CN107217551A - 一种装配式钢管混凝土双块式轨枕 - Google Patents

Abstract

本发明属于无砟轨道相关技术领域，并公开了一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其包括彼此独立加工的第一混凝土轨枕块、第二混凝土轨枕块以及配套的多个钢管混凝土柱，这些组件在搬运环节和仓储环节均保持分开，并在一同输送至施工现场后，现场通过螺纹方式或粘结浆将钢管混凝土柱与两个混凝土轨枕块装配成一体。通过本发明，不仅能够在施工现场快速、高精度地实现固定及装配过程，而且可在显著减少使用连接件的同时确保轨枕具备良好的形位保持能力；尤其是，还在降低制造、仓储、搬运和施工等多个环节的工艺难度、提高工艺效率和降低成本方面具备突出的优势。

Description

一种装配式钢管混凝土双块式轨枕

技术领域

本发明属于无砟轨道相关技术领域，更具体地，涉及一种装配式钢管混凝土双块式轨枕。

背景技术

在枕式无砟轨道系统中，轨枕作为关键组件之一，它的功能主要是在无砟轨道道床板的施工过程中，提供无扣件预埋件定位功能及确定轨道的几何形位。为了有效控制预制混凝土轨枕和现浇道床板新老混凝土之间产生裂纹的宽度和数量，保证无砟轨道主体结构满足混凝土结构相关耐久性规定要求，传统混凝土长轨枕已经逐步优化设计为通过桁架钢筋连接、定位的混凝土轨枕块。

目前，无砟轨道中混凝土轨枕应用较为广泛、成熟的主要包括法国的Stdedf轨枕(轨枕连接部件采用角钢)、德国雷达2000(轨枕连接部件采用钢筋桁架)、德国旭普林双块式轨枕，以及国内目前广泛铺设的CRTSI型双块式轨枕等。其中现有的双块式无砟轨道轨枕主要包括处于轨枕两端的两块混凝土块，以及将两混凝土块之间采用钢筋桁架或角钢连接在一起的整体式构造。然而，进一步的研究表明，上述构造形式的轨枕在制造、搬运、仓储、施工等多个环节仍存在如下的缺陷或不足：

首先，在制造环节，如同“浅谈双块式无砟轨道轨枕预制”(“建筑工程技术与设计”，王晨燕，2016年3月)一文中所介绍地，其需要采用钢模型、模型输送辊道、混凝土灌注设备、振动台、养护池、运模车、翻-脱模机等多组复杂装置的配合来预制上述一体式构造的轨枕，其中预埋套管安装、钢筋桁架安装等工序不仅操作繁琐，而且这些连接件自身必需具备足够的强度，对材料要求较高，相应对制造效率和整体轨枕制造成本造成很大的影响；

其次，在搬运和仓储环节，前者如同CN101245578A、CN202785279等所披露地，需要采用人工或专用装载工具或吊具来执行双块式轨枕的搬运，并主要依赖连接件的刚强度来避免运输过程中几何形位的变形，该吊具包括横梁、左吊钩、右吊钩和同步连杆机构等，由此执行一垛譬如5*5共25根轨枕的搬运操作；而在仓储环节，如同CN203246881所披露地，它采用的双块式轨枕自动码垛机包括固定支架、沿着齿槽轨道设置的主行走车，以及安装在主行走车两侧的提升臂行走车等，并通过提升臂和机械手来执行轨枕的定位和堆码吊装操作。显而易见的是，现有技术中无论搬运还是仓储方案均存在较大的局限性，例如工厂预制好的一组双块式轨枕重达270kg左右，搬运到施工现场费事费力；而采用角钢或钢筋桁架连接好的双块式轨枕在工厂有堆放层数限制，不仅增加了存储成本，而且在运输过程中码放在运输车辆中时存在大量的不可利用空间，运输成本高；

最后，在现场施工环节，如同CN101289828A、CN102268851A等所披露地，双块式无砟轨道的施工过程一般需要组合式轨道排架、自行式铺装机、多功能电控吊具和移动式机械组装平台等装置，这些大型配套机组存在种类繁多、施工技术复杂、需要专用的物流通道等缺点，因而对施工难度和施工效率提出了很大的挑战。相应地，针对上述多方面的技术问题，本领域亟需对此给出更为完善的解决手段，以便更好地符合日益增长的高质量工程需求。

