高速铁路无砟轨道讲解

高速铁路设备系列介绍之十二——无砟轨道：传统的铁路轨道，通常由两条平行的钢轨组成并固定按置于枕木上，枕木之下铺设小碎石称为路砟。

在铁路上，“砟”的意思是小块的石头。

其构造要求是均匀，坚硬，耐风化，冲击韧性好，富有弹性，有利于排水等特性。

路砟和枕木均能起到加大受力面、分散机车车辆压力、帮助轨道承重的作用，防止轨道因压强太大而下陷到泥土里。

除此，路砟还要有减少噪音、吸热、减震、增加透水性等作用。

所以，传统的有碴轨道，具有铺设简便、综合造价低廉的特点，一般常规铁路都在叠铺好石砟成平顶梯字型状的基础上，再铺设枕木或混凝土轨枕，最后铺设钢轨。

但在现场施工工艺是密集的人海战术，重叠杂乱，反复交岔，机械化程度不高，制作质量不能保障。

加上容易变形，维修频繁，维修费用较大，这种线路不适于列车高速行驶，列车速度受到限制等缺点。

特别鉴于碎石道床轨道建筑无可争辩的不利条件,虽然由于碎石道床中的浮筏支承而取得了进展,联帮德国铁路从六十年代起发展了一种称为板式道床的轨道建筑,即具有固结底板的线路上部建筑,并曾在某些轨道区段进行了试验。

具有特别意图去降低建筑高度,减少养护费用,增加有效利用率和改进车辆行驶的动力。

高速铁路的发展史证明，其基础工程如果使用常规的轨道系统，会造成道砟粉化严重、线路维修频繁的后果，安全性、舒适性、经济性相对较差。

但无砟轨道均克服了上述缺点，成为高速铁路工程技术的发展方向。

无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。

无砟轨道是指在路基上面没有石子，而采用整体式道床板，道床板是在后方工厂预制好的。

一般是3米宽5米长，钢筋混凝土结构。

预制时会将钢轨的扣件预埋在其中。

因此，无砟轨道构造能实现工厂化、系列化、集约化，铺设速度加快，施工人员大大减少，实现施工队伍专业化、机械化过程在不断扩大。

列车在无砟轨道运行时速更高、更平稳，稳定性更好，使用寿命更长，耐久性好，维修工作少，避免了飞溅道砟。

第二章高速铁路有砟、无砟轨道结构及精调第一节概述无砟轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道碴道床而组成的轨道结构形式。

由于无碴轨道具有轨道平顺性高、刚度均匀性好、轨道几何形位能持久保持、维修工作量显著减少等特点，在各国铁路得到了迅速发展。

特别是高速铁路，一些国家已把无碴轨道作为轨道的主要结构形式进行全面推广，并取得了显著的经济效益和社会效益。

以下是无砟轨道的主要优势和缺点。

一、无砟轨道的优势主要有：1、轨道结构稳定、质量均衡、变形量小，利于高速行车；2、变形积累慢，养护维修工作量小；3、使用寿命长—设计使用寿命60年；二、无砟轨道的缺点主要有：1、轨道造价高：有砟180万/km，双块式350万，１型板式450万，2 型板式500万。

2、对基础要求高因而显著提高修建成本：有砟轨道可允许15cm工后沉降，无砟轨道允许3cm，由此引起的以桥代路及路基加固投资巨大。

3、振动噪声大：减振降噪型无砟轨道目前尚不成功，减振无砟轨道选型存在较大困难。

4、一旦损坏整治困难：尤其是连续式无砟轨道。

第二节无砟轨道结构一、国外铁路无碴轨道结构型式国外铁路无碴轨道的发展，数量上经历了由少到多、技术上经历了由浅到深、品种上经历了由单一到多样、铺设范围上经历了由桥梁、隧道到路基、道岔的过程。

