钢筋混凝土整体道口的设计应用.pdf

第 1 8 卷第4 期 2 0 1 2年 1 0月 铁 道 运 营技 术 Ra i l wa y O p e r a t i o n Te c h no l o g y Vo1 1 8 N o 4 O c t 2 O1 2 钢筋 混凝土整体 道 口的设计应用 黄 荣 ( 南宁铁路局 玉林工务段 ，工程师，广西5 3 7 0 0 0 ) 摘 要 ：分析 了普通道 口在结构上存在 的缺 陷而导致 道 口板损坏 、离缝 、钢轨扣件锈 蚀 、道床翻浆等严重 病 害的原 因 ，介 绍了 由玉 林工务 段设计 的具有 强度 高 、基床稳 定 、抗腐蚀 和使用 寿命长 、成本 低 、零维 修等优点的钢筋混凝土整体 道 口。该一体式结构 的道 口几乎解决 了普通 道 口存在的所有 病害 ，具有很大的推广应用价值。 关键词 ：钢筋混凝土整体道 口；承载力 ；稳定性 ；排水性能 ；抗腐蚀性 ；使用寿命 中图分类 号：U 2 1 3 8 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 6 8 6 8 6 ( 2 0 l 2 )0 4 0 0 2 5 0 2 普 通结 构 的道 口( 现有 的标准 图均是 这种 结构 ， 区别 是道 口铺 面板 的材 料 不 同 ) 由路 基 、 道 床 、 轨道 框架 和 道 口铺 面板 组 成 ， 为分 开 式结 构 。 普通 结构 的道 口由 于受 到火 车 和汽 车 双重 力 的作 用 ， 且 受 到 铁 路 和公路 的双 重限制 ， 难 以设 置 完善 的排水 系统 ， 以致 经 常发 生道 口板损 坏 、 离 缝 、 钢 轨扣 件锈 蚀 、 道 床翻浆 等病 害 ， 造 成轨道 几何 尺寸 变化较 快 ， 常处 于 超 限状 态 ， 安 全 隐 患较 多 且 日常 维 护 工 作 量 繁 重 。 同时 ， 在 进行病 害 整治 时需 同时封 锁铁路 和公路 ， 整 治 非 常 困难 ， 可 以 说 道 口是 线 路 最 薄 弱 的 环 节 之 一 。多 年 来 ， 道 口铺 面板 也 做 了很 大 的 改 正 ， 有 木 枕 、 钢筋混凝土、 钢轨 ， 也有橡胶的铺面。但实践证 明， 仅靠改正道 El铺面板的材质 ， 是不能从根本上解 决普 通结构道 口存 在的严重 问题 。为此 ， 玉林 工务段 设计了具有强度高、 基床稳定 、 不受水的破坏作用， 抗 腐蚀 、 使用寿命长 、 成本低、 零维修等优点的钢筋混凝 土 整体 道 El。该整体 道 12 1 几乎 解决 了普通 道 12 1 存 在 的所有病害 ， 具有很大 的推广应用价值 。 1 普通结构道 口的缺 陷分析 普通结构道 E l 的构造为分开式结构 ， 其普遍存 在稳定 性 能差 、 承载力 差 、 排 水性 能差 和使 用寿命 短 的缺 陷 ， 并 由此 引起 道 12 1 板损 坏 、 离缝 、 钢 轨 扣件 锈 蚀、 道床翻浆、 轨枕陷槽等病害的发生。 板不 能 与路 基 、 道 床 、 轨 道框 架 进行 钢 性连 接 ， 使 其 稳定 性 能较 差 ， 在 各 部分 相 互作 用 和相 互 影 响下 使 病 害叠 加 。如 在 火 车和 汽车 运 动 的作 用下 ， 道床 产 生下 沉导致 道 口板松 动后 ， 又 因雨水 引起道 床翻浆 ， 道床 翻 浆 又加 剧 线路 失稳 ， 线路 失稳 又 加 剧道 口铺 面板 松动 、 损 坏 的恶性 循环 。 1 2承 载 力及 抗 冲 击 能力 差普 通 结 构 的道 口为 土质基础 ， 承载力较低 ， 且道床为松散的道碴结构 ， 容易 产生下 沉 、 变形 ， 整体 承载力 较差 。从道 口板 上 通过 汽 车 时产 生 的 冲击力 ， 间接 作用 在 线路 的轨 枕 上 。