发明内容

针对现有技术的以上不足或改进需求，本发明提供了一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其中通过综合考虑制造、搬运、仓储和施工等多个环节的实际需求，对双块式无砟轨道轨枕的整体构造形式和设置方式等方面重新进行了研究和设计，同时对各关键组件的具体结构以及在搬运、仓储和现场装配等环节的要求进行了针对性改进，相应与现有技术相比，其不仅能够在施工现场快速、高精度地实现固定及装配过程，而且可在显著减少使用连接件的同时确保轨枕具备良好的形位保持能力；尤其是，还在降低制造、仓储、搬运和施工等多个环节的工艺难度、提高工艺效率和降低成本方面具备突出的优势，因而尤其适用于对施工周期要求高、施工条件受限等无砟轨道工程应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，该轨枕包括彼此独立加工的多个组件，即成对配置的第一混凝土轨枕块和第二混凝土轨枕块，以及配套的多个钢管混凝土柱，其中：

所述第一混凝土轨枕块、第二混凝土轨枕块各自在顶面具有预埋螺栓套管，并在端部分别预留有沿着轨枕块自身长度方向而向内部分延伸的螺纹定位孔；所述钢管混凝土柱由自密实混凝土灌注到空心钢管内并进行养护而形成，并且其两端加工呈螺纹状结构；

此外，上述第一混凝土轨枕块、第二混凝土轨枕块和多个钢管混凝土柱在搬运环节和仓储环节均保持分开，并在一同输送至施工现场后，首先调整好两个混凝土轨枕块之间的距离和几何形位并予以固定，然后现场将所述多个钢管混凝土柱的两端分别对应拧入至所述第一混凝土轨枕块和所述第二混凝土轨枕块的所述螺纹定位孔中，最后予以锁紧。

按照本发明的另一方面，提供了另外一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，该轨枕包括彼此独立加工的多个组件，即成对配置的第一混凝土轨枕块和第二混凝土轨枕块，以及配套的多个钢管混凝土柱，其中：

所述第一混凝土轨枕块、第二混凝土轨枕块各自在顶面具有预埋螺栓套管，并在端部分别预留有沿着轨枕块自身长度方向而向内部分延伸的孔洞；所述钢管混凝土柱由自密实混凝土灌注到空心钢管内并进行养护而形成，并且其端部外径与所述孔洞的内径基本保持吻合；

此外，上述第一混凝土轨枕块、第二混凝土轨枕块和多个钢管混凝土柱在搬运环节和仓储环节均保持分开，并在一同输送至施工现场后，首先调整好两个混凝土轨枕块之间的距离和几何形位并予以固定，然后现场将所述多个钢管混凝土柱的两端分别对应插入至所述第一混凝土轨枕块和所述第二混凝土轨枕块的所述孔洞中，最后向此孔洞注入粘结浆予以固化。

作为进一步优选地，所述第一混凝土轨枕块、第二混凝土轨枕块均由混凝土整体浇筑而成，它们的内部优选还设置有钢筋网片或箍筋。

作为进一步优选地，所述第一混凝土轨枕块、第二混凝土轨枕块的侧面均设有11:1～7:1的倾角，并且其上部的边角均进行倒角处理。

作为进一步优选地，所述多个钢管混凝土柱的数量优选为2个或3个，其中当设计为3个时，从轨枕剖面方向看，这三个钢管混凝土柱的端部圆心连线构成倒三角形。

作为进一步优选地，所述螺纹定位孔或孔洞的深度优选为708mm，内径优选为45mm。

作为进一步优选地，所述螺纹定位孔或孔洞的数量优选为2个或3个，并且它们之间的间距设定为150mm～180mm。

作为进一步优选地，上述钢管混凝土双块式轨枕不具备钢筋桁架或角钢。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过综合考虑制造、搬运、仓储和施工等多个环节的实际需求，将整体双块式轨枕构造分解为彼此独立的多个组件分别进行加工制造，并一同运输至施工场地现场安装，相应通过钢管混凝土柱与混凝土轨枕块的一体成型，实际测试表明可有效增加轨枕空间几何形位的保持能力，较好地满足了双块式轨枕抗弯扭的要求；此外，通过对各组件的具体结构和设置方式等方面进行的针对性设计，施工现场不再需要过多的大型配套机组及专用的物流通道，并显著提高了施工效率；

2、尤其是，按照本发明有效克服了传统双块式轨枕在堆放存储、吊装运输过程中必需依赖连接件的刚强度来保持轨枕几何形位的先天不足，而且还极大提高了工厂制造、堆码仓储和运输至各类施工现场的效率，不再受堆放层数限制，有利于节约仓储空间；

3、按照本发明的装配式钢管混凝土双块式轨枕能够很好地克服现有技术中在工厂制造、多点运输、集中仓储和现场施工等多个环节所面临的各类技术问题，并且与道床板的结合效果好、空间形位保持能力强，轨道稳定性好；此外，还具有制备工艺简单、成本低廉、质量可靠、规格灵活和便于后期维护保养等优点，因而具备较高的经济和社会价值。

