第二章曲线段配轨设计计算.docx
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第二章曲线段配轨设计计算
第二章曲线段配轨设计计算
在铁路轨道工程施工中,曲线配轨是现场技术人员的一项重要工作,按照现行曲线缩短轨铺设位置的计算公式和方法,计算的曲线长小于实际曲线长,给现场施工生产带来很大不便。
因此，我们需一起研究一下曲线配轨的设计与计算。
第1节缩短轨布置原因
缩短轨布置的主要原因可归纳为两点：
1）我国铁路上采用左右二股钢轨接头对接的形式，因此在曲线和直线上，二股钢轨的接头必须左右对齐。
2）在曲线上，外股钢轨比内股钢轨轨线长，如果采用同样长度的钢轨，内股钢轨将超前于外股钢轨接头，不能形成对接。
第2节缩短轨布置与选择
缩短轨布置的的方法主要是在内股钢轨线上铺入适量的厂制缩短轨，使内外二股钢轨始终保持对接的形式。
我国厂制缩短轨，对于12.5m标准轨有缩短量为40mm、80mm、120mm、的三种类型的缩短轨。
对于25m的标准轨有缩短量为40mm、80mm、160mm、的3种类型。
在选用缩短轨类型时，缩短轨的长度可参照下式确定。
（2-2-1）
式中：
----------标准缩短轨长度（m）；
-----------标准钢轨长度，有25m或者12.5m两种规格；
-----------两股钢轨中心距离，一般选用1.5m；
----------曲线半径（m）
另外，还可以根据半径R参照表2-2-1选用。
曲线上内外两股钢轨接头的想错两，在正线和到发线上，容许为40mm加所用缩短轨缩短量的一般；在其他站次、次要线及使用非标准长度钢轨的线路上，容许再增加20mm。
在城市轨道交通的轨道上允许相错式钢轨接头。
标准缩短轨选择参照表表（2-2-1）
曲线半径（m）
25m钢轨
12.5m钢轨
缩短轨长（m）
缩短量（mm）
缩短轨长（m）
缩短量（mm）
4000~1000
24.96
24.92
40
80
12.46
40
800~500
24.92
24.84
80
160
12.46
40
450~250
24.84
160
12.42
80
200
__
__
12.38
120
注：
1.按表列缩短量宜选用较小的一种
2为了不影响直线接头的质量，允许在曲线尾按实际情况插入个别相应的缩轨。
第三章轨道路基工程试验检测计算（土的击实试验）
土的击石试验是用锤击使土密度增加的一种方法。
土在一定的击实效应下，如果含水量不同，则所得的密度也不相同，能使土达到最大密度所要求的含水量，称之为最优（佳）含水量，相应的干密度称之为最大干密度。
1实验仪器：
天平（3）台秤（4）推土器（5）筛（6）其它：
喷水设备、碾土设备、修土刀、小量筒、盛土盘、测含水率设备及保温设备等。
2试验步骤：
1、取一定量的代表性风干土样，对于轻型击实试验为20kg，对于重型击实试验为50kg。
2、将风干土样碾碎后过5mm的筛（轻型击实试验）或过20mm的筛（重型击实试验），将筛下的土样搅匀，并测定土样的风干含水率。
3、根据土的塑限预估最优含水率，加水湿润制备不少于5个含水率的试样，含水率一次相差为2%，且其中有两个含水率大于塑限，两个含水率小于塑限，一个含水率接近塑限。
按式（3-1-1）计算制备试样所需的加水量：
（3-1-1）
式中，
为所需的加水量（g）；
为风干土样质量（g）；
为风干土样含水率，按小数计；
