廣深港客專高架橋道岔區(qū)無砟軌道設(shè)計(jì)及施工

王勁軍

（廣州鐵路（集團(tuán)）公司工務(wù)處，工程師，廣東 廣州 510088）

廣深港客運(yùn)專線廣深段北起廣州南站，向南經(jīng)過東莞市進(jìn)入深圳市，運(yùn)營里程102.384 km，設(shè)計(jì)速度200 km/h及以上。該專線于2005年12月開工建設(shè)，2011年7月開始試運(yùn)行。全線共設(shè)有5個(gè)車站，其中東涌、虎門、光明3個(gè)車站為高架車站，正線鋪設(shè)18號無砟道岔24組，道岔區(qū)無砟軌道采用軌枕埋入式無砟軌道形式。

2006年開通的臺灣高速鐵路首次在橋上道岔區(qū)鋪設(shè)無砟軌道，采用德國雷達(dá)2000型長枕埋入式無砟軌道形式［1］。武廣高鐵在橋上道岔區(qū)鋪設(shè)軌枕埋入式無砟軌道［2、3］，并首次在郴州站雷大橋 18 號渡線道岔上鋪設(shè)了岔區(qū)板式無砟軌道。滬寧城際也在橋上道岔區(qū)鋪設(shè)了軌枕埋入式無砟軌道。由于橋上道岔區(qū)無砟軌道的受力和變形較復(fù)雜，其設(shè)計(jì)和施工技術(shù)難度也遠(yuǎn)大于路基岔區(qū)無砟軌道。因此，本文結(jié)合國內(nèi)外道岔區(qū)無砟軌道應(yīng)用和設(shè)計(jì)情況，針對廣深港客運(yùn)專線工程特點(diǎn)，對廣深港客專高架橋上道岔區(qū)無砟軌道的結(jié)構(gòu)選型、設(shè)計(jì)及施工要求進(jìn)行研究。

1 無砟軌道結(jié)構(gòu)選型

目前，橋上道岔區(qū)無砟軌道形式主要有軌枕埋入式無砟軌道和道岔區(qū)板式無砟軌道。這2種軌道形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，均在高速鐵路工程得到應(yīng)用，運(yùn)營實(shí)踐表明可滿足高速鐵路軌道平順性和穩(wěn)定性的要求?，F(xiàn)對軌枕埋入式無砟軌道和道岔區(qū)板式無砟軌道進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以確定合理的無砟軌道形式。

1.1 軌枕埋入式無砟軌道 橋上道岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道根據(jù)道床板下的支承結(jié)構(gòu)，可分為橋面保護(hù)層型和底座型的軌枕埋入式無砟軌道。軌枕埋入式無砟軌道主要承載層為道床板和橋面保護(hù)層（或底座），道床板與橋面保護(hù)層（或底座）鋪設(shè)中間隔離層，橋面保護(hù)層（或底座）上設(shè)限位裝置保證道岔區(qū)軌道縱橫向荷載的有效傳遞。

橋面保護(hù)層型的軌枕埋入式無砟軌道主要組成為鋼軌、扣件、岔枕、鋼筋混凝土道床板和帶限位擋臺的橋面保護(hù)層（如圖1所示）。橋面保護(hù)層連續(xù)通長鋪設(shè)在橋梁上，道床板采用分塊設(shè)計(jì)。武廣高速鐵路橋上軌枕埋入式無砟軌道采用該結(jié)構(gòu)形式，軌道結(jié)構(gòu)高度為800 mm。

圖1 橋面保護(hù)層型無砟軌道橫斷面圖

底座型的軌枕埋入式無砟軌道主要組成為道岔、扣件、岔枕、鋼筋混凝土道床板和分塊鋼筋混凝土底座（如圖2所示）。底座與道床板采用分塊結(jié)構(gòu)，底座上設(shè)限位凹槽。滬寧城際橋上軌枕埋入式無砟軌道采用該結(jié)構(gòu)形式，軌道結(jié)構(gòu)高度為870mm。

