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1、第十节 高速铁路线路施工要点 一 线路施工质量对行车平稳 舒适性的影响 第十节 高速铁路线路施工要点 一 线路施工质量对行车平稳 舒适性的影响 高速铁路线路及高速机车车辆的合理设计是保证高速列车运行平稳 乘车舒适的重要条件 在高速铁路的线路平 纵断面设计中 通过提高最小曲线半径标准 采用平缓过渡的缓和曲线 增加夹直线 夹曲线长度和增大竖曲线半径等 措施为高速行车条件的平稳 舒适提供了前提条件 但高平稳 高舒适性的获得还要靠线路结构来保证 具体表现在轨 面的平顺性 线路结构的连续和过渡的平缓性以及基础弹性的均匀性 而这些又无不与线路的施工过程及施工质量有关 为了提高轨面的平顺性 除了要求出厂钢轨
2、有高的 钢轨尺寸允许偏差标准 和高的 钢轨平直度标准 之外 还 要求在施工中有高的 基地钢轨焊接 和 工地钢轨焊接 接头几何质量 其次是轨道铺设精度 特别是无碴轨道结构 的铺设精度 铺轨时的几何精度不高 轨道几何偏差过大 会引起轮轨动力附加荷载的增大 进而增大轨道的几何偏差 由此恶性循环 最终难保高速行车的平稳和舒适 对於无碴轨道 由于对轨道几何偏差进行修理的难度增加 施工中更 应确保铺轨精度的要求 为了提高轨道结构的连续性 人们积极推广跨区间无缝线路以消除钢轨接缝 此外 还要求在施工中保证轨枕间距 均匀 扣件扣压力均一 道床厚度 宽度及道碴材质一致 这些措施都会给改善行车的平稳及乘车的舒适提
3、供有利的条 件 但轨道结构中的道岔及作为轨道基础的路堤 路堑 桥梁 隧道必然改变作为列车与线路相互作用一方的线路的连 续性 在列车与线路相互作用体系中 上述不同地段的线路所提供的参振质量 弹簧刚度 阻尼特性是不同的 从而有 不同的轮轨动力和列车 线路振动特性 并影响行车的平稳和乘车的舒适 为了改善这种情况 除了在路 桥 隧地段 内 要求自身有良好的连续性之外 还要求在不同地段的连接处设置过渡段 以使线路连续性的变化得到缓和 从而使 轮轨动力及振动特性的变化相对平缓而改善乘车的舒适性 如路 桥过渡段 路 隧过渡段 路堤 路堑过渡段 道岔 前 后过渡段 有碴 无碴轨道过渡段等均属这种情况 在线路
4、轨道施工中 这些过渡段往往结构复杂 对材料性能 的要求高 施工难度也比较大 因而必须加以重视 铁路线路是一个长大工程结构 不仅随着不同地段线路结构形式的不同 其支承结构及支承刚度不同 就是同在路 基地段 随着地质 气候 水文及路基材料和道碴材料的不同 其支承刚度也是不同的 基础的弹性不均匀是造成列车 行经轨道时动力不平顺的主要原因 由于基础弹性不匀所造成的轨道动力不平顺 往往有较长的波长 处于车体固有振 动频率的敏感激振范围之内 为了保证基础弹性的均匀性 在高速线路上加强对长波长不平顺的管理具有特别重要的意 义 在施工过程中加强对路基基底的处理 路基填筑材料 道碴材料合理选用 路基填筑及轨道铺
5、设工艺的控制以及有 关材料参数和施工参数的科学检测和管理 是提高基础弹性均匀度的重要保证 二 在施工期内使路基 道床达到基本密实 稳定状态 二 在施工期内使路基 道床达到基本密实 稳定状态 高速铁路要求在建成开通运营之日起 列车即按设计速度商业运行 完全没有传统新建铁路开通后的临管和限速运 营期 这就给高速铁路线路的施工提出了一系列薪酌要求 传统新建铁路设置临管期的目的是让新建的路基 道床在慢速列车的反复碾压下 有一个逐步密实 稳定 提高其 承载能力的过程 使在这个过程中出现的轨道几何状态的急剧变化 有更充裕的天窗时间或行车间隔时间进行修理 以 确保在新线开通初期行车的安全 因此 传统上把临管
6、期视为从新线建成到按设计速度正常商业运营的过渡期 高速铁 路的建设排除了临管的概念 要求在传统新建铁路临管期内完成的任务 提前到线路开通运营前的施工期内完成 具体 措施有 1 严格控制路基的工后沉降 铺碴 铺轨前路基顶面的高程是可调整的 在此前所产生的路基沉降 都可通过调整 路基顶面高程加以补偿 一经铺碴 铺轨后 由于路基沉降所引起的路基顶面的高程变化则为永久性变形 它对轨面高 程的影响只能通过改变道床的厚度来加以调整 这种调整 一方面要求在总量上必须严格限制 因为道床厚度的变化不 仅会影响道床的稳定性 而且还会由于沿线路道床厚度的不均而影响轨下基础沿线路纵向的弹性均匀性 同时还要求在 调整的
7、速度上进行严格的管理 因为路基的沉降速率快 要求调整道床厚度的速率也快 这就意味着轨道几何形态的变 化也快 不仅轨道维修工作量大 而且还可能危及行车安全 人们把铺碴 铺轨后路基所产生的沉降称之为工后沉降 人们不仅需要控制工后沉降的总量 而且需要控制工后沉 降的速率 控制路基工后沉降最有效的方法是提前将路基修好 并进行加载预压 使路基施工完成至铺碴铺轨之间有一个足够 的预压沉降期限 据国外高速铁路线路施工的经验 路基在填筑完工后的第1年内 通过加载预压 其沉降量将为路基总 沉降量的一半 因此 国外许多高速铁路线路施工规范中规定 路基必须在铺碴铺轨作业至少1年以前完成 当然 路基填筑材料 填筑工艺