为要求达到的含水率，按小数计。
4、将试样2.5kg（轻型击实试验）或5.0kg（重型击实试验）平铺于不吸水的平板上，按预定含水率用喷雾器喷洒所需的加水量，充分搅和并分别装入塑料袋中静置24h。
5、将击实筒固定在底板上，装好护筒，并在击实筒内壁涂一薄层润滑油，将搅和的试样2~5kg分层装入击实筒内。
两层接触土面应刨毛，击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6mm。
6、取下导筒，用刀修平超出击实筒顶部和底部的试样，擦净击实筒外壁，称击实筒与试样的总质量，准确至1g，并计算试样的湿密度。
7、用推土器将试样从击实筒中推出，从试样中心处取；取两份一定量土料（轻型击实试验15~30g，重型击实试验50~100g）测定土的含水率，两份土样的含水率的差值应不大于1%。
3成果整理
1、按式（3-1-2）计算干密度：
（3-1-2）
式中,
为干密度（g/cm3），准确至0.01g/cm3；
为密度（g/cm3）；
为含水率，小数计。
2、按式（6-3）计算饱和含水率：
（3-1-3）
式中：
为饱和含水率（%）；
为比重。
3、以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，干密度与含水率的关系曲线上的峰点的坐标分别为土的最大干密度
与最优含水率
，如连不成完整的曲线时，应进行补点试验。
4、轻型击实试验中，当试样中粒径大于5mm的土质量小于或等于试样总质量的30%时，应对最大干密度和最优含水率进行校正。
（1）按下式（3-1-4）计算校正后的最大干密度：
（3-1-4）
式中，
为校正后试样的最大干密度（g/cm3）；
为粒径大于5mm土粒的质量百分数（%）；
为粒径大于5mm土粒的饱和面干比重。
（2）按式（3-1-5）计算校正后的最优含水率：
（3-1-5）
式中，
为校正后试样的最优含水率（%）；
为击实试样的最优含水率（%）；
—粒径大于5mm土粒的吸着含水率（%）。
4、绘制击实试验记录表格
对于本设计所给资料，计算
（1）计算干密度
（2）绘制干密度与含水量关系曲线图
第四章地面轨道结构施工方法介绍
常用地面轨道形式主要有普通有炸轨道、无缝线路有砟轨道、单元板式无砟轨道、双块式无砟轨道、整体道床轨道、弹性支撑块轨道等其他轨道形式。
本设计主要针对、单元板（CRTSⅠ）式无砟轨道、轨道，以及双块式无砟轨道，整体道床轨道作出详细介绍。
第1节单元板（CRTSⅠ）式无砟轨道
CRTSⅠ型板式无砟轨道结构包括混凝土底座和凸型挡台、CA砂浆垫层、轨道板、扣件和钢轨。
在桥梁和隧道地段具体构造为混凝土底座宽2.8米、高0.3米，凸型挡台高0.25米、直径0.52米，水泥乳化沥青砂浆厚5厘米；路基上底座宽3.0米，其他与桥上无砟轨道结构相同。
一、单元板（CRTSⅠ）式无砟轨道施工工艺
1板式无砟轨道底座及凸台
1.1施工工艺
1、测量放样
在路基或桥梁上对底座板、凸台位置进行测量放样，获取底座板、凸台平面位置及路基标高，指导后续钢筋绑扎及模板安装作业。
2、基面处理
对于桥梁，首先用风镐对梁顶预埋筋砂浆保护层进行凿除，调直预埋筋，再对底座范围内梁面进行清扫，保证其干净无砂浆浮渣、灰尘。
3、基面清扫
对底座范围内路基面或梁面进行清扫，保证其干净无砂浆、砼浮渣、灰尘等。
4、底座板、凸台钢筋绑扎
根据施工位置底座板设计类型绑扎钢筋。