理 论上 ， 超过 线路 规定轴 重 的重型机 动 车 ， 应禁 止通 过铁路 道 口 。但 目前 的现状 是大量 重 型机动 车 超 载 以后 的实 际轴重 ， 已远远 超过 线路 、 轨枕 的设计 承载力 ， 从 而进一 步加 剧 了道 口的损坏 ， 缩短 了使用 寿命 。 1 3排 水 性 能 差 受 到 铁 路 和 公 路 的双 重 限 制 ， 普 通 道 口难 以设 置 排水 系 统 。 由于没 有 排水 系 统 ， 汽车 通过 道 口带 来 的 矿物 粉 尘 随雨水 流人 道床 ， 引 起 道 床 翻 浆 、 轨 枕 陷 槽 、 钢 轨 扣 件 锈 蚀 等 严 重 病 害 。一旦发生这些病害， 就需要进行道 口大修。这 是 普 通 道 口稳 定 性 差 和 使 用 寿命 短 又一 个 主要 原 因 。 1 4 病 害整 治 困难整 治道 口超 限 的轨 道几 何 尺 1 1 稳定 性 能差 分开 式 结 构 的普 通 道 口的道 口 寸 等 较小 的病 害 ， 都需 拆铺 道 口铺 面 板 和钢 轨 轮缘 25 第 1 8 卷第 4 期 2 0 1 2年 1 0月 铁 道 运 营技 术 R a i l wa y Ope r a t i o n Te c hn o l o g y Vo 1 1 8 NO 4 O c t 20 1 2 槽 ， 由于 道 口铺 面 板 和钢 轨 轮 缘 槽 比较笨 重 ， 以致 日常维 护 的工 作 量 非 常 繁 重 。且 在 病 害 整 治 时 需 同 时封锁 铁 路 和公 路 ， 而 封锁 公路 需 要地 方 交警 等 部 门 的配 合 ， 涉 及 的部 门增 多 ， 使 病 害整 治 变 得 更 加 困难 。 1 5 安 全 隐 患严 重 普通 结 构 的 道 口由于 经 常发 生道 口板松动、 损坏、 钢轨扣件锈蚀和道床翻浆等病 害， 使得轨道几何尺寸变化较快 ， 再加上病害的整治 比较困难 ， 必然导致繁忙的道 口常处于失修状态， 从 而存 在较多 的安 全隐 患 。如 道 口铺 面 出现松 动后所 造成的高低不平 ， 使汽车通过时会产生剧烈的颠簸 ， 很可 能造成 汽 车熄 火 、 货物掉 落 、 道 口板 高 出轨 面等 不 安全 因素 ， 如果 处 理不 及 时就 会 发生 火 车撞 汽 车 等行车事故 。 1 6 使 用寿命 短 普通 结构 的道 口因其 稳定 性 能 、 承 载力 和排水性 能都 比较 差 ， 以及 病 害整治 的 困难 、 机动车超载等原 因， 使其使用寿命非常短。繁忙的 道 口大 约 2 年时 间就需 要进行 1 次大修 ， 而且 加 大 了 运 营成本 。 2 整体道 口的技术特点 针 对普 通 道 口普 遍 存 在 的结构 性 缺 陷 ， 玉林 工 务 段设 计 了一体式 结构 的钢筋 混凝 土整 体道 口。道 口基 础 ( 底 层 ) 采 用 C 2 0片石 混凝 土 ， 路 面 ( 面 层 ) 由 轨 道框 架和 钢筋 混凝 土组成 ， 如 图 1 所 示 。 注 ： 轨 顶标高为 O 0 0 0 m， 标高单位为 m， 其他单位为 m m 图 1 钢筋混凝土整体道口截面 图 这一设计具有强度高、 基床稳定 、 不受水的软化 影响， 以及抗腐蚀、 使用寿命长 、 成本低、 零维修等优 点 。 26 2 1 超 强 的承 载 力和 良好 的稳 定 性基 础 ( 底 层 ) 用 C 2 0 片石 混 凝 土 取代 了土 质基 床 ， 超 大 的承 载 面 积 大 大 降低 了对 线 路路 基 的压 强 ， 承 载力 提 高 了几 十倍 ， 使 基础具 有 良好 的稳定性 ， 从 而保证 了道 口范 围不产 生地基 下沉 。 2 2高 强度 的路 面设 计 路 面 ( 面层 ) 由轨 道框 架 和 钢 筋 混凝 土 组 成 。 