鋼筋混凝土整體道口板和鋼模的設(shè)計方案

黃興啟，王春峰，蘇嘉睿，周 南

(山東高速鐵建裝備有限公司，山東 濰坊 262603)

1 研究背景

鐵路通行量逐步增加，道口處的道床易出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問題，難以維持正常使用狀態(tài)，不利于列車的穩(wěn)定運行。現(xiàn)階段，國內(nèi)道口板工程中的可選方式主要有鋼軌順鋪和橡膠道口板，但各自都不具備足夠的穩(wěn)定性與耐久性，在列車沖擊力的作用下易受到損傷。理論上，鐵路道口處的通行列車必須滿足軸重要求，任何形式的超軸重列車都不可在該處通行。但從現(xiàn)階段的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來看，大型重載機動車的超載現(xiàn)象屢見不鮮，導(dǎo)致道口承受的沖擊力明顯超過自身的承載水平，安全隱患較多[1]。盡管混凝土道口板的質(zhì)量較好，但在通貨量持續(xù)增加的背景下，結(jié)構(gòu)表面受損現(xiàn)象也在所難免。

2 傳統(tǒng)道口板的主要問題

1)穩(wěn)定性不足。傳統(tǒng)道口板普遍采取的是分開式結(jié)構(gòu)形式，難以與道床和軌道框架穩(wěn)定對接，結(jié)構(gòu)處于相對獨立的狀態(tài)，不具備足夠的穩(wěn)定性。列車長時間通行后道床發(fā)生不同程度的下沉現(xiàn)象，使道口板失穩(wěn)，并且雨水的作用還將導(dǎo)致道床翻漿，該段的穩(wěn)定性明顯下降，并且道床下沉、道口板失穩(wěn)等問題都具有持續(xù)性，質(zhì)量問題將逐步惡化[2]。

2)基礎(chǔ)不均勻沉降、缺乏完整性。鋪設(shè)施工過程中局部的找平砂漿過于集中，從而發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象。承軌槽寬度大于許可值形成有害空間。道口板之間采取鋼軌連接的方式，若底部基礎(chǔ)發(fā)生沉降現(xiàn)象將導(dǎo)致道口板缺乏完整性，車輛于該處通行時伴有明顯顛簸。

3)承載力偏差。部分道口板為土質(zhì)基礎(chǔ)，不具備足夠的承載力且道床的結(jié)構(gòu)也存在局限性，由于采取的是道碴結(jié)構(gòu)，因此易發(fā)生變形與下沉現(xiàn)象。車輛在道口板上通行時將產(chǎn)生沖擊力，該部分傳遞至軌枕后對結(jié)構(gòu)造成不良影響。此外車輛超載現(xiàn)象較為普遍，此時也明顯超過軌枕的設(shè)計承載力，道口板受損更為嚴(yán)重。

4)排水性能差。普通道口作業(yè)條件欠佳，難以配套高效的排水系統(tǒng)，車輛通過道口時攜帶的雜物將伴隨雨水發(fā)生持續(xù)性的下滲，逐步聚集在道床內(nèi)，隨之引發(fā)道床翻漿、鋼軌扣件銹蝕等質(zhì)量問題。

5)病害處治難度大。道口的結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，對于微小病害的處治工作則必須拆除道口鋪面板和鋼軌輪緣槽，具有“牽一發(fā)而動全身”的特點，而兩部分結(jié)構(gòu)規(guī)格與自重都相對較大，導(dǎo)致工作量明顯增加。為確保施工作業(yè)的安全性，病害整治期間必須同時封鎖鐵路，此時需要與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門積極溝通，工作量明顯較大。

3 總體方案設(shè)計

3.1 道口板方案設(shè)計

如圖1所示，為道口板效果圖。

1)載重汽車的通行將對道口板產(chǎn)生沖擊作用，針對此問題，對普通Ⅲ型枕采取側(cè)部加寬處理措施，形成寬度為3 000 mm的板結(jié)構(gòu)。干拌砂漿是較為傳統(tǒng)的材料，但施工后易發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致板結(jié)構(gòu)的彎矩明顯增加，因此在板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采取了加厚處理措施，設(shè)為500 mm。

2)道口板間應(yīng)形成穩(wěn)定的連接關(guān)系，在采用常規(guī)的鋼軌連接方式外，還增添了預(yù)埋件焊接手段，以確保道口板形成具有穩(wěn)定性的整體結(jié)構(gòu)，避免局部的不均勻下沉。承軌槽設(shè)為八字形，目的在于減小有害空間，保證車輛可平穩(wěn)通行。

3)針對承軌槽周邊采取加固措施，通過L70角鋼以維持穩(wěn)定性，以免在車輛荷載作用下受損。道口板的中下部則均采用的是C60混凝土，并將其有效填充到該部分的結(jié)構(gòu)里，使基礎(chǔ)受力具有均勻性。

4)采用預(yù)埋套管連接，在避免導(dǎo)電現(xiàn)象的同時更有助于減少成本，且扣件具有通用性，與Ⅲa型預(yù)應(yīng)力軌枕相同，因此后續(xù)的維修作業(yè)更為便捷。