底座钢筋纵横向交点采用Φ16绝缘卡绝缘，凸台钢筋采用涂层钢筋进行绝缘，交点处绝缘卡及凸台钢筋采用绝缘扎带或扎丝绑扎牢固，保证施工过程中不脱落；安装伸缩缝架立钢筋及剪力榫，并采取措施保证伸缩缝钢筋与底座板主筋无接触，剪力榫套筒位置相邻交错布置，纵向与线路方向平行，且保持水平状态。
检测钢筋绝缘性能，保证纵横钢筋电阻必须不小于2MΩ。
如图（4-1-1）所示：
图（4-1-1）
5、底座板模板安装
底座板模板采用［28A，长度约5m一块。
对于路基处模板，外侧采用打入路基内的钢筋桩及木楔加固，内侧采用3m定型角钢内撑外拉；对于桥梁上底座板，模板外侧支撑与防撞墙根部，内侧加固方式同路基处。
直线段模板的纵向线型应与线路方向平行且呈一条直线，曲线段模板在每个凸台里程处设置变向点，保证底座板的设计平面状态。
6、底座板模板标高复核
对模板顶标高进行复测，对于标高不符合规范要求的模板，对标高重新进行调整直至满足设计及验标要求。
7、底座砼浇筑
混凝土浇筑同普通混凝土。
8、凸台施工
底座板砼稍微硬化后，对各凸台位置进行精确放样，为后续凸台模板安装提供依据。
安装、固定凸台模板，凸台顶应考虑预留凹槽，其纵、横向尺寸为12cm×14cm，深为55-60mm，用于安装基准器。
凹槽中心位置位于圆形凸形挡台圆的中心处，位于半圆形凸台半圆的中部。
凸台顶砼标高允许误差应满足设计及验标要求，凸台顶预留凹槽尺寸、位置应准确无误。
9、基准器埋设
⑴、用全站仪放样出线路的中心，在凸台中心前后位置作点；
⑵、在凸台预留孔中放入基准器，使基准器基准点大致在线路中线上，用钢钉固定好；
⑶、在凸台前后中线点拉上悬线，调节基准器的横向螺丝，使基准点位于悬线上，锁定横向调节螺丝；
⑷、测定基准点的标高，根据实测标高与设计标高的差值拧动基准点螺杆上下移动，使基准点高程与设计标高相同，调整完成后用锚固砂浆将基准器锚固。
基准器埋设如下图（4-1-2）所示:
图（4-1-2）
1.2人员、机具配置
作业面人员安排如下表（4-1-1）所示：
表（4-1-1）
序号
施工人员
人数
职责
1
现场总负责人
1
负责整个施工过程
2
技术负责人
1
负责现场技术工作
3
试验员
1
负责混凝土质量控制及记录
4
测量员
2
负责现场测量放样及复核
5
普工
40
负责钢筋模板安装及砼浇筑养护
施工机具配备如下表（4-1-2）所示：
表（4-1-2）
序号
名称
数量
备注
1
汽车泵
1台
2
振动梁
1套
3
电焊机
2台
4
50插入式振捣棒
4台
5
8m3罐车
3台
具体根据施工距离确定
6
铝合金刮尺
1个
3.5m长
另配备木抹、铁抹、养护麻布若干，坍落筒、温度计各1个。
2单元板安装
2.1施工工艺
单元板制作由工厂集中制作，单元板安装前后包括如下几个流程：
运输、存放、铺设、调整。
1、单元板运输
验收合格的单元板用卡车运往铺装现场。
运输时，单元板中心尽量与车厢中心重合，单元板与车厢底部、单元板与单元板之间用80mm×80mm×2200mm方木垫起，每层横向放置2根方木，方木距离板端1m。
用尼龙带将单元板捆绑牢靠、稳固。
2、单元板存放
施工沿线每隔200m设一单元板临时存放平台。
单元板存放高度不得超过4层，每层之间用80mm×80mm×2200mm方木垫起，方木放置位置距板端1m。
长时间存放时，为防止单元板长时间存放发生挠曲变形，要采用立放。
短时间存放可采用平放，如下图（4-1-3）：
