CN109811595A - 一种可拼拆弹性轨枕结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种可拼拆弹性轨枕结构，轨枕包括两个独立的相对对称设置的混凝土轨枕块、工字钢连杆、弹性隔离套靴、减振垫板；工字钢连杆预制固定在混凝土轨枕块内并从其一头伸出，工字钢连杆的上、下翼缘水平且腹板竖直设置；弹性隔离套靴为容纳混凝土轨枕块的壳套，弹性隔离套靴顶部无盖且在一头设置开口，在其内底壁上放置减振垫板，混凝土轨枕块嵌入弹性隔离套靴内腔支撑在减振垫板上并与弹性隔离套靴固定，工字钢连杆从开口伸出，弹性隔离套靴设置在轨枕基坑内固定，两个相对设置的混凝土轨枕块内的工字钢连杆对接，对接的工字钢连杆通过连接板固定连接。本发明可解决现有弹性轨枕施工时受地铁运营状况影响、施工时间长、施工空间有限的技术问题。

Description

一种可拼拆弹性轨枕结构及施工方法

技术领域

本发明涉及城市轨道交通中的地铁道床技术领域，具体为用于地铁道床改造的一种可拼拆弹性轨枕结构及施工方法。

背景技术

随着人们对出行舒适性要求的提高，环境噪声问题变得日益重要。轨道结构作为支撑列车运行的主要结构，高平顺性和高稳定性是保证轨道交通***安全性和舒适性的重要保证。由轨道结构承载力降低和病害引起的钢轨几何状态降低、线路平顺性下降是引发异常轮轨振动噪声的主要因素，严重时将危及行车安全。随着使用年限的增加，轨道结构病害发展速度加快，越来越多的轨道交通线路面临着养护、维修的问题。

整体道床在地铁中广泛应用，为彻底解决道床病害，降低城市轨道交通产生的噪声，需要对病害严重、振动超标的地段进行道床改造。弹性轨枕作为一种中级减振措施应用于城市轨道交通中的减振地段，由钢筋混凝土轨枕、橡胶包套、微孔橡胶垫板三个部件组成，组装后置于既定位置后浇筑整体道床，减振效果为8～12dB。由于地铁运营条件复杂，天窗期段，施工空间有限的特点，现有的弹性轨枕不适用地铁改造施工，急需研发一种用于地铁道床改造的可拼拆弹性轨枕。

发明内容

本发明的目的是提供一种可拼拆弹性轨枕结构及施工方法，解决现有弹性轨枕施工时受地铁运营状况影响、施工时间长、施工空间有限的技术问题。

本发明采用以下技术手段：

一种可拼拆弹性轨枕结构，所述轨枕包括两个独立的相对对称设置的混凝土轨枕块、工字钢连杆、弹性隔离套靴、减振垫板；

所述工字钢连杆预制固定在混凝土轨枕块内并从所述混凝土轨枕块一头伸出，所述工字钢连杆的上、下翼缘水平且腹板竖直设置；

所述弹性隔离套靴为容纳所述混凝土轨枕块的壳套，所述弹性隔离套靴顶部无盖且在一头设置开口，在其内底壁上放置减振垫板，所述混凝土轨枕块嵌入弹性隔离套靴内腔支撑在减振垫板上并与弹性隔离套靴固定，所述工字钢连杆从所述开口伸出，所述弹性隔离套靴设置在轨枕基坑内固定，

