客运专线板式无碴轨道施工技术.pptx

1、客运专线板式无碴轨道施工技术目 录 0、序1、无碴轨道的特点.2、国外无碴轨道应用概况 3、国内无碴轨道的发展 4、不同形式无碴轨道结构特点分析 5、无碴轨道的施工方法 6、附件 0 序轨道是铁道线路设备的基础和重要组成部分，它直接承受着列车荷载的作用并引导列车运行。列车作用于轨道上的力有垂直压力、横向水平力，以及因温度变化所产生的温度附加力等。因此，要求轨道结构有足够的强度和稳定性，各组成部分的结构要合理，尺寸及材质要相互配合、等强配套、弹性连续，以保证列车按规定的速度，安全、平稳和不间断地运行。随着列车速度的提高，对轨道结构的技术要求越来越高。1964年建成通车的日本东海道新干线，开创了铁

2、路高速行车的实用化历史。此后，高速铁路技术不断发展和创新。目前，日本、法国、德国等发达国家的高速列车运行最高时速已达300公里/小时以上。要确保列车在高速行车条件下，安全、平稳地不间断运行，发展新型轨道建筑和维修技术，已成为高速铁路技术研究的重点之一。日本于20世纪70 年代率先开发和利用板式轨道技术，至今，铺设的板式轨道已占日本新干线的60%以上。近年来，德国试验铺设了长枕埋入式无碴轨道，法国也开始着手无碴轨道的研究试验工作。其中，日本的板式轨道以结简单及设有提高轨道弹性的水泥沥青砂浆垫层，而优于其他无碴轨道结构，被很多专家认为是一种应该在高速铁路广泛采用的轨道结构形式。与有碴轨道相比，板式

3、轨道具有更好的整体性、稳定性和耐久性，虽然技术较复杂，一次性投资要大于有碴轨道，但其使用寿命周期长，通常使用周期为30年，轨道扳在使用周期内基本上免维修，运营过程中维修工作量可减少70%以上，能够有效缓解高速铁路运营与维修的矛盾，总的成本并不比有碴轨道高。板式轨道在高速铁路轨道上的推广应用，是增强轨道结构稳定性、耐久性，减少维修，实现轨道结构现代化的重要措施，也是当今世界高速铁路轨道的发展方向。1、无碴轨道的特点 无碴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。与有碴轨道相比，具有如下显著优点：*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；*耐久性好

4、、服务期长；*平顺性及刚度均匀性好；*其结构高度低，自重轻可减轻桥梁二期恒载、降低隧道净空，从而降低工程总造价；*道床整洁美观，无高速运行下的道碴飞溅。同样，无碴轨道结构也有其自身的一些特点：初期建设投资相对较大；对下部基础的变形要求高，一旦下部基础变形下沉超出其调整范围，或导致上部轨道结构裂损，其修复困难。有碴轨道的特点是：铺设及改建方便、造价低、且可通过维修来保持轨道的几何状态。但随着列车运行速度的不断提高，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的高平顺性、稳定性的要求。因此，自上世纪60年代开始，世界各国铁路相继开展了各类无碴轨

5、道结构系统研究，并得到了程度不同的发展，而一些国家已把无碴轨道作为高速铁路的主要型式全面推广应用。2、国外无碴轨道应用概况(1)日本新干线扳式轨道日本从60年代中期开始进行扳式轨道的研究，1975年开通的山阳新干线上首次大量铺设扳式轨道，此后各新干线上扳式轨道的铺设比例逐趋增加（表1）。目前，板式轨道的铺设长度达2700km（其中：1993年北陆新干线的土质路基上铺设了10.8km的板式轨道）。日本板式轨道的初期造价基本上控制在有碴轨道的2倍以内，大规模应用后，其造价明显下降，约为有碴轨道的1.31.5倍。而维修费用明显减少。据统计，山阳新干线16年的平均维修费用为有碴轨道的18，东北新干线9

6、年的平均维修费用为有碴轨道的33。有碴轨道多投资的差额约在10年（桥、隧结构上）12年内（土质路基上）可得以偿还。日本在高架桥上铺设板式轨道后，由于其自重轻，桥梁的二期恒载减小，其降低的建设费用是有碴轨道建设费用的40%。在隧道内铺设板式轨道，由于其建筑高度低，减小了隧道的开挖断面，其建设费用可降低30%。表1 新干线轨道结构长度比例（）板式轨道的主要形式：钢筋混凝土板、双向预应力混凝土板、钢筋混凝土框架、以及适应环境要求的减振性等，按其支撑方式有如下四种结构形式（表2）：表2 板式轨道的形式1、A型板式轨道A型板式轨道是铺设在高架桥和隧道内基础板上的一种结构形式。它是把工厂高精度制作的预应力

