鋼筋混凝土整體道口板和鋼模的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

歐陽軍

（汝州鄭鐵三佳水泥制品有限公司，河南 汝州 467500）

1 研究背景

鐵路平交道口是指鐵路和道路在同一平面上互相交叉的處所。同時(shí)也是鐵路專用線的薄弱環(huán)節(jié)，管理的重點(diǎn)。隨著汽運(yùn)車輛大型化、重型化的發(fā)展，道口處鐵路容易發(fā)生道床病害，道口鐵路正常狀態(tài)難以保持，需要經(jīng)常維修且維修費(fèi)用逐年增加。

目前，國內(nèi)主要存在鋼軌順鋪、橡膠道口板和混凝土道口板幾種形式。鋼軌順鋪和橡膠道口板普遍存在著的“穩(wěn)定性差和使用壽命短”問題 。汽車通過時(shí)產(chǎn)生的沖擊力，間接作用在線路的軌枕上。理論上，超過線路規(guī)定軸重的”重型機(jī)動(dòng)車“，應(yīng)禁止通過鐵路道口。但目前現(xiàn)狀，大量重型機(jī)動(dòng)車超載以后的實(shí)際軸重，己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過線路、軌枕承載力的設(shè)計(jì)規(guī)定。機(jī)動(dòng)車通過時(shí)沖擊道口而造成對(duì)線路的破壞力，已到了危及線路安全的地步。其中傳統(tǒng)混凝土道口板相對(duì)稍好一點(diǎn)，但是隨著通貨量的增加，表面容易破損變形。因此，近幾年，汝州三佳公司圍繞著如何使鐵路平交道口的結(jié)構(gòu)適應(yīng)各種路況的快速發(fā)展，滿足物流負(fù)荷不斷加大的需要而，一直在對(duì)道口板及道口的鋪設(shè)進(jìn)行研究，旨在減少道口病害隱患，延長(zhǎng)維修周期，提高道口通過能力，確保鐵路、公路安全運(yùn)行。

2 傳統(tǒng)道口板存在的問題

2.1 鋪設(shè)時(shí)找平砂漿壓實(shí)度不均，容易造成基礎(chǔ)的不均勻沉降。

2.2 板與板之間只有鋼軌連接，底部基礎(chǔ)局部沉降后造成道口板上面高低不平或者吊軌，汽車通過時(shí)產(chǎn)生劇烈顛簸，造成貨物掉落?；疖囃ㄟ^時(shí)軌道穩(wěn)定性變差，影響行車安全。

2.3 承軌槽過寬，有害空間較大，汽車通過時(shí)容易對(duì)板子造成損傷。

2.4 傳統(tǒng)道口板松動(dòng)后將加劇汽車對(duì)它反復(fù)沖擊，使道口板的使用壽命大大縮短、維修成本大大提高。

3 方案的設(shè)計(jì)

3.1 產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)道口板昔遍存在的這些天生“缺陷”，我們經(jīng)過研究，確定了以下技術(shù)方案：

圖1 道口板效果圖

（1）板子考慮到載重汽車對(duì)板子的沖擊，將側(cè)部在普通III 型枕的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加寬處理，板寬為3000mm。在干拌砂漿作為基礎(chǔ)施工時(shí)，造成的不均勻沉降可能會(huì)給板子帶來附加彎矩增大，所以我們將板子厚度加厚，定在了500mm。國家規(guī)定的一級(jí)公路一般情況下路寬為12 米，加上路肩總寬度在15 米左右，所以我們將板子長(zhǎng)度確定為3500mm。

（2）道口板之間用除了用鋼軌連接外，還在兩塊道口板之間使用預(yù)埋件焊接，使道口板成為一個(gè)整體，減小其沉降的不均勻性。

（3）承軌槽采用八字形，減小了汽車通過的有害空間，使車輛更加平穩(wěn)，也減小了車輛對(duì)道口板的沖擊。

（4）道口板上面四周包括承軌槽周邊都使用了L70 的角鋼進(jìn)行加固，防止在汽車輪子的沖擊下，道口板棱角混凝土破損。

（5）道口板上面采用有機(jī)纖維混凝土，大大提高了產(chǎn)品的耐磨性和抗沖擊能力。

（6）道口板在施工過程中下部采用高強(qiáng)自流平快硬砂漿進(jìn)行充填，使基礎(chǔ)受力更加均勻，減少吊軌現(xiàn)象，產(chǎn)品壽命大大提高。

（7）使用預(yù)留孔硫磺錨固螺旋道釘?shù)匿撥夁B接方式，不但杜絕了導(dǎo)電的可能，大大節(jié)約了制造成本，而且其扣件形式和線路IIIa 型預(yù)應(yīng)力軌枕保持一致，方便了線路維修。

該道口板既借鑒了整體道床“牢固、承載力大”的特點(diǎn)，和CRTSIII 型軌道板的鋪設(shè)方式，又兼顧了道口板必須“更換靈活、快速安裝”的特殊要求，創(chuàng)新的采用八字型承軌槽，縮小了汽車通過的有害空間，將有機(jī)纖維復(fù)合在板子頂面，大大提高了板子的耐磨度。更好的保證了行車安全。

在承載能力設(shè)計(jì)上，既滿足大軸重承載要求，又適用于彈性連續(xù)梁的鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)定，從容地保證了大型重載汽車安全、平穩(wěn)地通過。 3.2 鋼模方案設(shè)計(jì)

