钢筋混凝土整体道口板和钢模的设计及应用

欧阳军

（汝州郑铁三佳水泥制品有限公司，河南 汝州 467500）

1 研究背景

铁路平交道口是指铁路和道路在同一平面上互相交叉的处所。同时也是铁路专用线的薄弱环节，管理的重点。随着汽运车辆大型化、重型化的发展，道口处铁路容易发生道床病害，道口铁路正常状态难以保持，需要经常维修且维修费用逐年增加。

目前，国内主要存在钢轨顺铺、橡胶道口板和混凝土道口板几种形式。钢轨顺铺和橡胶道口板普遍存在着的“稳定性差和使用寿命短”问題 。汽车通过时产生的冲击力，间接作用在线路的轨枕上。理论上，超过线路规定轴重的”重型机动车“，应禁止通过铁路道口。但目前现状，大量重型机动车超载以后的实际轴重，己远远超过线路、轨枕承载力的设计规定。机动车通过时冲击道口而造成对线路的破坏力，已到了危及线路安全的地步。其中传统混凝土道口板相对稍好一点，但是随着通货量的增加，表面容易破损变形。因此，近几年，汝州三佳公司围绕着如何使铁路平交道口的结构适应各种路况的快速发展，满足物流负荷不断加大的需要而，一直在对道口板及道口的铺设进行研究，旨在减少道口病害隐患，延长维修周期，提高道口通过能力，确保铁路、公路安全运行。

2 传统道口板存在的问題

2.1 铺设时找平砂浆压实度不均，容易造成基础的不均匀沉降。

2.2 板与板之间只有钢轨连接，底部基础局部沉降后造成道口板上面高低不平或者吊轨，汽车通过时产生剧烈颠簸，造成货物掉落。火车通过时轨道稳定性变差，影响行车安全。

2.3 承轨槽过宽，有害空间较大，汽车通过时容易对板子造成损伤。

2.4 传统道口板松动后将加剧汽车对它反复冲击，使道口板的使用寿命大大缩短、维修成本大大提高。

3 方案的设计

3.1 产品方案设计

针对传统道口板昔遍存在的这些天生“缺陷”，我们经过研究，确定了以下技术方案：

图1 道口板效果图

（1）板子考虑到载重汽车对板子的冲击，将侧部在普通III 型枕的基础上进行了加宽处理，板宽为3000mm。在干拌砂浆作为基础施工时，造成的不均匀沉降可能会给板子带来附加弯矩增大，所以我们将板子厚度加厚，定在了500mm。国家规定的一级公路一般情况下路宽为12 米，加上路肩总宽度在15 米左右，所以我们将板子长度确定为3500mm。

（2）道口板之间用除了用钢轨连接外，还在两块道口板之间使用预埋件焊接，使道口板成为一个整体，减小其沉降的不均匀性。

（3）承轨槽采用八字形，减小了汽车通过的有害空间，使车辆更加平稳，也减小了车辆对道口板的冲击。

（4）道口板上面四周包括承轨槽周边都使用了L70 的角钢进行加固，防止在汽车轮子的冲击下，道口板棱角混凝土破损。

（5）道口板上面采用有机纤维混凝土，大大提高了产品的耐磨性和抗冲击能力。

（6）道口板在施工过程中下部采用高强自流平快硬砂浆进行充填，使基础受力更加均匀，减少吊轨现象，产品寿命大大提高。

（7）使用预留孔硫磺锚固螺旋道钉的钢轨连接方式，不但杜绝了导电的可能，大大节约了制造成本，而且其扣件形式和线路IIIa 型预应力轨枕保持一致，方便了线路维修。

该道口板既借鉴了整体道床“牢固、承载力大”的特点，和CRTSIII 型轨道板的铺设方式，又兼顾了道口板必须“更换灵活、快速安装”的特殊要求，创新的采用八字型承轨槽，缩小了汽车通过的有害空间，将有机纤维复合在板子顶面，大大提高了板子的耐磨度。更好的保证了行车安全。