此處所提的道口板具有完整、穩(wěn)定的特點，同時又可以滿足便捷安裝及更換的要求，在傳統(tǒng)方式的基礎(chǔ)上采取優(yōu)化措施，選用八字形承軌槽，從而減小有害空間，保證了車輛通行的安全性。板子頂面增設(shè)了有機纖維材料，可提高板結(jié)構(gòu)的耐久性。此外，整體道口板具有更強的承載能力，可滿足大軸重承載的要求。

3.2 鋼模方案設(shè)計

鋼模設(shè)計需重點考慮承軌槽的安裝，作為道口板中至關(guān)重要的部件，其對于鋼軌的軌距、坡度都具有明顯的影響。為確保列車的穩(wěn)定運行，必須嚴(yán)格控制好承軌槽的尺寸，具體要求見表1。

表1 道口板承軌槽尺寸要求表

初步研究后擬定出技術(shù)方案，即承軌槽采取多部分組合的形式，具體包含上、左、右三部分，彼此間通過螺栓實現(xiàn)穩(wěn)定的連接，結(jié)束脫模作業(yè)后再拆解。但現(xiàn)階段缺乏明確的安裝基準(zhǔn)，因此上板尺寸的調(diào)整難度相對較大，必須將下部左右側(cè)板卸下，經(jīng)過多次調(diào)整后方可滿足要求。針對此問題采取改進措施，鋼模底板為固定模板的形式，呈上窄下寬的特點，通過螺栓栓接的方式處理左右上三塊板，使其穩(wěn)定在固定模板上。存在脫模需求時，由于固定模板的結(jié)構(gòu)采取的是上窄下寬的方式，因此形成良好的脫模斜度，可快速將道口板脫出，并給安裝提供了基準(zhǔn)，可達到高效、高精度安裝的效果。如圖2所示，為鋼模承軌槽示意圖。

圖2 鋼模承軌槽示意圖

鋼模結(jié)構(gòu)參照的是行業(yè)內(nèi)較為主流的CRTSⅢ型軌道板模具，結(jié)構(gòu)組成包括支腿、底座、側(cè)板、承軌槽和電機。其中，側(cè)部模板的安裝量較大，同時對安裝精度也提出較高的要求，為盡可能減小人工勞動強度，采取滑軌抽拉的方式，端部模板則以實際需求為準(zhǔn)改進長度，采取的是螺栓與底板連接的方式。板結(jié)構(gòu)的厚度較大，雖然在側(cè)部與底部兩處設(shè)置了振動電機，但只具備輔助作業(yè)的能力，因此需要配套振動棒。

4 生產(chǎn)工藝及關(guān)鍵要點

本道口板的施工難度較大，拼裝件與預(yù)埋件的數(shù)量相對較多，在實際生產(chǎn)時需加強工藝控制，保證各項細節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量[3]，具體有。

1)設(shè)置專用胎具，于該處完成不等邊角鋼的焊接作業(yè)，嚴(yán)格控制尺寸，確保上拱變形量≤3 mm。

2)以設(shè)計圖紙為依據(jù)完成不等邊角鋼上鋼筋彎鉤的焊接作業(yè)，確保焊接質(zhì)量，以免對鋼筋直徑造成不良影響，否則會導(dǎo)致角鋼與混凝土無法有效粘結(jié)和道口板部分棱角受損。

3)做好承軌槽組裝前的準(zhǔn)備工作，深度清理施工所用部件的雜物，再將該部分與鋼模拼裝成整體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格檢查底板內(nèi)棱角的相對距離，要求各部分形成的縫隙寬度≤0.2 mm。

4)道口板厚度較大，采取分三層依次灌注的方式，并用模具上附帶著的振動電機振搗混凝土，以提高混凝土的密實度。振動電機的頻率間隔控制在700 mm內(nèi)，且要合理控制施工進度，不可因趕料而出現(xiàn)局部漿體聚集的情況。振動電機結(jié)束作業(yè)后使用尺桿來抹平表面。

單塊板的混凝土用量為4.5 m3，大體積混凝土施工期間易發(fā)生內(nèi)部溫度過高的現(xiàn)象，混凝土內(nèi)外部溫差過大時板結(jié)構(gòu)開裂概率明顯加大，因此，升溫階段需要加強對溫度的控制，適當(dāng)放慢升溫速率，正常情況下不宜超過45℃。隨著混凝土溫度的下降，及時檢測表面溫度，實測值與環(huán)境溫度的差值在20℃內(nèi)時便可安排人員脫模。養(yǎng)生期間重點關(guān)注板心與板結(jié)構(gòu)表面的溫度，兩處的差值不可超過15℃。

5 結(jié)束語

鑒于傳統(tǒng)道口板耐久性不足、易發(fā)生不均勻沉降等問題，本文提出了鋼筋混凝土整體道口板設(shè)計方案，同時對鋼模的設(shè)計作出了優(yōu)化，使道口板維修周期延長至10年，可有效減少維護成本，且運營期間行車安全性得到保障，所提出的設(shè)計方案具有參考價值。

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