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1、,客运专线/高速铁路施工技术,中铁十七局集团有限公司,2010年9月,梁 毅 常务副总经理，教授级高工,目 录,一、国外无砟轨道技术简述 二、国内无砟轨道研究与应用 三、京津城际铁路建设新技术推广应用 四、结束语,一、国外高速铁路发展简述,为了适应高速行车的需要，提高线路稳定性、可靠性和耐久性，减少线路维修工作量，世界各国研发了多种型式的有砟或无砟轨道，其中法国的有砟轨道、德国和日本的无砟轨道应用走在各国前列。无砟轨道由于其良好的稳定性成为各国研究和应用的主流，具有代表性的无砟轨道主要有德国的Rheda(雷达)无砟轨道、Zblin(旭普林)无砟轨道、Bgl(博格板式)无砟轨道以及日本的板式轨道
2、等。,无砟轨道的主要特点,轨道稳定性好，轨道几何形位能持久保持，线路养护维修工作量显著减少，从而减小对列车运营的干扰，线路利用率高 ； 耐久性好，服务期长； 平顺性及刚度均匀性好； 自重轻，可减轻桥梁二期恒载；结构高度低，可减小隧道开挖断面； 避免优质道碴的使用及环境破坏，无高速运行时的道碴飞溅。,目前国外无砟轨道主要型式,雷达双块式,旭普林双块式,博格板式,日本板式,几种国外无砟轨道的发展过程,Rheda(雷达)无砟轨道于1972年铺设于德国比勒菲尔德至哈姆的线路上，以雷达车站命名。在使用过程中针对轨枕周边与道床混凝土出现裂纹的情况进行了不断优化，主要变化是由整体轨枕发展为双块式轨枕，由槽形
3、承载层发展为平板型承载层。最初的Rheda无砟轨道（Rheda-Classic经典型）采用的是整体轨枕埋入混凝土道床，到Rheda-Berlin（柏林型）已经发展为钢筋桁梁支撑的双块埋入式无砟轨道，发展到Rheda2000时，已成为由钢筋桁架连接的双块埋人式轨道，其混凝土承载层改成平板结构，并针根据路基、桥梁、隧道等不同基础进行了局部修改。 Rheda无砟轨道采用的是 VOSSLOH300-1U型（福斯罗）扣件 Zblin(旭普林)无砟轨道系统于1974年开发，早期的Zblin无砟轨道中采用的是B360 W60型双块式轨枕，现行的Zblin无砟轨道采用的是B361 W601型双块式轨枕，于19
4、99年获得了德国铁道部（EBA）的建造许可，后于2005年又获得了延期许可，Zblin无砟轨道也采用的是VOSSLOH300-1 （福斯罗）扣件。在科隆法兰克福高速铁路上成功铺设了21km。 小知识：Zblin与Rheda无砟轨道系统相似，都是在混凝土承载层上铺设双块埋入式无砟轨道。它们的主要区别：一是Zblin无砟轨道双块式轨枕的钢筋桁架不外露；二是Zblin无砟轨道采用的施工工艺是先灌注轨道板混凝土，然后将双块式轨枕安装就位，通过振动法将轨枕嵌入压实到混凝土中，直至达到精确的位置。,Bgl(博格)板式无砟轨道系统前身是1977年铺设在德国卡尔斯费尔德-达豪试验段的一种预制板式轨道。该轨道系
5、统结构组成类似于日本新干线板式轨道，吸收了轨枕埋入式无砟轨道整体性和板式轨道制作和施工的特点，进行了包括预应力、结构尺寸、纵向连接等方面的优化改进，采用数控磨床加工预制轨道板上的承轨槽，采用高性能沥青水泥砂浆提供适当的弹性和粘结，并使用高精度、快速便捷的测量系统，施工机械化程度很高。 1999年马克斯博格公司分别在卡尔斯鲁尔海德堡的罗特马耳西铺设了656米（直线）Bgl轨道试验段、汉堡威斯特兰德的哈特斯德特铺设了285米（曲线）Bgl轨道试验段，试验结果良好；2000年德国联邦铁路管理局（EBA）颁发了“博格系统”无砟轨道的普通许可证；设计速度330km/h、2006年5月投入运营的纽伦堡-英
