談無碴軌道在裝卸煤鐵路站場的應用

張 趙 胤

(1.武漢理工大學，湖北武漢 430063;2.中國煤炭科工集團武漢設計研究院，湖北武漢 430064)

0 引言

無碴軌道是以混凝土或瀝青砂漿取代散粒道碴道床而組成的軌道結構形式，它具有軌道穩(wěn)定性高，剛度均勻性好，結構耐久性強和維修工作量顯著減少等特點，較傳統(tǒng)的有碴軌道有更好的適應性。無碴軌道已經(jīng)廣泛的應用于我國的客運專線、地鐵、輕軌等，無碴軌道的整體道床具有維護工作量少、結構簡單、整體性強及表面整潔等諸多優(yōu)點。目前，我國裝卸煤的鐵路站場基本上還采用傳統(tǒng)的道碴式道床，這種道床雖然造價比較低，但是鋪設在煤倉、翻車機房等裝卸煤的鐵路站場上卻有很多的缺點，比如說不便于裝卸車及清道作業(yè)、線路的養(yǎng)護和維修工作復雜。

目前全國各個煤礦都在建設花園型礦區(qū)，為了減少裝卸車站對環(huán)境的污染，提高車站的整潔美觀，改善勞動條件、提高勞動生產(chǎn)率，在神華包頭煤制烯烴項目卸儲煤裝置翻車機范圍內(nèi)采用了鋪設鋼筋混凝土支承塊式整體道床的無碴軌道。

1 平、縱、橫斷面設計

該項目平面布置按照項目總布置圖，布置4股道，其中2道，8道為卸車(空車)線，4道，6道為卸車(重車)線，4股道縱斷面按照總圖布置要求，軌頂高程均統(tǒng)一高度。根據(jù)場區(qū)鐵路股道布置形式和整體道床布置要求，以及場區(qū)內(nèi)廠房布置等條件的限定，本段鐵路橫斷面各股道間采用平坡連接，縱向水泥混凝土面層采用1‰坡，以便利于縱向混凝土面層排水，股道間土路基上做15 cm厚砂礫石基層和10 cm厚混凝土面層。

2 鐵路基床以下路堤及地基設計

由于整體道床是連續(xù)現(xiàn)澆的混凝土，一旦基底發(fā)生沉陷，修補極為困難。因此設計對路基的填筑和對施工的質(zhì)量要求較高。1)基床以下路堤應優(yōu)先選用A，B組填料和C組的塊石、礫石類填料。當選用C組細粒土填料時，應根據(jù)土源性質(zhì)進行改良后填筑。其壓實標準應符合規(guī)定。2)軟土地段的路堤填筑過程中，必須控制填土速率?？刂茦藴蕿?路堤中心地面沉降速率晝夜不得大于10 mm，坡腳水平位移速率每晝夜不得大于5 mm。

3 整體道床設計

3.1 整體道床的結構

在神華包頭煤制烯烴項目中采用了支承塊式無碴道床結構(見圖1)。由預制的支承塊和就地灌注的道床混凝土組成。

軌枕:采用彈性支承塊，支承塊間距為568.18 mm，每6.25 m道床共11對支承塊。支承塊預制采用C50混凝土，支承塊與道床混凝土連成整體。

道床:由鋼筋混凝土基礎組成，道床混凝土采用C40混凝土，并配置鋼筋以防止裂紋擴展。無碴道床每隔6.25 m，設一伸縮縫，伸縮縫采用2 cm厚預制瀝青板隔離，伸縮縫上部6 cm灌注瀝青膠砂，伸縮縫處的道床鋼筋斷開，無碴道床兩側與側溝之間設施工縱縫，采用乳化瀝青涂刷隔離，以防止道床混凝土收縮后帶動側溝開裂。

圖1 支承塊式無碴軌道典型示意圖

鋼軌:采用50 kg/m。

扣件:無碴道床段采用預埋套管式彈性分開式扣件;扣件鐵墊板上部可設置充填式墊板。

排水:整體道床的排水是一個至關重要的問題，許多整體道床都是由于排水不暢，致使基底長期浸于水中而產(chǎn)生下沉，引起道床嚴重下沉并開裂。本次設計橫向排水溝過整體道床時，采用明溝形式穿過道床，溝臂利用整體道床C15混凝土墊層，溝底按2‰坡度做10 cm厚C15混凝土墊層，墊層下用碎石鋪至土路基。

3.2 整體道床強度計算分析

1)基本假定。

把整體道床視為彈性地基上的梁，采用溫克爾假定，地基單位面積上所受的壓力與地基沉陷量成正比:P(x)=k·y(x)，k為地基沉陷系數(shù)，或稱地基抗力系數(shù)。

因鋼軌通過彈性扣件和墊板固定在整體道床之上，整體道床又置于彈性地基上，因此，在強度計算時，將鋼軌與整體道床視作雙重彈性基礎疊合梁，其簡化的力學模式如圖2所示，第一梁(鋼軌)為半無限長梁，輪載作用于鋼軌接頭的一端;第二梁(道床)為定長梁。

圖2 軌道縱向計算模型

2)整體道床的計算尺寸。

圖3 干凈整潔的卸儲煤鐵路站場

根據(jù)彈性基礎上梁和板計算的一般規(guī)定，當結構的長度小于其寬度的3倍時，應當作板計算;而長度大于3倍寬度的情況下可當作梁來計算，這樣，就不致產(chǎn)生過大的誤差。整體道床的寬度為2.6 m，自然分段長度有6.25 m和12.5 m兩種，兩股鋼軌下的道床結構具有對稱性。因此，為簡化計算，把整體道床當作梁計算是合適的。梁高按整體道床實際的設計厚度計。在整體道床強度計算中，除了沿鋼軌方向按雙重彈性基礎梁計算外，還需進行垂直鋼軌方向的橫向彈性地基梁的計算，計算單元是截取一個支承間距的載條，寬度為57 cm，長度為整體道床的全寬2.6 m(見圖3)。

4 結語

鋼筋混凝土支承塊式整體道床的無碴軌道具有整體性強、線路穩(wěn)定平順、維修工作量小，工人勞動條件大為改善。該道床雖然一次性投資較大，施工質(zhì)量要求較高，但總體經(jīng)濟效益好、社會效益也很顯著。無碴軌道在裝卸煤鐵路站場的應用還不是很多，隨著科研、設計、施工和營運等多方面的經(jīng)驗積累，存在的問題也將進一步改進，設計也將越來越合理。

［1］ 張勁峰，王合生，徐明生.鋼筋混凝土軌枕式整體道床在煤倉下的應用［J］.中州煤炭，1998(3):47-48.

［2］ 高江寧.整體道床計算方法與設計參數(shù)研究［D］.成都:西南交通大學，2004.

［3］ 向 俊，郭高杰，赫 丹，等.彈性支承塊式無碴軌道振動分析新模型［J］.鐵道科學與工程學報，2008(1):41-45.