两个相对设置的所述混凝土轨枕块内的工字钢连杆对接，对接的所述工字钢连杆在上翼缘顶面、下翼缘底面均设置水平连接板固定连接、在腹板两侧侧面均设置竖向连接板固定连接。

所述水平连接板通过螺栓固定连接；所述竖向连接板通过螺栓固定连接。

在所述弹性隔离套靴开口端，所述开口下方留有凸起的挡沿围挡限位所述减振垫板，所述挡沿与弹性隔离套靴底壁及侧壁一体成型。

所述弹性隔离套靴顶部朝外设置一圈凸缘；所述弹性隔离套靴与基坑之间的空隙通过浇注砂浆填充固定；所述凸缘嵌入砂浆内固定。

所述混凝土轨枕块上设置钢轨，所述钢轨通过钢轨固定扣件固定在混凝土轨枕块上，各个所述混凝土轨枕块上的所述钢轨固定扣件前后交错设置在钢轨两侧。

所述弹性隔离套靴和混凝土轨枕块之间填充环氧树脂系胶结剂固定。

所述弹性隔离套靴和混凝土轨枕块之间设置环氧树脂系胶结剂的位置在所述弹性隔离套靴的上边沿和非开口端的竖向边沿。

所述减振垫板采用三元乙丙橡胶材料，静刚度为15～35N/mm³。

一种可拼拆弹性轨枕结构的施工方法，包括以下步骤：在维修更换轨枕段，

1)开凿轨枕基坑：将一侧钢轨起道，开凿道床上的原有轨枕露出基坑；

2)组装轨枕结构：将减振垫板垫在弹性隔离套靴内底面用环氧树脂系胶结剂固定，将混凝土轨枕块嵌入弹性隔离套靴内放置在减振垫板上，所述弹性隔离套靴顶部与混凝土轨枕块之间、开口端与混凝土轨枕块之间的接缝处均设置胶带密封；使伸出的工字钢连杆朝线路内侧、将混凝土轨枕块连同弹性隔离套靴放入开凿好的基坑内；再将此根钢轨落回原位；

3)调节高程：利用未扰动侧的钢轨精调步骤中钢轨轨面高程，在所述混凝土轨枕块及基坑内侧安装好水沟模板，向所述基坑和弹性隔离套靴之间的空隙内灌注高性能自密实砂浆，所述砂浆初凝后拆除水沟模板；

4)继续施工轨枕另外一侧，重复步骤1)～3)；另外一侧轨枕结构与已安装好的轨枕结构一一相对设置，两侧的所述工字钢连杆对接；

5)连接：将水平连接板的两头通过螺栓固定在对接的一对所述工字钢连杆的上翼缘或下翼缘上，将竖向连接板的两头通过螺栓固定在对接的一对所述工字钢连杆的腹板两个侧面上。

本发明有以下积极有益效果：适合现有地铁道床改造施工，提供了一种可拼拆弹性轨枕，包括两个独立的带连杆轨枕块，轨枕块下方设置减振垫板，外包弹性隔离套靴，轨枕块在开凿的轨枕基坑安放、调整完毕后通过连接件螺栓连接。本发明的弹性轨枕能够有效保证轨道形位、降低地铁的振动噪声。

减振垫采用三元乙丙橡胶材料，静刚度为15～35N/mm³，使用寿命不小于60年，通过1000万次以上循环疲劳试验不破损，静刚度变化率不大于15％。

通过调整螺栓尺寸、数量及排列方式，可控制拼接节点处的抗弯强度和抗剪强度，使其与工字钢截面相同，构造施工方便、拆装灵活。

附图说明

图1为本发明的可拼拆弹性轨枕竖向截面示意图；

图2为本发明的可拼拆弹性轨枕水平方向结构示意图；

图3为本发明的混凝土轨枕内部结构示意图；

图4为本发明的三元乙丙橡胶减振垫板的结构示意图；

图5为本发明的弹性隔离套靴的局部剖视图；

图6为本发明弹性隔离套靴的结构示意图。

附图编号：1-混凝土轨枕块，2-工字钢连杆，3-减振垫板，4-螺栓，5-连接板，6-砂浆，7-弹性隔离套靴，8-钢轨固定扣件，9-钢轨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

以下实施例仅是为清楚说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

本发明提供了一种用于地铁道床改造的可拼拆弹性轨枕，该弹性轨枕由带连杆轨枕、减振垫板和连杆连接件三个部件组成。选择合理的轨枕尺寸满足结构承载力要求；选用Q235钢材以及合理尺寸，保证连接部位的强度、刚度，保持轨道良好几何形位；选用可靠的连接板和螺栓构成连接件，使连接部位具有与非连接部位等强度。结构具有良好的可安装、可维修性能，适用于地铁道床改造工程。

施工时通过分股道施工技术(利用一侧股道对另外一侧定位施工)，轨枕便于精确定位，方便调整轨底坡及保证轨道几何形位，达到易于施工、便于安装的目的。

参见图1、2，一种可拼拆弹性轨枕结构，所述轨枕包括两个独立的相对对称设置的混凝土轨枕块1、工字钢连杆2、弹性隔离套靴7、减振垫板3；

所述工字钢连杆2预制固定在混凝土轨枕块1内并从所述混凝土轨枕块1一头伸出，所述工字钢连杆2的上、下翼缘水平且腹板竖直设置；

参见图1、6，所述弹性隔离套靴7为容纳所述混凝土轨枕块1的壳套，所述弹性隔离套靴7顶部无盖且在一头设置开口，在其内底壁上放置减振垫板3，所述混凝土轨枕块1嵌入弹性隔离套靴7内腔支撑在减振垫板3上并与弹性隔离套靴7固定，所述工字钢连杆2从所述开口伸出，所述弹性隔离套靴7设置在轨枕基坑内固定，

