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高速铁路施工考试资料

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第一章绪论

根据所采用的技术不同高速铁路分为轮轨技术类型和磁悬浮技术类型轮轨技术有非摆式车体和摆式车体两种;磁悬浮技术有超导排斥型和常导吸引型两种。

新建铁路运营速度达到或超过250km/h ,既有线通过改造使基础设施适应速度200km/h

新建铁路旅客列车设计最高行车速度达到250km/h及以上的铁路

高速铁路路基、桥涵及隧道等主体结构设计使用年限为100年,无砟轨道主体结构设计使用年限不小于60年。

采用轮轨技术的高速铁路具有以下四个方面的主要技术特征:

①轮轨方面持久高平顺性的轨道,轻量化、高走行稳定性的列车。

②弓网方面大张力的接触网,高性能的受电弓

③空气动力方面流线形、密封的列车,较大的线间距和隧道断面

④牵引与制动方面大功率的交-直-交列车和大容量的牵引供电设施,大能力的盘形、再生、涡流列车制动系统和车载信号为主的列控模式。

↑(接着上面的啊!)应当指出,快速(高速度、高密度)、舒适(高平顺性、高稳定性、高环保性)、安全(高可靠性、高耐久性)是高速铁路的三大要素

线间距是指相信两股道(区间正线地段实际为上、下行线)线路中心线之间的最短距离

区间及站内正线线间距见下表1-2

设计行车速度/(km/h) 350 300 250

最小线间距/m 5.0 4.8 4.6

缓和曲线

考虑到三次抛物线线形简单,设计方便,平立面有效长度长、现场运用、养护经验丰富等特点

夹直线、圆曲线或缓和曲线与道岔间的直线段最小长度为:Lmin=2×Vmax÷3.6≈0.6vmax 式中Vmax----设计速度数值(km/h)当夹直线长度为0.8vmax时,在夹直线起终点对高速车辆产生

的激扰振动不会叠加困难条件下按0.6vmax计算确定

我国高速铁路设计规范规定区间正线的最大坡度,不宜大于20%,困难条件下,经技术经济比较,不应大于30‰。动车组走行线的最大坡度不应大于35‰。

路基横断面

无砟轨道支承层(或底座)底部范围内可水平设置,支承层(或底座)外侧路基面设置不小于4%的横向排水坡。有咋轨道路基面形状应为三角形,由路基面中心向两侧设置不小于4%的横向排

水坡我国提出路基两侧路肩宽度不应小于1.4m(双线)和1.5m(单线)的标准

路基基床

基床是由基床表层和底层组成的两层结构,无砟轨道为0.4m,有砟轨道为0.7m,基床底层厚度为2.3m

路堤

无碴轨道路基工后沉降应满足扣件调整和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降不宜超过15mm;沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径应满足式(1-3)的要求时,允许的工后沉降量为

30mm 路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的工后沉降差不应大于5mm

高速铁路桥梁具有以下工程特点

①刚度大

②耐久性要求高

③墩台基础的沉降控制严格

④上部结构宜采用预应力混凝土结构

⑤大跨度的特殊孔跨结构多

⑥双线简支箱梁制,架需特殊的大型施工装备

特殊荷载名称有:

列车脱轨荷载

船只或排筏的撞击力

汽车撞击力

施工荷载

地震力

长钢轨断轨力

桥面布置应符合下列规定

①桥上有砟轨道轨下枕

②有砟轨道桥梁,直线上时线路中心至挡砟墙内侧净距不应小于2.2m

③桥面应为主要设备的安装预留位置

④桥上栏杆高度不应小于1.0m

⑤强风口地段应设置防风设施

⑥线路中心线距接触网支柱内侧边缘最小距离不应小于3.0m

高速铁路隧道

①空气动力学效应主要是:由于瞬变压力,造成旅客不适,并对铁路员工和车辆产生危害;高速列车进入隧道时,会在隧道出口产生微气压波,引起爆破噪声并危及洞口建筑物;行车阻力加

大,引起对列车动力和能耗的特殊要求;列车风加剧,影响在隧道中待避的作业人员;其他,

如隧道内热量的积聚,空气动力学噪声

高速铁路进入隧道的空气动力学效应受多种因素影响包括①机车车辆方面②隧道方面隧道净空断面面积③其他方面列车在隧道中的交会等

隧道衬砌内轮廓从世界高速铁路修建史看,为了消减空气动力学效应所采用的措施大致可分为两类:一是“小断面”方式(以日本新干线隧道为代表的控制隧道断面积,提高运营车辆的密封