7、混凝土轨道板运至现场，轨道板的方向和高低经调整到为后，再在板下约50mm的间隙之间注入水泥沥青沙浆（以下简称CA），通过CA层，构成了板下全面支撑结构，如图1图2。当因地基变形和下沉致使轨道产生不平顺时，可用扣件的楔形垫板或用铁垫板改变螺栓扭力矩来调整方向，至于高低可用改变可调衬垫的厚度来调整。如果仅用上述方法调整而调整量不够时，可采用抬起轨道板并经调整后，再在板下约50MM的间隙中充填速凝CA或者与此相当的速凝填充材料，以期恢复轨道的标准状态。A型板式轨道大部分用于隧道内和桥梁上。2、M型扳式轨道它是在间隔35m的承台上。或者在间隔810m的各桥墩的上部，设置能承受纵向荷载和横向荷载的凸形承

8、台（即H型承台），并把直接联结了 的预制混凝土轨道扳，通过4点可上下调整胶垫和前后、左右调整胶垫支承在其上的一种结构。该结构的着眼点是可在各桥墩上连续架设预制的轨道扳而构成M型板式轨道，如图3。3、L型板式轨道 同A型板式轨道一样,亦可铺设在高架桥桥扳上或隧道仰拱上,它是在钢轨轴线的轨道扳下面放置宽度150mm,厚度15mm,长度和轨道扳的等长的带状长胶垫,再在其下插入带状长条聚乙烯袋,并在袋中流入水泥灰浆,从而构成带状连续支承的结构。至于轨道扳的纵横向阻力是靠设在轨道扳前后两端基床扳上的凸形挡台来承受。4、RA型板式轨道 前述的都是铺设在混凝土基床上的结构形式,而RA型是铺设在土质路基上的一

9、种板式轨道，如图4。路基经碾压后,按照道路标准铺设.用龙门吊吊起已与钢轨直接联结了的混凝土扳(即小尺寸扳,每扳上有两副扣件)轨排,并在扳下和铺装层之间填充标准厚约50mm的水泥灰浆.以起支承作用。纵横向阻力是靠填充充在扳底凹槽中的水泥灰浆的剪切作用来承受。（2）德国高速铁路无碴轨道德国对无碴轨道的研究始于上一世纪70年代，经全面的试制、试铺和试验，到90年代在时速250公里以上的高速铁路上推广应用（表2），包括其他线路上的无碴轨道，其铺设总长度达600km。表表2 2 德国新线上的无碴轨道德国新线上的无碴轨道线路名称 线路长度（km）无碴轨道长度（km）开通日期 柏林一汉诺威 24619019

10、98.9科隆一法兰克福 1771502002.8纽伦堡一英戈城 8975在建德国曾试铺过十几种不同的无碴轨道结构型式，其中铺设最多的是Rheda型及其派生的系列结构（表3）、（图5一图6、照片）表表3 3 德铁无碴轨道结构类型德铁无碴轨道结构类型整 体 结 构直接支承结构现浇混凝土（含轨枕或支承块）现浇混凝土（不含轨枕或支承块）预制板轨枕或支承块RHEDA*ZUBLIN*BERLIN*HEITKAMPFFCBESBTEHOCHETIEFRESENGLEISBOGLATD*GETRAC*BTDSATOWALTER各注：带（*）的为EBA批准可在路网正式应用的无碴轨道结构型式，其余均在试 铺运营考

11、验阶段。3种(BTS);2种(ATS).无碴轨道系统无碴轨道系统-Rheda 2000斯瓦察赫特河（斯瓦察赫特河（“Schwarzachtal”）桥）桥混凝土中板式轨道混凝土中板式轨道斯瓦察赫特河（斯瓦察赫特河（“Schwarzachtal”）桥）桥混凝土中板式轨道混凝土中板式轨道斯瓦察赫特河（斯瓦察赫特河（“Schwarzachtal”）桥）桥混凝土中板式轨道混凝土中板式轨道斯瓦察赫特河（斯瓦察赫特河（“Schwarzachtal”）桥）桥混凝土中板式轨道混凝土中板式轨道斯瓦察赫特河（斯瓦察赫特河（“Schwarzachtal”）桥）桥混凝土中板式轨道混凝土中板式轨道斯瓦察赫特河（斯瓦察赫特

12、河（“Schwarzachtal”）桥）桥上混凝土中板式轨道上混凝土中板式轨道德国铁路采用轨道质量指数Q值来综合评价轨道高低、水平、方向等平顺状态。新线的Q值应在30以下，运营线上当Q值超过100就必须进行修理了。图7为无碴轨道与相邻有碴轨道5年间Q值变化的比较。无碴轨道5年内Q值均保持在良好水平，且变化小，达到了少维修的目的。据统计，无碴轨道的造价为有碴轨道的1.31.7倍，而维修费用可大幅下降，在新线建设中由于无碴轨道建筑高度和宽度减小，可节省桥隧结构的造价。此外，在选线设计中的线路平纵断面参数的选择余地更大，使无碴轨道的综合造价更趋合理。图7 无碴轨道与相邻有碴轨道Q值变化比较3国内无碴