无碴轨道已成为高速铁路的发展趋势。

1．日本日本是发展无碴轨道最早的国家之一。

早在20世纪60年代中期，日本就开始了无碴轨道的研究与试验并逐步推广应用，无碴轨道比例愈来愈大，成为高速铁路轨道结构的主要形式。

据统计，日本高速铁路无碴轨道比例，在20世纪70年代达到60%以上，而90 年代则达到80%以上。

日本从20世纪60年代中期开始进行板式无碴轨道的研究到目前大规模的推广应用，走过了近40年的历程。

对于最初提出的轨道结构方案，铁道综合技术研究所相继进行了设计、部件试验、实尺模型试验、设计修改、在营业线上试铺等工作。

从津田沼、日野土木试验所内的实尺模型试验到既有线、新干线的桥梁、隧道和路基上的各种形式无碴轨道结构的试铺，总共建立了20多处近30km的试验段，开展了大量的室内、营业线上动力测试和长期观测的试验研究工作，并在试验结果的基础上，不断的改进、完善结构设计参数和技术条件，最终将普通A 型（图4-3）、框架形（图4-4）等板式轨道结构作为标准定型，在山阳、东北、上越、北陆和九州新干线的桥梁、隧道和路基上大量使用。

高速铁路无砟轨道及施工质量控制要点一、高速铁路无砟轨道介绍高速铁路无砟轨道是指在铺设轨道时不使用传统的钢筋混凝土或木质枕木，而是采用一种名为“无砟轨道”的新型建材，使得轨距更加平稳，噪音更小、运行更平稳，同时大幅度降低了施工成本。

无砟轨道是一种利用砂、碎石、有机材料做成的复合材料，具备轻质、吸水性小、热胀冷缩系数小、抗拉强度高等优点。

二、高速铁路无砟施工质量控制要点2.1 预处理*土地开挖：在确保安全施工、确保车辆行驶平稳的基础上，可以通过挖掉所在区域必要的土质以及富含有害物质的杂质来创建基地。

这其中挖出来的石块将会被清理、筛选、超载运输至周围，被回收和再利用。

*沥青混合料制备：在施工的过程中，要确保使用合格的原材料，同时，在制作的时候也要确保沥青粘合剂的含量是正确的，同时确保沥青和其他建筑材料的比例是标准的。

建筑材料的比例会影响到整个工程的质量，所以必须要严格把控。

2.2 施工方式*无砟轨道枕木的安装：在施工的过程中需要对无砟轨道枕木进行安装，安装时要确保位置准确、牢固可靠，同时使用电钻对安装螺栓进行固定，防止在使用过程中发生松动。

*碾压：在对铁路进行铺设的过程中，碾压是必不可少的一个过程。

使用专用的铁路石子碾压机将砂和碎石固定在地基上，并保证铁路表面的平整度，碾压质量优良可以保证铁路的使用寿命，防止了车辆在行驶过程中出现颠簸和异响。

2.3 管理控制*现场管理：对现场的管理和控制是至关重要的。

现场管理应从原材料、工序、检验等环节入手，严格按照质量标准操作。

*质量控制：对于无砟轨道的质量控制是必要的。

这一方面包括了工序的控制、现场施工的监测、数据的统计和分析、工人的培训和督查等环节。

三、高速铁路无砟轨道的优点高速铁路无砟轨道已经成为中国高铁铁路建设的一个重要标志，它具备以下几个优点：*设备升级：无砟轨道采用了先进的加工设备，用于生产制造无砟轨道线路养护设备，提高设备的可靠性和效率。