圖2 底座型式無砟軌道橫斷面圖

1.2 道岔區(qū)板式無砟軌道 目前，橋上道岔區(qū)板式無砟軌道僅在武廣高速鐵路雷大橋上鋪設(shè)過，其主要結(jié)構(gòu)層為預(yù)制道岔板和連續(xù)底座板。底座板下設(shè)置滑動層，使底座與橋梁可以相對滑動以此可減小橋梁變形對軌道結(jié)構(gòu)的影響，軌道兩側(cè)設(shè)置側(cè)向擋塊保證軌道水平荷載的傳遞。道岔區(qū)板式無砟軌道由上至下結(jié)構(gòu)組成為鋼軌、扣件系統(tǒng)、預(yù)制道岔板、砂漿墊層、底座板、滑動層、橋面加高層以及側(cè)向擋塊（如圖3所示），軌面到梁頂?shù)母叨葹?00 mm。

圖3 橋上道岔區(qū)板式無砟軌道橫斷面圖

1.3 結(jié)構(gòu)選型 軌枕埋入式無砟軌道采用長岔枕式設(shè)計(jì)，與有砟軌道具有良好的相通性，一根軌枕可布置多組扣件，且將帶鋼筋桁架的軌枕現(xiàn)澆在道床板中，整體性及穩(wěn)定性好，適宜在道岔區(qū)使用。但其現(xiàn)場混凝土施工量較大，施工速度慢，可修復(fù)性較差。

岔區(qū)板式無砟軌道軌道板采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，保證了軌道結(jié)構(gòu)的高精度，同時(shí)鋪設(shè)預(yù)制道岔板時(shí)不需拼裝道岔，可解決道岔供貨不足與施工工期的矛盾。但道岔板需進(jìn)行精確定位以確保道岔的最終鋪設(shè)精度，因此對現(xiàn)場施工設(shè)備及施工技術(shù)的要求較高。同時(shí)，板式軌道道岔板為單元結(jié)構(gòu)，相對軌枕埋入式無砟軌道整體性較差。

綜上，軌枕埋入式無砟軌道具有更好的整體性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性，技術(shù)更為成熟，而采用橋面保護(hù)層形式的軌枕埋入式無砟軌道可以減小軌道結(jié)構(gòu)高度，降低造價(jià)。因此，廣深港客運(yùn)專線高架橋上道岔區(qū)無砟軌道，采用橋面保護(hù)層形式的軌枕埋入式無砟軌道。

2 軌枕埋入式無砟軌道設(shè)計(jì)

廣深港客專橋上道岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，主要包括道床板的分塊設(shè)計(jì)、橋面保護(hù)層上限位擋臺設(shè)計(jì)及無砟軌道與橋梁的連接設(shè)計(jì)。

2.1 道床板

2.1.1 設(shè)計(jì)關(guān)鍵 道岔區(qū)道床板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以滿足道岔正常工作為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮道床板受力合理性，并盡量減小設(shè)計(jì)施工難度。道床板采用整體設(shè)計(jì)可使道岔位于同一基本結(jié)構(gòu)上，保證受力的整體性與一致性，但道床板太長將使得軌道結(jié)構(gòu)受力及變形增大，增加道岔區(qū)結(jié)構(gòu)受力的復(fù)雜性。因此，對道岔區(qū)道床板分塊設(shè)計(jì)，首先應(yīng)保證道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備位于同一道床板上，以減小道床板變形對道岔的不利影響，同時(shí)道床板長度應(yīng)設(shè)置合理。

2.1.2 分塊設(shè)計(jì) 岔區(qū)道床板采用C40混凝土現(xiàn)場澆注而成，厚400 mm，縱向上根據(jù)道岔軌枕的布置按43～66 m長度設(shè)置。橋上18號單開道岔道床板分為2個(gè)單元，每個(gè)單元長度約45 m。相鄰道床板之間設(shè)橫向伸縮縫，伸縮縫寬100 mm，伸縮縫根據(jù)岔枕鋪設(shè)情況垂直于直股線路中心線布置，并位于2岔枕正中位置。橋上18號渡線道岔無砟軌道道床板劃分為3個(gè)單元，單元長度分別為43 m、66 m、43 m。