参见图1、2，两个相对设置的所述混凝土轨枕块1内的工字钢连杆2对接，对接的所述工字钢连杆2在上翼缘顶面、下翼缘底面均设置水平连接板5固定连接、在腹板两侧侧面均设置竖向连接板5固定连接。

所述水平连接板5通过螺栓固定连接；所述竖向连接板5通过螺栓固定连接。

参见图5、6，在所述弹性隔离套靴7开口端，所述开口下方留有凸起的挡沿围挡限位所述减振垫板3，所述挡沿与弹性隔离套靴7底壁及侧壁一体成型。

所述弹性隔离套靴7顶部朝外设置一圈凸缘；所述弹性隔离套靴7与基坑之间的空隙通过浇注砂浆6填充固定；所述凸缘嵌入砂浆6内固定。

所述混凝土轨枕块1上设置钢轨9，所述钢轨9通过钢轨固定扣件8固定在混凝土轨枕块1上，各个所述混凝土轨枕块1上的所述钢轨固定扣件8前后交错设置在钢轨9两侧。

所述弹性隔离套靴7和混凝土轨枕块1之间填充环氧树脂系胶结剂固定。

所述弹性隔离套靴7和混凝土轨枕块1之间设置环氧树脂系胶结剂的位置在所述弹性隔离套靴7的上边沿和非开口端的竖向边沿。

所述减振垫板3采用三元乙丙橡胶材料，静刚度为15～35N/mm³。

一种可拼拆弹性轨枕结构的施工方法，包括以下步骤：在维修更换轨枕段，

1)开凿轨枕基坑：将一侧钢轨9起道，开凿道床上的原有轨枕露出基坑；

2)组装轨枕结构：将减振垫板3垫在弹性隔离套靴7内底面用环氧树脂系胶结剂固定，将混凝土轨枕块1嵌入弹性隔离套靴7内放置在减振垫板3上，所述弹性隔离套靴7顶部与混凝土轨枕块1之间、开口端与混凝土轨枕块1之间的接缝处均设置胶带密封；使伸出的工字钢连杆2朝线路内侧、将混凝土轨枕块1连同弹性隔离套靴7放入开凿好的基坑内；再将此根钢轨9落回原位；

3)调节高程：利用未扰动侧的钢轨9精调步骤1中钢轨9轨面高程，在所述混凝土轨枕块1及基坑内侧安装好水沟模板，向所述基坑和弹性隔离套靴7之间的空隙内灌注高性能自密实砂浆6，所述砂浆6初凝后拆除水沟模板；

4)继续施工轨枕另外一侧，重复步骤1)～3)；另外一侧轨枕结构与已安装好的轨枕结构一一相对设置，两侧的所述工字钢连杆2对接；

5)连接：将水平连接板5的两头通过螺栓固定在对接的一对所述工字钢连杆2的上翼缘或下翼缘上，将竖向连接板5的两头通过螺栓固定在对接的一对所述工字钢连杆2的腹板两个侧面上。

实施例

一种可拼拆弹性轨枕结构，包含：两个带金属连杆的独立混凝土轨枕块1，每个混凝土轨枕块1下方设置三元乙丙橡胶减振垫板3，混凝土轨枕块1安装就位后通过连接板5和高强螺栓4连接。

在混凝土轨枕块1内部预埋Q235材质工字钢的工字钢连杆2，工字钢伸出混凝土轨枕块1一定长度，在工字钢腹板和翼缘分别预留螺栓孔用于连接件连接。

通过改变工字钢的横截面尺寸调整连杆的抗弯、抗扭刚度，达到控制轨枕的竖向变形和扭转变形的目的。

工字钢高度不低于110mm采用材质Q235钢材，连接部分采用M20摩擦型高强度螺栓连接，双排8螺栓连接方式，螺栓孔采用钻成孔，孔径比螺栓公称直径大1.5mm。

减振垫板3置于混凝土轨枕块1下方，采用聚氨酯材料，静刚度为15～35N/mm3，轨枕下减振垫板3置于弹性隔离套靴7内。

弹性隔离套靴7内侧面上部三个横向边缘、两个竖向边缘须与混凝土轨枕块1之间涂抹30～40mm宽的环氧树脂系胶结剂，保证施工期间混凝土轨枕块1与弹性隔离套靴7之间紧密贴合。