性能,达到节约工程投资的目的);一是“大断面”方式(以德国高速铁路隧道为代表的适当加大隧道断面净空面积的方法,缓解高速铁路隧道的空气动力学效应)

我国高速铁路设计规范规定隧道净空有效面积应符合下列规定:设计行车速度目标值为250km/h时,双线隧道不应小于90㎡,单线隧道不应小于58㎡

隧道防排水:应采取“防、堵、截、排,因地制宜,综合治理”的原则

高速铁路对轨道的基本要求:①高平顺性②高可靠性③高稳定性④高耐久性

无砟轨道看P34-P39页图

(1)CRTS I 型板式无砟轨道

(2)CRTS II 型板式无砟轨道

(6)道岔区无砟轨道道岔区无砟轨道有轨枕埋入式和板式两种

一次铺设跨区间无缝线路新线铺设无缝线路有两种基本方案:一是短轨过渡方案另一种是一次铺设无缝线路方案

高速铁路的工程特点

①路基强度、沉降和纵向刚度的控制,桥梁结构的沉降和变形的控制是施工的关键问题

②隧道有效断面积加大到100㎡以上,防水标准高,对施工工艺要求高,施工安全问题突出。

③高性能混凝土对粗细骨料、水泥、掺合料、外加剂等都有严格要求,混凝土结构裂纹控制难度大

④电感应、电传递和电绝缘的要求,使得结构物施工工序增加,工艺复杂。

⑤无缝线路铺设对环境温度的要求,使作业时间受到了限制。

⑥特级道砟的料源少,加工备料应予关注

⑦轨道平顺性要求高,轨道精调难度大。

高速铁路的施工组织特点

①施工装备,特别是专用设备投入大。桥梁制运架和轨道施工设备是施工组织的关键资源。

②大临设施的布局及规模直接影响工期和投入,且优化难度大

③路基应作为土工结构物施工,填料应作为工程材料控制,考虑混凝土结构耐久性及结构工后沉降等高质量标准,各项工程应进行施工工艺设计,并进行工艺试验。

④隧道断面大,桥梁架设和现浇施工均为高处作业,应进行危险源判释,采取系统的有针对性的施工安全措施。

⑤各专业及各项工序间联系紧密,应采用系统工程理论和数学模型,运用网络技术,进行工期、资源、成本最有化分析。

⑥对施工期间粉尘、废水、噪声等应采取环境保护措施

第二章高速铁路路基施工新技术

高速铁路路基的特点

①路基变形控制是关键

②路基刚度的均匀性

③列车运行及自然条件下的稳定性

④施工热点的特殊性

与一般铁路路基工程施工相比,高速铁路路基施工具有如下特点:

(1)工程质量要求高,工后沉降控制严。

(2)填土高度增加

(3)取土、弃土的矛盾较突出

(4)高速铁路跨越不同地区,工程地质极为复杂,要在短时间内使路基变形趋于稳定,工后沉降得以控制很难实现

(5)线路中的桥涵和通道等特殊工程多

(6)路基边坡的技术要求高

(7)高速铁路建设项目繁多,工程投资巨大,工程任务艰巨,工期要求紧,质量要求高,这就使路基施工的组织与管理更加严格

(8)路基施工机械化程度高,各种新工艺、新材料、新技术得到广泛应用,对工程技术人员提出了巨大挑战

地基处理方法分为以下几类:

①排水固结法

②置换法双层地基或复合地基

③刚性桩基础

④深层密实法

⑤其他方法

见P48页排水固接系统树状图!

排水系统与加压系统总是联合使用的。如果只设置排水系统,不设置加压系统,土体中的孔隙水没有压差,不会发生渗透固结,强度不会提高。如果只设置加压系统,不设置排水系统,孔隙

水很难排出,地基土的固结沉降就需要较长时间

换填土法的处理深度宜控制在3m以内,但也不宜小于0.5m

复合地基

复合地基是指天然地基在处理过程中部分土体得到增强或被置换,或在天然地基中设置加筋

材料,加固区由基体和增强体两部分组成的人工地基

复合地基又分为散体材料复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基三种。

重复牙拔管法施工步骤:机械按设计桩位就位后,桩管沉入至设计深度,向桩管内加料,然后边振动边拔管,拔至设计或试验确定高度;在变振动边下压沉管至设计或试验确定深度;停止拔

