6 轨枕及道床
2021铁道工程技术 知识点五：道床
3.5
线路 正
υmax≤160km／h
3.4
线普 通
年通过总重不小于8Mt
3.1
线
路
年通过总重小于8Mt
3.0
≤600 ≤800 ≤600
O.10 0.10 0.10
站线
2.9
碴肩堆高 (m)
边坡坡度
0.151：1.75源自0.151：1.75
1：1.75
l：1.75 1：1.50
道床厚度mm标准
五年内年计划通过总重(Mt)
υmax＞120km／h
300
注：允许速度大干120 m／h的线路，无垫层时碎石道床厚度不得
小于450mm；有垫层时碎石道床厚度不得小于300 mm，垫
层厚度不得小于200mm。
铺设要点： 轨底处道床顶面应低于轨枕承轨槽顶面 20～30mm。I型混凝土枕中部道床应掏空，其顶面 低于枕底不得小于20mm，长腰应为200～400mm； Ⅱ型和Ⅲ型混凝土枕中部道床可不掏空，但应保持 疏松。
道碴粒径级配标准
方孔筛孔边长(mm) 25
过筛质量百分率 (％)
0～5
35.5
45
56
63
25～40 55～75 92～97 97～100
直线地段道床断面
道床断面包括道床厚度、顶面宽度及边坡坡度 三个主要特征。 1．道床厚度 道床的厚度是指直线上钢轨或曲线上内轨中轴线下 轨枕底面至路基顶面的距离。 2．道床顶面宽度 道床顶面宽度与轨枕长度和道床肩宽有关。轨枕长 度基本上是固定的，因此道床顶面宽度主要决定于 道床肩宽。适当的肩宽可保持道床的稳定，并提 供一定的横向阻力。一般情况肩宽在450～ 500mm已能满足要求，再宽则作用不大。
铁路轨道的组成
.铁路轨道的组成：钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬设备、道岔。
2.轨道的类型如何分类：设计车速在300km/h为无碴轨道结构；200km/h—250km/h为有碴轨道结构；特重型、重型、次重型、中型、轻型。
3.轨距、水平、轨底坡定义，如何测量：（1）轨距：为两股钢轨头部内侧与轨道中线相垂直的距离，1435mm，用道尺和轨检车量测。
（2）水平：指线路左右两股轨道顶面的相对高差，用道尺和轨检车量测。
（3）轨底坡：钢轨底面对轨枕顶面的倾斜度，可根据钢轨顶面车轮碾磨痕迹的光带位置来判断。
4.标准轨距：1435mm；曲线轨距：由固定轴距为4m的车辆顺利通过为条件计算出来的；曲线轨距加宽：把曲线的内侧向内侧方向移动一定距离。
5.轨道误差：允许偏差+6mm或-2mm；正线、到得大于5mm。
三角坑：再一段不太长的距离内，首先是左股轨道比右股轨道高，接着是右股轨道比左股轨道高，所形成的轨道不平顺。
6.曲线规矩加宽：将曲线轨道内轨向曲线中心方向移动，曲线外轨的位置保持与轨道中心半个规矩的距离不变。
曲线外轨超高：有外轨提高法和线路中心高度不变法，前者是保持内轨标高不变而只抬高外轨，后者是内外轨分别各降低和抬高超高值的一半。
超高值视离心力的大小而定，曲线半径越小，速度越高，离心力越大，用来平衡的超高值越大。
7.钢轨按取整后的每延米长度质量来分：43kg/m、45kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m。
8.标准钢轨长度：25m和12.5m；标准缩短：比25m缩短40mm 80mm160mm，比15m缩短40mm 80mm 120mm六种。
短轨长度为6.5m。
9.轨道附属设施：轨撑、防爬设备、轨距杆、曲线加强增加轨枕配置。
轨道爬行：由于钢轨相对于轨枕、轨排相对于道床的阻力不足导致轨道纵向位移。
