长线法生产梯形轨枕的质量控制研究

张春利

(北京中铁房山桥梁有限公司，北京 102400)

长线法生产梯形轨枕的质量控制研究

张春利

(北京中铁房山桥梁有限公司，北京 102400)

梯形轨枕是地铁交通中的主要承重部件，它为列车及轨道结构提供平台并将集中荷载均匀分布。为保证梯形轨枕产品国产化生产效率，满足施工进度需求，研制适用于长线法工艺的可滑动模具。并通过采取模板预留反拱、对称张拉受力、更改套管定位方式等措施，严格控制产品拱度、扭曲、道钉位置。结合北京地铁7号线梯形轨枕的生产，介绍改进后长线法施工过程中的关键施工工艺及质量控制要点。实践证明通过采取上述措施，梯形轨枕产品质量大幅提高。

地铁；梯形轨枕；长线生产； 可滑动模具； 质量控制

1 概述

近几年，我国城市轨道交通高速发展，给人们的生活带来了极大的便利。其中，“浮置式弹性支撑的梯形轨枕轨道结构”在日本成功应用于地铁和高架轨道线路中。梯形轨枕是梯形轨道结构的重要部件，它承受来自钢轨的各种作用力，并将弹性作用力传布于道床。梯形轨枕与框架式轨道板相似，为预应力钢筋混凝土结构，其主要作用是为列车和轨道结构提供平台，并将轨道集中荷载均匀分布[1-4]。目前，梯形轨枕国产化生产采用长线法工艺，可以提高模具的周转使用，提高效率，满足了城市轨道交通快速发展的要求。

2 生产任务及梯形轨枕结构简介

梯形轨枕由2片预应力钢筋混凝土纵梁和3根横向方钢连接而成，形似梯子[5]。每侧纵梁内设预应力钢筋18根；纵梁上设承轨台，每个承轨台上预埋扣件用尼龙套管；枕侧面安装缓冲垫，枕底面安装减振垫。梯形轨枕铺设时，通过减振垫、缓冲垫支撑在L形的混凝土底座上，形成“浮置式弹性支撑的梯形轨枕轨道结构”[6]。梯形轨枕的外形尺寸、预埋套管间距都要求很精确，翘曲、挠度需要严格控制，对生产过程中的工艺质量控制提出了较高的标准。

2013年6月，北京中铁房山桥梁有限公司承揽了北京地铁7号线1 679块枕长5 900 mm和26块枕长3 500 mm两种规格的梯形轨枕生产任务。鉴于以往长线法生产经验，对模型结构、套管定位方式等进行改进，严格控制成品拱度、扭曲值，使产品达到了技术条件要求。梯形轨枕平面如图1所示。

图1 梯形轨枕平面

3 梯形轨枕施工工艺要点

3.1 生产线形式

以往长线法生产中，梯形轨枕模具底座固定于地面预埋钢板上，放张预应力钢筋时，轨枕与底模之间产生较大位移。经计算，1条长约60 m的生产线，单根预应力钢筋张拉力为61 kN时的最大位移为131 mm，相对位移造成了预埋套管、枕端、承轨台边缘等部位损坏，甚至于产品报废。地铁7号线梯形轨枕模具采用底板滚轴装置，地面预埋轨道，装配完成后生产线整体可在预埋轨道上移动，保证了放张过程中梯形轨枕同模型同步位移。实践证明，采用该种工艺的生产线，避免了梯形轨枕出现损伤。另外，侧模由原来的定位销定位改为推拉开合方式，端模由整体改为分块式，更易于工人操作，减少磕损。梯形轨枕模具断面如图2所示。

图2 梯形轨枕模具断面(单位：mm)

3.2 长线法施工工艺

此次梯形轨枕生产线设7套模具及轨道，两侧钢筋混凝土墩、滑动小车、活动锚固梁和固定锚固梁。活动锚固梁和固定锚固梁之间用8根φ25 mm精轧螺纹钢筋连接，并将整条生产线的预应力钢筋用锚具固定在活动锚固梁上[7]。长线法生产，两端的活动锚固梁之间的距离可以用滑动小车调节，实现了梯形轨枕模型数量可以随生产任务变化进行增减。

长线法生产工艺流程：钢筋下料、制作→模型清理、喷涂脱模剂→合模摆放箍筋→穿下排预应力筋→放置预埋套管→穿上排预应力筋、拼端模→张拉预应力钢筋→绑扎箍筋、螺旋筋、预埋套管→包裹枕端预应力失效位置→混凝土灌注→压实抹面→放置减振垫→蓬盖养护→拆模→放张、断丝→起枕→凿毛、封端→产品码垛→定期检验、拱度监测、扭曲监测→检验合格后出厂。

4 质量控制

4.1 拱度控制

梯形轨枕为偏心受压构件，容易起拱。实践证明，由于混凝土徐变引起的起拱fx=(1.5～3.0)fy甚至更大[8]。生产中对7号线存放不同时间的梯形轨枕进行了统计，如表1所示。为控制起拱，采取以下措施。