由钢 轨 、 轨 枕 、 钢 筋 笼 与 C 3 0 混 凝 土整 体 灌 注 而 成 。高 强 度 的路 面计 取 代 了原 松 散 的道 床 和 道 口铺 面板 ， 具 有 极 强 的 抗 冲击 能 力 ， 满足 了重载 机 动 车平 稳快 速 通过 道 口的现 实需 求 。 2 3 良好 的排 水 性 能和 抗 腐 蚀性 能 混 凝 土保 护 了基 床 、 钢 轨 及 扣 件 不 受 水 和其 他 矿 物 质 的侵 害 ， 路面上 的雨 水流入 轮缘槽后 ， 排人 道 口两端 截水 沟 ， 再 通 过 截 水 沟 流 入 线 路 侧 沟 ， 彻 底 解 决 由于 水 而 引 起 的道 床 翻浆 、 轨 枕 陷 槽 、 钢 轨 扣 件 锈 蚀 等 严 重 病害 。 2 4 材 料 易 组 织且 施 工 工序 简 单 钢 筋 混 凝 土整 体 道 口的主要 材料 为常见 的钢 筋 、 水 泥 、 砂 、 石 料 ， 非 常容 易组 织 ， 且 混凝 土 还 可直 接采 用 商 品混 凝 土确 保 施 工更 快 速 、 便捷 。钢筋 混凝 土整 体 道 口制 作工 艺 、 施工工序 比较简单 ， 质量也容易控制 。 2 5 低 成本 且 长 寿命 并 实 现零 维修 钢 筋 混 凝 土 整体 道 口每米 仅需 1 2 m 混凝 土 和 1 6 0 k g 钢筋 ， 材 料 费约5 0 0 0 元， m， 而橡胶铺面板材料费约 5 5 0 0 元 m， 比橡胶 铺 面板便 宜 5 0 0 元， m。超 强 的承载 力 和 高强 度 的 路 面设 计 保 证 了钢 筋 混 凝 土 整 体 道 口超 长 的 使 用 寿命 。其 一 次 性 投 入 ， 可 用 几 十 年 ， 且 基 本 上 不 用进 行 任何 维 护工 作 ， 从 而节 约 了大量 的大 修维 修 资金 。 3 结束语 玉 林 工 务 段 于 2 0 0 2 年 铺 设 于 广 东 省 遂 溪 市 G 3 2 5 国道 的 1 个 7 0 m宽 的钢 筋混凝 土整体 道 口 ， 已 接 近 1 0年 ， 从铺设至今未无需进行任何维修 ， 现状 依 然 完好 无 损 ， 轨 道几 何 尺寸 铺设 至今 均 未发 生 任 何 变化 。 ( 下转 第 2 9页 ) 阳安及宝成线大功率机车引发供 电问题的探讨 3 2提 升供 电线 供 电能力 3 2 1 供电线改造供 电线( 也叫馈电线) 其作用是 由牵引变电所或开闭所 向接触网传送电能 ， 供 电线 的截 面大小 根据 所通 过 电流的 大小决 定 。根 据单 股 L G J 一 1 8 5 钢 芯铝 铰线 ， 其 在 导体 工作 温度 为 9 0。 c时 持 续 载 流量 为 5 3 0 A， 因此 建 议 在 增 吨 5 0 0 0 t 后 电 流较 大 的 阳安 线 、 宝成 线 阳平关 一 广元 区段 的馈 线 改 造 为双 股 L G J I 8 5 钢 芯铝 铰 线 并联 供 电 ， 便 可 以 满 足供 电需 求 。 3 2 2 采用 牵 引网全 并联供 电方 式将宝 成线 阳平 关一 广元段 上 下行牵 引 网全 并联 供 电。这种 全并 联 供 电方式 与通 常采用 上下行 接触 网只在供 电臂末 端 并 联一 次 的供 电方式 不 同 ， 在 同一 供 电臂 上 下行 接 触 网 除 了在末 端 分 区所 并联 以外 ， 在 中 间车 站 或 区 间 隔一 定距 离 实施 一 次 横 向并 联 ， 并 在变 电所 内设 置故障判别装置以判断故障性质 ， 将故障跳闸影响 范 围减少 到最 小 ， 可 实现接 触 网的低 阻抗 ， 降低 电压 损 失 、 均衡 上下 行 电流 ， 使 上下行 接触 悬挂 截面 得到 充分 利用 ， 解决 重空 车方 向牵 引负荷极 不均 衡 问题 。 