2.2 限位擋臺

2.2.1 設(shè)計(jì)關(guān)鍵 橋上道岔區(qū)無砟軌道縱橫向荷載較大，為保證水平荷載的由道床板傳遞至下部結(jié)構(gòu)，需在橋面保護(hù)層上設(shè)置限位擋臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)限位，同時(shí)限位擋臺的垂直面上設(shè)置了彈性墊層，以適應(yīng)道床板由于溫度變化引起的收縮和伸長。

2.2.2 設(shè)計(jì)方法 橋面保護(hù)層及限位擋臺設(shè)計(jì)橋面混凝土保護(hù)層采用C40混凝土在橋面現(xiàn)場澆注而成，保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度140 mm。道岔區(qū)道床板與保護(hù)層之間設(shè)置“二布一膜”中間分隔層。中間分隔層由上下2層2.2 mm厚的聚丙烯土工布和中間1 mm厚的高密度聚乙烯薄膜（PE膜）組成。

橋上岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道每塊道床板下，一般設(shè)置3個(gè)或4個(gè)橫向凸型擋臺以限制道床板的橫向位移，沿道床板通長在道岔直股中心線布置一道縱向凸型擋臺限制道床板的橫向位移。

2.3 無砟軌道與橋梁連接

2.3.1 設(shè)計(jì)關(guān)鍵 為保證軌道水平荷載傳遞至橋梁，應(yīng)在無砟軌道與橋梁間設(shè)置可靠連接。橋梁保護(hù)層在梁面上鋪設(shè)鋼筋后直接澆筑，將橋面保護(hù)層的預(yù)留鋼筋與橋梁防撞墻澆筑成整體。所有從混凝土道床板傳遞到保護(hù)層的水平荷載（風(fēng)荷載、搖擺力和縱向荷載等），都從該連接筋傳遞至橋梁。

2.3.2 連接方法 無砟軌道與橋梁連接橋面保護(hù)層的預(yù)留鋼筋與橋梁防撞墻澆筑成整體，如圖4所示。

圖4 橋梁保護(hù)層與防撞墻的連接圖示

3 軌枕埋入式無砟軌道施工

3.1 施工原則 客運(yùn)專線橋上道岔區(qū)無砟施工應(yīng)遵循“專業(yè)化、機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化”的原則，確保道岔鋪設(shè)質(zhì)量、滿足客運(yùn)專線建設(shè)總體工期要求的原則，根據(jù)施工現(xiàn)場工況條件，進(jìn)行施工方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。

3.2 施工方法 道岔鋪設(shè)采用原位組裝法［4］，岔區(qū)無砟軌道施工采用螺桿支撐法。主要施工裝備有道岔組裝平臺、道岔支撐調(diào)整螺桿、吊裝設(shè)備及配套吊具、道岔軌排移動平車、混凝土運(yùn)輸車、混凝土泵（車）、灑水車、螺栓緊固機(jī)、檢測測量儀器等。施工基本工藝流程見圖5。

圖5 施工基本工藝流程圖

3.3 橋面保護(hù)層及限位擋臺施工 按設(shè)計(jì)安放保護(hù)層鋼筋網(wǎng)及凸臺鋼筋網(wǎng)并綁扎，然后對縱橫向接地鋼筋的交叉點(diǎn)和搭接點(diǎn)按相關(guān)要求進(jìn)行焊接，最后將保護(hù)層接地鋼筋與防撞墻預(yù)留接地鋼筋進(jìn)行焊接。分段進(jìn)行保護(hù)層混凝土灌注，保護(hù)層混凝土滿足強(qiáng)度要求后進(jìn)行凸臺混凝土的施工。凸臺混凝土滿足強(qiáng)度要求后在保護(hù)層及凸臺頂面鋪設(shè)“二布一膜”，在凸臺周圍安裝橡膠墊板和泡沫板，并用膠帶紙封閉所有間隙。

