鋼筋混凝土整體道口板和鋼模的設計及應用

歐陽軍

（汝州鄭鐵三佳水泥制品有限公司，河南 汝州 467500）

1 研究背景

鐵路平交道口是指鐵路和道路在同一平面上互相交叉的處所。同時也是鐵路專用線的薄弱環節，管理的重點。隨著汽運車輛大型化、重型化的發展，道口處鐵路容易發生道床病害，道口鐵路正常狀態難以保持，需要經常維修且維修費用逐年增加。

目前，國內主要存在鋼軌順鋪、橡膠道口板和混凝土道口板幾種形式。鋼軌順鋪和橡膠道口板普遍存在著的“穩定性差和使用壽命短”問題 。汽車通過時產生的沖擊力，間接作用在線路的軌枕上。理論上，超過線路規定軸重的”重型機動車“，應禁止通過鐵路道口。但目前現狀，大量重型機動車超載以后的實際軸重，己遠遠超過線路、軌枕承載力的設計規定。機動車通過時沖擊道口而造成對線路的破壞力，已到了危及線路安全的地步。其中傳統混凝土道口板相對稍好一點，但是隨著通貨量的增加，表面容易破損變形。因此，近幾年，汝州三佳公司圍繞著如何使鐵路平交道口的結構適應各種路況的快速發展，滿足物流負荷不斷加大的需要而，一直在對道口板及道口的鋪設進行研究，旨在減少道口病害隱患，延長維修周期，提高道口通過能力，確保鐵路、公路安全運行。

2 傳統道口板存在的問題

2.1 鋪設時找平砂漿壓實度不均，容易造成基礎的不均勻沉降。

2.2 板與板之間只有鋼軌連接，底部基礎局部沉降后造成道口板上面高低不平或者吊軌，汽車通過時產生劇烈顛簸，造成貨物掉落。火車通過時軌道穩定性變差，影響行車安全。

2.3 承軌槽過寬，有害空間較大，汽車通過時容易對板子造成損傷。

2.4 傳統道口板松動后將加劇汽車對它反復沖擊，使道口板的使用壽命大大縮短、維修成本大大提高。

3 方案的設計

3.1 產品方案設計

針對傳統道口板昔遍存在的這些天生“缺陷”，我們經過研究，確定了以下技術方案：

圖1 道口板效果圖

（1）板子考慮到載重汽車對板子的沖擊，將側部在普通III 型枕的基礎上進行了加寬處理，板寬為3000mm。在干拌砂漿作為基礎施工時，造成的不均勻沉降可能會給板子帶來附加彎矩增大，所以我們將板子厚度加厚，定在了500mm。國家規定的一級公路一般情況下路寬為12 米，加上路肩總寬度在15 米左右，所以我們將板子長度確定為3500mm。

（2）道口板之間用除了用鋼軌連接外，還在兩塊道口板之間使用預埋件焊接，使道口板成為一個整體，減小其沉降的不均勻性。

（3）承軌槽采用八字形，減小了汽車通過的有害空間，使車輛更加平穩，也減小了車輛對道口板的沖擊。

（4）道口板上面四周包括承軌槽周邊都使用了L70 的角鋼進行加固，防止在汽車輪子的沖擊下，道口板棱角混凝土破損。

（5）道口板上面采用有機纖維混凝土，大大提高了產品的耐磨性和抗沖擊能力。

（6）道口板在施工過程中下部采用高強自流平快硬砂漿進行充填，使基礎受力更加均勻，減少吊軌現象，產品壽命大大提高。

（7）使用預留孔硫磺錨固螺旋道釘的鋼軌連接方式，不但杜絕了導電的可能，大大節約了制造成本，而且其扣件形式和線路IIIa 型預應力軌枕保持一致，方便了線路維修。

該道口板既借鑒了整體道床“牢固、承載力大”的特點，和CRTSIII 型軌道板的鋪設方式，又兼顧了道口板必須“更換靈活、快速安裝”的特殊要求，創新的采用八字型承軌槽，縮小了汽車通過的有害空間，將有機纖維復合在板子頂面，大大提高了板子的耐磨度。更好的保證了行車安全。