信号标志及线路标志作用是：向行人和线路养护人员先是铁路建筑物、设备的位置和状态，位置设置在铁路运行方向的左侧。
10.轨缝：18mm。
铁道工程-第三章-有砟轨道
Ⅱ型混凝土轨枕
80 1840
木枕
160 1920
三、轨枕
6.轨枕铺设
普通轨道上，钢轨接头处车轮的冲击动荷载大，接头 处轨枕的间距应当比中间的小一些，并且从接头间距向中 间间距过渡时，应当有一个过渡间距，以适应荷载的变化， 如下图所示。
每节钢轨接下轨枕的间距应当满足：a>b>c。 （对于50kg/m及以上钢轨，木：c=440mm，
6.轨枕铺设
正线轨枕加强地段及其铺设数量及布置 ：
下列地段应增加轨枕的铺设数量： （1）半径R≤800m的曲线地段（含两端缓和曲线）； （2）坡度大于12‰的下坡地段； （3）长度等于或大于300m且铺设木枕的隧道内。
轨道加强地段每千米增加的轨枕数量和最多铺设根数 应符合下表。
轨枕类型
每千米增加的轨枕数量（根） 每千米最多铺设根数（根）
非洲、印度之地，虫蚀， 钢枕，效良。2战前，英，木 缺，用钢枕，战后多年仍用之。 近几十年，钢砼枕广铺之，前 述数国钢枕续用亦。
钢枕的特点：质轻，易捆 扎码堆，多呈凹形，内填砟料， 性稳定，然量大，价高，使用 受限尔。现常用于提速道岔， 便于大机作业、保护转辙机械。
三、轨枕
4.混凝土轨枕
（1）混凝土枕的优点：
25t、最高速度120km/h、铺设密度1760根/km设计。 比Ⅰ型轨枕轨下和中间截面承载能力分别提高13％ 和40％。
③ Ⅲ型混凝土轨枕其承载能力按照机车(三轴)最大轴
重25t、货车最大轴重23t、旅客列车最高速度200 km/h、轨枕配置为1667根/km设计。比Ⅱ型轨枕的 轨下和中间截面承载能力分别提高了43％和65％。
三、轨枕
（5）预应力混凝土枕的使用情况：
①正线上已不宜再铺设Ⅰ型混凝土轨枕，既有正线的Ⅰ型混凝土轨枕 目前正按计划进度淘汰下道。
浅谈地铁整体道床病害的成因分析与预防处理措施
浅谈地铁整体道床病害的成因分析与预防处理措施摘要：在施工地铁整体道床过程中，因为多种原因会产生不同的病害，这些病害影响日后运营安全。
地铁整体道床病害是一个普遍存在而又不易解决的问题，本文对地铁整体道床常见的一些病害进行分析，同时针对具体病害提出一些预防和控制措施。
关键词：整体道床病害分析预防处理措施前言随着国内建设地铁的城市不断增加，线路运营里程也越来越长。
在建设过程中受到外界环境、施工单位管理水平、设计理念不成熟等客观或主观因素影响，地铁整体道床在浇筑完成后或通车运营前期阶段出现裂纹、掉块、翻浆冒泥、磨损等病害变得既普遍又严重。
因此，有必要针对不同道床出现的病害原因进行深度分析，同时提出预防和处理措施。
1 高架线整体道床病害分析与预防处理措施1高架线整体道床病害成因分析高架线整体道床主要病害是轨枕两侧混凝土产生“八”字裂纹，道床内钢筋失去外侧混凝土保护层作用受到雨水及自然环境影响后锈蚀，锈蚀后的钢筋体积增大，“八”字裂纹宽度随着钢筋体积增大而变大，整体道床的使用寿命大大降低。
产生“八”字裂纹成因有以下几点：a水泥在水化过程中产生大量的热量，水化热聚集在结构内部不易散失，形成温度应力，当内部温度应力大于混凝土极限抗拉强度时就会产生裂纹，而轨枕两侧的混凝土厚度较其它地方薄，混凝土抗拉强度较弱，裂纹容易在此处产生；b当外部气温急剧增加时或风力较大时，混凝土表面就会失水产生收缩裂纹，轨枕两侧是薄弱地方容易产生裂纹；c当外部气温急剧变化时，钢轨内部就会产生很大的温度应力，钢轨的温度应力通过扣件传递给轨枕，轨枕与混凝土相互作用就会在两侧产生“八”字裂纹。