单元板临时存放示图（4-1-3）
3、单元板铺设
⑴、在混凝土底座和施工便道间设置平交道，用卡车将存放点的单元板运至平交道口。
⑵、汽车吊停于混凝土底座上，用专用吊具将单元板装载到单元板运输车上，运至作业面。
在运输车底板和每块单元板之间用方木垫起。
单元板运输车行走于混凝土底座上，存放于路基平台的单元板直接用吊车装上运输车。
3、用变跨龙门吊将单元板吊起，施工人员扶稳单元板缓慢下落，把单元板放在预先放置的支撑垫木上。
在单元板放下的同时就将单元板横向、纵向位置控制好。
如下图（4-1-5）所示：
图（4-1-5）
4、单元板调整
单元板调整采用小型龙门吊配合三角规进行，具体调整方法如下：
⑴、根据当前施工段的线路设计超高及纵坡，首先将三角规预调整到位。
⑵、单元板就位后，在侧面起吊螺栓孔内安装四个支撑螺杆,取出支撑垫木。
⑶、用墨线弹出轨道板的中线，用小型门吊将轨道板吊起。
⑷、单元板的横向调整：
在两凸台十字中心拉好弦线，利用龙门吊横向旋转丝杆进行调整，使轨道板中线和弦线在垂直方向重合。
偏差不得大于2mm。
⑸、单元板的纵向调整：
调好横向位置后，在单元板两端凸台位置用撬棍撬动单元板，保证单元板与凸形挡台之间的间距相同。
两间距之差不大于5mm。
调好后在凸台位置用木楔楔紧。
如图（4-1-6）所示：
图（4-1-6）用小型龙门吊调整单元板
⑹、单元板的高低水平调整：
单元板的横、纵向位置调整好以后，落下轨道板，使单元板的四个支撑螺栓支撑在底座上的四个小铁片上。
将三角规带标尺的一端置于基准器上，两把三角规对称放置，拧支撑螺栓的螺杆进行单元板高低的调整，直至两个气泡都对中为止。
⑺、待单元板高低水平调整完成后，重新检查横纵向的位置，若位置发生改变，重复以上步骤，直至合格为止。
调整好的单元板用木楔楔好，以防发生位移。
2.2人员、机具配置
2.2.1单元板调整每个作业面人员安排如下表（4-1-3）所示：
表（4-1-3）
序号
工序
施工人员
人数
职责
1
施工负责人
1
负责单元板全面工作
2
运板
调度
1
负责与板厂沟通进板计划
3
司机
5
运板（具体应根据实际情况安排）
4
普工
8
配合装、卸板
5
安板
工班长
1
负责指挥安装单元板
6
司机
3
操作龙门吊、平板车
7
普工
8
装板、卸板落位
8
调板
技术负责人
1
负责指挥工人及技术指导
9
三角规操作员
2
负责操作三角规
10
普工
6
配合调板作业
2.2.2施工机具配备如下表（4-1-4）所示：
表（4-1-4）
序号
名称
数量
备注
1
卡车
5辆
运输单元板
2
吊车
2辆
装、卸单元板
3
平板车
1辆
运输单元板至施工现场
4
变跨龙门吊
1台
落板就位
5
三角规
1套
调板
6
小型龙门吊
1套
配合调板
3CA砂浆灌注
3.1设计概况
CA砂浆调整层位于底座与单元板之间，设计厚度5cm，设计平面尺寸与单元板相同，是在上部单元板调整完成后，在板下布设灌注袋，将搅拌好的CA砂浆灌进袋子硬化而成。
3.2施工工艺
CA砂浆施工包括以下几个内容：
砂浆的搅拌、运输、灌注。
3.2.1CA砂浆的拌制
为缩短砂浆从拌制完成到开始灌注的时间间隔，保证在CA砂浆可工作状态及成品质量最好的情况下完成作业，各种组分运输至施工现场附近，进行CA砂浆拌制作业。
1.根据灌注点的位置，就近选择地势较平坦的地点将砂浆搅拌车停好，有必要时用挖掘机整平。
