（交通运输工程专业论文）秦沈客运专线跨区间无缝线路铺设综合技术研究.pdf

摘要 一次铺设跨区间无缝线路成组技术是高速铁路建设的一项十分重要的 关键技术，它不仅提高了轨道的铺设精度，还促进了整个线路施工技术的进 步。 论文结合秦沈客运专线新线一次性铺设跨区间无缝线路现场施工，对一 次性铺设跨区间无缝线路施工关键技术进行了系统的总结和研究。首先，概 括性地介绍了秦沈客运专线中b 2 6 1 标段的总体工程概况及设计方案，并 对一次性铺设跨区间无缝线路总体施工方案和作业流程做了详细总结。然 后，对b 2 6 一l 标段的铺轨基地的设计、施工以及一次性铺设无缝线路p c - n t c 型铺轨机组的施工方法、工序流程作了阐述。最后，对一次性铺设现场施工 长轨基地焊接、底碴摊铺、长轨铺设、跨区间无缝线路铝热焊、应力放散及 锁定和分层上碴和整道等几个关键作业项目的施工技术、施工方法、工艺和 工序流程进行了细致的分析和详尽的阐述。 秦沈客运专线一次铺设跨区间无缝线路的成功，是我国铁路施工技术的 一项重大突破，全面提高了我国无缝线路施工装备水平和轨道施工质量。 关键词：跨区间，无缝线路，秦沈客运专线，铺轨机组 a bs t r a c t i ti sak e yt e c h n o lo g yf o rt h ec o n s t r u c t i o no ft h eh i g hs p e e dr a i l w a y t ol a yd o w nt h ed i s p o s a b l ej o i n t l e s st r a c ka c r o s ss e c t i o n s ，w h i c hc a nn o t o n l yi m p r o v et h el a y i n gp r e c i s i o no ft h er a i l ，b u ta l s oa c c e l e r a t et h e a d v a n c e m e n to ft h ew h o l ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g y t h i st h e s i ss u m m a r i z e st h ek e yc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yo ft h eh i g h s p e e dr a i l w a yt ol a yd o w nt h ed i s p o s a b l ejo i n t l e s st r a c ka c r o s ss e c t i o n s c o m b i n i n gw i t ht h ee n g i n e e r i n g o nq i n - s h e n n e w l y - - b u i l tp a s s e n g e r r a i l w a y f i r s t l y , g e n e r a li n t r o d u c t i o n sa r eg i v e nf o rt h eg l o b a ls i t u a t i o no f t h ed e s i g na n de n g i n e e r i n gf o rs e c t i o nb 2 6 - 1o nq i n - s h e nn e w l y - - b u i l t p a s s e n g e rr a il w a y a tt h es a m et i m e ，t h eg e n e r a lc o n s t r u c t i o nd e s i g na n d t a s kf l o w sf o rl a y i n gt h ed i s p o s a b l ej o i n t l e s st r a c ka c r o s ss e c t i o n sa r e d e t a i l e d i n t r o d u c e d t h e n ，t h ec o n s t r u c t i o nd e s i g no ft h el o n g r a i l f o u n d a t i o nf o rs e c t i o nb 2 6 1a n dt h ec o n s t r u c t i o nm e t h o d sa n d t e c h n i q u e s o fp c - - n t c t r a c k - l a y i n g m a c h i n eu n i tf o r l a y i n g t h e d