附图说明

图1是按照本发明第一优选实施方式所构建的混凝土轨枕块的组成结构示意图；

图2是按照本发明优选实施例所构建的钢管混凝土柱的结构示意图；

图3显示了在分开搬运至施工现场后，将第一、第二混凝土轨枕块平放对置的施工示意图；

图4显示了继续将多个钢管混凝土柱与第一、第二混凝土轨枕块执行一体化装配的施工示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-第一混凝土轨枕块 2-第二混凝土轨枕块 3-钢管混凝土柱 11预埋螺栓套管21-预埋螺栓套管 12-螺纹定位孔 22-螺纹定位孔

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如同上面“背景技术”部分所具体分析地，现有技术中的无砟轨道双块式轨枕在工厂制造、运输和仓储，以及现场施工等多个环节均面临着现实的一些技术局限，并集中导致人力物力耗费巨大、效率低和成本高等问题，相应地，本发明针对性地对双块式无砟轨道轨枕的整体构造形式和设置方式等方面重新进行了研究和设计，同时对各关键组件的具体结构以及在搬运、仓储和现场装配等环节的要求进行了改进。

技术方案一

按照本发明的第一种优选实施方案，提供了一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，该轨枕包括彼此独立加工的多个组件，即成对配置的第一混凝土轨枕块1和第二混凝土轨枕块2，以及配套的多个钢管混凝土柱3，并且这些组件在所有搬运、仓储或其他环节，以及到达施工现场之前均保持为分开。

更具体地，该第一混凝土轨枕块1、第二混凝土轨枕块2各自在顶面具有预埋螺栓套管11、21，并在端部分别预留有沿着轨枕块自身长度方向而向内部分延伸的螺纹定位孔12、22。如图1中示范性所示，预埋螺栓套管11的数量优选为2个，它们对称布置在第一混凝土轨枕块1的顶面且向下延伸，由此用于安装扣件等其他元件；螺纹定位孔22的数量优选为2个并分布在螺纹定位孔的左右两侧，更优选为3个并且从轨枕的纵向剖面看，这3个螺纹定位孔的圆心连线构成倒三角形。

请参见图2，所述钢管混凝土柱3优选由自密实混凝土灌注到空心钢管内并进行养护而形成，并且其两端加工呈螺纹状结构。以此方式，上述第一混凝土轨枕块1、第二混凝土轨枕块2和多个钢管混凝土柱3不仅在搬运环节和仓储环节均保持分开，并在一同输送至施工现场后才执行一体化安装，并尽量避免现场加工制造所可能带来的各种不便。更具体地，在现场加工时，首先调整好两个混凝土轨枕块之间的距离和几何形位并予以固定，然后现场将所述多个钢管混凝土柱3的两端分别对应拧入至第一混凝土轨枕块1和第二混凝土轨枕块2的各个螺纹定位孔12、22中，最后予以锁紧，由此获得了所需的钢管混凝土双块式轨枕。

各种实际测试表明，按照上述方案而加工制造、搬运、仓储和现场施工的双块式轨枕在施工环节可有效增加轨枕空间几何形位的保持能力，较好地满足了双块式轨枕抗弯扭的要求；此外，同样在堆放存储、吊装运输等环节也不再需要依赖连接件的刚强度来保持轨枕几何形位，相应极大提高了工厂制造、堆码仓储和运输至各类施工现场的操作便利性和工作效率，并且不再受堆放层数限制，有利于节约仓储空间。最后，通过采用螺纹啮合的方式来执行轨枕块与钢管混凝土柱之间的定位和调整，进一步提高了施工效率和便利度，并有助于后期的维修检查。

技术方案二

按照本发明的第二种优选实施方案，提供了另外一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，该轨枕包括彼此独立加工的多个组件，即成对配置的第一混凝土轨枕块1和第二混凝土轨枕块2，以及配套的多个钢管混凝土柱3，并且这些组件在所有搬运、仓储或其他环节，以及到达施工现场之前均保持为分开。

更具体地，该第一混凝土轨枕块1、第二混凝土轨枕块2各自在顶面具有预埋螺栓套管11、21，并在端部分别预留有沿着轨枕块自身长度方向而向内部分延伸的孔洞(图中未给出附图标记)，也即替代了前面方案中的螺纹定位孔。

同样参见图2，所述钢管混凝土柱3优选由自密实混凝土灌注到空心钢管内并进行养护而形成，并且其端部外径与所述孔洞的内径基本保持吻合，同时保持光滑表明。以此方式，上述第一混凝土轨枕块1、第二混凝土轨枕块2和多个钢管混凝土柱3不仅在搬运环节和仓储环节均保持分开，并在一同输送至施工现场后才执行一体化安装，并尽量避免现场加工制造所可能带来的各种不便。更具体地，如图3和图4所示，在现场加工时，首先调整好两个混凝土轨枕块之间的距离和几何形位并予以固定，然后现场将所述多个钢管混凝土柱3的两端分别对应直接插入至第一混凝土轨枕块1和第二混凝土轨枕块2的各个螺纹定位孔12、22中，最后向此孔洞注入粘结浆予以固化，由此获得了所需的钢管混凝土双块式轨枕。