(1)模板预留反拱。根据对起拱值的分析，反拱曲线近似于二次抛物线，若在预制底模板时预留反拱，则可以抵消部分拱度以控制误差，如图3所示。二次抛物线方程为y=ax2+bx+c。设h为预留反拱值，l为底模板长度。根据表1，5.9 m的梯形轨枕设置了理论H=3 mm的反拱值。取h值约为-0.65H。由A=(-l/2，0)、B=(l/2，0)、C=(0，-0.65H)可得反拱曲线方程为y=2.6Hx2/l2-0.65H，由此计算模板上任意点的预留反拱值并指导预制底模。

表1 5.9、5.6 m梯形轨枕拱度监测

注：h为预留反拱值；l为底模长度。图3 反拱值设置

(2)控制好加荷时的混凝土龄期，注重混凝土原材料质量和配合比，控制好养护温度、湿度及成品码放支点。

4.2 扭曲控制

梯形轨枕的两片预应力混凝土纵梁由3根方钢连接，两侧结构对称，相对扭曲不允许超过1 mm。在长线法生产中，由于钢筋下料误差、钢筋位置偏差等原因，易造成扭曲。北京地铁7号线梯形轨枕生产中，采取了多项控制扭曲措施。

(1)从设计上两侧纵梁内部钢筋、预应力筋完全一致，箍筋对称绑扎。

(2)灌注分层对称进行，即在两侧纵梁各下灰2/3，开动高频振动器，继续灌注剩余1/3，混凝土振捣密实。

(3)张拉先从一侧纵梁的内侧钢绞线开始，然后张拉另一侧纵梁对应位置钢绞线，依次对称进行。整个张拉过程以油表读数控制张拉力，以预应力钢筋伸长值复核，确保两侧张拉力一致。

(4)制作模板时，严格控制单侧底模平整度和两侧高差。每次生产前对60 m生产线及张拉锚固梁进行超平、调整。

4.3 预埋套管定位

由于滑动式生产线抵消掉了放张过程中梯形轨枕与底模之间较大位移量，因此改变了原有铆钉固定预埋套管的方式。采用厂家订制的橡胶螺杆底座固定方式(图4)。套管螺旋式拧入底座，紧密配合，避免了后续振捣、绑扎过程中造成的套管松动、歪斜、偏心、进浆等质量问题。螺杆底座固定预埋套管位置精准，合格率达到100%。

图4 螺杆固定预埋套管

5 梯形轨枕性能检验

(1)梯形轨枕外形、外观尺寸检测。

(2)梯形轨枕预埋套管抗拔强度试验。对预埋套管进行抗拔试验，确认其破坏荷载满足设计要求。

(3)绝缘性试验。通过预埋套管测试确认左右轨间的绝缘电阻值满足设计要求。

(4)抗弯曲试验。对梯形轨枕进行逐级加载，确认其承载力满足设计要求[9]。

6 结语

北京中铁房山桥梁有限公司通过改进生产线的模具形式、预埋套管定位方式、侧模和端模开合方式等梯形轨枕施工工艺，大大提高了生产效率；通过采取严格的质量控制措施，确保了产品品质，为北京地铁7号线、14号线，大连地铁1号线等城市轨道发展提供了优质产品。

[1] 齐琳，夏禾，任静.梯形轨枕的减振特征及论证[J].铁道标准设计，2007(10)：67-70．

[2] 邓玉姝，夏禾，邹永伟，等.城市轨道交通高架桥梯形轨枕轨道动力及减振作用分析[J].铁道标准设计，2007(10)：55-57.

[3] 龚道君.长线台座法预应力混凝土枕模型的研制[J].铁道标准设计，2008(9)：15-17.

[4] 王朝阳，张希海，史万成，刘琦.L形台座式浮动梯形轨枕道床施工工艺及应用[J].铁道标准设计，2007(10)：101-103.

[5] 贺庆，杨宏伟.城铁高架桥上梯形轨枕减振道床施工技术研究[J].铁道技术监督，2008(8)：36-39.

[6] 王进，任静，吴建忠.弹性支撑梯形轨枕轨道在北京地铁5号线铺设的工程技术研究[J].铁道标准设计，2007(10)：33-35．

[7] 马利英.长线法生产梯形轨枕的技术研究[J].铁道标准设计，2008(8)：28-30.

[8] 叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，1998.

[9] 姜忠仁，曹凤洁，杨丽华.梯形轨枕产品国产化制造工艺特点[J].铁道标准设计，2007(10)：62-63.

Study on the Quality Control over the Long Term Production of Ladder Sleeper

Zhang Chunli

(Fangshan Bridges Co. Ltd，Railway Building Corporation of China，Beijing 102400，China)

The ladder sleeper is the main load-bearing element in the subway traffic， providing a platform for the train and the track structure and uniformly distributes the relative concentrated load. To ensure domestic production efficiency of sleeper and meet the construction schedule， sliding mould applicable to long term production is developed. The arch， twist and spik position of the the product is strictly controlled by reserving inverted arch of the template with symmetric stretching force and modifying sleeve positioning method. With reference to Beijing subway line 7， this paper illustrates the key construction processes and quality control points with approved long term production. Practice has proved that ladder sleeper production quality has been greatly improved by taking above mentioned measures，

Subway；Ladder sleeper; Long term production; sliding mould; Quality control

2014-03-03；

：2014-03-17

张春利(1972—)，男，工程师，1996年毕业于石家庄铁道学院交通工程专业，工学学士，E-mail：zhangchunli2013@yeah.net。

1004-2954(2014)10-0036-03

U213.3+4

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.009