i s p o s a b l ejo i n t l e s s t r a c ka c r o s ss e c t i o n sa r ed e s c r i b e d a t l a s t ，t h e c o n s t r u c t i o nm e t h o d s ，t e c h n i q u e sa n dt a s kf l o w si ns e v e r a lk e yi t e m ss u c h a st h ew e l d i n gi nt h el o n g - r a i lf o u n d a t i o n ，l a yo f f u n d u sb a l l a s t ，l a yo ft h e l o n gr a i l ，t h e f i e l da l u m i n ot h e r m i tw e l do fj o i n t l e s st r a c ka c r o s s s e c t i o n s ，d i s c h a r g eo fs t r e s sa n df a s t e n i n g ，a d d i n ga n ds e t t t i n go fb a l l a s ti n d e l a m i n a t i o n ，a r ea n a l y s e da n dd e s c r i b e di nd e t a i l t h es u c c e s so fl a y i n gt h ed i s p o s a b l ej o i n t l e s st r a c ka c r o s ss e c t i o n s o nq i n - - s h e nn e w l y - b u i l tp a s s e n g e rr a i l w a yi sag r e a tb r e a k t h r o u g ho f c h i n e s e r a i l w a y c o n s t r u c t i o n t e c h n i q u e s ，w h i c hc o m p r e h e n s i v e l y i m p r o v e st h e l e v e lo fjo i n t l e s st r a c kc o n s t r u c t i o ne q u i p m e n ta n dt h e q u a l i t yo ft r a c kc o n s t r u c t i o n k e yw o r d s ：c r o s s s e c t i o n ，j o i n t l e s st r a c k ，q i n - s h e nn e w l y b u i l t p a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nr a i l w a y , t r a c k l a y i n gm a c h i n eu n i t n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的材料。与我共同工作 过的对研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 储躲晔吼必旦月兰日 关于学位论文使用授权说 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学问论文的 全部或部分内容，可以采用复印、缩写或其它手段保存学问论文；学 校可根据国家或湖南省有关规定送交学问论文。 作者龆陋翮躲 e t , 1 朝：c 丝年卫月竺日 ，丁程硕+ 学位论文第一章绪论 1 1 工程概况 第一章绪论 秦沈客运专线b 2 6 标段轨道工程西自山海关客站( d k l 9 + 6 1 6 8 ) 起，途经前 卫北、绥中北、葫芦岛北，于高桥镇北侧跨越沈山铁路至里程d k l 7 4 + 0 0 0 止，全 长1 4 9 2 k m 。其中正线铺轨2 9 6 8 k m ，站线铺轨4 5 k m ，铺设道岔2 2 组( 含8 组 3 8 。道岔) ，上碴7 0 多万立方，铺设桥上无碴轨道2 8 7 k m 。其中，d k l 9 + 6 1 6 8 一 d k 8 1 + 5 0 0 段为时速3 0 0 k m 试验段。 该段轨道工程施工采用一次性铺设跨区间无缝线路机械化施工技术，其主要 采用的创新技术有：应用改造过的a b g 摊铺机摊铺底层道碴；基地2 5 0 m 长轨工 厂焊接；长轨及轨枕装车；p c n t c 型铺轨机组铺设2 5 0 m 长轨；移动式闪光接触 焊机现场闪光接触焊接和现场铝热焊接；大型整道机械整道作业；钢轨应力放散 及锁定；轨道检测及钢轨打磨：大号码道岔铺设；长枕埋入式无碴轨道施工及板 式无碴轨道施工等。 