通过将螺纹啮合方式替换为粘结浆固化的方式，有助于确保最终获得的双块式轨枕的整体性和结构强度，施工方便快捷，无需采用专用的生产设备，工程造价低；此外，浇筑的轨枕混凝土块基本对称于钢轨竖轴线，与现浇道床板的结合面较小，同时轨枕混凝土块侧面优选设置成一定坡度的斜面，轨枕混凝土块上面边角均可进行倒角处理，由此便于混凝土轨枕块在制造生产过程中的脱模及减少混凝土的应力集中。

综上，按照本发明的装配式钢管混凝土双块式轨枕能够很好地克服现有技术中在工厂制造、多点运输、集中仓储和现场施工等多个环节所面临的各类技术问题，并且与道床板的结合效果好、空间形位保持能力强，轨道稳定性好；此外，还具有制备工艺简单、成本低廉、质量可靠、规格灵活和便于后期维护保养等优点，因而具备较高的经济和社会价值，并尤其适用于一些对施工周期要求高、施工条件受限等工程应用场合。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，该轨枕包括彼此独立加工的多个组件，即成对配置的第一混凝土轨枕块(1)和第二混凝土轨枕块(2)，以及配套的多个钢管混凝土柱(3)，其中：

所述第一混凝土轨枕块(1)、第二混凝土轨枕块(2)各自在顶面具有预埋螺栓套管(11，21)，并在端部分别预留有沿着轨枕块自身长度方向而向内部分延伸的螺纹定位孔(12，22)；所述钢管混凝土柱(3)由自密实混凝土灌注到空心钢管内并进行养护而形成，并且其两端加工呈螺纹状结构；

此外，上述第一混凝土轨枕块(1)、第二混凝土轨枕块(2)和多个钢管混凝土柱(3)在搬运环节和仓储环节均保持分开，并在一同输送至施工现场后，首先调整好两个混凝土轨枕块之间的距离和几何形位并予以固定，然后现场将所述多个钢管混凝土柱(3)的两端分别对应拧入至所述第一混凝土轨枕块(1)和所述第二混凝土轨枕块(2)的所述螺纹定位孔(12，22)中，最后予以锁紧。

2.一种装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，该轨枕包括彼此独立加工的多个组件，即成对配置的第一混凝土轨枕块(1)和第二混凝土轨枕块(2)，以及配套的多个钢管混凝土柱(3)，其中：

所述第一混凝土轨枕块(1)、第二混凝土轨枕块(2)各自在顶面具有预埋螺栓套管(11)，并在端部分别预留有沿着轨枕块自身长度方向而向内部分延伸的孔洞；所述钢管混凝土柱(3)由自密实混凝土灌注到空心钢管内并进行养护而形成，并且其端部外径与所述孔洞的内径基本保持吻合；

此外，上述第一混凝土轨枕块(1)、第二混凝土轨枕块(2)和多个钢管混凝土柱(3)在搬运环节和仓储环节均保持分开，并在一同输送至施工现场后，首先调整好两个混凝土轨枕块之间的距离和几何形位并予以固定，然后现场将所述多个钢管混凝土柱(3)的两端分别对应插入至所述第一混凝土轨枕块(1)和所述第二混凝土轨枕块(2)的所述孔洞中，最后向此孔洞注入粘结浆予以固化。

3.如权利要求1或2所述的装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，所述第一混凝土轨枕块(1)、第二混凝土轨枕块(2)均由混凝土整体浇筑而成，它们的内部优选均设置有钢筋网片或箍筋。

4.如权利要求3所述的装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，所述第一混凝土轨枕块(1)、第二混凝土轨枕块(2)的侧面均设有11:1～7:1的倾角，并且其上部的边角均进行倒角处理。

5.如权利要求1或2所述的装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，所述多个钢管混凝土柱(3)的数量优选为2个或3个，其中当设计为3个时，从轨枕剖面方向看，这三个钢管混凝土柱的端部圆心连线构成倒三角形。

6.如权利要求5所述的装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，所述螺纹定位孔(12)或孔洞(13)的深度优选为708mm，内径优选为45mm。

7.如权利要求6所述的装配式钢管混凝土双块式轨枕，其特征在于，所述螺纹定位孔(12)或孔洞(13)的数量优选为2个或3个，并且它们之间的间距优选设定为150mm～180mm。