用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕及施工方法與流程
本發明涉及高速鐵路無砟軌道混凝土的施工技術。
背景技術：
高速鐵路普遍采用無砟軌道，這是一種高穩定性、高平順性和少維修的軌道結構，具有混凝土結構的特征。但是無砟軌道的整體道床板在施工階段及運營過程中，混凝土開裂是極難控制的問題，特別是在我國西北地區這一問題更加突出。因為整體道床板本身就相當于體表比較小的鋼筋混凝土板，再加上西北地區干旱、大風以及晝夜溫差大的特點，都對混凝土在凝結硬化初期的收縮和后期干縮以及由此導致的混凝土開裂產生較大的影響。對于現階段采用的方端型軌枕而言，由于其角部的倒角半徑太小，極易導致整體道床板混凝土由于凝結硬化初期的收縮和后期的混凝土干縮而在軌枕角部形成應力集中，從而造成整體道床板在軌枕角部產生八字形開裂。這種開裂會使整體道床的承載力和耐久性下降。嚴重時甚至會出現由于混凝土開裂而將整體道床拆除重新返工的現象。
砼是混凝土的縮寫。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕及施工方法。
本發明是用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕及施工方法，用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕，對于軌枕結構的角部，采用大半徑倒角的軌枕倒角部位1，倒角部位相當于四分之一個圓臺；倒角部位側面的坡度與軌枕結構中間段2及軌枕端部倒角之間部位3的側面坡度一致；在軌枕外側設置第一防裂鋼筋4或者第二防裂鋼筋5；第一防裂鋼筋4沿軌枕外側布置成封閉的環狀，第二防裂鋼筋5僅在軌枕端部和與其相連的軌枕結構中間段2的預定范圍內布設成環形；在防裂鋼筋的頂部設置保護層6，保護層6的厚度為鋼筋最外邊緣至整體道床板7的上表面的最短距離c1，根據相關規范的規定，按照整體道床板所處碳化環境作用等級的不同，分別取其最小保護層厚度值；防裂鋼筋與軌枕之間設置凈間距8，凈間距8的值為c2；第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的公稱直徑均為d1，外徑均為d2，則第一防裂鋼筋4或者第二防裂鋼筋5的內側凈距l3、l4及倒角部位防裂鋼筋的圓弧內側半徑r2按下式計算：
式中：l1 - 軌枕頂部長邊長度，l2 - 軌枕頂部短邊長度，l3 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的長邊內側凈距，l4 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的短邊內側凈距，c1 –第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的最外邊緣至整體道床板7上表面的最短距離，c2 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5與軌枕之間的凈間距值，c3 -軌枕頂面高于整體道床板7的頂面的豎向高度，d2 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的外徑，i1 - 圓臺側面的坡度，r1 - 倒角部位圓臺頂部半徑，r2 - 倒角部位防裂鋼筋圓弧內側半徑。
對于軌枕內部的鋼筋布置構造，按照相關鐵路工程建設通用參考圖中的SK-1型枕進行設計。
用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕的施工方法，其步驟為：
（1）軌枕模具的制作：軌枕模具應結合軌枕倒角部位1、軌枕結構中間段2以及軌枕端部倒角之間部位3的形狀進行制作；
（2）將軌枕內部的鋼筋及軌枕間連接的桁架鋼筋按照相關鐵路工程建設通用參考圖中的SK-1型軌枕的設計鋼筋進行加工生產，然后按設計要求進行綁扎；
（3）澆筑軌枕混凝土，并及時進行養護；待混凝土達到要求齡期和強度后對軌枕進行脫模反轉，并安裝相關扣件；
（4）整體道床板7的鋼筋按設計圖紙進行加工；擺放好整體道床板7的底層鋼筋后，進行軌排組裝，并進行工具軌道的粗調；
（5）進行整體道床板7的鋼筋綁扎，綁扎時注意鋼筋的絕緣；鋼筋綁扎完進行模板的安裝和工具軌道的精調；
（6）第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5按照專利的要求進行制作和安裝；進行安裝時，可采取綁扎、點焊以及加焊連接鋼筋措施，以保證第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5位置的準確性；防裂鋼筋在混凝土澆注前應安裝固定牢固，同時要嚴格執行防裂鋼筋與整體道床內其他鋼筋的絕緣要求；
（7）進行整體道床板7的混凝土澆筑，待混凝土初凝后，松動軌枕與工具軌之間的連接；
（8）待混凝土終凝后，拆卸模板、工具軌，同時注意繼續對混凝土進行養護，直至混凝土達到規定的齡期和強度。
本發明的有益效果是：軌枕結構端部采用大半徑倒角，可有效避免現階段應用的方形小半徑倒角軌枕的倒角部位對整體道床板混凝土造成的應力集中現象，從而可有效地減小混凝土八字形裂縫開展的幾率。增加防裂鋼筋，可進一步控制八字形裂縫的開展。本發明的結構形式比較簡單，實用性強，可以有效地控制整體道床板八字形裂縫的開展，而且不會產生環境污染，經濟效益顯著。
附圖說明
圖1是大半徑倒角軌枕與環形防裂鋼筋立體圖，圖2是環形防裂鋼筋平面圖，圖3是大半徑倒角軌枕與軌端防裂鋼筋立體圖，圖4是軌端防裂鋼筋平面圖，圖5是防裂鋼筋布置橫斷面圖，圖6是防裂鋼筋布置縱斷面圖。
具體實施方式