6、格施塔特线铺设了35双线公里Bgl轨道。,几种国外无砟轨道的发展过程型式,日本新干线的无砟轨道结构型式相对单一。从20世纪50年代中期开始就针对板式无砟轨道结构开展了系统的理论研究与试验， 日本板式轨道在经历了由温暖地区向寒冷地区、普通轨道板向防震轨道板、坚实基础向土质路基上长达30多年的运营实践和不断完善。 日本板式轨道的应用是从桥梁和隧道开始的，在既有线和新干线先后共铺设了20多处近30km的试验段。为研究新干线的环境振动和噪声问题.又在“小山试验线”铺没了每段长为200m的17种板式轨道试验段。 目前定型的板式轨道有A型、框架型及在特殊减振区段使用的减振G型等，构成了适用于各种不同使用范
7、围的板式轨道系列。 至今.板式轨道在日本既有线和新干线累计总铺设长度达2700延长公里。,几种国外无砟轨道的发展过程型式,二、国内无砟轨道发展简述,国内对无砟轨道的研究始于20世纪60年代，与国外的研究同时起步。初期试铺过支承块式、短木枕式、整体灌注式等整体道床以及框架式沥青道床等多种型式，之后又陆续在隧道和桥梁地段铺设过支承块式、无砟无枕结构型式，其中弹性支承块式在宁西线、兰武复线、宜万线、渝怀线等隧道内及城市轨道交通工程中得到广泛使用，累计铺设近200km。 1999年前后，在秦沈客运专线狗河桥和双何桥、赣龙线枫树排隧道、渝怀线鱼嘴2号隧道、遂渝铁路试验段先后铺设了长枕埋入式、板式、弹性支
8、承块式等多种型式的无砟轨道结构。但这些尚属科研项目，质量不够稳定，尚不能形成规模建设。 随着京沪高速铁路可行性研究的进展，无砟轨道技术在我国再次得到关注，2005年随着京津、武广、郑西客运专线的建设，我国高速铁路建设进入快速发展时期，迅速开成长大干线规模发展，并且在短期内形成具有自主品牌的核心技术。,早期(1999年以前)国内无砟轨道试验研究,近年(2005年以后)国内无砟轨道应用情况,1、工程简介 京津城际铁路是我国第一条具有完全自主知识产权、世界一流水平的高速铁路，是我国铁路发展的标志性和示范性工程。该工程起自北京南站，终到天津站，全长116.55公里，工程总投资215.4亿元。,三、京津
9、城际铁路工程,全线正线首次采用了CRTSII板式无砟轨道结构，一次铺设跨区间无缝线路。工程建设采用先进的综合调度系统、列控系统、防灾报警系统、综合维修系统、接地系统等先进技术。列车最高时速350公里，北京至天津全程直达运行时间30分钟，是目前世界铁路的最高运营速度。工程于2005年7月4日开工建设日，2008年8月1日开通运营。,工程简介,二、工程技术创新,在京津城际铁路建设过程中，始终坚持“技术领先，科技创新”的理念，在路基、桥涵、无砟轨道、精密测量、四电等方面共获得工程创新成果33项。,二、工程技术创新-路基,(1)成功解决了软土、松软土地区路基的工后沉降问题。 京津城际铁路沿线全部为软土
10、、松软土地基，地基承载力低，全线铺设无砟轨道和无砟道岔，地基处理难度大，路基工后沉降控制技术及工程措施要求高。为适应高速铁路路基沉降变形控制要求，通过采用强化基床结构、桩板结构复合地基和过渡结构等措施；加强地基处理、路基填料和压实质量控制；建立完善的路基变形监测系统，实施变形监测与评估等技术措施，决策无砟轨道铺设时机。成功解决了软土、松软土地区路基的工后沉降问题，满足了高速铁路高平顺性和高稳定性的技术要求。,二、工程技术创新-路基,(2)高填方路基地段首次成功采用护壁式挡土墙结构。即满足了结构要求，又节约用地50%，减少了地基处理面积，节省了投资。,二、工程技术创新-桥梁,(1)实施沉降变形精
11、准测量与评估措施，有效控制了工后沉降。京津城际铁路桥梁长度占到线路长度的86.1%，桥梁基础工后沉降规范允许值为5mm，技术条件极为严格。,二、工程技术创新-桥梁,在单桩竖向荷载作用下桩的沉降量、桩的分层侧阻力和端阻力、水平荷载作用下桩的变形特征、桩周土的抗力特征等方面取得了重要的成果，为验证设计、优化设计，保证桥梁工程基础沉降起到了非常重要的作用。,二、工程技术创新-桥梁,(2)桥梁主体结构使用寿命100年。桥梁结构中采用以耐久性为主要目标进行设计的高性能混凝土，具有高耐蚀性、高抗冻性、高抗裂性、高抗碱骨料反应性、强护筋性、耐磨性及高工作性等特性，满足了桥梁耐久性设计主体结构使用寿命100年