连接板采用Q235钢，与工字钢接触面的抗剪承载力强度不低于55kN，翼板连接板尺寸为360×160×10mm(长×宽×厚)，腹板连接板尺寸为240×60×10mm(长×宽×厚)。

翼板连接螺栓排列间距80mm，腹板连接螺栓排列间距160mm。

本发明所述钢轨9为工字型、包括顶部轨道、中部腹板和底部水平翼缘；所述固定扣件为现有钢轨扣件，包括弹条、卡板、螺栓，所述卡板侧部将钢轨9底部翼缘压在混凝土轨枕块1上，所述卡板中部设置弹条和螺栓，所述螺栓从上向下依次穿过弹条、卡板后固定在所述混凝土轨枕块1上。

下面结合附图对本发明作进一步详述：

本发明提供了一种用于地铁道床改造的可拼拆弹性轨枕，如附图1所示，该可拼拆弹性轨枕包括混凝土轨枕块1和工字钢连杆2，三元乙丙橡胶减振垫板3设置于混凝土轨枕块1下方，弹性隔离套靴7通过环氧树脂系胶结剂牢固包裹在混凝土轨枕块1和橡胶减振垫板3外侧，其中，混凝土轨枕块1、工字钢连杆2、减振垫板3和弹性隔离套靴7必须在工厂进行试组装，尺寸匹配后批量生产为减振弹性轨枕。

工字钢连杆2选用Q235钢材，为与混凝土轨枕块1连接良好、共同受力，工字钢连杆2伸入混凝土轨枕块1的长度不少于混凝土轨枕块1长度减去40mm，外露长度不超过272mm。

组装弹性轨枕时，先将枕下橡胶减振垫板3置于弹性隔离套靴7内；弹性隔离套靴7内侧面上部三个横向边缘、两个竖向边缘须与轨枕之间涂抹30～40mm宽的环氧树脂系胶结剂，保证施工期间混凝土轨枕块1与弹性隔离套靴7之间紧密贴合；弹性隔离套靴7***边缘与混凝土轨枕块1之间全部采用宽10cm以上的胶带密封，保证整个施工过程不得使杂物进入弹性隔离套靴7内。

道床开凿施工的轨枕基坑尺寸不应小于795×368×210mm(长×宽×高)，轨枕基坑内表面的水泥薄膜、松动石子或松弱混凝土层应彻底清理干净，露出干净、致密的新茬，才能进行下一步处理。

在第一个天窗点时间完成轨枕基坑凿除后，应在基坑内安装木枕支撑钢轨9，保证次日正常运营。在第二个天窗点时间内完成轨枕铺设浇筑工作，并从第二个天窗点开始形成流水化作业。道床凿除应采用隔六凿一方式，即每隔六个轨枕凿除一个原轨枕，逐批次更换、凿除，直至替换完所有的轨枕。

在更换弹性轨枕之前，选取一侧单根钢轨9拆除钢轨9固定扣件8，拆除范围为该轨枕前后各50m。将松开钢轨固定扣件8的钢轨9起道后，将组装可拼拆弹性轨枕安放入开凿的轨枕基坑内。再将此根钢轨9落回原位，安装可拼拆弹性轨枕分开式钢轨固定扣件8及恢复其余位置的钢轨固定扣件8，利用另一侧未扰动的钢轨9精调此根钢轨9轨面高程，施工前应统一对待更换区段进行轨底坡调整，将轨底坡控制在1/30～1/50。

两独立弹性轨枕用摩擦型高强度螺栓4和连接板5牢固连接，翼板连接板采用单面板尺寸为360×160×10mm(长×宽×厚)，腹板连接板采用双面板尺寸为240×60×10mm(长×宽×厚)。

弹性轨枕精调完成后，在成对的所述混凝土轨枕块1及基坑之间安装好水沟模板，向所述基坑和弹性隔离套靴7之间的空隙内灌注高性能自密实砂浆，砂浆初凝后拆除水沟模板；浇筑砂浆前应水冲、浸润，但不得存有积水，达到面湿内干状态，并在清洁后的基坑内壁喷涂新旧混凝土结合胶。

