高速鐵路無砟軌道支承層施工用滑動式通用模具的研究與設計

摘 要：針對無砟軌道支承層施工模具通用性差的問題，研究了高速鐵路無砟軌道支承層施工用滑動式通用模具。該通用模具可同時滿足路基及橋梁直線段、圓曲線段、緩和曲線段支承層施工，解決了支承層模具的通用性問題，同時，可有效提高施工效率，節約原材料減少施工方工程投資。

關鍵詞：高速鐵路；無砟軌道；支承層；滑動式通用模具；整平裝置

1 概述

支承層是高速鐵路無砟軌道結構的重要組成部分。路基段分為一般路基和端梁路基兩種，其支承層斷面主尺寸為3400mm×300mm（見圖1、圖2），斷面細部尺寸兩者略有不同，施工時一般采用路基用模具或攤鋪機來進行；大于25m以上橋梁的支承層為2800mm×220mm（見圖3），由于有縱橫阻力凹槽，一般采用橋梁專用模具施做；隧道內支承層則直接由隧道鋪底替代。由此可見，目前在國內無砟軌道支承層施工過程中，施工模具針對路基、橋梁支承層的斷面特點分別設計成不同的結構形式，用于施工的模具通用性較差[1-4]。另外，支承層多為人工整平，施工效率較低。

為了解決支承層模具通用性及施工效率問題，研制了無砟軌道滑動式通用模具。該套模具可同時滿足路基及橋梁直線段、圓曲線段、緩和曲線支承層施工，可實現節約原材料減少工程投資的目的。

圖1 一般路基支承層橫斷面（單位：mm）

圖2 端梁路基支承層橫斷面（單位：mm）

圖3 橋梁支承層橫斷面（單位：mm）

2 技術方案與技術指標

2.1 技術方案

高速鐵路無砟軌道支承層施工用滑動式通用模具由縱模板、支撐立柱及行走軌道、整平裝置、拉桿等組成，其中，縱模板分為普通縱模板和超高縱模板兩種。直線段支承層施工時只需拼裝普通縱模板，曲線段施工時，在超高普通縱模板一側加裝超高縱模板，以適應圓曲線及緩和曲線施工。支撐立柱布置于縱模板外側，且縱模板相對于支撐立柱角度可調，可適應不同支承層斷面結構形式。支撐立柱上部結構設置走行軌，為整平裝置縱向行進提供軌道，軌道高度可根據需要在一定范圍內實現無級調整，從而適應超高段施工。整平裝置是該滑動式通用模具的核心部件，通過振動器振動，人工推動整平裝置，可實現支承層整平、上部結構成形及拉毛作業等功能?；炷翆v模板有力偶，支撐立柱頂部需設置拉桿，以保證模具整體的穩定性（見圖4、圖5）。

一般路基斷面工況

端梁路基斷面工況

橋梁斷面工況

圖5 滑動式通用模具不同斷面的適應情況

2.2 技術指標

在進行滑動式通用模具研究時，充分考慮支承層斷面特點及施工需要，根據支承層外形情況對通用模具有如下技術指標要求：

（1）內凈寬：2800-3400mm；（2）內凈高：220-300mm；（3）適應超高：0-175mm。

3 重要部件與關鍵技術設計

3.1 縱模板

縱模板是滑動式通用模具的基本組成部件，主要由面板、肋板、支撐立柱連接機構組成，從功能上有普通縱模板和超高縱模板的區分。進行直線段支承層施工時，拼裝普通縱模板即可滿足直線段施工要求；圓曲線及緩和曲線段施工時，在超高一側的普通縱模板之上加裝超高縱模板，兩者采用螺栓固定。支撐立柱連接機構設置在普通縱模板肋板一側，通過銷軸與支撐立柱連接，銷軸位置可調整的特殊設計可使縱模板依據施工支承層外形變化進行角度調節。設計時充分考慮了縱模板的受力特性，利用軟件MSC.Nastran V 2005.1進行受力分析，模板的強度、剛度滿足使用要求[5]。

3.2 支撐立柱及走行軌道

支撐立柱位于縱模板肋板一側，其由內套管、上外套管、下外套管、底座連接機構等組成。內套管與上外套管采用銷軸連接，上、下兩外套管通過設置在外側的螺柱連接。下外套管固定整平裝置走行軌道。通過上套管與內套管銷接位置及上、下兩外套管間螺柱旋合位置的變化，可實現走行軌道高度在一定范圍內實現無級調節，為整平裝置的超高段施工提供條件。

3.3 整平裝置

整平裝置是集支承層整平、上部結構成形、施工面拉毛等多種功能于一體的部件，組成部件主要有主架、振動器、行走輪系、拉毛機構、扶手等。主架長度可伸縮調整，成形面配以三個不同外形的調整節，根據支承層斷面施工需要自由組拼斷面結構。施工時，完成支承層材料澆筑后，啟動振動器，邊進行支承層材料振搗，邊人工手扶扶手沿走行軌道推行對支承層表面整平，并完成結構成形，同時由拉毛機構完成拉毛作業，為后續施工做好準備（見圖6）。

1-振動器；2-主架；3-扶手；4-行走輪系；5-拉毛機構

圖6 整平裝置

3.4 拉桿

考慮到實際施工時支承層材料對縱模板有作用力偶，支撐立柱頂部需設置固定拉桿，并在支撐立柱底部采用鋼釬固定。同時，拉桿檔位設置多個，適應不同寬度支承層需要。拉桿的設置，很好的保證了滑動式通用模具的整體穩定性，有利于施工順利進行。

4 創新性與經濟性

高速鐵路無砟軌道支承層施工用滑動式通用模具的研究與設計，解決了路基和橋梁支承層施工機具的通用性問題，可同時滿足直線段、曲線段、緩和曲線支承層施工。該設備可通過自身的組合拼裝，適應不同支承層斷面施工，并配有整平裝置，可有效降低勞動力數量、提高施工效率、保證施工精度。該套設備的研究，避免了攤鋪設備高額租賃費用以及不同施工模具的購置帶來的不菲的經濟投入，能夠有效節約原材料減少工程投資。

5 結束語

無砟軌道修建最基礎一步就是支承層的施工，它的施工質量的好壞直接影響到無砟軌道的施工精度，從而決定整個軌道質量的優劣。該套自主研發的無砟軌道支承層施工用滑動式通用模具具有完全自主知識產權，產品已在廠內經過試制及試驗，設備的功能完備，性能良好，施工質量滿足高速鐵路支承層施工技術驗收標準，在市場上有著廣泛的應用價值。

參考文獻

[1]王安升，胡華軍.RHEDA2000無砟軌道施工技術探討[J].29-33.

[2]楊忠，蔣宗全，林茂，等.CRTSⅡ型板式無砟軌道可調高底座板模板的研制與應用[J].116-119.

[3]胡華軍，白艦兵，關飛.無砟軌道路基支承層施工技術[J].237-282.

[4]楊亞敏.京滬高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板施工技術研究[J].21-25.

[5]GB50017-2003.鋼結構設計規范[S].17-38.

作者簡介：耿冬梅（1980.9-），女，工程師，本科，2004年7月畢業于河北建筑工程學院機械設計制造及其自動化專業，主要從事機械設計及研究工作。