3.4 道床板施工 按設(shè)計(jì)架設(shè)道床板鋼筋網(wǎng)架設(shè)鋼筋，同時(shí)對縱橫向接地鋼筋間交叉點(diǎn)和搭接地進(jìn)行焊接，在其他縱橫向鋼筋交叉點(diǎn)，縱向鋼筋與軌枕桁架下層鋼筋交叉處以及縱向鋼筋搭接處設(shè)置絕緣卡，上下層鋼筋均應(yīng)進(jìn)行絕緣。道床板鋼筋架設(shè)完后，應(yīng)進(jìn)行絕緣性能測試，確保鋼筋絕緣措施符合要求。吊裝道岔到位，粗調(diào)道岔狀態(tài)，通過定位裝置架設(shè)道岔，精調(diào)道岔幾何形位［5］。架立混凝土模板，充分潤濕既有混凝土和岔枕后進(jìn)行道床板混凝土的灌注，道床板混凝土灌注后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抹面?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%前，禁止在道床上行車及碰撞軌枕。道床板混凝土施工完后，進(jìn)行道岔內(nèi)鋼軌焊接及無縫線路的鎖定。

3.5 施工注意事項(xiàng)

1）道岔在運(yùn)輸、裝卸、存放和鋪設(shè)過程中，應(yīng)保證道岔部件不變形、不受損。道岔鋪設(shè)應(yīng)采用配套設(shè)備機(jī)械化施工。

2）道岔支撐系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)固，具有一定的強(qiáng)度和剛度。

3）道岔組裝完成后，電務(wù)單位應(yīng)及時(shí)安裝調(diào)試電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，并進(jìn)行工電聯(lián)合調(diào)試，保證道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正確。

4）道岔鋪設(shè)精調(diào)后，應(yīng)再次進(jìn)行工電聯(lián)調(diào)。經(jīng)工務(wù)、電務(wù)和監(jiān)理單位共同檢查道岔鋪設(shè)質(zhì)量，符合相關(guān)技術(shù)條件規(guī)定并簽字確認(rèn)后，方可進(jìn)行道床板混凝土施工。

5）鋪岔完成，經(jīng)自檢、電務(wù)互檢合格后，電務(wù)應(yīng)及時(shí)安裝轉(zhuǎn)轍及鎖閉裝置。安裝轉(zhuǎn)轍裝置時(shí)，工務(wù)、電務(wù)部門應(yīng)配合施工。轉(zhuǎn)換設(shè)備未安裝前，應(yīng)用鉤鎖器固定尖軌、心軌，直向限速15 km/h通過，側(cè)向不宜通過工程列車。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合國內(nèi)外道岔區(qū)無砟軌道設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況，從軌道結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性、施工性、經(jīng)濟(jì)性等方面，比較分析了目前橋上道岔區(qū)，無砟軌道主要結(jié)構(gòu)形式中的道岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道和道岔區(qū)板式無砟軌道，論證廣深港客專高架站橋上道岔區(qū)無砟軌道采用軌枕埋入式無砟軌道的合理性。并對其道床板的分塊設(shè)計(jì)、橋面保護(hù)層上限位擋臺設(shè)計(jì)及無砟軌道與橋梁的連接設(shè)計(jì)等關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了研究分析。還在此基礎(chǔ)上對橋上道岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方法進(jìn)行了介紹。該設(shè)計(jì)和施工方法已在廣深港客專高架橋上道岔區(qū)無砟軌道上運(yùn)用，取得了較好的效果。

［1］趙國堂.高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)［M］.北京：中國鐵道出版社，2006

［2］崔國慶.國產(chǎn)道岔區(qū)無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究［J］.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2009（8）：152-153

［3］田春香，顏華.高速鐵路岔區(qū)無砟軌道選型分析［J］.高速鐵路技術(shù)，2010（1）：46-49

［4］薛世龍.客運(yùn)專線岔區(qū)無碴軌道施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2006（8）：101-103

［5］蘇興，趙代強(qiáng)，錢振地.長枕埋入式無碴軌道道床板精確控制測量施工技術(shù)［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2005（1）：8-101