*安全性提高：铁路无砟轨道大大降低了运营过程中车辆的推土和垮塌的风险，保证了列车的运行安全性。

无碴轨道基本知识无碴轨道的结构优势-- 轨道几何尺寸更加精确、稳定。

-- 轨枕和混凝土结构之间固定的结合，钢轨和轨枕之间紧密连接。

--少维修或免维修--持久的保持良好的轨道状态，满足高速铁路高平顺、高稳定性的要求 使用寿命长我国高速铁路建设中采用的无砟轨道型式如下板式轨道：CRTS Ⅰ、CRTS Ⅱ、CRTS Ⅲ型板式轨道在轨道板与底座之间浇注CA 砂浆，既增加了轨道的弹性，又使板式轨道在结构设计上具有可维修性，轨道板为工厂预制，一方面可以保证施工质量，另外一方面现场为组装式施工，施工进度较快。

但是，由于板式轨道轨道板为工厂预制，在几何设计上对于道岔区的适应性较差，因此在道岔区不宜铺设板式轨道。

单元板式（CRTS-Ⅰ型板式) 在现浇的钢筋混凝土底座上铺装预制轨道板，通过单元板下CA 砂浆调整厚度 通过轨道中心的凸形挡台进行限位。

凸型挡台与底座采用C40钢筋混凝土，凸型 挡台分圆形和半圆形两种，凸型挡台半径260㎜；半圆形凸型挡台主要应用于梁 端和过渡段等特殊位置。

伸缩缝处设置半圆形。

混凝土底座分段设置，路基地段 底座每隔2～4块标准板长度设置横向伸缩缝，桥上每单块轨道板长底座设置横向 伸缩缝。

隧道地段底座每隔2块标准板长度设置横向伸缩缝，遇隧道沉降缝对应 设置伸缩缝。

路基直线地段底座宽3000㎜，高3000㎜，桥梁和隧道直线地段底座 无砟轨道结构型式 预制板式 现浇混凝土式 单元板式纵连板式 整体轨枕埋入式 双块轨枕埋入式宽2800㎜，高2000㎜。

1、轨道结构按明确的层状体系设计。

2、路基桥梁和隧道地段的无碴轨道机构组成相同，轨道板外形尺寸统一。

3、机构设计传力明确：垂向荷载的传递，从上至下逐层传递。

水平荷载的传递，在混凝土底座上设置凸台结构，作为主要的水平力传递部件，板与板之间相互传递。

在凸形挡台和轨道板之间设置树脂弹性缓冲层，减少水平力对凸形挡台的冲击。

4、轨道板承担了钢轨定位、传力、承载的多重作用，轨道板工厂化预制，质量易于保证，轨道板通用，便于制造、维修和更换。

绪论1.1关于无砟轨道无砟轨道，是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构统称为无砟轨道。

其轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，钢轨、轨枕直接铺在混凝土路基上。

无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境、而且列车时速可以达到200公里以上。

无砟轨道又作无碴轨道。

在铁路上，“砟”的意思是小块的石头。

常规铁路都在小块石头的基础上，再铺设枕木或混凝土轨枕，最后铺设钢轨，但这种线路不适于列车高速行驶。

高速铁路的发展史证明，其基础工程如果使用常规的轨道系统，会造成道砟粉化严重、线路维修频繁的后果，安全性、舒适性、经济性相对较差。

但无砟轨道均克服了上述缺点，是高速铁路工程技术的发展方向。

无砟轨道平顺性好，稳定性好，使用寿命长，耐久性好，维修工作少，避免了飞溅道砟。

1.2无砟轨道的背景与研究现状无砟轨道的一个突出特点就是“少维护”或“免维护”，这个特点对于高速铁路来说尤为重要。

无砟轨道完全不同于有砟轨道的结构特点，有砟轨道一旦产生不平顺对于整体整治来说是相当困难的随着我国城市轨道交通的兴建，列车速度越来越快，对线路的稳定性和平顺性要求越来越高，同时由于行车密度加大，轨道的养护维修变得更加困难。

无砟轨道具有整体性强、稳定性好、稳固耐用、轨道变形小等优点，因其高稳定性、高平顺性而达到广泛应用，有利于高速行车，可大大的减少养护维护工作量、降低作业强度和改善作业条件。

