示，预制轨道板2与限位凸台5之间设置减振层6。减振层6由弹性材料形成。优选地，所述弹性材料为树脂弹性材料，更优选地，所述弹性材料为预制预制橡胶弹性垫板或现浇双组分聚氨酯。在此所述的材料仅为例示性，而减振层的材料不限于此，可以采用本领域常用的任何弹性材料。通过在预制轨道板与限位凸台之间设置减振层，可以减小轨道振动。

进一步地，相邻的预制轨道板2之间设有缝隙，且相邻的预制轨道板2之间无任何连接或填充材料。另外，相邻的底座4之间设有缝隙。由此，本发明的新型板式无砟轨道形成分块式单元结构。相邻的预制轨道板之间的缝隙与相邻底座之间的缝隙可以对齐，也可以不对齐。本发明的实施例1中显示了缝隙对齐的实施例。

此外，预制轨道板2例如可以为预制的C60钢筋混凝土框架板，限位凸台5例如采用抗压强度为30MPa以上钢筋混凝土(或砂浆)。根据一个示例，调整层3可以采用自密实混凝土、自流平砂浆、或聚合物改性水泥砂浆和混凝土。

图1-图3显示了根据本发明的实施例1的新型板式无砟轨道，其中单个预制轨道板2的中部形成有一个贯通孔，使得单个调整层上设置有一个限位凸台5。在实施例1中，所述限位凸台5延轨道方向的纵向边长于该限位凸台的横向边。

图4和图5显示了根据本发明的实施例2的新型板式无砟轨道，实施例2与实施例1的不同之处在于单个预制轨道板2的中部形成有多个贯通孔，使得单个调整层上设置有多个限位凸台5。虽然在此图示显示贯通孔为四边形，但贯通孔形状不限于此，所述限位凸台5可以具有方形、圆形、直线和弧线中任一个或多个组成的形状。

如图6-8所示，显示了根据本发明的实施例3的新型板式无砟轨道。在该实施例中，凸台用混凝土浇注，轨道板两边承轨台下充填层为聚合物-水泥复合低弹模自流平砂浆，并采用长条形灌注袋法施工，可减少三分之一的充填层材料用量。

接下来，将说明根据本发明的制造上述新型板式无砟轨道的方法。具体地，根据本发明的制造方法包括以下步骤：

1)安放底座钢筋网，进行分块浇筑混凝土以形成所述底座，底座混凝土达到70％强度时，可浇注限位凸台，也可预留凸台钢筋结构；

2)安装预制轨道板，精调所述预制轨道板的位置，然后设置预制轨道板的压紧装置；

3)若限位凸台(5)已浇注，则先将两个长条形灌注袋铺设在轨道板两边承轨台对应下方，再灌注板下充填调整层；若只预留了限位凸台(5)钢筋，则轨道板底预先设立隔离层后，先将板下空腔四周树立模板，再将充填层材料从预留限位凸台钢筋处灌注进入，直至饱满；

4)板下充填层材料硬化后，即可现场浇注轨道板(2)贯通孔与限位凸台(5)之间的减振层(6)弹性树脂材料；若减振材料为预制橡胶垫板，则应在灌注充填层材料前，预先安装在轨道板贯通孔内侧。

5)在预制轨道板2上铺设钢轨。

进一步可选地，在所述至少一个贯通孔的边界预先安装弹性材料或者后续浇注弹性树脂材料，从而在预制轨道板2与限位凸台5之间形成减振层6。

在所述步骤3)中，当架立所述模板时，预先在预制轨道板2的底面形成隔离层7。具体地，例如，在预制轨道板2的底面粘结土工布、无纺布或塑料布以作为隔离层7，或者在所述底面喷涂防粘涂料作为隔离层7。而另一方面，在所述步骤4)中，当铺设灌注袋时，预制轨道板2的底面直接接触调整层3。

此外，调整层3和限位凸台5可以整体浇注成型或者单独地浇注成型。

另外，优选地，在底座4的强度达到设计强度的70％以上后，才能够执行所述步骤2)，以保证整个新型板式无砟轨道的强度和稳固性。

另外，按照本发明思想，根据具体道岔铺设情况，可通过改变预制轨道板外观尺寸、中间贯通孔参数，也可将本发明应用于道岔区。如此，则我国岔区不均匀沉降的整治修复可采用简单快捷的方式。

尽管对本发明的典型实施例进行了说明，但是显然本领域技术人员可以理解，在不背离本发明的精神和原理的情况下可以进行改变，其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。

Claims (9)

1.一种新型板式无砟轨道，包括钢轨(1)、扣件、预制轨道板(2)、板下充填调整层(3)、底座(4)、限位凸台(5)，其中：所述新型板式无砟轨道包括至少一个预制轨道板(2)和调整层(3)构成且设置在相应的一个底座上,所述预制轨道板(2)设置在所述调整层(3)上且在中部形成有至少一个贯通孔，所述限位凸台具有与所述贯通孔的形状相对应的形状，钢轨(1)设置于所述预制轨道板(2)上,所述的轨道板是中间透空框架形式。

2.根据权利要求1所述的一种新型板式无砟轨道，其中，所述的底座(4)上设置限位凸台(5),其位置与预制轨道板中间透空处相对应，且限位凸台(5)外径尺寸小于轨道板贯通孔。

3.根据权利要求1所述的一种新型板式无砟轨道，其中，所述限位凸台(5)为单个或多个，相对应的轨道板贯通孔为单个或多个，为单个贯通孔时，其贯通孔沿轨道方向(纵向)边长大于其横向边长；为多个中间透空框架时，其框架可为方形、圆形、及由直线和弧线组成的形状。

4.根据权利要求1所述的一种新型板式无砟轨道，其中，所述预制轨道板(2)贯通孔与限位凸台(5)之间设置减振层(6)。

5.根据权利要求4所述的一种新型板式无砟轨道，其中，所述减振层可在轨道板贯通孔内侧预先安装或后期现场浇注；减振层(6)由弹性材料构成；所述弹性材料为预制橡胶弹性垫板或现浇双组分聚氨酯。

6.根据权利要求1所述的一种新型板式无砟轨道，其中，所述调整层(3)可选用自密实混凝土、自流平砂浆、聚合物乳液-水泥复合砂浆或混凝土等材料中的一种，优选的调整层为乳化沥青-水泥复合砂浆，施工方式可采用四周安装模板或灌注袋施工。

7.根据权利要求1所述的一种新型板式无砟轨道，其中，所述预制轨道板(2)的底面与所述调整层(3)之间设置隔离层(7)；隔离层(7)由土工布、无纺布或者防粘涂料形成。

8.根据权利要求1所述的一种新型板式无砟轨道，其中，所述的相邻预制轨道板(2)之间设有缝隙，且相邻的预制轨道板(2)之间无任何连接或填充材料。

9.根据权利要求1所述的一种新型板式无砟轨道，所述底座(4)沿纵向为单元分块式结构，相邻底座单元之间设有横向缝隙，每个底座单元长度可为一块或多块轨道板对应的长度。