13、轨道的发展（1）、过去所做的工作国内对无碴轨道的研究始于上世纪60年代，与国外的研究几乎同时起步。初期曾试铺过支承块式、短木枕式、整体灌筑式等整体道床以及沥青道床等几种型式，正式推广应用的仅有支承块式整体道床。在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度超过1公里的隧道内铺设，总铺设长度约300km。80年代曾试铺过沥青整体道床，由沥青混凝土铺装层与宽枕组成的整体道床，以及由沥青灌注的固化道床等，在大型客站和隧道内试铺，总长约10km，但并未正式推广。此外，在桥梁上试铺过无碴无枕结构，在京九线九江长江大桥引桥上全部采用了这种结构，长度约7km。在此20多年期间，我国在无碴轨道的结构设计、施工方法、轨

14、道基础的技术要求以及出现基础下沉等伤损的整治等方面积累了宝贵的经验，并吸取了有益的教训，为近年来无碴轨道新技术的发展打下了基础。无碴轨道研究在中断了近10年后，于上世纪90年代中期，随着高速铁路可行性研究的进程，无碴轨道的研究在我国重新得以关注。通过近10年对无碴轨道在结构设计参数、动力学仿真计算分析、室内实尺模型试验、无碴轨道部件的研制以及设计、施工技术条件的编制、现场试铺、动力测试等一系列试验研究，使我国无碴轨道的应用技术前进了一大步。我国试铺的无碴轨道结构型式及试铺点如表4、图8、图9。表表4 4我国无碴轨道结构型式及试铺段我国无碴轨道结构型式及试铺段线路名称无殖轨道结构型式长度（m）秦

15、沈线板式轨道（狗河大桥）板式轨道（双河大桥）长枕埋入式（沙河大桥）741740692渝怀线长枕埋入式（鱼咀2#隧道）710赣龙线板式轨道（枫树排隧道）719西康线弹性支承块式（秦岭线隧道）18500图图8 8 狗河大桥板式无碴轨道狗河大桥板式无碴轨道 图图9 9 沙河大桥长枕埋入式无碴轨道沙河大桥长枕埋入式无碴轨道 为了使无碴轨道能在新建快速、高速铁路上扩大铺设，目前正加紧进行成段试验段的试铺，重点是土质路基上铺无碴轨道的技术要求以及成套施工设备的研制等。（2）、今后客运专线板式轨道研究和发展的方向依据2004年12月7日总公司在中铁工程大厦召开的京津、郑西、武广3条客运专线的4个五碴轨道实验

16、段（见表）工程招投标工作安排部暑会议纪要，可以初步得出结论，上述介绍的结构形式是今后工作的方向。4 4不同型式无碴轨道结构特点分析不同型式无碴轨道结构特点分析 国内外无碴轨道结构类型从总体上可分为三大类，即：预制混凝土板式；带轨枕或支承块的混凝土灌筑式；整体灌筑式。三大类无碴轨道的优缺点分析汇总干表5。表表5 5 不同结构类型的无碴轨道优缺点不同结构类型的无碴轨道优缺点结构类型预制混凝土板式带轨枕或支承块的混凝土灌筑式整体灌筑式优点 结构稳定可靠、耐久性较好，外表美观；现场混凝土施工量少，施工进度较快；轨道结构高度低、自重轻；特殊条件下破损时，可修复性强。结构稳定可靠、耐久性好；制造、施工简单

17、；与不同桥跨及道岔结构的适应性好；初期投资较小。结构稳定可靠、耐久性好；施工机械化程度高；初期投资小。缺点 初期投资相对较大；需专用成套施工设备，施工的专业性强；与不同桥跨及道岔结构的适应性差；对CA砂浆调整层的性能和施工要求高，其直接影响轨道的耐久性和维修量。现场混凝土施工量大，进度相对较慢；利用钢轨支撑架“自上至下”的施工方法，线路平顺性受施工质量的影响大；需高精度的工具轨；可修复性不强。需利用高精度的施工设备进行施工；可修复性不强。5、无碴轨道施工方法（1）板式轨道施工首先是从为了使轨道板能正确定位，而把中线测量和水准测量的资料经过计算机处理，并按规定位置设置基准器，再以基准器为准进行基

18、准点测量。在混凝土基床板上搬运预制的轨道板，并把板准确地放置在所规定的位置上，经调整后，暂用螺栓支承轨道板，随后在轨道板底面和混凝土基床板之间注入CM填充材料，以固定轨道板。然后，在轨道板上铺设钢轨，并在轨下胶垫下插入可调衬垫，压入聚合树脂用以整正钢轨水平，以使所有的轨下胶垫都能均衡地发挥作用。待树脂硬化后再拧紧扣件，便完成了板式轨道的铺设施工。板式轨道的施工方法，依轨道板的搬运方式和CA沙浆的搬运和注入方式及其两者的组合，可以有几种不同类型的施工方法，选择采用某种施工方法的时候，因充分分析板式轨道铺设现场所需要的条件、工期、临时轨道钢轨的条件、施工机器等后，来选用最为经济的施工方法。（2）、德国Rheda轨道采用SP850型SP500型滑摸摊铺机摊铺Rheda轨道轨下基础施工方法。6、附件（1）、科隆法兰克福高速铁路施工技术录象 科隆法兰克福高速铁路施工图片（2）、博格板（3）、相关资料目录