2.将干粉料、乳化沥青、P乳剂、消泡剂和引气剂用载重卡车运至搅拌现场。
乳化沥青采用吨桶运输比较方便。
3.待机械到位后，检查运转是否正常。
砂浆搅拌车需由经过专业培训的人员进行操作。
试验人员检测车内和环境温度，并做好记录。
4.将袋装的干粉料拆袋加入加料斗中，用吊车吊起从砂浆搅拌车车顶加料口放入，乳化沥青和P乳剂用泵抽入储料仓，消泡剂和引气剂等外加剂分别由人工加入。
在每次加完乳化沥青和P乳剂时，必须用水清洗齿轮泵。
5.现场试验人员开具CA砂浆施工配料单，砂浆搅拌车操作人员向电脑中输入配料单上的施工配合比，并设定预先确定的搅拌参数（搅拌时间和搅拌转数），启动按钮，开始搅拌。
6.待搅拌完成后，打开搅拌机检修口取样进行检测。
测定砂浆的温度、空气含量和流动度，所检指标合格方可进行灌注。
CA砂浆拌制机如图（4-1-7）所示：
图（4-1-7）
3.2CA砂浆的运输
CA砂浆拌制完成后，用吊车将储料斗吊至小型农用车上，经左、右两线之间运输至灌注工作面，如图（4-1-8）所示：
图（4-1-8）
3.3CA砂浆的灌注
主要工序施工工艺如下：
⑴、灌注前用钢尺检查水泥乳化沥青砂浆注入厚度，并做好记录。
厚度检查10个点，两边各3个点，中间4个点。
⑵、清理轨道板下杂物和积水。
先人工将混凝土块、木屑等杂物清理干净，再用鼓风机进行清理。
⑶、放置灌注袋。
检查灌注袋的型号是否与轨道板型号一致，是否有破损。
将灌注袋平铺于轨道板上，两端向中间对折，从轨道板中部放入，然后拉直，灌注袋横向中心线和轨道板横向中心线重和。
在直线地段，使灌注袋的袋口向轨道板外侧；在曲线地段，灌注袋袋口朝向低的一侧。
铺好后用木楔固定。
如图（4-1-9）所示：
图（4-1-9）
⑷、用塑料布覆盖轨道板，以防砂浆污染轨道板。
并在袋口位置的底座上也铺上塑料布。
⑸、将灌注漏斗放在轨道板上，使灌注口和袋口对齐，把灌注袋口套在灌注漏斗的出料口用尼龙绳捆好，准备灌注。
在灌注点放置两个塑料桶，用来装漏斗中剩余的砂浆。
⑹、将成品斗中搅拌好的砂浆放进转运斗，用吊车将转运斗放置在农用车上，打开转运斗的搅拌装置，保证砂浆在运输和灌注过程中一直搅拌。
用农运车将砂浆运至灌注点。
⑺、接好灌注软管，打开阀门，使砂浆缓缓流进灌注袋。
注意观察砂浆在灌注袋中的流动情况，在砂浆即将充满木楔位置时，要及时拔掉木楔，在即将灌满的时候，放慢灌注速度，用手感觉每个支撑螺栓的松动情况，每条灌注袋对应的两个支撑螺栓有一个松动即停止灌注。
CA砂浆灌注如图（4-1-10）所示：
图（4-1-10）
⑻、当砂浆灌注饱满后，用扎带扎紧袋口，在灌注袋口部分，要留20cm左右的砂浆，并用支撑架支撑。
⑼、砂浆灌注40min后，将袋口砂浆慢慢挤
入灌注袋，然后用铁夹沿灌注袋缝纫线夹住。
⑽、CA砂浆灌注24h后，拆除支撑螺杆，采取自然养生方案。
砂浆强度大于1.8Mpa时方可允许机车通行。
3.4人员、机具配置
CA砂浆施工作业面人员安排如下表（4-1-5）所示：
表（4-1-5）
序号
工序
施工人员
人数
职责
1
施工负责人
1
负责CA砂浆灌注全面工作
2
试验员
1
负责CA砂浆拌制及性能监控
3
拌制
操作员
2
负责操作CA砂浆车、拌制程序
4
普工
4
负责上料
5
运输
司机
2
负责运输砂浆成品至工作面
6
灌注
技术负责人
1
负责砂浆灌注技术指导及质量监控
7
普工
10
负责CA砂浆灌注具体操作
施工机具配备如下表表（4-1-6）所示：