8、及施工参数的科学选用和管理也是实现控制工后沉降的重要方面 2 采用由大型起拨道捣固机 轨道整形机 动力稳定车组成的大型养路机组进行道床分层上碴 分层稳定及强化整 道作业 使道床分阶段地达到铺设跨区间无缝线路及按设计速度开通所要求的密实 稳定条件 道床密度 轨枕支承刚度 道床纵 横向阻力是反映道床密实 稳定 减振等物理力学性能的基本参数 根据跨区 间无缝线路的强度和稳定要求及按设计速度开通的动载和减振要求 可分别规定上述参数的合理数值范围 并以此作为 追求的目标 用以规范施工过程中作业机械 作业参数 作业程序等基本条件 三 严格质量管理 三 严格质量管理 线路施工中的质量管理可分为事前控制 事中
9、控制和事后控制等三个环节 事前控制是指施工前对施工组织设计及工程材料等进行严格的审查和验收 在施工组织设计的审查中 必须强调科 学合理的工期 正如前面所提到的诸如路基的沉降 需要有一个密实稳定的过程和期限 在合理的期限内 利用路基固 有的沉降性能 可以比较方便 可靠地完成预期的沉降量 如果为了赶工期 不允许利用路基自身的固有沉降性能 而 必须采用人为的机械压实措施 这样不仅费工 费钱 费事 而且往往效果欠佳 不能保证路基的施工质量 施工工期对施工质量影响的实例很多 例如预应力混凝土桥梁的工后徐变上拱问题 由于桥梁的预应力钢筋多数分 布在桥梁断面下部的受拉区 钢筋的张拉荷载使断面下部的混凝土承受
10、着巨大的压应力 新制桥梁在这种偏心压力的作 用下 下部混凝土产生压缩徐变 从而使梁桥产生一个徐变上拱 这种压缩 上拱徐变在钢筋张拉后的初期增长很快 随着时间的推移 徐变的速率变缓 直至最终徐变终止 桥梁保持拱度不变 桥上轨道 特别是桥上无碴轨道铺设后的 桥梁徐变上拱 工后徐变上拱 会影响轨面的平顺性 对于调高量受到严格限制的无碴轨道 就必须控制这种工后徐变上 拱量 否则 难于维持轨面的平顺性 因此 在高速铁路桥上无碴轨道的施工中 就规定必须在桥梁钢筋张拉后的给定 期限之后 才能铺设无碴轨道 以使桥梁的徐变上拱尽量在铺轨前完成 把铺轨后的工后徐变上拱控制在规定的量值范 围之内 这就要求在桥梁的制
11、作 铺架及铺轨期限上 给桥梁的徐变上拱留有足够的时间 任何一个工程项目的施工 都有其合理的施工程序 施工方法和施工工期 为了搞 献礼项目 随意缩短工期 变更施工程序或施工方法 都会对施工质量产生不利影响而必须严格制止 事前控制中的工程材料 设备控制也是确保施工质量的重要条件 在高速铁路线路的建设中必然大量引进新材料 新设备 其中某些还缺乏在铁路上长期实用的经验 有些还要在以后的运营实际中接受考验 这就在高速铁路施工中 对材料 设备的检验和质量控制提出了更高的要求 事中控制也就是过程控制 许多施工项目要求在施工过程中对相关的施工程序逐个进行质量监控 最终才能保证单 项工程的施工质量 只有各个单项
12、工程的施工质量得到保证 最终才能有整个线路的高质量 才能在工程竣工后按设计 速度开通和验交 过程控制是施工质量控制的关键 特别是在高速铁路的线路的施工中 随着新的施工方法 施工工艺 施工机具的 引入 必然引入新的施工质量控制参数 控制标准及检测仪表和设备 使铁路新线的建设进入一个更高的机械化 现代 化的水平 工程质量管理也必然达到更科学 更完善的程度 事后控制是指工程施工资料的整理验交 对关键工程的日后观测 在交接后的运营管理中对施工资料的正确运用 线路的施工资料和施工数据是日后线路设备正确运用和管理的依据 施工完成后 必须对资料进行认真整理 归档和验 交 对于某些重大关键工程 必须在日后的运
13、营中进行长期观测 以检验工程的设计 施工质量是否满足运营的要求 并根据工程使用的实际情况 采取适当的补充 完善乃至加固措施 四 系统综合试验 四 系统综合试验 高速铁路是一个庞大的系统工程 铁路线路是整个运输系统的基础 新线建成之后 一方面给高速列车 通信信号 运输指挥提供了试验和检验的场地 同时 也是将线路投人系统 接受运营考验的机会 国外高速铁路在大规模建设新 线之前 总要建立一个高速试验段 以便进行运 机 工 电等软 硬件设备的试验研究及其整个系统配套性能的试验 但在试验段上 毕竟受线路长度 综合配套设备等条件的限制 许多试验 特别是那些综合性的运营试验无法进行 因 此 新线建成后的系统综合试验就成为检验单项设备及系统综合性能的重要环节 根据国外的经验 系统综合试验可以归纳为下列12大类 列车线路动力学试验 列车空气动力学试验 路基基床 软土地基及路桥过渡段填筑材料 施工工艺及加固方法试验 土建工程 线路 轨道 路基 桥梁 隧道 长期运营观测 试验 列车牵引试验 列车制动试验 接触网受电弓试验 调度集中控制与微机联锁系统试验 列车控制系统试验 综 合信息网络试验 防灾安全监控试验和环境评估试验 见表2 9 1 新建高速铁路投入商业运营之前 必须完成上述项目的综合试验 获取资料 检验设备 并用于指导运营实际