2高架线整体道床病害预防处理措施浇筑高架线整体道床混凝土时初冬季外一般选择在晚上施工，减少外界温度对混凝土表面水分、内部温度应力和钢轨温度应力等不利影响。
一般情况下，高架线整体道床混凝土浇筑用时较短。
早上太阳出来前道床混凝土已经初凝，混凝土初凝后应迅速松开扣件，使得钢轨在温度应力作用下自由伸缩。
轨枕
轨枕轨枕是铺设在道床与钢轨之间，用以承受从钢轨传来的力和振动并传给道床，同时用以保持钢轨轨距和方向的轨道部件。
轨枕既要支承钢轨，又要保持钢轨的位置，还要把钢轨传递来的巨大压力传递给道床，并且吸收部分振动能，因此轨枕必须具备一定的柔韧性和弹性。
每千米铁路线路上铺设的轨枕数是根据铁路运量和行车速度等运营条件确定的。
机车车辆运行速度高和运输量大的线路铺设的轨枕数多，轨道强度大。
我国铁路在直线线路上每千米一般铺设轨枕1 840根、1 760根或1 600根。
轨枕的应用范围不同，长度也不同。
在我国，普通轨枕长度为2.5 m，道岔用的岔枕和钢桥上用的桥枕长度有2.6～4.85 m 多种。
轨枕按材料性质分为木枕（枕木）、混凝土枕（砼枕）和钢枕三种。
木枕（枕木）。
木枕的优点是弹性好，易于铺设，与钢轨的联结比较简单，绝缘性能好；缺点是使用寿命短（如易腐朽、易机械磨损及劈裂）。
木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，质量轻，加工和在线路上更换简便，并且有足够的位移阻力。
经过防腐处理的木枕（油枕），其使用寿命大大延长，为15年左右。
木枕尺寸随木材种类、产量及所承受荷载的不同而不同。
混凝土枕（砼枕）。
它的优点是稳定性好，使用寿命长，养护维修费低；缺点是质量大，弹性及绝缘性能差，在轨底部分须设缓冲绝缘垫层，等等。
在无缝线路上，钢筋混凝土枕比木枕的稳定性高15%～20%，因此混凝土枕尤其适用于高速客运线。
钢枕。
钢枕的优点是抗腐菌侵蚀，抗白蚁和虫蛀；缺点是易受化学性腐蚀，不绝缘，维修费用高。
因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，所以没有推广开来，只有德国等少数国家还在使用。
道床概述-副本
道床变形
道床下沉（不均匀下沉是轨道结构破坏的主要形式之一） ①初期急剧下沉是道床压实阶段 ②后期缓慢下沉是道床正常工作阶段
道床
道床变形
道床下沉量与各种影响因素之间的关 系可以用道床下沉曲线来表示。日本试验 的道床下沉曲线数学表达式为：
道床
道床的污 脏和清洁
道床脏污
道床脏污来源：外界脏污物侵入，道砟颗粒因重复荷载振动 摩擦和磨耗形成的碎粒，来自于底砟的颗粒和路基泥浆上升 到面砟中
广西高铁问题道砟
道床
有砟轨道 底砟
底砟的功能
隔离面砟层的颗粒与路基免直接接触，截断地下水 的毛细管作用，并降低地下水的下渗速度，阻止雨水 对路基面的侵蚀。
铺 设 底 砟
道床
有砟轨道 底砟
粒径级配表
方孔筛边长
（mm） 0.075 0.1
0.51.7ຫໍສະໝຸດ 7.11625
45
过筛质量百 分率（%） 0~7
0~11
道床
道床主要的功能为
12345
LOREM
LOREM
LOREM
LOREM
LOREM
机车车辆的 荷载通过钢轨、 轨枕传递给道 床，道床将荷 载扩散，然后 在传给路基， 从而减小路基 面上的荷载压 强，起到保护 路基顶面的作
用。
道床为轨排 道床具有良 道床的弹性 提供纵横向阻 好的排水作用， 和阻尼可吸收 力，起到保持 减少轨道的冻 轮轨之间的冲 轨道几何形位 害和提高路基 击振动。 稳定的作用， 的承载能力。 这对无缝线路 尤为重要。
道床
THANK YOU .