本發明是用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕，對于軌枕結構的角部，采用大半徑倒角的軌枕倒角部位1，倒角部位相當于四分之一個圓臺；倒角部位側面的坡度與軌枕結構中間段2及軌枕端部倒角之間部位3的側面坡度一致；在軌枕外側設置第一防裂鋼筋4或者第二防裂鋼筋5；第一防裂鋼筋4沿軌枕外側布置成封閉的環狀，第二防裂鋼筋5僅在軌枕端部和與其相連的軌枕結構中間段2的預定范圍內布設成環形；在防裂鋼筋的頂部設置保護層6，保護層6的厚度為鋼筋最外邊緣至整體道床板7的上表面的最短距離（c1），根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB10005-2010）中的相關規定，按照整體道床板所處碳化環境作用等級的不同，分別取其最小保護層厚度值；防裂鋼筋與軌枕之間設置凈間距8，凈間距8的值為c2；第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的公稱直徑均為d1，外徑均為d2，則第一防裂鋼筋4或者第二防裂鋼筋5的內側凈距l3、l4及倒角部位防裂鋼筋的圓弧內側半徑r2按下式計算：
式中：l1 - 軌枕頂部長邊長度，l2 - 軌枕頂部短邊長度，l3 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的長邊內側凈距，l4 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的短邊內側凈距，c1 –第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的最外邊緣至整體道床板7上表面的最短距離，c2 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5與軌枕之間的凈間距值，c3 -軌枕頂面高于整體道床板7的頂面的豎向高度，d2 -第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的外徑，i1 - 圓臺側面的坡度，r1 - 倒角部位圓臺頂部半徑，r2 - 倒角部位防裂鋼筋圓弧內側半徑。
對于軌枕內部的鋼筋布置，按照《CRTS Ⅰ型雙塊式無砟軌道雙塊式軌枕結構設計通用圖》（通線[2011]2351- Ⅰ）中的SK-1型枕進行設計，不進行改動。
以上所述的用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕，第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5采用帶肋鋼筋，其公稱直徑d1 的取值范圍為14mm~20mm。
以上所述的用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕，第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5的保護層6的厚度c1在碳化環境作用等級為T2時，取35mm；在碳化作用等級為T3時，取45mm。
以上所述的用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕，第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5與軌枕之間的凈間距值c2取值范圍為20mm~30mm。
以上所述的用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕，軌枕倒角部位1的圓臺頂部的半徑r1一般不小于80mm。
用于無砟軌道砼裂縫控制的大半徑倒角軌枕的施工方法，其步驟為：
（1）軌枕模具的制作：軌枕模具應結合軌枕倒角部位1、軌枕結構中間段2以及軌枕端部倒角之間部位3的形狀進行制作；
（2）將軌枕內部的鋼筋及軌枕間連接的桁架鋼筋按照《CRTS Ⅰ型雙塊式無砟軌道雙塊式軌枕結構設計通用圖》（通線[2011]2351- Ⅰ）中的SK-1型軌枕的設計鋼筋進行加工生產，然后按設計要求進行綁扎；
（3）澆筑軌枕混凝土，并及時進行養護；待混凝土達到要求齡期和強度后對軌枕進行脫模反轉，并安裝相關扣件；
（4）整體道床板7的鋼筋按設計圖紙進行加工；擺放好整體道床板7的底層鋼筋后，進行軌排組裝，并進行工具軌道的粗調；
（5）進行整體道床板7的鋼筋綁扎，綁扎時注意鋼筋的絕緣；鋼筋綁扎完進行模板的安裝和工具軌道的精調；
（6）第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5按照專利的要求進行制作和安裝；進行安裝時，可采取綁扎、點焊以及加焊連接鋼筋措施，以保證第一防裂鋼筋4、第二防裂鋼筋5位置的準確性；防裂鋼筋在混凝土澆注前應安裝固定牢固，同時要嚴格執行防裂鋼筋與整體道床內其他鋼筋的絕緣要求；
（7）進行整體道床板7的混凝土澆筑，待混凝土初凝后，松動軌枕與工具軌之間的連接；
（8）待混凝土終凝后，拆卸模板、工具軌，同時注意繼續對混凝土進行養護，直至混凝土達到規定的齡期和強度。
工程實例：西北地區某鐵路客運專線采用整體道床板的形式，取某一區段的整體道床采用大半徑倒角軌枕，軌枕的結構形式參考《CRTS Ⅰ型雙塊式無砟軌道雙塊式軌枕結構設計通用圖》（通線[2011]2351- Ⅰ）中的SK-1型軌枕。采用的大半徑倒角軌枕頂部長邊長度為806mm，軌枕頂部短邊長度為296mm，倒角部位圓臺頂部半徑為80mm，軌枕高度為170mm，軌枕側面坡度為9:1，防裂鋼筋采用在軌枕外側布設成環狀的鋼筋，鋼筋采用公稱直徑16mm的帶肋鋼筋，整體道床所處的碳化環境作用等級為T2，保護層厚度取35mm；防裂鋼筋與軌枕之間的凈間距值取25mm。對無砟軌道的整體道床板八字形裂縫的控制起到了良好的效果。
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