一些国家已经把无砟轨道作为轨道的主要结构形式进行全面推广，并取得了显著的经济效益和社会效益。

无砟轨道是以混凝土或沥青混合料取代有砟道砟道床组成的轨道结构形式，高速铁路的发展历史证明：无砟轨道是具有高平顺性、刚度均匀性好，轨道几何位能持久保持、维修工作量显著减少等特点，在各国得到迅速发展。

特别是高速铁路，一些国家已把无砟轨道作为轨道的主要结构的主要结构形式进行全面推广，并取得显著的经济效益和社会效益。

1.3 无砟轨道的前景随着我国既有线提速和铁路客运专线建设的展开，对线路的稳定性和平顺性要求越来越高。

无砟轨道介绍一、国内外无砟轨道综述1．无砟轨道的概念无砟轨道又作无碴轨道,无砟轨道采用谐振式轨道电路传输特性技术，首次成区段建成无砟轨道铁路。

在铁路上，“砟”的意思是小块的石头。

常规铁路都在小块石头的基础上，再铺设枕木或水泥钢轨，但这种铁路不适于列车高速行驶。

世界高速铁路的发展证实，高速铁路基础工程如果使用常规的轨道系统，道砟粉化严重，线路维修频繁，安全性、舒适性、经济性相对较差。

无砟轨道是高速铁路工程技术的发展方向。

砟(zhǎ)，岩石、煤等的碎片。

在铁路上，指作路基用的小块石头。

传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成，钢轨固定放在枕木上，之下为小碎石铺成的路砟。

路砟和枕木均起加大受力面、分散火车压力、帮助铁轨承重的作用，防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里。

此外，路砟（小碎石）还有几个作用：减少噪音、吸热、减震、增加透水性等。

这就是有砟轨道。

传统有碴轨道具有铺设简便、综合造价低廉的特点，但容易变形，维修频繁，维修费用较大。

同时，列车速度受到限制。

无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。

无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境，而且列车时速可以达到 200 公里以上。

二、无碴轨道的整体性能为综合评估上述 3 种结构型式无碴轨道的整体性能，考察其结构强度与动力特性，在试验室内分别铺设 10m 长的无碴轨道实尺模型，利用多点液压伺服加载系统及落轴试验设备，对无碴轨道进行了静载、疲劳与落轴试验。

2．1 静截与疲劳试验静载试验单点最大荷载值为结构的设计荷载，疲劳试验单点最大荷载值根据静轮重，并考虑动力附加系数，确定为 150 kN，加载频率范围 5-25 Hz。

2.1.1 试验测试内容道床板的表面应变；钢轨支点压力的分配；钢轨的绝对位移。

2.1.2 试验结果(1)在静载过程中，3 种结构无碴轨道道床板的表面应变随荷载增加成线性增长，其受力状态在弹性范围内，结构具有足够的强度储备。

高速铁路无砟轨道高速铁路的无砟轨道结构形式分为长枕埋入式无砟轨道、板式无砟轨道和弹性支承块式无砟轨道3种类型，国内高速铁路常用的有CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式无砟轨道和CRTSⅠ、Ⅱ型双块式无砟轨道。

1.长枕埋入式无砟轨道长枕埋入式无砟轨道是将混凝土枕用混凝土灌注在钢筋混凝土的道床板上，使轨枕与道床板形成一个整体的轨道结构形式，由预应力混凝土轨枕、混凝土道床板和混凝土底座组成。

其结构内没有易受环境或温度影响的橡胶、乳化沥青等材料，结构整体性和耐用性较好。

制造混凝土枕和现场灌注混凝土的技术及设备均是成熟、配套的。

2.板式无砟轨道板式无砟轨道是用双向预应力混凝土轨道板及CA砂浆（乳化沥青水泥砂浆）替换传统有砟轨道的轨枕和道砟的一种新型轨道形式，它由板下混凝土底座、CA砂浆垫层、轨道板、长钢轨及扣件4部分组成。

