石岱君

摘要：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(jié)構(gòu)型式，它具有軌道穩(wěn)定性高，剛度均勻性好，結(jié)構(gòu)耐久性強和維修工作量顯著減少等特點，對于高速鐵路較傳統(tǒng)的有碴軌道有更好的適應(yīng)性。本章主要介紹了無碴軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及施工工藝。

關(guān)鍵詞：無碴軌道；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；施工工藝

無碴軌道是一種少維修的軌道結(jié)構(gòu)，它利用成型的組合材料代替道碴，將輪軌力分布并傳遞到路基基礎(chǔ)上。無碴軌道按照結(jié)構(gòu)可以分為整體結(jié)構(gòu)式和直接支承式。路基上的無碴軌道一般由基礎(chǔ)防凍層、支承層、承載層、防排水系統(tǒng)、軌道扣件系統(tǒng)，以及其他附屬設(shè)施共同構(gòu)成。而橋梁和隧道中的無碴軌道的系統(tǒng)構(gòu)成具有不同的特點，本章主要介紹了無碴軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及期施工工藝。

1 結(jié)構(gòu)整體性能

無碴軌道從誕生、發(fā)展、到目前為止，其結(jié)構(gòu)型式種類繁多，技術(shù)上也各有特點。長枕埋入式和板式軌道兩種結(jié)構(gòu)均具有無碴軌道所具有的線路穩(wěn)定性、剛度均勻性好、線路平順性、耐久性高的突出優(yōu)點，并可顯著減少線路的維修工作量。從軌道結(jié)構(gòu)每延米重量看，無碴軌道均要小于有碴軌道，而相對而言，板式軌道結(jié)構(gòu)高度低，道床寬度小，重量最輕，這樣在橋上鋪設(shè)時可降低橋梁的二期恒載，在隧道內(nèi)應(yīng)用時可減小隧道的開挖斷面，因此有可能降低橋梁、隧道結(jié)構(gòu)的總造價;長枕埋入式無碴軌道受預(yù)制軌枕長度的限制，道床寬度要大于板式軌道，每延米重量較大。從“高速鐵路高架橋上無碴軌道關(guān)鍵技術(shù)的試驗研究”項目的室內(nèi)落軸沖擊的試驗結(jié)果看，長枕埋入式無碴軌道結(jié)構(gòu)的整體剛度要稍大于設(shè)置CA砂漿調(diào)整層的普通型板式軌道。對于在客運專線或高速鐵路的橋上應(yīng)用來說，無碴軌道結(jié)構(gòu)具有的高平順性、剛度均勻性，以及橋梁的撓曲變形在一定程度上可彌補無碴軌道結(jié)構(gòu)整體剛度大的缺陷。

2 制造和施工

2.1 長枕埋入式無碴軌道

采用我國較成熟的“鋼軌支撐架”法“由上至下”進(jìn)行施工，軌道幾何尺寸和絕對幾何位置易于實現(xiàn)，由于其施工工藝簡單，使得其工程質(zhì)量也易于控制；

道床結(jié)構(gòu)中除橫向穿孔軌枕、混凝土支承塊需要工廠預(yù)制外，其余混凝土均為現(xiàn)場澆筑，道床表面宜設(shè)置橫向排水坡；

在橋上鋪設(shè)時，與梁縫的配合上比較靈活；

在曲線地段施工時，線路的超高順坡、曲線園順度等易于控制。但施工過程中需要工具軌(新鋼軌)作為控制線路標(biāo)高的基準(zhǔn)；

現(xiàn)場混凝土的施工量較大，受混凝土令期的影響，其施工進(jìn)度相對較慢；

在需要特殊減振及過渡段區(qū)域，長枕埋入式無碴軌道由于混凝土底座中央兩端設(shè)置限位凹槽，在底座與道床板之間彈性層的設(shè)計與施工方面都相對要困難一些。

2.2 板式軌道結(jié)構(gòu)

軌道板(RC或PRC)為工廠預(yù)制，其質(zhì)量容易控制，現(xiàn)場混凝土施工量少，施工的機械化程度高,將人為控制因素減至最少，施工進(jìn)度較快;道床外表美觀。由于其采用“由下至上”的施工方法，施工過程中不需工具軌，施工結(jié)束后，承軌面高低、水平誤差小，為一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路提供了平順的工作面，但由于在秦沈線施工中，未能形成一合理的測量控制體系，實際施工中仍采用了工具軌，使其絕對幾何位置不易實現(xiàn)，此方面和國外有一定差距;在特殊減振及過渡段區(qū)域，通過在預(yù)制軌道板底粘貼彈性橡膠墊層，易于實現(xiàn)下部基礎(chǔ)對無碴軌道的減振要求;軌道狀態(tài)整理過程中充填式墊板的應(yīng)用，使鋼軌支點的支承均勻性得到保證;在橋上鋪設(shè)時，受橋梁不同跨度的影響，需要不同長度的軌道板配合使用;曲線地段鋪設(shè)時，線路超高順坡曲線矢度的實現(xiàn)對扣件系統(tǒng)調(diào)整要求較高;板式軌道結(jié)構(gòu)中CA砂漿調(diào)整層的施工質(zhì)量要求高，其質(zhì)量的好壞直接影響軌道的耐久性;目前而言，因其技術(shù)含量較高，工藝復(fù)雜，現(xiàn)場施工時工程耐久性能不易保障;板式軌道的制造、運輸和施工設(shè)備和機具的專業(yè)性較強，包括:軌道板的制造、運輸、吊裝、鋪設(shè)CA砂漿的現(xiàn)場攪拌、試驗、運輸和灌注; 軌道狀態(tài)整理過程中的充填式墊板樹脂灌注等。

