第三章 无碴轨道 ballastless track

1. 第三章 无碴轨道ballastless track

2. 为什么采用无碴轨道？ • 有碴轨道的缺点： • 容易变形； • 养护维修频繁； • 维修条件差； 何处采用无碴轨道？ • 石质隧道； • 桥梁； • 高架铁道； • 城市轨道交通。

3. 对无碴轨道的要求 • 具有较高的轨道稳定性 • 具有适宜的轨道弹性 • 构造简单，坚固耐久 • 轨道发生变形能够调整 • 基底局部下沉易于修复 • 造价经济合理

4. 整体道床 常用于： • 铁路隧道 • 地下铁道 • 无碴桥梁 • 有特殊需要、基础经过适当处理的土质路基上

5. 优缺点 1、优点 • 线路稳定、平顺，有利于铺设无缝线路和高速行车 • 维修工作量少 • 坚固耐久、整洁美观，使用寿命长 • 在隧道、地铁中减少开挖面积 缺点是：1）一旦破坏整修困难 2）扣件弹性要好

6. 不维修或少维修

7. 整体道床的结构形式 • 按排水沟的位置分： • 中心水沟 • 侧沟 • 按钢轨支承的方式分： • 钢筋混凝土支承块 • 短木枕 • 混凝土道床直接连接 • 长轨枕

8. 轨道交通轨道结构形式 • 上部构造：钢轨、道岔、联结零件 • 轨下基础 • 支承块承轨台式纵向整体道床：高架 • 长轨枕嵌入式整体道床：地下 • 碎石有碴道床：地面

9. （1）支承块:高架桥上常用 直:1760根/km 曲:1840根/km

10. 支承块式 • 支承块 • 纵向承轨台混凝土 • 隔断式条形基础

11. 无碴轨道的类型 • 英国的PACT整体道床轨道 • 日本的板式轨道 • 德国的Rheda型无碴轨道 • Sonneville公司的弹性支承块轨道结构(LVT) • Gerb弹性浮置板轨道

12. 轨道板的外形 • 分为承轨槽式和铁垫板式两种 • 承轨槽式用于隧道内直线地段 • 铁垫板式用于高架结构和曲线地段

13. 轨道板定位柱 Stop

14. 路基混凝土接缝

16. 图3-1 日本新干线的板式轨道

17. 图3-2 日本框架式板式轨道

18. 板式轨道施工 CA砂浆制备 预制轨道板运输 50mm 测 量 桥面处理 轨道板吊装 轨道板正确定位 CA砂浆浇注 钢轨铺设精调 无级调高垫板 轨道几何形位全面检查 钢轨运输吊装 图3-32 桥上板式轨道的施工框图

19. 桥上板式轨道施工 • 应在桥梁上拱度基本完成之后进行（通常三个月）。 • 桥面处理有预埋绝缘钢筋调直、除锈和桥面凿毛、清理。 • 其后进行混凝土底座和凸形挡台的施工，其关键是测量定位，尤其在曲线地段和竖曲线地段。

20. CA砂浆的浇注 • 轨道板精确定位后，可进行。 • 首先是CA砂浆模板的架立，既要保证密贴，又要保证浇注时空气能顺利排出，每块板下的CA砂浆应一次筑完。 • CA砂浆浇注后24小时，强度到0.1MPa后方可拆模 • 然后支模浇注凸形挡台树脂，同样也必须一次完成。

21. 扣件组装和钢轨铺设 • 进行精密调整，确保轨道几何形位符合设计要求。 • 通常是先调一股钢轨的方向和轨面标高，再调另一股。 • 精调后，扣件之间的轨底下按一定距离插入调整垫块，用于固定钢轨的精确位置，而钢轨扣件处于正常连接状态。 • 在扣件与钢轨的间隙处插入充填式垫板注入袋，用胶枪或注射器注入充填树脂，当充填式垫板达到允许承载能力后（约10h），撤出调整垫块，进行轨道几何形位的精细检查。

22. 博格预制板板式轨道特点 • 共有四层能够承重的基础层： • 首先在路基面上填上一层厚为15cm的水泥混合土 • 其上铺一层20cm厚的80号混凝土 • 再在上面铺设厚度为20cm的聚苯乙烯泡沫混凝土 • 然后是一层22cm厚的350号连续配筋式混凝土板 • 为防止轨道沿钢轨方向移动，在板的终端设有短的地桩墙 • 为了控制裂纹发展，在已硬化的连续配筋混凝土板上，每隔3m做一条宽4mm、深40mm的假缝，以减少拉应力 • 通过假缝的纵向钢筋应先用沥青漆涂刷，以免锈蚀 • 这种板式轨道通过3800万t运量后，轨道只有4~5mm的均匀下沉，效果良好。

23. 图3-4 弹性长枕无碴轨道结构 (b) 实物照片

24. 浮置板无碴轨道组成 • 由钢轨、扣件、钢筋混凝土浮置板、弹性支座、混凝土底座组成 • 将钢轨通过扣件固定在浮置板上 • 而浮置板置于可调的弹性支座上 • 隔振器有嵌入式和侧置式两种 • 板的两边也用弹性材料固定形成一弹性系统