管后应继续振动,一般停拔悬振时间为10-20s;重复循环上述步骤施工至桩顶。

双管法施工步骤:机械按设计桩位就位后,桩管陈入职设计深度,拔起内管,加料至外管内,然后放下内管至外管内的砂(或碎石)料面上,拔起外管与内管平齐。再锤击内外管、压实砂(

或碎石)料。重复循环上述步骤施工至桩顶。

人工挖孔适用于无地下水或有少量地下水的土层和风化软岩层

按打装顺序不同,CFG桩施工分为连打法和间隔跳扛法

按施工机械分为长螺旋施工和振动沉管施工两种

打入桩

打入桩又叫沉入桩,是靠桩锤的冲击能量将预制桩打(压)入土中,使土被压挤密实,以达到加固地基的作用

路堤施工技术

填料改良可分为物理改良和化学改良两类

填料改良施工工艺填料改良施工工艺可分为厂拌法、路拌法和场拌法。

基床以下路堤填筑应按“三阶段、四区段、八流程”

采用碎石类土和砾石类土填筑时,分层的最大压实厚度不应大于40cm;采用砂类土和改良细粒土填筑时,分层的最大压实厚度不应大于40cm,采用砂类土和改良细粒土填筑时,分层的最大压实

度不应大于30cm。分层填筑的最小分层厚度不宜小于10cm

基床表层沥青混凝土施工

①施工准备②基床表层沥青混凝土配合比设计③基床表层沥青混凝土拌制④基床表层沥青混凝土运输⑤基床表层沥青混凝土摊铺⑥基床表层沥青混凝土碾压

第三章高速铁路桥梁施工新技术

高速铁路桥梁大量采用以32m为主高速铁路桥梁墩台施工与普通线路桥梁墩台施工的不同点主要在于高速铁路桥梁墩台沉降控制严格,其余施工方法基本相同。

常用跨度桥梁:客运专线简支梁有20m、24m、32m三个跨度系列,主要以32m梁为主预应力体系由先张法和后张法两种

结合梁桥的结构形式可分为板梁钢-混凝土结合梁(上承式)和桁(读heng 第二声)梁钢-混凝土结合梁(下承式)两大类

大跨度桥梁高速铁路桥梁承受的动力作用远大于一般桥梁

悬索桥是跨越能力最大的一种桥型

膺架灌注施工方法适用于墩身不太高、桥址地质条件较好、工期要求不紧的工程

悬臂对称施工分为悬臂拼装和悬臂浇筑两类

1 悬臂拼装法

2 悬臂浇筑法悬臂浇筑采用移动式挂篮作为主要施工设备

挂篮的设计应满足下列要求:①悬臂吊架应有向前走行(滑移)设备②施工挂篮行走时,其抗倾覆稳定系数不小于2 ③挂篮总重量的变化,不应超过设计重量的10%

顶推法施工的种类①单点顶推法②多点顶推法③临时滑道支承装置顶推施工法④永久支承兼用滑道顶推施工法⑤预制组拼分段顶推法⑥逐段预制逐段顶推法

顶推法施工注意事项:要求导梁和梁体的中线偏差不大于 2.0mm,相邻两跨支点同侧滑移装置的顶面高偏差±1.0mm,同墩两支点滑移装置的顶面高偏差±0.5mm

先简支后连续箱梁:为保证高速铁路对轨道线路的高平顺度要求,采用这种结构同时还增强了桥梁的整体性,提高桥梁的纵、横向刚度,改善了桥梁受力状况。

在先简支后连续箱梁施工方法中,桥梁的连续是其重点和难点

主要应注意的几个问题:①湿接缝的浇筑②施加预应力③体系转换④架梁机和运梁车安全通过湿接缝

箱梁集中预制与架设

先张法现场制梁具有下列优点:预应力孔道设置、孔道压浆和梁体封端工序大大减少;工序相对减少,生产周期短;由于张拉使用工具锚,大大节约了锚具成本;不需设置预应力孔道,避免

了孔道摩阻所产生的应力损失,节约材料成本;不需存梁场,大大减少占地。由于预应力钢筋与混凝土之间紧密结合,先张梁的耐久性要优于后张梁。

梁场设置应遵循以下原则

①制梁场的设置数量主要根据桥梁分布情况、运梁车运梁速度、运梁半径、桥梁特殊孔跨、建设总工期的要求等进行综合考虑来确定;根据现有资料,架梁按1孔/d的综合进度考虑②设于桥梁相对集中地段或箱梁孔数较多的特大桥旁,并尽量设于供应范围中部