3 線路維修

參照國外同類無碴軌道結(jié)構(gòu)的使用情況，長枕埋入式無碴軌道的維修工作主要體現(xiàn)在扣件螺栓的涂油工作，而板式軌道的維修除扣件螺栓的涂油作業(yè)外，從日本鐵路板式軌道初期的運營經(jīng)驗看，由于板式軌道水泥瀝青(CA) 砂漿調(diào)整層的存在，其受自然環(huán)境因素的影響較大，在凸形擋臺周圍及軌道板底邊緣的CA 砂漿存在破損現(xiàn)象，特別是在線路縱向力較大的伸縮調(diào)節(jié)器附近。因此日本鐵路除相應(yīng)開發(fā)出了修補用的樹脂砂漿外，在設(shè)計方面，用強度高、彈性和耐久性好的合成樹脂材料替代凸形擋臺周圍的CA砂漿。對于軌道板底的CA 砂漿調(diào)整層，以灌注袋的形式取代初期的設(shè)模板的直接灌注，不僅節(jié)省了施工用模板的投入，而且減少CA砂漿層的環(huán)境暴露面，從而顯著提高了板式軌道結(jié)構(gòu)的耐久性,以實現(xiàn)無碴軌道結(jié)構(gòu)少維修的設(shè)計初衷。從特殊情況下無碴軌道損壞時的可修復(fù)性看，由于板式軌道的軌道板與下部基礎(chǔ)之間、彈性支承塊式無碴軌道的支承塊與混凝土道床之間是隔開的，其可修復(fù)性較強。而長枕埋入式無碴軌道的穿孔軌枕與混凝土道床板澆筑成一體，盡管有隔離層將道床板與下部基礎(chǔ)隔開，但相比而言，其可修復(fù)性較差。

從可靠度、使用壽命、安全性來說，無渣軌道優(yōu)于有渣軌道，但從降低噪音和節(jié)省初次投資而言，有渣軌道優(yōu)于無渣軌道。無碴軌道由于其保持軌道幾何形狀能力強、軌道平順性高、使用壽命長及養(yǎng)護維修費用低等顯著的優(yōu)點，正越來越多地在世界高速鐵路中得到運用。日本、德國二十世紀(jì)90年代后期修建的高速鐵路以及臺灣高速鐵路無碴軌道比例接近100%,法國也在地中海線2km隧道內(nèi)進(jìn)行了無碴軌道試驗。

國內(nèi)對無碴軌道的研究始于20世紀(jì)60 年代，與國外的研究幾乎同時起步。1995年以后，隨著京滬高速鐵路可行性研究的進(jìn)程，無碴軌道在我國重新得以關(guān)注。到了1999年，在鐵道部科技開發(fā)計劃項目“秦沈客運專線橋上無碴軌道設(shè)計、施工技術(shù)條件的研究與編制”的有力推動下，秦沈客運專線選定了三座高架橋作為無碴軌道的試鋪段。除在秦沈客運專線得到應(yīng)用外，目前在一些隧道內(nèi)試鋪了長枕埋入式和板式軌道。

4 無碴軌道的優(yōu)點

簡單、透明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；完美的軌道定位；交叉軌枕的使用確保了軌矩和軌道的幾何精確度；軌道盤采用摩擦鎖定式固定裝置；由于熱量可以充分進(jìn)入軌道跨距，因此可以消除軌道構(gòu)架的澆注不足現(xiàn)象；采用優(yōu)化的軌道系統(tǒng),設(shè)計具有出色的粘合質(zhì)量,可進(jìn)行整體式施工；使用預(yù)組裝部件確保軌道的彈性；軌道的彈性支撐或持續(xù)支撐；去除軌距連接桿；安全性極高、使用壽命長；符合電絕緣要求；具有“邊建設(shè)邊投入使用”的能力

另外，與其他型號軌道相比，這種軌道與植物的組合應(yīng)用，可以產(chǎn)生出色的視覺效果。軌道表面的植物可降低噪音分貝，使維護費用最小化。軌道上的草皮本身就能消除噪音。在防振和結(jié)構(gòu)噪音傳播方面有嚴(yán)格規(guī)定的城市中，使用“綠色軌道”不失為一種成本效益極佳的方式。