张 赵 胤
(1.武汉理工大学，湖北武汉 430063;2.中国煤炭科工集团武汉设计研究院，湖北武汉 430064)
0 引言
无碴轨道是以混凝土或沥青砂浆取代散粒道碴道床而组成的轨道结构形式，它具有轨道稳定性高，刚度均匀性好，结构耐久性强和维修工作量显著减少等特点，较传统的有碴轨道有更好的适应性。无碴轨道已经广泛的应用于我国的客运专线、地铁、轻轨等，无碴轨道的整体道床具有维护工作量少、结构简单、整体性强及表面整洁等诸多优点。目前，我国装卸煤的铁路站场基本上还采用传统的道碴式道床，这种道床虽然造价比较低，但是铺设在煤仓、翻车机房等装卸煤的铁路站场上却有很多的缺点，比如说不便于装卸车及清道作业、线路的养护和维修工作复杂。
目前全国各个煤矿都在建设花园型矿区，为了减少装卸车站对环境的污染，提高车站的整洁美观，改善劳动条件、提高劳动生产率，在神华包头煤制烯烃项目卸储煤装置翻车机范围内采用了铺设钢筋混凝土支承块式整体道床的无碴轨道。
1 平、纵、横断面设计
该项目平面布置按照项目总布置图，布置4股道，其中2道，8道为卸车(空车)线，4道，6道为卸车(重车)线，4股道纵断面按照总图布置要求，轨顶高程均统一高度。根据场区铁路股道布置形式和整体道床布置要求，以及场区内厂房布置等条件的限定，本段铁路横断面各股道间采用平坡连接，纵向水泥混凝土面层采用1‰坡，以便利于纵向混凝土面层排水，股道间土路基上做15 cm厚砂砾石基层和10 cm厚混凝土面层。
2 铁路基床以下路堤及地基设计
由于整体道床是连续现浇的混凝土，一旦基底发生沉陷，修补极为困难。因此设计对路基的填筑和对施工的质量要求较高。1)基床以下路堤应优先选用A，B组填料和C组的块石、砾石类填料。当选用C组细粒土填料时，应根据土源性质进行改良后填筑。其压实标准应符合规定。2)软土地段的路堤填筑过程中，必须控制填土速率。控制标准为:路堤中心地面沉降速率昼夜不得大于10 mm，坡脚水平位移速率每昼夜不得大于5 mm。
3 整体道床设计
3.1 整体道床的结构
在神华包头煤制烯烃项目中采用了支承块式无碴道床结构(见图1)。由预制的支承块和就地灌注的道床混凝土组成。
轨枕:采用弹性支承块，支承块间距为568.18 mm，每6.25 m道床共11对支承块。支承块预制采用C50混凝土，支承块与道床混凝土连成整体。
道床:由钢筋混凝土基础组成，道床混凝土采用C40混凝土，并配置钢筋以防止裂纹扩展。无碴道床每隔6.25 m，设一伸缩缝，伸缩缝采用2 cm厚预制沥青板隔离，伸缩缝上部6 cm灌注沥青胶砂，伸缩缝处的道床钢筋断开，无碴道床两侧与侧沟之间设施工纵缝，采用乳化沥青涂刷隔离，以防止道床混凝土收缩后带动侧沟开裂。
图1 支承块式无碴轨道典型示意图
钢轨:采用50 kg/m。
扣件:无碴道床段采用预埋套管式弹性分开式扣件;扣件铁垫板上部可设置充填式垫板。
排水:整体道床的排水是一个至关重要的问题，许多整体道床都是由于排水不畅，致使基底长期浸于水中而产生下沉，引起道床严重下沉并开裂。本次设计横向排水沟过整体道床时，采用明沟形式穿过道床，沟臂利用整体道床C15混凝土垫层，沟底按2‰坡度做10 cm厚C15混凝土垫层，垫层下用碎石铺至土路基。
3.2 整体道床强度计算分析
1)基本假定。
把整体道床视为弹性地基上的梁，采用温克尔假定，地基单位面积上所受的压力与地基沉陷量成正比:P(x)=k·y(x)，k为地基沉陷系数，或称地基抗力系数。
因钢轨通过弹性扣件和垫板固定在整体道床之上，整体道床又置于弹性地基上，因此，在强度计算时，将钢轨与整体道床视作双重弹性基础叠合梁，其简化的力学模式如图2所示，第一梁(钢轨)为半无限长梁，轮载作用于钢轨接头的一端;第二梁(道床)为定长梁。
图2 轨道纵向计算模型
2)整体道床的计算尺寸。
图3 干净整洁的卸储煤铁路站场
根据弹性基础上梁和板计算的一般规定，当结构的长度小于其宽度的3倍时，应当作板计算;而长度大于3倍宽度的情况下可当作梁来计算，这样，就不致产生过大的误差。整体道床的宽度为2.6 m，自然分段长度有6.25 m和12.5 m两种，两股钢轨下的道床结构具有对称性。因此，为简化计算，把整体道床当作梁计算是合适的。梁高按整体道床实际的设计厚度计。在整体道床强度计算中，除了沿钢轨方向按双重弹性基础梁计算外，还需进行垂直钢轨方向的横向弹性地基梁的计算，计算单元是截取一个支承间距的载条，宽度为57 cm，长度为整体道床的全宽2.6 m(见图3)。
4 结语
钢筋混凝土支承块式整体道床的无碴轨道具有整体性强、线路稳定平顺、维修工作量小，工人劳动条件大为改善。该道床虽然一次性投资较大，施工质量要求较高，但总体经济效益好、社会效益也很显著。无碴轨道在装卸煤铁路站场的应用还不是很多，随着科研、设计、施工和营运等多方面的经验积累，存在的问题也将进一步改进，设计也将越来越合理。
［1］ 张劲峰，王合生，徐明生.钢筋混凝土轨枕式整体道床在煤仓下的应用［J］.中州煤炭，1998(3):47-48.
［2］ 高江宁.整体道床计算方法与设计参数研究［D］.成都:西南交通大学，2004.
［3］ 向 俊，郭高杰，赫 丹，等.弹性支承块式无碴轨道振动分析新模型［J］.铁道科学与工程学报，2008(1):41-45.
