5 无砟轨道系统再创新技术方案.docx
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5无砟轨道系统再创新技术方案
5.无砟轨道系统再创新技术方案
5.1预制板式无砟轨道
5.1.1再创新技术内容（图5.1）
单元板式无砟轨道
纵连板式无砟轨道
图5.1预制板式无砟轨道再创新技术内容
5.1.2再创新技术方案（表5.1）
表5.1预制板式无砟轨道技术方案
创新方案
主要结构组成
适用范围
扣件系统
限位方式
轨道板
调整层
底层
单元
板式
无砟
轨道
方案一
分开式
凸形挡台
单元框架板
（RC、PRC）
低弹模CAM层
混凝土底座
温暖地区
方案二
分开式
凸形挡台
单元平板
（双向预应力）
新型耐候砂浆
混凝土底座
寒冷地区
严寒地区
方案三
分开式
锚固销钉
单元平板
（双向预应力）
新型耐候砂浆
混凝土底座
严寒地区
纵连板式
无砟轨道
方案四
分开式
―――
纵连平板
（横向预应力）
高弹模CAM层
支承层
温暖地区
（路基隧道）
分开式
锚固销钉
纵连轨道板（横向预应力）
高弹模CAM层
混凝土底座
温暖地区（桥梁）
注：
温暖地区，指黄河以南[北纬35度以南]
寒冷地区，指黄河以北[北纬35度—42度]
严寒地区，指沈阳以北[北纬42度以北]
5.1.3方案一：
凸形挡台限位、低弹模CAM调整层
图5.2凸形挡台限位单元框架板式轨道
（1）主要创新点：
Ø轨道板的设计优化（结构外形尺寸、结构配筋等）。
Ø混凝土底座与凸形挡台的设计优化（外形尺寸、结构配筋等）。
Ø轨道工程所有材料的技术要求均基于我国现行的设计规范和标准。
Ø适应谐振式轨道电路的绝缘处理设计。
（2）结构优缺点（表5.2）
表5.2方案一的优缺点
优点
缺点
1.设计、制造和施工等系统技术较为成熟。
2.桥上、隧道和路基上轨道结构型式基本相同，利于轨道结构与线下工程的标准化设计；
3.现场混凝土施工量少，施工工效高、进度快；
4.轨道板为工厂预制，后张法生产，现场设制造厂灵活、设备初期投资相对较小；与现浇混凝土式相比，混凝土质量、绝缘处理质量易于保证；
5.可修复性较好。
CA砂浆将上下部结构分开，维修只需清除砂浆，即可分离上下部结构；
1.不同结构物上均需要设置钢筋混凝土底座和凸形挡台，绝缘处理工作量大。
2.低弹模CA砂浆适应严寒气候能力不强。
轨道结构的耐久性和维修工作量需要高质量的CA砂浆保证。
5.1.4方案二：
凸形挡台限位、新型耐侯砂浆调整层
（1）主要创新点：
Ø本方案与方案一的唯一不同点，是改低弹模CAM层为自主研发的新型耐侯砂浆填充板下调整层，为我国严寒地区铺设板式轨道提供技术支持。
Ø单元轨道板采用双向预应力平板结构，以提高其抗裂性。
（1）新型耐候砂浆性能指标（表5.3）。
表5.3新型耐侯砂浆性能指标
序号
项目
性能指标
备注
1
抗压强度
30～40MPa
介于底座和轨道板强度之间
2
弹性模量
20～30GPa
3
抗拉强度
5～8MPa
4
剪切强度
1.5~3.5MPa
5
流动性
好
6
填充率
好
填充密实，无夹杂气泡现象
7
稳定性
好
长期静置，无分层、离析、泌水
8
安全性
好
无挥发物，可冷作业
9
抗水损害性
好
干湿交替重量损失小
10
抗冻性
>F300
11
抗裂性
好
经室内外试验无可视裂缝，整体性良好。
12
耐高温性
好
高温试验长度基本无变化
5.1.5方案三：
锚固销钉限位、新型耐侯砂浆调整层
图5.3锚固销钉限位单元轨道板式无砟轨道
（1）主要创新点：
Ø取消了凸形挡台。
通过轨道板预留孔植入一定数量的锚固销钉，将轨道板、砂浆层和底座牢固连接。
Ø板下采用高强度高弹模的新型耐候砂浆层材料，增加摩阻力，提高耐久性，同时可改善轨道板的受力，减少预应力钢筋的配置。
Ø取消了凸形挡台周围的树脂填充材料，节省工程造价，提高耐久性；
Ø配套采用自主研发的低刚度、无挡肩弹性分开式扣件结构，以适应不同线路条件下轨道几何状态的高精度调整。
（2）结构优缺点（表5.4）
表5.4方案三的优缺点
优点
缺点
1.取消了凸形挡台以及周围填充树脂。
减少了施工流程，可提高施工进度，降低工程造价。
2.避免了凸台周围钢筋交叉点的绝缘处理，降低了大量套管对凸形挡台受力和耐久性影响的不明确性。
3.桥上、隧道和路基上轨道结构型式基本相同，利于轨道结构与线下工程的标准化设计；
4.现场混凝土施工量少，施工工效高、进度快；
5.轨道板为工厂预制，后张法生产，现场设制造厂灵活、设备初期投资相对较小；与现浇混凝土式相比，混凝土质量、绝缘处理质量易于保证；
1.由于锚固销钉和高弹模砂浆的存在，可修复性不强。
2.轨道板施工铺设工艺需进一步研究。
3.锚固销钉配合高弹模砂浆的限位方案的耐久性尚需试验验证。
