第25卷,第2期 中国铁道科学Vol125No12 2004年4月 CHINARAILWAYSCIENCEApril,2004
文章编号:100124632(2004)0220042206
高速铁路无碴轨道设计关键技术
江 成,范 佳,王继军
(铁道科学研究院铁道建筑研究所,北京 100081)
摘 要:简述国外高速铁路无碴轨道发展概况,论述我国无碴轨道选型及关键技术。对我国高速铁路前期选用的三种结构型式无碴轨道(长枕埋入式、板式和弹性支承块式)进行室内实尺模型铺设及各项性能试验,对前两种结构型式进行桥上和隧道内试铺及现场试验。结果表明:无碴轨道具有线路稳定性、刚度均匀性和耐久性好、平顺性高、显著减少线路维修工作量等特点。无碴轨道结构设计的关键在于强度、横向稳定性、刚度均匀性、减振性和耐久性。为确保无碴轨道线路长期正常运营,必须严格控制桥梁及基础的变形、确保隧道基底稳固与合理设置线桥过渡段。
关键词:高速铁路;无碴轨道;设计;试验研究 中图分类号:U2131244 文献标识码:A
收稿日期:2003211216 作者简介:江 成(1965—),男,安徽怀宁人,副研究员。 基金项目:“九五”国家重点科技攻关项目(952411202201);铁道部科技研究开发项目(98G01;99G06;99G07;2000G492D)。 随着列车运行速度不断提高,有碴轨道的道碴
粉化及道床累积变形的速率随之加快,必须通过轨道结构强化及频繁的养护维修工作来满足高速铁路对线路高平顺性、稳定性的要求。与有碴轨道相比,无碴轨道具有轨道稳定性、刚度均匀性和耐久性好、平顺性高、维修工作量显著减少的突出优点。因此,自上世纪六十年代初,世界各国铁路相继开展以整体式或固化道床替代散粒体道碴的各类无碴轨道结构的系统研究,一些国家已把无碴轨道作为高速铁路的主要轨道结构型式全面推广应用。
1 国外高速铁路无碴轨道
在高速铁路上应用无碴轨道,以日本、德国最为广泛。日本新干线无碴轨道最初一般铺设在基础坚固的隧道内、高架结构和桥梁上,后来逐渐扩大到土质路基上。而德国高速铁路无碴轨道则首先解决了在土质路基上铺设的技术问题,逐步推广到隧
高速铁路有碴轨道和无碴轨道轨道比较
高速铁路轨道构造主要类型有有碴轨道和无碴轨道。有碴轨道是铁路的传统轨道构造。它具有弹性良好、价格低廉、更换与维修方便、吸噪特性好等优点。但随着行车速度的进步，其缺点也显示出来。由于有碴轨道不均匀下沉产生的120Hz以下频率范围的激振严重，轨道破损和变形加剧，从而使维修工作量显著增加，维修周期明显缩短。根据德国高速铁路的资料，当行车速度为250～ 300km/h时，其线路维修费用约为行车速度为160 ～200 km/h时的2倍；速度为250～300km/h时，通过总重达3亿吨后道碴就需全部更换，而在160～200km/h时，通过总重那么可达10亿吨。日本对高速铁路桥上的有碴轨道与无碴轨道维修费用进展的统计分析说明，有碴轨道的线路维修费用比无碴轨道高111%，也就是说有碴轨道的维修费用相当于无碴轨道的2倍多。览于这一情况，许多专家认为，从经济角度和维修管理角度看，高速铁路应采用无碴轨道。特别是在桥隧构造上，由于无碴轨道减少了二期恒载和建筑高度，采用无碴轨道更为有利。 除此以外，无碴轨道还具有使用寿命长、线路状况良好、不易胀轨跑道、高速行车时不会有石碴飞溅等优点，因此无碴轨道在国外高速铁路上获得了越来越广泛的应用，其铺设范围己从桥梁、隧道开展到上质路基和道岔区，无碴轨道构造在高速铁路上的大量铺设已成为开展趋势。拿板式无砟轨道来说，它取消了传统有砟轨道的轨枕和道床，采用预制的钢筋混凝土板直接支承钢轨，并且在轨道板与混凝土根底版之间填充CA砂浆垫层，是一种全新的全面支撑的板式轨道构造。显示出稳定性、平顺性良好；建筑高度低、自重轻，可减小桥梁二期荷载和降低隧道净空；轨道变形缓慢，耐久性好；不需要维修或者少维修且维修费用低等优点。无砟轨道对工程材料和根底土建工程的要求都非常高，因此初期建立费用高于有砟轨道，但是它的稳定性好、使用寿命长。因此，在铁路客运专线中采用板式无砟轨道构造已成为如今高速铁路建立的主流形式和必然趋势。
双块式无碴轨道施工技术
摘要：在我国现今铁路建设中，双块式无碴轨道作为一种新的轨道建设形式得到了较为广泛的应用。为了更好的把握双块式无碴轨道施工要点，在本文中，我们对双块式无碴轨道施工技术进行一定的研究。
Abstract： In the present construction of railway in China，
double block ballastless track， as a new form of construction
and rail has been widely used. In order to better grasp the key
points of construction of double block ballastless track， this
paper studies the construction techniques of double block
ballastless track.