鋼模設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于承軌槽，承軌槽是道口板的核心部位，列車行走鋼軌的軌距、坡度、高度都需要在其上面實(shí)現(xiàn)。但由于其上窄下寬的特點(diǎn)，只能將其做成可拆卸的或者半拆卸的結(jié)構(gòu)，在其整體脫離鋼模后，再一塊塊取出。但是承軌槽要求很高，其相對(duì)尺寸見下表：

道口板承軌槽部分關(guān)鍵尺寸及公差要求

項(xiàng)目名稱 極限偏差/mm

兩承軌槽外側(cè)底角間距離 ±2

同一承軌槽外側(cè)底角間距離 ±1.5

承軌槽底角至預(yù)留孔中心距 ±2

承軌槽底角夾角 ±1°/0°

兩承軌槽相對(duì)坡度 1mm/300mm

兩承軌槽相對(duì)坡度 1mm/300mm

經(jīng)過研究，初步制定了一個(gè)技術(shù)方案，將承軌槽做成上、左和右三部分，其相互之間用螺栓連接，脫模后進(jìn)行拆解。但是在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于沒有一個(gè)基準(zhǔn)，上板的相對(duì)尺寸很難調(diào)整，調(diào)整的時(shí)候要把下部左右兩側(cè)的板子都要拆下來，非常麻煩，有時(shí)還要多次調(diào)整才能到位。所以經(jīng)過改進(jìn)，在鋼模底板上做一上窄下寬的固定模板，生產(chǎn)時(shí)將左右上三塊板用螺栓栓結(jié)在此固定模板上，脫模的時(shí)候，由于其固定模板上窄下寬，具有脫模斜度，所以很容易就能將道口板吊離模具，安裝的時(shí)候也由于其有了基準(zhǔn)，在其精度確保的前提下，也非常方便，效率大大提高。

圖2 鋼模承軌槽

鋼模的結(jié)構(gòu)仿CRTSIII 型軌道板模具，由支腿、底板、承軌槽、四面?zhèn)劝搴驼駝?dòng)電機(jī)組成。側(cè)部模板為了減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高定位精度采用滑軌抽拉方式，而端部模板則為了根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要調(diào)整產(chǎn)品長(zhǎng)度，做成了螺栓與底板連接的方式。由于板子較厚，所以側(cè)部和底部固定的振動(dòng)電機(jī)只能作為輔助，生產(chǎn)時(shí)要以振動(dòng)棒作為主要振動(dòng)方式。

4 生產(chǎn)工藝和注意事項(xiàng)

因本道口板具有厚度大，自身重、拼裝件多、預(yù)埋件多的特點(diǎn)，所以在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

不等邊角鋼的焊接應(yīng)在胎具內(nèi)進(jìn)行，其尺寸一定要保證符合設(shè)計(jì)要求，扭曲、上拱等變形量不得大于3mm。

不等邊角鋼的鋼筋彎鉤一定要按照?qǐng)D紙要求的數(shù)量和方法焊接，不得因?yàn)楹附訙p小鋼筋直徑，因?yàn)榈揽诎宓牟『χ痪褪墙卿摵突炷撩撾x，導(dǎo)致道口板棱角破損嚴(yán)重，不得不進(jìn)行更換。

承軌槽組裝前要將各部件上的混凝土殘?jiān)螂s物清理干凈，與鋼模拼裝后，檢查其底板內(nèi)棱角相對(duì)距離和坡度是否符合圖紙要求，各部件之間的縫隙不得大于0.2mm。

因板子本身較厚，所以混凝土的灌注至少分三層進(jìn)行，便下料便用震動(dòng)棒振動(dòng)，橡膠軸的振動(dòng)間隔不得大于700mm，防止因趕料產(chǎn)生的漿體聚集，橡膠軸歪斜等現(xiàn)象產(chǎn)生。

板子振動(dòng)完畢后，要用尺桿將鋼模表面抹平。

因?yàn)橐粔K板子需要5 立方混凝土，最厚的地方達(dá)到了500mm，所以在配合比設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮混凝土內(nèi)部水化熱造成的板子開裂，在升溫階段盡量減小升溫速率，恒溫環(huán)境溫度不宜超過45 度，降溫后其表面溫度與環(huán)境溫度低于20 度的情況下才允許脫模。在整個(gè)養(yǎng)生周期內(nèi)，板心溫度和板子表面溫差不宜超過15 度。

5 結(jié)論

所研發(fā)的整體道口板解決了傳統(tǒng)道口板所出現(xiàn)的壽命短、容易掉塊、不均勻沉降等問題，將道口的維修周期從2年左右延長(zhǎng)至10年以上，大大降低了維護(hù)和更換成本，另一方面也提高了行車的安全性。

道口板鋼模的研發(fā)成功解決了從設(shè)計(jì)到實(shí)物的技術(shù)瓶頸，使產(chǎn)品批量生產(chǎn)進(jìn)入市場(chǎng)成為可能。從經(jīng)濟(jì)效益上來說，新型道口板雖然在產(chǎn)品本身較傳統(tǒng)的道口板稍貴，但其后期所節(jié)約的維護(hù)、更換費(fèi)用不容小視。據(jù)初步估算，一個(gè)14 米的道口，普通道口板5年更換一次，一次費(fèi)用大約23 萬元，我司研發(fā)的道口板使用壽命在20年以上，在一個(gè)生命周期內(nèi)，可節(jié)約費(fèi)用70 萬元，折合每米5 萬元。每年局內(nèi)道口在1000 米以上，所以如果全部更換，20年內(nèi)可為局內(nèi)節(jié)約5000 萬元。由于本道口板具有高抗裂性、成本低、安全性高的特點(diǎn)。給運(yùn)輸安全提供可靠的保障，無疑是鐵路道口最適合的選擇。