1 2 国内外现状 无缝线路亦称焊接长钢轨，是二次世界大战后才发展和普及起来的一种新型 轨道结构。由于把标准轨焊接成长轨条，消除了大部分钢轨接头，具有行车舒适 平稳，延长轨道部件，尤其是钢轨的使用寿命，降低维修费用等优点，因此无缝 线路越来越被世界各国所采用，为现代高速铁路的发展创造了条件。 我国是从1 9 5 7 年开始，在北京铁路局试铺了第一段有伸缩区的无缝线路， 到了6 0 年代就开始着手对跨区间无缝线路的研究，曾在广深线樟木头附近及津 浦线井亭至薛城间各铺轨条长度为8 k m 的无缝线路。1 9 8 0 、1 9 8 1 年又在京山线 试铺两段长度分别为7 6 8 k m 和7 6 4 k m 无缝线路，但运营3 - 5 年后，因大量焊接 接头和胶接接头折断或损坏而拆除。九十年代初，我国利用世界银行贷款进一步 研究，技术上逐渐成熟，1 9 9 3 1 9 9 4 年在北京、郑州铁路局管辖内的京津、京广 线上铺设了两段各2 0 k m 的跨区间无缝线路综合试验段。目前在京广线上无缝线 路最长的一段全长1 4 0 k m ，京沪线上最长一段为3 0 0 5 k m 。但这些无缝线路都是 在既有线上用换铺法换铺而成的无缝线路，这种铺设方法因为需要大量的周转 轨，铺设费用昂贵，且难以消除钢轨接头给轨道道床带来的周期性不平顺，因而 新线一次性铺设跨区间无缝线路成为高速铁路建设的客观要求n 卜d 3 。 目前，世界上高速铁路发展比较快，且速度比较高的国家有法国、德国和日 工程硕士学位论文第一章绪论 本。在1 9 6 4 年1 0 月，日本修建完成了从东京到大阪全长5 1 5 4 k m 的东海道新 干线，它以2 1 0 k m h 的速度运营成功。从此，世界铁路高速化的序幕揭开了。十 几年后，法国建成了最高速度为2 7 0 k m h 的东南新干线，它的修建开辟了一条以 低造价建造高速铁路的新途径，把高速铁路的发展推向了一个新台阶。目前法国 t g v 铁路运营速度已达到3 0 0 k m h 左右，试验最高瞬间速度已经达到5 1 5 3 k m h 。 在和国外一些国家高速铁路欣欣向荣的发展景象相比，目前我国尚未建成一 条高速铁路。由于高速铁路对我国客运服务和经济建设有重要作用，随着中国加 入w t o 和国家经济的腾飞，修建高速铁路势在必行。 秦沈客运专线作为国家跨世纪的重点建设项目是我国自行研究、设计、制造、 建设的第一条速度2 0 0 k m h 运营线，是我国铁路步入高速化的起点及技术水平的 标志性工程；它的建成将为我国今后高速铁路的建设提供技术储备。由于秦沈客 运专线采用一次性铺设跨区间无缝线路施工技术，而该项技术在我国尚属空白， 因此，对新线一次性铺设跨区间无缝线路施工技术的研究和探讨，是保障施工按 期、优质、高效完成施工任务的前提，而且也将为我国今后京沪高速铁路的建设 提供技术储备h 卜1 。 、 1 3 秦沈无缝线路施工的关键技术及创新点 秦沈客运专线一次性铺设跨区间无缝线路在我国尚属首次，既无经验可循， 又无现成资料参考。通过科技攻关、设备选型以及选定合理的施工方法，对跨区 间无缝线路这一系统工程的关键技术逐一加以细化，着重解决了以下重大关键技 术。 1 3 1 长轨铺设施工技术 长轨铺设施工技术主要在于铺轨机组的研制和铺轨工艺流程的选定。秦沈客 运专线b 2 6 一l 标段轨道工程在国内第一次采用p c - n t c 铺轨机组一次铺设2 5 0 米 长轨，它采用中线自动对正系统控制铺轨方向，布枕机自动布枕，机械化程度高， 施工质量可靠，工艺新颖，技术成熟，此施工技术是在我国第一次应用，它可推 应用于我国无缝线路的施工，特别适用于高速铁路的轨道铺设。 1 3 2 底层道碴摊铺施工技术 为确保长轨铺设质量，首先必须保证底层道碴摊铺的质量应达到规范要求。 底层道碴摊铺采用的摊铺机是从陕西a b g 公司新购的沥青混凝土摊铺机。由于在 国内摊铺机只用于公路路面稳定土和沥青混凝土摊铺，对摊铺大粒径i 级道碴尚 2 工程硕十学位论文第一章绪论 属首次。为此，通过攻关组大胆探索，对该摊铺机进行了技术设计改造，满足了 铺轨技术要求。 1 3 3 现场闪光接触焊接施工技术 闪光接触焊接在我国铁路局早已采用，但焊接质量标准象秦沈线要求的如此 严格尚属首次。焊接质量的好坏直接影响线路的初始平顺性，从而影响到列车的 运行速度和行车安全。对铺轨的第一道工序即工厂闪光接触焊接技术进行了攻 关，对设备的选型、焊接的工艺进行了深入细致的研究，并反复调整焊接技术参 数，通过型式试验和实车检测，并经铁道部领导和有关专家的现场考察评价表明： 焊接接头质量位居国际先进水平。 