表（4-1-6）
序号
名称
数量
备注
1
CA砂浆搅拌车
1台
拌制CA砂浆
2
20t吊车
1辆
吊放加料、储料斗
3
加料斗
2个
给搅拌车供料
4
储料斗
2个
储存拌制完成的砂浆
5
农用车
2台
运输CA砂浆成品
6
双头灌注漏斗
1个
灌注CA砂浆
另备CA砂浆温度、流动度、含气量检测工具一套，灌注漏斗1个、灌注软管1根、铁桶2只、酒精喷灯1个、工具刀一把、塑料布、木楔、扎带、木板和铁夹若干。
4凸台树脂填充
4.1设计概况
在单元板铺设完成后，板两端圆弧与凸台之间有一定的间隙，根据设计图纸，该宽度在33mm～40mm左右，该空隙现场用树脂填充，作为单元板与凸台之间的纵向传力的媒介。
4.2施工工艺
1、施工前的准备
⑴、用扫把将凸形挡台周围杂物、积水和灰尘清理干净，如有凸台施工的混
凝土残留，人工用钢钎凿掉并清理干净。
清理的废弃物应集中处理，不得随意丢弃。
⑵、在灌注树脂的轨道板表面
周围和凸形挡台表面用木板或塑料布覆盖，以防树脂污染单元板和凸台。
如图（4-1-11）所示：
图（4-1-11）
⑶、若凸形挡台和轨道板在灌注位置是潮湿状态，需用酒精喷灯或热风机烘干，确保灌注部位干燥。
2、灌注袋的安放
⑴、将聚乙烯泡沫条塞入灌注袋底部衬孔内，然后将灌注袋沿凸形挡台与单元板空隙塞入。
在曲线地段，注意将灌注口置于高的一侧。
⑵、用方木条顶紧泡沫和混凝土底座完全接触，并沿凸形挡台的弧形将灌注袋理顺。
用手拉紧灌注袋的两个侧面，使其完全展开并使左右长度均等。
⑶、分别在轨道板凹面和凸形挡台侧面涂上胶水，将灌注袋的两个侧面分别与其粘接，一般先粘凸形挡台的一侧，再粘轨道板的一侧。
粘接时要避免出现褶皱。
⑷、在直线地段，切除灌注袋多余部分，使灌注袋上沿和轨道板倒角下沿平齐。
⑸、将侧面聚乙烯泡沫塞入轨道板中间，使其挡住灌注袋的侧面。
3、树脂的搅拌
⑴、打开A组分桶盖，用手持搅拌机将桶底的沉淀物搅起。
⑵、待搅拌均匀后，将B组分缓缓倒入，用手持搅拌机搅拌，使A、B组分充分混合均匀。
注意将B组分倾倒干净，否侧会影响树脂的硬化。
：
4、树脂的灌注
将搅拌好的树脂倒入较小容器里，以方便灌注。
⑴、在灌注口放好漏斗，将树脂缓缓倒入，即将灌满时，要放慢速度灌注，使树脂完全流平。
如图（4-1-12）所示：
图（4-1-12）
⑵、树脂灌注至轨道板倒角下沿位置，停止灌注。
在曲线段，要以灌注口为准，必要时在第一次灌注后十分钟左右进行补灌。
⑶、树脂灌满后，在表面会释放内部一些气体附着表面，影响树脂表观质量，此时要用带针尖的工具将其挑破。
⑷、树脂灌注完成后，用塑料薄膜撑紧后覆盖住树脂，并用封箱胶粘牢，防止在树脂凝固前杂物及雨水侵入。
5、树脂浇铸体的修整处理
⑴、在曲线地段，树脂高出部分用钢刀凿除，表面修理平整。
⑵、特殊情况下，在树脂硬化后需进行二次灌注时，可以在要灌注的树脂表面插入螺钉增加连接强度，螺钉长度应大于40mm，螺钉插入深度控制在25mm以上，宜10cm间距均匀分布，并在原来的树脂表面拉毛，增加粘结力。
二、单元板（CRTSⅠ）式无砟轨道特点
单元板式无碴轨道施工工序多，工艺复杂，每一道工序是否按标准施作到位，均会对下道工序造成很大的影响，从而最终影响轨道的精度。
而且由于工序多，交叉作业多，需要做好充分的物流准备。
第2节双块式无砟轨道
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