道床
含量少于10%（质量比）
有砟轨道 面砟
道砟的LAA指标
LAA:洛杉矶磨耗率。我国一级道砟 LAA小于 27%，法国普通铁路及TGV东南线LAA小于20%， TGV北线小于17%,TGV新建线LAA小于16%。
道床
道床
在有砟轨道中，用碎石、卵石或砂等道砟材料组成的轨道基础称为道床。
它将轨枕的荷载均匀地传递到路基上，防止轨枕的纵向和横向移动，并为轨道提供良好的排水、通风条件，以保持轨道干燥，使轨道具有足够的弹性。
道床不仅要能够承受轨枕传递的各种力的作用，保持轨道结构的稳定性，而且要便于进行养护。
道床材料一般用坚韧的玄武岩或花岗岩碎石。
碎石有不同的形状和大小，能互相挤紧，防止松动。
我国铁路道床所用碎石粒径有3种规格：20～70 mm的用于新建道床和道床的大修及维修，15～40 mm的用于道床维修，3～20 mm的用于道床垫碴起道。
道床材料也常用规定级配的筛选卵石、天然卵石、矿渣或砂子等，但这些材料修筑的道床质量较差。
粗砂、中砂一般仅做垫床之用，垫床一般只在繁忙干线的碎石道床与路基面之间铺设。
道床的厚度和宽度是根据铁路等级确定的，我国铁路道床厚度为25～50 cm。
道床可以是单层的或双层的，铁路正线上一般采用双层道床，下面的一层称为垫层，可以防止翻浆冒泥，其厚度一般不小于20 cm。
不易风化的砂石路基可以不铺垫层。
道床顶面的宽度取决于轨枕长度。
我国铁路在使用混凝土枕的线路上规定道床宽度为3.1 m。
碎石道床的边坡坡度为1∶1.75。
自20世纪60年代以来，将沥青砂浆灌注在普通道床里把道砟固结起来，或用沥青混凝土压实层做道床底部，再用沥青胶砂作为调整层的沥青道床，逐渐在一些运输繁忙的铁路线上试用。
由于这种道床有利于提高道床的承载能力和线路稳定性，并有利于道床防水和防脏，减少了线路维修工作量，因此受到各国铁路部门的重视。
铁路轨道的组成
.铁路轨道的组成：钢轨、轨枕、连接零件、道床、防爬设备、道岔。
2.轨道的类型如何分类：设计车速在300km/h为无碴轨道结构；200km/h—250km/h为有碴轨道结构；特重型、重型、次重型、中型、轻型。
3.轨距、水平、轨底坡定义，如何测量：（1）轨距：为两股钢轨头部内侧与轨道中线相垂直的距离，1435mm，用道尺和轨检车量测。
（2）水平：指线路左右两股轨道顶面的相对高差，用道尺和轨检车量测。
（3）轨底坡：钢轨底面对轨枕顶面的倾斜度，可根据钢轨顶面车轮碾磨痕迹的光带位置来判断。
4.标准轨距：1435mm；曲线轨距：由固定轴距为4m的车辆顺利通过为条件计算出来的；曲线轨距加宽：把曲线的内侧向内侧方向移动一定距离。
5.轨道误差：允许偏差+6mm或-2mm；正线、到得大于5mm。
三角坑：再一段不太长的距离内，首先是左股轨道比右股轨道高，接着是右股轨道比左股轨道高，所形成的轨道不平顺。
6.曲线规矩加宽：将曲线轨道内轨向曲线中心方向移动，曲线外轨的位置保持与轨道中心半个规矩的距离不变。
曲线外轨超高：有外轨提高法和线路中心高度不变法，前者是保持内轨标高不变而只抬高外轨，后者是内外轨分别各降低和抬高超高值的一半。
超高值视离心力的大小而定，曲线半径越小，速度越高，离心力越大，用来平衡的超高值越大。
7.钢轨按取整后的每延米长度质量来分：43kg/m、45kg/m、50kg/m、60kg/m、75kg/m。
8.标准钢轨长度：25m和12.5m；标准缩短：比25m缩短40mm 80mm160mm，比15m缩短40mm 80mm 120mm六种。
短轨长度为6.5m。
9.轨道附属设施：轨撑、防爬设备、轨距杆、曲线加强增加轨枕配置。