5.1.6方案四：
锚固销钉－纵连平板－高弹模CAM调整层
图5.4纵连板式无砟轨道
（1）主要创新点：
Ø轨道板为不设挡肩的预应力平板结构，配套采用无挡肩弹性分开式扣件，轨道板制造铺设简便。
Ø预制轨道板、混凝土底座板的水泥和钢筋材料基于我国原材料技术指标及相应的设计规范。
Ø桥上纵连方案的原始创新。
底座板与梁体连接成一体，以我国较为成熟的桥上无缝线路设计理论为依据，配套采用小阻力扣件，减小梁轨间的相互作用力。
Ø与谐振式轨道电路相适应的绝缘处理设计。
（2）结构优缺点（表5.5）
表5.5方案四的优缺点
优点
缺点
1.轨道板为工厂预制，与现浇混凝土式相比，混凝土质量易于保证；
2.现场混凝土施工量少，施工工效高、进度快；
3.路基隧道内上部轨道板纵连后，下部支承基础为支承层材料，不设混凝土底座，利于适应轨道电路。
4.桥跨范围内纵连后，轨道结构受力相对明确，经济性较好。
1.桥上纵连方案尚需试验验证；
2.与单元板式轨道相比，受温度变化影响大；
3.纵连轨道板横向预设假缝，允许开裂结构，不适于严寒地区使用；
4.可修复性不强。
5.2现浇混凝土式无砟轨道
5.2.1再创新技术内容（图5.5）
图5.5双块式无砟轨道再创新技术内容
5.2.2再创新技术方案（表5.6）
表5.6双块式无砟轨道技术方案
创新方案
主要结构组成
适用范围
扣件系统
轨枕
道床板
底层
路基
不分开式
双块式
道床板
（设伸缩缝）
支承层
温暖地区
桥梁
不分开式
双块式
分段道床板
混凝土底座
（设凹槽）
温暖地区
隧道
不分开式
双块式
道床板
（设伸缩缝）
隧底填充
寒冷地区
温暖地区
图5.6双块式无砟轨道
5.2.3主要创新点：
Ø路基隧道内的道床板采用分段结构，有效减小混凝土的开裂。
Ø道床板采用双层配筋，结构受力更加合理。
Ø路基上支承层采用贫混凝土材料，预留假缝设计，以减少道床板反射裂纹。
Ø双块式轨枕外形采用倒圆角设计，减小边角处的应力集中。
Ø双块式轨枕桁架钢筋外形及尺寸优化，减少了双块式轨枕的堆放场地和绝缘套管的用量。
Ø桥上双块式轨道结构设计优化，降低轨道结构高度。
5.2.4结构优缺点（表5.7）
表5.7双块式无砟轨道结构优缺点
优点
缺点
1.初期投资较小；
2.制造、施工方法较为简单，易于掌握；
3.由于采用“自上而下“的施工方法，与不同类型的扣件系统（分开式或不分开式）适应性较好。
1.现场混凝土浇筑量大，施工进度较慢，施工质量受人为、环境等因素影响大；
2.混凝土裂纹难以有效控制；
3.可修复性不强。
5.3无砟轨道结构选型建议
5.3.1武广客运专线综合试验段
（1）工程概况
试验段全长62.160km
桥梁有30座延长30.39km，占48.90%
路基延长31.764km，占51.10%
车站2座
无隧道
（2）选型建议
1）桥梁、路基上选用凸形挡台限位的单元轨道板（框架型）板式无砟轨道（图5.7），减振区段选用双向预应力平板结构，配套选用WJ-7B型弹性分开式扣件。
32m梁配板为：
5×4962+2×3685+6×70=32600mm
2）选用设置伸缩缝的分段道床板双块式无砟轨道（图5.8），新研发的双块式轨枕，配套选用WJ-8B型弹性不分开式扣件。
3）在路基区段试铺纵连板式无砟轨道。
4）岔区选用轨枕埋入式无砟轨道。
图5.7单元轨道板板式无砟轨道横断面图
图5.8双块式无砟轨道横断面图
5.3.2京沪客运专线
（1）工程概况
线路全长：
1318.19km
桥梁所占比例：
京徐段约81%
徐沪段约81.58%
地质条件：
软土、松软土分布较广
由于地下水开采引起的区域沉降、漏斗等
气候条件：
极端最高气温43.4℃
极端最低气温-23.3℃
年平均气温11℃~16℃
（2）选型建议
1）凸形挡台限位的单元轨道板（框架或平板）板式无砟轨道。
2）分段道床板双块式无砟轨道。
3）岔区轨枕埋入式无砟轨道。
5.3.3哈大客运专线
（1）工程概况
线路全长：
913.83km
桥梁所占比例：
沈大线约69.2%
哈沈线约77.37%
地质条件：
矿区及采空区引起的区域沉降和塌陷，季节性冻害等。
气候条件：
沈阳以南：
极端最高气温35.0℃~36.7℃
极端最低气温-21.1℃~-33.1℃
年平均气温8.9℃~10.6℃
沈阳以北：
极端最高气温36.1℃~39.8℃
极端最低气温-32.8℃~-39.9℃
年平均气温4.4℃~8.4℃
最大积雪厚度17~30cm
（2）选型建议
1）凸形挡台限位、新型耐侯砂浆调整层的单元平板式双向预应力板式无砟轨道。
2）岔区轨枕埋入式无砟轨道。
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