③选址要求交通相对便利,水电方便,地势平坦,临时工程量少

④贯彻保护农田的原则,减少对耕地的破坏,尽量按运梁最大半径确定梁场数量

⑤箱梁一般采用运梁便道形式上路基,个别长桥上采用提升设备形式

⑥应靠近砂、石料产地,原材料和成品进出运输方便

⑦尽可能设在线路路基旁,场地高程最好与路肩相同,场内道路应相互连通,并应在不受洪水影响的地点。

⑧土建费用及制梁等相关费用为最小

⑨预制箱梁榀数满足生产经济性规模要求

模板施工工艺流程双线整孔预制箱梁模板由底模、侧模、内模、端模四部分组成

拆模:模板拆除顺序为:端模-内模-上拉杆-侧模

预应力施工:预应力施工按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行。

后张预制梁终张拉完成后,在48h内进行管道真空辅助压浆

预应力束采用单张群放原则

提梁机分为轮胎式提梁机和轨行式提梁机

T梁预制:拆模时梁体混凝土强度不得低于设计强度的50%且混凝土表面温度与环境温度差应小于15℃

泥浆护壁,在不影响孔壁稳定的情况下,泥浆密度越小越好。

第四章高速铁路隧道施工新技术

导洞超前扩挖法:是指在隧道设计断面内的适当位置先开挖一条导洞,待导洞贯通(称为先通导洞法)或超前一定长度(称为超前导洞法)

台阶法所谓台阶法施工,就是为了控制围岩变形,而将结构断面分成上下两断面或几个作业面,分成两步或多步开挖的方法

台阶法分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法等三种。大断面隧道施工中经常采用短台阶法和超短台阶法

一般上台阶长度小于5倍但大于1-1.5倍洞跨,短台阶法的长度在10-20cm

多层台阶法:台阶长度一般不超过1.5倍洞泾三台阶七步开挖法是以弧形导坑开挖预留核心土为基本模式该方法适用于IV、V级围岩,地址主要有黄土、强风化岩层等情况

三台阶七步开挖法具有下列技术特点:

①施工空间大,方便机械化施工,可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖,工效较高。

②在地质条件发生变化时,便于灵活及时地转换施工工序,调整施工方法

③三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素,及时调整闭合时间,方便机械化施工,利于施工工序转换。适应不同跨

度和多种断面形式,初期支护工序操作便捷。

④在台阶法开挖的基础上,预留核心土,左右错开开挖,利于开挖工作面稳定

⑤当围岩变形较大或突变时,在保证安全和满足净空要求的前提下,可尽快调整闭合时间

分部开挖法:分部开挖法包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等

单侧壁导坑法的施工作业顺序为:

①开挖侧壁导坑,并进行初次支护,应尽快使导坑的初次支护闭合

②开挖上台阶,进行拱布初次支护,使其一侧支承在导坑的初次支护上,另一侧支承在下台阶上

③开挖下台阶,进行另一侧边墙的初次支护,并尽快建造底部初次支护,使全断面闭合

④拆除导坑临空部分的初次支护

⑤建造内层衬砌

双侧壁导坑法施工作业顺序为:

①开挖一侧导坑,并及时地将其初次支护闭合

②相隔适当距离后开挖另一侧导坑,并建造初次支护

③开挖上部核心土,建造拱部初次支护,拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上

④开挖下台阶,建造底部的初次支护,使初次支护全断面闭合,拆除导坑临空部分的初次支护,建造内层衬砌

高速铁路大断面施工方法的选择

选择施工方法时要注意以下几点:

①地形、地质的特殊性,如洞口段、浅埋段、易变形地段的地质状况等

②是否有限制条件,如对地表沉降的限制、地基承载力不足等

③必要时要与辅助工法配合

④要尽量采用能避免围岩松弛的施工方法,如在泥岩或黄土中采用机械开挖

⑤应尽量使支护及早封闭,避免多次扰动围岩;控制初期支护位移、变形

⑥施工组织的统一协调,在统一隧道中尽量减少工法的频繁变换

⑦尽量采用机械化施工,提高作业效率,加快施工速度

施工方法选择顺序应为:全断面法-正台阶法-台阶设临时仰拱-CD法-CRD法-双侧壁导坑法

高速铁路隧道施工综合超前地质预报技术

超前地质预报方法从专业技术方面可分为常规地质法和物探法两大类,具体以下几种:①超

前导坑②正洞地质素描③水平超前探孔④声波测试⑤红外探水⑥弹性波法⑦电磁波法

出口浅埋地段设计概况

施工中严格遵循:“管超前、短进尺、留核心、强支护、早封闭、严治水、勤量测、速反馈、快成环、紧衬砌”的原则,并认真贯彻“稳中求快,稳步推进”的施工理念

第五章高速铁路轨道施工新技术

轨道施工是指将轨道安放在已完成并达到设计强度的路基、桥梁、隧道等建筑物上的工作。轨道施工能否如期完成

轨道施工按其性质可分为正常铺轨和临时铺轨

按照铺轨方向可分为单向铺轨和多向铺轨

按照铺轨方法可分为人工铺轨和机械铺轨两种

按照轨道结构不同,轨道施工包括有砟轨道施工和无砟轨道施工

第一类是引进国外的技术装备和作业方法,其中可分为散枕铺设法和长轨排铺设法

第二类是充分利用我国铁路轨道工程现有的工程机械和技术

另外也可利用人工配合长轨运输车进行长钢轨的铺设

长钢轨轨排铺设法:长钢轨轨排铺设法的施工程序同传统的短轨排铺设程序基本相同

换铺法:所谓换铺法就是首先用铺轨机结合轨排换装龙门吊进行25m铺设普通线路一定长度

换铺法目前主要利用①换轨小车组换铺、②采用新型组合式换轨车换轨和③利用铺轨机推送换铺三种方法

轨道板固定:轨道板与底座的间隙不得小于40mm,减振型轨道板与底座间隙不得小于35mm,轨道板与凸形挡台的间隙不得小于30mm

质量检查

①水泥沥青砂浆灌注后应与轨道板密贴,不应有空隙,轨道板边角悬空应小于30mm

②凸形挡台周围填充树脂低于轨道板顶面5-10mm

CRTS II型板式无砟轨道源于德国的博格板式轨道,轨道板生产、精确测量和沥青水泥砂浆的搅拌和灌注是II型板系统的三大核心技术

CRTS I 型双块式轨道道床板施工

CRTS I 型双块式轨道源于德国的Rheda2000型无砟轨道,采用“自上而下”的施工方法

主要施工装备有滑模摊铺机、抓枕机、轨排粗调机、螺杆/螺旋调整器、混凝土灌筑及振捣设备、专用铁路测量系统、全站仪等

目前实际施工中施工方法有“机组法”、“排架法”“轨排框架法”

☆施工测量、隔离层施工、底层钢筋铺设、轨排组装、轨排粗调、上层钢筋绑扎、模板安装、轨排荆条、道床板混凝土浇筑与养生、拆模拆架、质量检验

CRTS II型双块式轨道源于德国的旭普林型无砟轨道,其设计原理和方法与Rheda2000系统基本相同,最大的不同是施工方法,用固定架替代钢轨支撑架,将轨排振动压入预先浇筑的混凝土中

无砟轨道长钢轨铺设施工

无砟轨道长钢轨铺设一是采用钢轨纵向推送直接如槽的方法,称为“纵向推送法”;二是采用钢轨纵向拖拉直接入槽的方法,称为“拖拉法”

轨道精调

①轨道精调基本原则:“先轨向,后轨距”,“先高低,后水平”

②轨道精调作业的基准轨,曲线地段以外轨为准,直线地段同前方曲线的基准轨

③钢轨精调时,宜先调基准轨的轨向和另一轨的高低,再调两轨的轨距和水平

④轨距、轨向调整通过更换轨距块来实现

⑤高低、水平调整通过更换轨底垫板来实现,板式轨道也可采用充填式垫板进行高低、水平调整

⑥质量检验用轨道几何状态测量仪进行检测,并对超标点进行反复调整,直到轨道状态符合标准要求,并按相关规定提交检测成果资料。无砟轨道静态铺设精度标准见表

换铺法:1、利用换轨小车组换铺2、采用新型组合式换轨车换轨3、利用铺轨机推送换铺

I 型双块式轨道道床施工方法:机组法,排架法、轨排框架法

国内高速铁路有砟道岔铺设方法:一是采用机械换铺法二是采用原位铺设法

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