Claims (9)

1.一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，所述轨枕包括两个独立的相对对称设置的混凝土轨枕块(1)、工字钢连杆(2)、弹性隔离套靴(7)、减振垫板(3)；

所述工字钢连杆(2)预制固定在混凝土轨枕块(1)内并从所述混凝土轨枕块(1)一头伸出，所述工字钢连杆(2)的上、下翼缘水平且腹板竖直设置；

所述弹性隔离套靴(7)为容纳所述混凝土轨枕块(1)的壳套，所述弹性隔离套靴(7)顶部无盖且在一头设置开口，在其内底壁上放置减振垫板(3)，所述混凝土轨枕块(1)嵌入弹性隔离套靴(7)内腔支撑在减振垫板(3)上并与弹性隔离套靴(7)固定，所述工字钢连杆(2)从所述开口伸出，所述弹性隔离套靴(7)设置在轨枕基坑内固定，

两个相对设置的所述混凝土轨枕块(1)内的工字钢连杆(2)对接，对接的所述工字钢连杆(2)在上翼缘顶面、下翼缘底面均设置水平连接板(5)固定连接、在腹板两侧侧面均设置竖向连接板(5)固定连接。

2.如权利要求1所述的一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，所述水平连接板(5)通过螺栓固定连接；所述竖向连接板(5)通过螺栓固定连接。

3.如权利要求1所述的一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，在所述弹性隔离套靴(7)开口端，所述开口下方留有凸起的挡沿围挡限位所述减振垫板(3)，所述挡沿与弹性隔离套靴(7)底壁及侧壁一体成型。

4.如权利要求1所述的一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，所述弹性隔离套靴(7)顶部朝外设置一圈凸缘；所述弹性隔离套靴(7)与基坑之间的空隙通过浇注砂浆(6)填充固定；所述凸缘嵌入砂浆(6)内固定。

5.如权利要求1所述的一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，所述混凝土轨枕块(1)上设置钢轨(9)，所述钢轨(9)通过钢轨固定扣件(8)固定在混凝土轨枕块(1)上，各个所述混凝土轨枕块(1)上的所述钢轨固定扣件(8)前后交错设置在钢轨(9)两侧。

6.如权利要求1所述的一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，所述弹性隔离套靴(7)和混凝土轨枕块(1)之间填充环氧树脂系胶结剂固定。

7.如权利要求6所述的一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，所述弹性隔离套靴(7)和混凝土轨枕块(1)之间设置环氧树脂系胶结剂的位置在所述弹性隔离套靴(7)的上边沿和非开口端的竖向边沿。

8.如权利要求1所述的一种可拼拆弹性轨枕结构，其特征在于，所述减振垫板(3)采用三元乙丙橡胶材料，静刚度为15～35N/mm³。

9.一种可拼拆弹性轨枕结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：在维修更换轨枕段，

1)开凿轨枕基坑：将一侧钢轨(9)起道，开凿道床上的原有轨枕露出基坑；

2)组装轨枕结构：将减振垫板(3)垫在弹性隔离套靴(7)内底面用环氧树脂系胶结剂固定，将混凝土轨枕块(1)嵌入弹性隔离套靴(7)内放置在减振垫板(3)上，所述弹性隔离套靴(7)顶部与混凝土轨枕块(1)之间、开口端与混凝土轨枕块(1)之间的接缝处均设置胶带密封；使伸出的工字钢连杆(2)朝线路内侧、将混凝土轨枕块(1)连同弹性隔离套靴(7)放入开凿好的基坑内；再将此根钢轨(9)落回原位；

3)调节高程：利用未扰动侧的钢轨(9)精调步骤1)中钢轨(9)轨面高程，在所述混凝土轨枕块(1)及基坑内侧安装好水沟模板，向所述基坑和弹性隔离套靴(7)之间的空隙内灌注高性能自密实砂浆(6)，所述砂浆(6)初凝后拆除水沟模板；

4)继续施工轨枕另外一侧，重复步骤1)～3)；另外一侧轨枕结构与已安装好的轨枕结构一一相对设置，两侧的所述工字钢连杆(2)对接；

5)连接：将水平连接板(5)的两头通过螺栓固定在对接的一对所述工字钢连杆(2)的上翼缘或下翼缘上，将竖向连接板(5)的两头通过螺栓固定在对接的一对所述工字钢连杆(2)的腹板两个侧面上。