25. 基本原理 • 在轨道和基础间插入一具有较高质量的固有频率远低于激振频率的减振器，大大减小了振动传入基础。 • 隔振的装置可以是橡胶或钢弹簧，但钢弹簧支承的浮置板轨道在减振性能和使用寿命上更优于橡胶支承

26. 隔离层 • 隔离层不能太薄，且每幅之间应有重叠，可用一定厚度的塑料薄膜 • 隔离层的作用是将要灌筑的轨道板与基础道床隔开，后续的各工序均在隔离层上进行。 • 若隔离层破坏，现浇道床板与基础道床混凝土联结，成型后的浮置板将无法顶升

27. 图3-15弹性支承块式轨道结构 底座与道床板之间设置隔离层，是为使道床板具有可修复性

28. 弹性支承块无碴轨道施工框图 测量 铺设道床板钢筋 铺设施工工具轨 安装轨道排架 在钢轨上吊装支承块块 安装模板和伸缩缝 精调轨道几何形位 锁定轨道排架 浇注道床混凝土 混凝土养生 拆除轨道排架 轨道几形位全面检查 施工中应注意混凝土道床必须低于支承块橡胶套靴上缘2mm

29. 二、我国无碴轨道施工方法 • （一）换轨铺设法 • （二）直接铺轨法

30. （一）换轨铺设法 • 1、长轨枕嵌入式整体道床及无缝线路 • 施工作业流程：组装轨排→运送轨排→铺设轨排→轨排定位→灌注整体道床→短轨线路换为长轨条线路→焊接“联合接头” →建成无缝线路

31. （1）轨下基础施工步骤： • 1、在铺轨基地把工具轨和长轨枕组装成标准长度的轨排 • 2、将轨排装在专用的平板车上运至施工地点 • 3、再用特制的龙门架将平板车上的轨排铺设在设计位置上 • 4、用钢轨支撑装置使轨排准确定位 • 5、灌注混凝土整体道床

32. （2）上部结构施工步骤 1、将焊接好的长轨条用长轨列车运送到工地 2、将临时工程线上的工具轨拆除，换成长轨条线路 3、焊接长轨条间的接头（联合接头） 4、进行应力调整并锁定，建成无缝线路

33. 机具设备 • 长轨枕——工厂预制 • 混凝土道床——现场浇制 • 组装轨排——再用轨或有孔新轨 • 特制龙门架——预先铺设龙门架走行轨 • 平板车——装载轨排，走在临时工程线路上 • 支撑架——上承式、下承式、线路型、道岔型

34. 设备 • 长轨条：工厂或基地或现场焊接 • 换轨作业：换轨车组 • 两铺一拆

35. 2、支承块、承轨台整体轨下基础及无缝线路 • 施工作业流程：将支承块和样板轨及其构配件吊上桥面→组装轨节并定位→灌注承轨台→拆除样板轨铺成短轨线路→短轨线路换为长轨条线路→焊接“联合接头”→建成无缝线路

36. 机具设备 • 支承块：工厂预制 • 承轨台：现场浇制 • 样板轨：有孔新轨

37. （2）上部结构施工步骤 • 1）将在工厂焊接好的长轨条用长轨列车运送到工地 • 2）将临时工程线上的再用轨拆除，换成长轨条线路 • 3）焊接长轨条间的接头（联合接头） • 4）进行应力调整并锁定，建成无缝线路 • “三铺两拆”

38. （二）直接铺轨法 • 以焊接轨（两端无螺栓孔轨）作为样板轨铺成短轨线路，再用K900焊机的焊接作业车直接在轨道上对短轨进行焊接，一次建成无缝线路 • 作业流程：采用架设法建成整体轨下基础→焊轨作业车在现场直接完成焊轨作业→建成无缝线路

39. （1）轨下基础施工特点 • 样板轨为无孔新轨 • 必须采用新型夹具连接钢轨接头 • 保证整体道床施工时线路状态良好，几何尺寸精确

40. （2）上部结构施工步骤 1）现场组装焊机，调试并做型式试验 2）拆除接头夹具，进行轨头打磨 3）焊机对位，接头焊接 4）向前移动焊机，继续作业 5）焊缝正火处理 6）对焊缝打磨 7）接头超声波探伤、外观检查

41. K900焊车组成 五大部分 • 焊接 • 控制 • 动力 • 车辆 • 液压

42. 焊机头 • 机械系统：液压驱动 • 供电系统：焊接变压器，保证低电压强电流 • 冷却系统：降低温度

43. 焊机软件控制 • 先进的PLC控制及数据采集系统 • 可编程控制器控制整个焊接过程各个环节 • 数据采集系统采集焊接过程全部技术数据，全过程实时监测、记录 • 选择参数反复试验 • “一铺不拆”

44. 本节总结 • 为什么铺设无碴轨道？ • 无碴轨道的类型 • 无碴轨道的施工方法 • 无碴轨道的扣件