板式无砟轨道是将预制好的轨道板直接放置在混凝土底座上，通过轨道板与底座间填充的沥青混凝土材料调整轨道板，以确保铺设的精度。

CA砂浆作为调整层和弹性层被放置在轨道板的下面。

CA砂浆的下面是混凝土基础，作为板式轨道的底座。

在混凝土基础上设有凸形挡台来防止轨道板的移位，为防止轨道板与凸形挡台因相互挤压而破损，在凸形挡台与轨道板之间用树脂材料填充。

板式无砟轨道以预制轨道板为核心。

轨道板的结构形式、抵抗纵横向作用力的方式和高性能的调整层材料是板式无砟轨道的关键技术。

板式无砟轨道具有无砟轨道所具有的线路稳定性和刚度均匀性好、线路平顺性和耐久性高的突出优点，并可显著减少线路的维修工作量。

从轨道结构每延米重量看，板式无砟轨道小于有砟轨道，且板式无砟轨道结构高度低、道床宽度小、质量轻。

框架式板式无砟轨道为非预应力结构，便于制造，可节省钢筋和混凝土材料，降低桥梁的二期恒载，造价低廉，但没有降低轨道板实际承受列车荷载的有效强度，不影响列车荷载的传递，在隧道内应用时可减小隧道的开挖断面。

板式无砟轨道主要以日本新干线板式无砟轨道和德国博格板式无砟轨道为代表。

无砟轨道在铁路上，“砟”的意思是作路基用的小块的石头。

常规铁路都在小块石头的基础上，再铺设枕木或混凝土轨枕，最后铺设钢轨，但这种铁路不适于列车高速行驶。

世界高速铁路的发展证实，高速铁路基础工程如果使用常规的轨道系统，道砟粉化严重，线路维修频繁，安全性、舒适性、经济性相对较差。

采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒体碎石道床的轨道结构统称为无砟轨道。

其轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，钢轨、轨枕直接铺在混凝土路基上。

无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境、而且列车时速可以达到200公里以上。

所以说，无砟轨道是高速铁路工程技术的发展方向。

图无砟轨道一、无砟轨道的主要技术特点1.良好的结构连续性和平顺性无砟轨道的下部基础、底座、道床板（或CA砂浆调整层）均为现场工业化浇注；双块式轨枕、轨道板、微孔橡胶垫层、轨下胶垫、扣件、钢轨等均为工厂预制件或标准产品，可以保证其性能有较好的均一性。

由此组成的轨道整体结构与有砟轨道相比具有更好的结构连续性和弹性均匀性，为提高轨道的平顺性，改善乘车质量提供了有利条件。

2.良好的结构恒定性和稳定性无砟轨道结构中，作为无缝线路稳定性计算参数的轨道横向阻力、轨道纵向阻力不再依赖于材质和状态多变的有砟道床，其整体式轨下基础可为无缝线路提供更高和更恒定的轨道纵、横向阻力，具有更好的耐久性和更长的使用寿命。

3.良好的结构耐久性和少维修性能消除了道碴的破碎、粉化，道床的形变而导致轨道几何形态恶化，无砟轨道维修工作量大大减少，被称为“省维修”轨道，为延长线路的维修周期以及客运专线列车的高密度、准点正常运行提供重要保证。

4.工务养护、维修设施减少由于维修工作量减少，可以延长每个综合维修中心和维修工区的管辖范围，从而减少上述维修部门的数量。

同时也可相应减少每个部门配置的维修机械、停车股道数量和房屋等设施。

5.免除告诉条件下有砟轨道的道碴飞溅我国秦沈客运专线在线路开通之前进行的行车实验表明：行车速度达到250km/h时，道心道碴出现飞碴现象，造成车辆转向架部分的车轴、制动缸等被道碴打击的现象。