在承载能力设计上，既满足大轴重承载要求，又适用于弹性连续梁的铁路路基设计规定，从容地保证了大型重载汽车安全、平稳地通过。 3.2 钢模方案设计

钢模设计的难点在于承轨槽，承轨槽是道口板的核心部位，列车行走钢轨的轨距、坡度、高度都需要在其上面实现。但由于其上窄下宽的特点，只能将其做成可拆卸的或者半拆卸的结构，在其整体脱离钢模后，再一块块取出。但是承轨槽要求很高，其相对尺寸见下表：

道口板承轨槽部分关键尺寸及公差要求

项目名称 极限偏差/mm

两承轨槽外侧底角间距离 ±2

同一承轨槽外侧底角间距离 ±1.5

承轨槽底角至预留孔中心距 ±2

承轨槽底角夹角 ±1°/0°

两承轨槽相对坡度 1mm/300mm

两承轨槽相对坡度 1mm/300mm

经过研究，初步制定了一个技术方案，将承轨槽做成上、左和右三部分，其相互之间用螺栓连接，脱模后进行拆解。但是在实际的生产中，由于没有一个基准，上板的相对尺寸很难调整，调整的时候要把下部左右两侧的板子都要拆下来，非常麻烦，有时还要多次调整才能到位。所以经过改进，在钢模底板上做一上窄下宽的固定模板，生产时将左右上三块板用螺栓栓结在此固定模板上，脱模的时候，由于其固定模板上窄下宽，具有脱模斜度，所以很容易就能将道口板吊离模具，安装的时候也由于其有了基准，在其精度确保的前提下，也非常方便，效率大大提高。

图2 钢模承轨槽

钢模的结构仿CRTSIII 型轨道板模具，由支腿、底板、承轨槽、四面侧板和振动电机组成。侧部模板为了减小工人劳动强度、提高定位精度采用滑轨抽拉方式，而端部模板则为了根据现场需要调整产品长度，做成了螺栓与底板连接的方式。由于板子较厚，所以侧部和底部固定的振动电机只能作为辅助，生产时要以振动棒作为主要振动方式。

4 生产工艺和注意事项

因本道口板具有厚度大，自身重、拼装件多、预埋件多的特点，所以在生产过程中应注意以下几点：

不等边角钢的焊接应在胎具内进行，其尺寸一定要保证符合设计要求，扭曲、上拱等变形量不得大于3mm。

不等边角钢的钢筋弯钩一定要按照图纸要求的数量和方法焊接，不得因为焊接减小钢筋直径，因为道口板的病害之一就是角钢和混凝土脱离，导致道口板棱角破损严重，不得不进行更换。

承轨槽组装前要将各部件上的混凝土残渣或杂物清理干净，与钢模拼装后，检查其底板内棱角相对距离和坡度是否符合图纸要求，各部件之间的缝隙不得大于0.2mm。

因板子本身较厚，所以混凝土的灌注至少分三层进行，便下料便用震动棒振动，橡胶轴的振动间隔不得大于700mm，防止因赶料产生的浆体聚集，橡胶轴歪斜等现象产生。

板子振动完毕后，要用尺杆将钢模表面抹平。

因为一块板子需要5 立方混凝土，最厚的地方达到了500mm，所以在配合比设计时就要考虑混凝土内部水化热造成的板子开裂，在升温阶段尽量减小升温速率，恒温环境温度不宜超过45 度，降温后其表面温度与环境温度低于20 度的情况下才允许脱模。在整个养生周期内，板心温度和板子表面温差不宜超过15 度。

5 结论

所研发的整体道口板解决了传统道口板所出现的寿命短、容易掉块、不均匀沉降等问题，将道口的维修周期从2年左右延长至10年以上，大大降低了维护和更换成本，另一方面也提高了行车的安全性。

道口板钢模的研发成功解决了从设计到实物的技术瓶颈，使产品批量生产进入市场成为可能。从经济效益上来说，新型道口板虽然在产品本身较传统的道口板稍贵，但其后期所节约的维护、更换费用不容小视。据初步估算，一个14 米的道口，普通道口板5年更换一次，一次费用大约23 万元，我司研发的道口板使用寿命在20年以上，在一个生命周期内，可节约费用70 万元，折合每米5 万元。每年局内道口在1000 米以上，所以如果全部更换，20年内可为局内节约5000 万元。由于本道口板具有高抗裂性、成本低、安全性高的特点。给运输安全提供可靠的保障，无疑是铁路道口最适合的选择。