关键词：双块式无碴轨道；施工技术；施工要点
Key words： double block ballastless track；construction
technique；key points of construction
中图分类号：U213.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）16-0111-03
0 引言
在我国的高速铁路其轨道系统中，无砟轨道结构主要有两种，一种是板式无砟轨道，另一种是双块式无砟轨道。板式又分为CRTSⅠ板式结构、CRTSⅡ板式结构及CRTSⅢ型纵连板式结构。双块式又分为CRTSⅠ双块式结构和CRTSⅡ双块式结构。
CRTSⅡ双块式无砟轨道其施工工艺较为特殊，CRTSⅡ板式成本较高，且施工工艺较为复杂，从目前建设情况来看使用已较少。CRTSⅠ双块式无砟轨道因其结构受力好、施工操作方便，难度相对较小，目前大量应用于各客运专线。本文就以当前铁路使用较主流的双块式Ⅰ型作一简略介绍。
疆援术 浅谈板式无碴轨道施工 张树发 中铁四旬第七工程有限公司 安徽合肥２３００２２ 板式无碴轨道是用双向预应力混凝土轨道板及ＣＡ砂浆替换传统 有碴轨道的轨枕和道碴的一种新型轨道型式 它解决了传统有碴轨道 因列车高速运营而产生残余变形积累快，线路舒适度降低，轨道养护工 作量增大等缺点，比有碴轨道具有更高的稳定性、耐久性、平顺性和舒 适性，而且轨道维修量小，施工速度快。 一．施工方案及施工工艺流程 轨道板在工厂预制后运至桥下，沿桥合理存放。现场在桥下设ＣＡ 砂浆搅拌站、试验室等临时设施，施工采用自行开发研制的专用设备。 底座混凝土采用泵送混凝土，轨道板汽车吊吊装就位，专用精确定位架 精确调整定位。ＣＡ砂浆在搅拌站拌和完成后，由运输罐运输至桥下灌 注地点，汽车吊起吊灌注。长钢轨采用长钢轨推送装置推送入槽，人工 安装扣件、施工充填式垫板、精确调整轨道。 二，施工前质量控棚要点 由于板式无碴轨道施工完成后，轨道线型维修调整的余量有限，因 此，在施工之前，保持基础稳固，后期变形小是主要的关键项目，具体 表现在：１）、调高扣件的可调量最高为３０ｒａｍ，因此要求预应力混凝土 梁自无碴轨道结构施工之日起产生的残余徐变上拱度不大于ｌＯ毫米，无 碴轨道底座施工完成后，墩台沉降量不超过２０毫米。为此施工单位在无 碴梁体上和墩台上分别建立观测点，对无碴轨道箱梁残余徐变上拱度 及墩台沉降量进行观测。２）、无碴梁架设精度要求严格控制，确保梁面 实设高程符合箱梁架设技术条件。无碴轨道结构施工前，按精度要求对 粱面实设高程进行精测。无碴轨道结构施工不早于箱梁张拉完毕后６Ｏ 天。３）、严格控制方向及标高，施工前，在无碴轨道施工范围内对线路 的中线、高程进行贯通闭合测量及平面控制测量，在桥附近选取两个相 邻的定测导线点通过桥面做闭合环导线。４）、板式无碴轨道施工为自 下而上，施工控制是由上反推至下，施工误差积累于底座顶面，由ＣＡＤ 浆调整层进行调整，施工单位根据设计轨面高程及钢轨、扣件、轨道板 尺寸反算ＣＡ砂浆需设厚度，当其值在３９－８０ｍｍ范围内时，底座可按设 计厚度施工，当反算所得ＣＡ砂浆需设厚度超出上述范围时，底座厚度应 相对其设计值进行调整，且调整量应符合限值。底座施工完成后，应对 其顶面高程进行精测，确保底座高程符合设计要求。 三．施工工艺 （１）轨道板制造工序 轨道板的制造尺寸要求精度高，板式轨道一旦铺设成型后线路的 平顺性只能靠扣件的调整量来调整，因此轨道板只有严格控制公差才 能保证有足够的精度。轨道板预制采用钢模板，便于加工、具有可靠的 稳定性，不易变形、翘曲，耐久性较好，适于大量生产ａ （２）钢筋笼的加工和安装 ①钢筋绑扎必须符合设计要求及规范要求，钢筋表面应洁净，无损 伤、油渍、铁锈等，钢筋骨架绑扎应牢固。 ②由于轨道板内预埋件及预留管道较多，为避免钢筋绑扎误差影 响其位置的准确性，钢筋笼利用专用模具进行制作，利于钢筋的准确定 位和大规模的工厂化生产。 ③为确保混凝土保护层厚度，使用高强塑料垫块，并用镀锌铁线绑 紧。 （３）预应力管道的制作 ①钢筋笼就位将起吊螺母安装牢固后方可穿入成孔钢管，成孔钢管 用直径为１８ｒａｍ的无缝钢管。钢管穿入前应除渣涂隔离剂。 ②钢管两端固定在端模上，中间用绑扎丝固定在钢筋上，钢管与 锚垫板之间的缝隙要堵 ③混凝土灌注８０温度小时后，抽拔钢管。 、 （４）混凝土工艺 ①混凝土的灌注应一次完成，采用底振结合面振的振捣工艺。边角 及预埋件附近用捣固棒加强捣固，但不得影响预埋件及预留管道位置的 ２０６ ． 准确性，并不得损伤底模。 ②在制板过程中应随机的选取混凝土制作试件，２ ８天标准试件按 标准养护，其余试件应随板一起养护。 ③混凝土养护采用蒸汽养护，混凝土在浇注后经过三小时以上后 进行加热，蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段，静停３小时 后升温，升温、降温速度不超过每小时１０＂Ｃ，恒温控制在４ ０－６０＂Ｃ。最 高温度低于６０＂（３，最高温度的持续时间在六小时以内。此外蒸汽养护完 成后，混凝土表面温度和环境温度差小于１５＂Ｃ时才能脱模起吊轨道板。 轨道板脱模后洒水养护１４天。 （５）拆模及起吊 ①轨道板的拆模及起吊，要在确认混凝土的强度达到３０Ｍｐａ后方 可进行，严禁轨道板发生变形和产生裂缝。 ②确认各种螺检均已拆除后，利用模板自身的拆模装置，均匀地拆 除侧模，防止碰伤轨道板的侧面。 ③轨道板起吊前，应先用千斤顶将轨道板均匀顶起，使之与底模脱 离５－８ｒａｍ。 ④轨道板起吊过程中，不能使轨道板受到碰撞。 （６）施加预应力 ①混凝土的强度和弹模达到设计要求后，方可进行张拉作业。 ②张拉设备使用前必须要经过标定检验，合格之后方准用于工地 施工，并且按各自的周期复检。 ③张拉过程中必须有技术人员现场进行双控指导，及时解决遇到 的问题。 ④张拉过程如下： ｏ６力（装顶、对中）初始应力（作量伸长值标记）张拉控制应力 （量伸长值、保压５分钟）顶夹片回油。 ⑤张拉顺序：先进行横向孔道的张拉，从两端向中部对称逐根进行 张拉，全部横向孔道张拉完成后，进行纵向孔道张拉，亦从两端向中部 对称逐根进行张拉。 ⑥张拉完毕后，及时进行检查，夹片的外露长度应均匀一致，一般 为３ｍｍ左右，且夹片不得有损伤。。 （７）压浆、封锚工艺 ①预应力施加完毕，在５天内进行管道压浆，压浆前应清除管道内 杂物。 ②水泥浆所用水泥品种与板体相同，水灰比不大于０．４０。 ③压浆要缓慢均匀进行，不得中断，压力控制在０．６－－０．７Ｍｐａ之 间，等另一端流出浓浆之后方可关闭阀门。 ④封锚前必须对锚具进行防腐处理（涂抹环氧树脂），封锚采用 Ｃ４０砂浆进行。 采用高刚度、高精度、高平整度的模型保证轨道板的外形尺寸及预 埋件的位置准确。通过测定钢绞线的最终伸长值确定轨道板的最终预 应力。 施工测量采用高精度测量仪器，保证施工测量精度。采用微调装 置，实现了轨道板毫米级的调整。 ＣＡ砂浆拌合采用无级变速搅拌机，各种原材料进行试验，施工前 进行ＣＡ砂浆试配，选定合理的配合比及拌合工艺，确保ＣＡ砂浆性能符 合设计要求。 轨道板制作精度高，要求模型不易变形，便于安装和拆卸，表面平 整、光滑。施工中采用机加工钢模型，并消除制作过程中的各种变形及 应力，满足了轨道板生产需求，所生产的轨道板全部符合设计要求。 预应力体系采用顶夹式锚具，减少了预应力损失。通过检测钢绞 线最终伸长值确定轨道板最终应力，使轨道板张拉力完全满足设计要 求。 （＞．＞下转第２０７页）