轨道爬行：由于钢轨相对于轨枕、轨排相对于道床的阻力不足导致轨道纵向位移。
信号标志及线路标志作用是：向行人和线路养护人员先是铁路建筑物、设备的位置和状态，位置设置在铁路运行方向的左侧。
10.轨缝：18mm。
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6 轨枕及道床
6.1轨枕
6.1.1国内城市轨道交通常用无砟轨道类型及存在的问题
目前，国内地铁一般地段无砟轨道主要包括短轨枕式无砟轨道和长轨枕式无砟轨道，这两种道床结构应用广泛，设计、施工技术相对成熟，但也出现了如下问题：
（1）短轨枕式无砟轨道
短轨枕式无砟轨道突出的问题是轨底坡不易保证，导致运营中轮轨关系不良，影响列车的平稳性和舒适性，并增加钢轨打磨和扣件调整等养护维修工作量。
目前，地铁轨底坡可采用1/30或1/40，但无论采用哪种轨底坡都应根据轮轨关系确定，并在施工中予以准确设置。
而短轨枕式无砟轨道的轨底坡在工程实施过程中很难保证，尤其是在地下段及工期紧张的情况下更是如此。
图6.1-1 短轨枕式无砟轨道
（2）长轨枕式无砟轨道
长轨枕式无砟轨道突出的问题是其与道床板分界面上的大量裂
纹以及轨枕对道床板的分割作用，影响结构的整体性和耐久性，并增加无砟轨道裂纹修补等养护维修工作量。
目前，长轨枕一般采用预应力结构，而道床板为非预应力结构，两者的混凝土收缩特性区别较大，此外长轨枕与道床板的新老混凝土结合面大。
对于上述结构固有缺陷，无论如何提高施工质量，都无法消除其不利影响，导致运营后裂纹大量出现。
另外，长轨枕的通长结构，对道床结构分割作用明显，一定程度上影响了道床结构的整体性。
图6.1-2 长轨枕式无砟轨道
6.1.2钢筋桁架式轨枕
为解决短轨枕式无砟轨道和长轨枕式无砟轨道结构的固有缺陷，本次研究提出了带桁架钢筋的轨枕方案，包括桁架式双块轨枕无砟轨道和桁架式长轨枕无砟轨道。
图6.1-3 钢筋桁架式双块轨枕式无砟轨道
图6.1-4 钢筋桁架式长轨枕式无砟轨道
桁架式双块轨枕无砟轨道和桁架式长轨枕无砟轨道的创新思路源自近年来国内外高速铁路领域广泛应用的双块式无砟轨道和岔区长枕埋入式无砟轨道，均采用非预应力结构，兼具短轨枕式无砟轨道和预应力长轨枕式无砟轨道的优点。
其主要结构特点是钢筋桁架的应用，可将两个短枕有效连接在一起，使轨底坡易于保证，增加了结构的可施工性；同时，可大大减少新老混凝土分界面，减少了裂纹源；此外，由于轨枕和道床均为非预应力结构，两者的收缩特性基本一致，也可减少部分裂纹。
6.1.3研发技术路线
本工程中，我们将按以下技术路线开展钢筋桁架式轨枕的应用研究：
（1）充分借鉴高速铁路领域双块式无砟轨道和岔区长枕埋入式无砟轨道成熟的设计、施工技术，结合本项目具体运营特征，考虑施工便利性和经济合理性，对桁架式双块轨枕无砟轨道和桁架式长轨枕无砟轨道两个技术方案进行深入比选，研究确定推荐方案。
（2）研制适用于本工程的新型桁架式轨枕，并编制轨枕制造技术条件，提高预制质量。
（3）结合线下基础设计情况，研究提出适用于本工程的不同线下基础上的无砟轨道结构设计方法及结构方案。
（4）编制新型无砟轨道结构施工验收技术条件，确保施工质量。
6.1.4轨枕铺设标准
地下线、敞口段一般地段每公里铺设轨枕1600根，在R≤400m、坡度i≥20‰以及道岔两端各50m范围内每公里铺设轨枕1680根。
本线标准梁型为30m简支梁，根据轨枕布置及相关技术规范，高架段每公里铺设轨枕1600对，即轨枕间距为625mm；地面段为桩板结构，板长一般为24m，根据轨枕布置及相关规范，地面段每公里铺设轨枕1626根，即轨枕间距为615mm。