在承載能力設計上，既滿足大軸重承載要求，又適用于彈性連續梁的鐵路路基設計規定，從容地保證了大型重載汽車安全、平穩地通過。 3.2 鋼模方案設計

鋼模設計的難點在于承軌槽，承軌槽是道口板的核心部位，列車行走鋼軌的軌距、坡度、高度都需要在其上面實現。但由于其上窄下寬的特點，只能將其做成可拆卸的或者半拆卸的結構，在其整體脫離鋼模后，再一塊塊取出。但是承軌槽要求很高，其相對尺寸見下表：

道口板承軌槽部分關鍵尺寸及公差要求

項目名稱 極限偏差/mm

兩承軌槽外側底角間距離 ±2

同一承軌槽外側底角間距離 ±1.5

承軌槽底角至預留孔中心距 ±2

承軌槽底角夾角 ±1°/0°

兩承軌槽相對坡度 1mm/300mm

兩承軌槽相對坡度 1mm/300mm

經過研究，初步制定了一個技術方案，將承軌槽做成上、左和右三部分，其相互之間用螺栓連接，脫模后進行拆解。但是在實際的生產中，由于沒有一個基準，上板的相對尺寸很難調整，調整的時候要把下部左右兩側的板子都要拆下來，非常麻煩，有時還要多次調整才能到位。所以經過改進，在鋼模底板上做一上窄下寬的固定模板，生產時將左右上三塊板用螺栓栓結在此固定模板上，脫模的時候，由于其固定模板上窄下寬，具有脫模斜度，所以很容易就能將道口板吊離模具，安裝的時候也由于其有了基準，在其精度確保的前提下，也非常方便，效率大大提高。

圖2 鋼模承軌槽

鋼模的結構仿CRTSIII 型軌道板模具，由支腿、底板、承軌槽、四面側板和振動電機組成。側部模板為了減小工人勞動強度、提高定位精度采用滑軌抽拉方式，而端部模板則為了根據現場需要調整產品長度，做成了螺栓與底板連接的方式。由于板子較厚，所以側部和底部固定的振動電機只能作為輔助，生產時要以振動棒作為主要振動方式。

4 生產工藝和注意事項

因本道口板具有厚度大，自身重、拼裝件多、預埋件多的特點，所以在生產過程中應注意以下幾點：

不等邊角鋼的焊接應在胎具內進行，其尺寸一定要保證符合設計要求，扭曲、上拱等變形量不得大于3mm。

不等邊角鋼的鋼筋彎鉤一定要按照圖紙要求的數量和方法焊接，不得因為焊接減小鋼筋直徑，因為道口板的病害之一就是角鋼和混凝土脫離，導致道口板棱角破損嚴重，不得不進行更換。

承軌槽組裝前要將各部件上的混凝土殘渣或雜物清理干凈，與鋼模拼裝后，檢查其底板內棱角相對距離和坡度是否符合圖紙要求，各部件之間的縫隙不得大于0.2mm。

因板子本身較厚，所以混凝土的灌注至少分三層進行，便下料便用震動棒振動，橡膠軸的振動間隔不得大于700mm，防止因趕料產生的漿體聚集，橡膠軸歪斜等現象產生。

板子振動完畢后，要用尺桿將鋼模表面抹平。

因為一塊板子需要5 立方混凝土，最厚的地方達到了500mm，所以在配合比設計時就要考慮混凝土內部水化熱造成的板子開裂，在升溫階段盡量減小升溫速率，恒溫環境溫度不宜超過45 度，降溫后其表面溫度與環境溫度低于20 度的情況下才允許脫模。在整個養生周期內，板心溫度和板子表面溫差不宜超過15 度。

5 結論

所研發的整體道口板解決了傳統道口板所出現的壽命短、容易掉塊、不均勻沉降等問題，將道口的維修周期從2年左右延長至10年以上，大大降低了維護和更換成本，另一方面也提高了行車的安全性。

道口板鋼模的研發成功解決了從設計到實物的技術瓶頸，使產品批量生產進入市場成為可能。從經濟效益上來說，新型道口板雖然在產品本身較傳統的道口板稍貴，但其后期所節約的維護、更換費用不容小視。據初步估算，一個14 米的道口，普通道口板5年更換一次，一次費用大約23 萬元，我司研發的道口板使用壽命在20年以上，在一個生命周期內，可節約費用70 萬元，折合每米5 萬元。每年局內道口在1000 米以上，所以如果全部更換，20年內可為局內節約5000 萬元。由于本道口板具有高抗裂性、成本低、安全性高的特點。給運輸安全提供可靠的保障，無疑是鐵路道口最適合的選擇。