3 2 3 增设 加 强线 在宝 成线 阳平关 一广 元段 简单 悬 挂 能力 不 足 的燕子 砭 、 朝 天 牵 引变 电所 首 端供 电 臂 增设 L G J Q 2 4 0 加强 线 。 3 3更 换主 导 电回路 电联接 线将 阳安线 、 宝 成线 阳平关一 广元 段锚段 关节 、 线 岔 、 股道 电联 接等 主导 电 回路 更换 为双 股 T R J 一9 5 电联 接线 。对 锚段 关节 处 所 、 线 岔 、 股道 电联接 、 隔离 开关 电联 接等 增设 为 双 股 电联 接 ， 从 而实 现供 电能 力配套 。 3 4 增 设 防雷装 置和 补装 回流 线建 议按 照 铁路 电力牵 引供 电设计 规范 的规 定 ， 在 宝成 线 阳平 关一 广 元段分 相绝 缘器 、 站场 端部 绝缘锚 段关 节处 、 长度 超 过 2 0 0 0 m长 大隧 道两 端 以及 较 长 的供 电线 连接 到接 触 网上 的接 线处 装设 氧化 锌避 雷器 。对 阳安线 缺失的回流线 、 吸上线等进行补装 ， 确保牵引回流畅 通 。 3 5 牵 引变 压 器增 容改 造 牵 引 变 电所 既 有牵 引 变 压器 的安装 容 量 已不 能 满足 运 输要 求 ， 可 采用 更 换 大容量 牵 引变压 器或更 换容 量利 用率 较高接 线 型 式 的变 压 器 。如 朝 天 牵 引 变 电所 牵 引 变 压器 增 容 为 3 1 5 MV A， 采用 Y N， d l 1 接 线形 式不 变 ； 汉 阴 、 褒 河 牵 引 变 电 所 牵 引 变 压 器 均 增 容 为 2 X( 2 0 + 2 0 ) MV A； 城 固牵 引 变 电所 牵引 变压 器 增容 为 2 ( 1 2 5 + 1 2 5 ) MV A， 采用 三相 V V接 线形 式不变 。 3 6线 索更换 后 引起 的设备 改造 3 6 1 接触 网支柱 改造 阳安线 既有接 触 网支柱多 为 3 8 t m小 容 量 支 柱 ， 建 议 对 阳安 线 、 宝 成 线 阳平 关一广元段支柱容量进行校核 ， 对容量不足 的桥支 柱 、 更换 承 力索后 负载增 加 的支柱 、 破损 严重 和状 态 不 良的支柱 进行更 换改 造 。 3 6 2 腕臂支撑装置更新 将原水平拉杆支撑装置 更新为水平腕臂支撑装置。由于阳安线转换支柱单 腕臂为承受双支悬挂结构 ， 其在温度变化时 ， 经常发 生 非支 定位 管 磨 工作 支 v型拉 线 ， 存 在 严重 的设备 质量 隐 患 。为 此建 议 ， 将 承力 索 区段 锚 段关 节 处单 腕臂更 换 为双平斜 腕臂 结构 。 4 结束语 通 过采 取上 述接触 网改 造 和牵引 变 电所 增容 等 适应性 改 造措施 ， 可 以大大 提升 阳安线 、 宝成 线 电气 化供 电能 力 ， 满 足其 开 行 和谐 号 大 功率 机 车 5 0 0 0 t 重 载运 输 的要 求 ， 进 而提 高 阳安 线 、 宝 成线 的 运能 、 运量 ， 保障 西南 大通道 的 畅通 。 ( 上 接第 2 6 页 ) 按 C 3 0 钢筋混凝土的路面及钢轨 的使用寿命推算 ， 还可再用 2 03 0 年。当然 ， 最终的使用寿命 尚需时 间来确定 。由于钢筋混凝土整体道 口具有强度高 、 基床稳定、 不受水的破坏作用 、 抗腐蚀、 使用寿命长 、 成 本低 、 零维 修等优 点 ， 几 乎解 决 了普通 结构道 口存 在的所有病害 ， 使用效果非常好 ， 深受设备使用及管 理部 门的欢 迎 。宁 局 现有 普通 结 构 的道 口就 有 7 6 6 处( 正线 5 3 6 处 ， 专用线 2 3 0 处) ， 目前仅铺设 了3 处 钢筋混凝土整体道 口。因此 ， 钢筋混凝土整体道 口 不仅具有很高 的推广应用价值 ， 应用前景也非常广 阔 。 29