12、的质量要求。,二、工程技术创新-桥梁,(3)全面掌握并采用了350公里整孔箱梁设计、制造、运输、架设等成套技术。成功研制出32m和24m双线单箱单室简支箱梁高精度模板。京津全线设7个梁场，共预制箱梁1828孔，为32m和24m两种结构形式，在国内均属于首次设计、制造、使用。开发研制了SPJ900/32箱梁架桥机和GM500提梁机，采用了德国KIROW公司生产的KSC900轮胎式运梁车。SPJ900/32箱梁架桥机设计合理，运行平稳，操作简便，架设速度快，安全可靠，满足了高速铁路双线整孔箱梁的架设需要，并多次在京津创造10km运梁距离内日架梁5孔的客运专线架梁国内最高纪录。,二、工程技术创新-桥
13、梁,(4)采用大跨梁施工技术、移动模架施工技术、支架现浇技术、梁部变形控制技术、可调高支座技术，使主梁及主拱结构的线型达到理想的状态，内力或应力与理想状态的吻合。,二、工程技术创新-桥梁,(5)创新性引入桥梁景观设计理念，优化了桥梁外形，使桥梁整体赋有时代气息。,二、工程技术创新-无砟轨道,京津城际铁路使用CRTS型板式无砟轨道技术，第一次在国内大规模铺设CRTS型板式无砟轨道。成功研制应用了CRTS型板的制造、安装技术； 500m长钢轨的运输、铺设、焊接技术；系统地解决了与无砟轨道相关的精密测量、不同专业的接口等问题，为中国大规模开展高速铁路建设积累了宝贵的经验，起到了重要的示范作用。,纵向
14、连接锚固钢筋,预设断裂位置,VOSSLOH300-1有挡肩轨道扣件,灌浆孔,横向预应力,沥青水泥砂浆,二、工程技术创新-无砟轨道,（1）轨道板制造技术 研究了超细水泥砼配制技术和浇筑技术工艺、高精度模具检测技术、大吨位同步整体张拉技术和轨道板打磨技术。 实现了毛坯浇筑16小时达到48Mpa的脱模要求，达到了一天一个循环的流水作业生产能力。,二、工程技术创新-无砟轨道,（2）通过自主研究，确定了无砟轨道绝缘处理措施及接地技术，解决了我国无砟轨道高频无绝缘轨道电路及接地系统的技术难题。,二、工程技术创新-无砟轨道,（3）底座板施工技术。针对全桥跨越梁缝连续的底座板结构，研究并应用了“临时端刺+常规
15、区+临时端刺”的施工技术，有效解决了底座板连续结构温度力对桥梁结构的影响；通过工艺优化和现场组织，打破了全桥底座板分段施工时集中张拉的技术限制，实现了长桥上多作业面同步快速施工，提高了工效，节省了时间。,底座砼 钢筋砼连续板带结构 后浇带 适应中国长桥方案 临时端刺 缩短工期的变通方法,改进,解决砼温度应力及变形应力的放散,回避了全桥后浇带同时锁定问题，轨道板铺设可同时分多作业面进行，缩短了与下道工序的流水节拍,底座板分段施工及张拉连接,二、工程技术创新-无砟轨道,（4）轨道板精确定位测量技术。研制并提出了轨道板精确定位测量系统及其调整测量方法，采用自主研发拥有自主知识产权的“SPPS精确定位
16、软件”，实现了轨道板定位程序化、自动化，提高了轨道板定位精度，满足了高速铁路对轨道线路平顺性的要求。,精调测量系统(SPPS),精调系统平面布置图,二、工程技术创新-无砟轨道,（5）自主研发了CRTS型板式无砟轨道施工的成套装备，如移动式沥青水泥砂浆搅拌设备，轮胎式全液压悬臂门架式起重机、砂浆随车起重机、轨道板绝缘检测专用装置。,移动式水泥乳化沥青砂浆搅拌设备,悬臂龙门吊工作场景,随车起重机,单板绝缘自动测试装置,轨道板绝缘检测装置,电感电阻测量仪,模拟测量平台,二、工程技术创新-无砟轨道,（6）水泥乳化沥青砂浆配制与灌注技术：水泥乳化沥青砂浆是CRTS轨道板和水硬性支承层/底座板间的连接层，是为了填充精调后的轨道板与水硬性支承层/底座板之间空隙的一种特殊填充材料，主要起到填充、支撑、承力和传力的作用，并可为轨道提供一定的刚度和弹韧性。设计对砂浆原材料、砂浆强度、弹性模量、抗冻性以及灌注过程中砂浆的流动度、含气量等都有