。 1 3 4 现场铝热焊接施工技术 长轨铺设后，还需要将长轨条与长轨条之间焊联起来，最终形成无缝线路。 现场的焊联采用铝热焊。我国铝热焊接从六十年代就已经开始，由于受焊接的工 艺和焊剂质量的影响，铝热焊接接头的质量难以得到控制，在铁路方面的应用受 到制约，所以发展很慢。九十年代中期，自从法国和德国焊剂引进以后，焊接质 量有所提高，许多铁路局又开始大量使用。但直到秦沈线开工之前，仍然存在我 国铝热焊接标准与国外相关标准不统一的现象，给推广和应用铝热焊接技术带来 极大阻力。 秦沈客运专线开工后，根据铝热焊接质量标准对法国焊剂和国产焊剂的焊接 接头质量进行了大量的型式试验，对我国原来标准中对铝热焊接的落锤试验、硬 度和延伸率等几项指标提出了修正完善意见，得到铁道部的同意，从而使国内、 国外相关标准得到了相对统一口，。 1 3 5 线路应力放散及锁定施工技术 为防止钢轨因夏季温高而发生胀轨跑道，冬季因温低而产生断裂，在长轨铺 设上碴整道后必须对钢轨进行应力放散。 新线一次性铺设无缝线路的钢轨应力放散跟既有线换铺法的钢轨应力放散 不同。既有线换铺长轨条可以选择合适气温或轨温，先将长轨条置于线路两侧， 拆除短轨，然后铺设长轨条。由于铺设轨温与锁定轨温差值较小，钢轨拉伸量不 大，应力放散只需在轨枕承轨槽上放置钢筋棍，使用撞轨器撞击钢轨即可达到应 力放散目的。而新铺设的线路则不同，由于受工期控制，夏季和冬季也正常铺轨， 所以轨缝难以控制，再加上铝热焊接失败后需进行二次锯轨，所以应力放散时长 3 r 丁程硕十学位论文第一苹绪论 轨条移动量较大。为满足施工要求，对新线钢轨应力放散的方法、放散的机具以 及人员的配置进行了试验研究旧3 。 应力放散采用的方法是滚筒放散法。滚筒的轴承带滚珠，以便减小摩擦阻力。 一次放散的长度确定不大于1 5 0 0 m ，配置3 个技术人员，1 2 0 个劳力。一对轨从 开始到结束大约需要4 个小时。这种安排方法施工作业时间的空间较大，既可以 保证列车的正常运输，又可以满足施工质量和进度的要求。 通过近两年的位移观察结果表明：滚筒放散法应力放散彻底，施工质量优良， 满足秦沈客运专线施工技术标准的要求。 1 4 本章小节 本章主要介绍了国内外高速铁路的发展，秦沈无缝线路施工的关键技术及创 新点。 4 丁程硕十学位论文 第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 2 1 轨道工程概况 b 2 6 标段轨道工程，起止里程为d k l 9 + 6 1 6 8 - d k l 7 4 + 0 0 0 ，线路全长1 4 9 2 公 里，共正线铺轨2 9 6 8 公里，站线铺轨4 5 公里，铺设3 8 # 道佾8 组、1 8 # 道岔 1 0 组，9 # 道岔4 组，其中沙河特大桥长枕埋入式无碴轨道1 3 8 4 公里，狗河特 大桥板式无碴轨道1 4 8 4 公里。 2 2 主要技术标准 2 2 1线路主要技术标准 线路类别：客运专线 正线数目：双线 最大坡度：1 2 ( 不考虑平面曲线阻力折减) 最小曲线半径：一般3 5 0 0 m ，困难3 0 0 0 m 牵引种类；电力 牵引定数：8 6 0 t 到发线有效长：6 5 0 m 闭塞类型：列控系统 开通时速：2 0 0 k m h ，其中山绥试验段要冲高3 0 0 k m h 。 2 2 2 平纵断面主要标准 ( 1 ) 曲线半径：最小曲线半径不小于3 5 0 0 m ，其中山海关出站端用一处3 0 0 0 m 半径，最大曲线半径一般为1 0 0 0 0 m ，个别条件下用1 2 0 0 0 m 。 ( 2 ) 缓和曲线：山海关出站端3 0 0 0 m 曲线的缓和曲线为3 6 0 m ，其余 3 5 0 0 m 一1 2 0 0 0 m 曲线的缓和曲线介于4 2 0 m - 1l o m 之间，采用三次抛物线型缓和曲 线。 ( 3 ) 圆曲线及夹直线最小长度：k 4 2 1 + 8 0 0 - d k 7 7 + 8 0 0 段，一般为2 1 0 m ，困难 地段为1 5 0 m ；d k 7 7 + 8 0 0 - d k 2 2 7 + 8 0 0 段，一般为1 8 0 m ，困难地段为1 3 0 m 。 ( 4 ) 线间距：正线线间距按4 6 m 设计，曲线不考虑加宽，左右线平面按同 心圆设计。 ( 5 ) 最小坡段长度：不小于4 0 0 m 。 ：程硕+ 学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 ( 6 ) 竖曲线：相邻坡段的坡度差大于等于1 o 时，采用圆曲线型竖曲线连接， d k 2 4 + o o o - d k 7 7 + 8 0 0 段竖曲线半径采用2 0 0 0 0 m ，其余地段为15 0 0 0 m 。 ( 7 ) 曲线超高：圆曲线超高按7 6 v 2 r ( v 为开通时速2 0 0k m h ，r 为曲线半 径) ，缓和曲线地段为直线性顺坡。 2 2 3 路基主要标准 ( 1 ) 路基宽度：路堤宽为1 2 5 m ，路堑宽为1 2 1 m ，曲线地段外侧加宽。 ( 2 ) 路肩宽度：路堤两侧为1 0 m ，路堑两侧均为0 8 m 。 ( 3 ) 路基断面形式：路基路拱形状为三角形，由中心向两侧设4 的排水坡。 ( 4 ) 路基分三层，由下向上依次是基底、本体、基床，其中基床表层为压实 级配碎石嘲。 2 2 4 轨道主要标准 ( 1 ) 道床：路堤及土质路堑地段道床厚度为3 0 c m ，石质路堑道床厚度为3 5 c m ， 采用一级道碴，道床顶面堆宽4 5 c m ，堆高1 5 c m 。 ( 2 ) 轨道：按重型轨道标准设计，钢轨为6 0 k g m p d 3 非淬火钢轨( 山绥段右 线为进口法国u i c 9 0 0 a 轨) ，采用i i i 型预应力钢筋混凝土枕，每公里铺设1 6 6 7 根， 采用i i i 型弹条扣件。 ( 3 ) 无缝线路设计：一次铺设跨区间无缝线路。 ( 4 ) 无碴轨道：在沙河特大桥( d k 4 3 + 5 5 4 8 5 一d k 4 4 + 2 4 7 1 8 ) 铺设长枕埋入式 无碴轨道，在狗河特大桥( d k 6 2 + 9 7 5 2 9 一d k 6 3 + 7 1 7 0 0 ) 上铺设板式无碴轨道。 ( 5 ) 道岔：在车站内正线与正线间用两组3 8 # 可动心轨道岔组成单渡线转线， 正线与站线间用1 8 # 可动心轨道岔连接，均为无缝道岔，与区间、站内正线焊连 成长轨条n 0 l 。 2 2 4 主要作业验收标准 ( 1 ) 初期稳定状态轨道几何尺寸见表2 1 。 ( 2 ) 最终稳定状态轨道几何尺寸见表2 2 。 ( 3 ) 轨道动态检测标准见表2 3 。 ( 4 ) 道床参数标准见表2 4 。 ( 5 ) 钢轨焊接接头平直度标准见表2 5 。 ( 6 ) 锁定轨温 线路锁定时，相邻两段单元轨节锁定轨温之差不得大于5 c ，左右两股钢轨 6 工程硕十学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 的锁定轨温差不得大于3 ，同一设计锁定轨温的长轨条最高与最低锁定轨温之 差不得大于1 0 。 ( 7 ) 轨道位移 线路锁定后，应定期观测钢轨位移情况，位移观测桩处换算2 0 0 m 范围内相 对位移量不得大于l o m m ，任何一个位移观测桩处位移量不得超过2 0 m m 。 表2 - 1初期稳定状态轨道几何尺寸允许偏差及检验方法 项次项目允许偏差( 衄)检验方法 l 高低 4 2轨向4l o m 弦量，曲线轨向用2 0 m 弦量且为 3 扭曲 4 测量正矢与设计正矢之差 4 轨距 2 5水平4 轨距尺量 表2 - 2 秦沈客运专线时速3 0 0 k m 综合试验段轨道不平顺静态管理值建议值 项目单位作业验收经常保养临时补修限速2 0 0 k m h 高低m m 1 0 m 弦 2478 轨向r a m 1 0 m 弦 2357 轨距 m m2+ 4 ，一2+ 5 ，一3 + 7 ，一5 水平m m 2 478 三角坑 m m 2 5 m2456 表2 - 3 秦沈客运专线时速3 0 0 k m 综合试验段轨道不平顺动态管理值建议值 作业验收日常保养舒适度 临时补修限速2 0 0 项目单位 管理值管理值管理值管理值 k m h 管理值 超限等级级 i 级 i i 级 i i i 级级 高低m m 3681 01 1 轨向m m35678 轨距m m + 3 , - 2 + 5 - 3 + 6 ，- 4+ 7 ，一5 + 8 一6 水平 m m3579 1 0 三角坑m m 2 5 m35678 车体垂直加速度 g o 1 00 1 50 2 00 2 2 5 车体横向加速度 g o 0 6 0 1 00 1 50 1 7 5 7 工程硕十学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 表2 - 4道床参数指标 枕下道床密度枕下道床刚道床横向阻力 道床纵向阻力 阶段 ( g c m 3 ) 度( k n m m )( k n 枕)( k n 枕) 初期稳定状态 7 07 5 最终稳定状态 1 7 01o o1o12 表2 - 5钢轨焊接允许偏差 允许偏差( m m l m ) 项次项目 接触焊铝热焊、气压焊 1 轨顶面 o + 0 2o + 0 2 2 轨头内侧工作面 o + 0 2 0 3 2 3 工程特点 2 3 1技术标准高，普遍采用新工艺、新技术、新设备 秦沈客运专线是我国第一铁路快速客运专线，要求一次铺设成跨区间无缝线 路，轨道各种参数如轨道几何尺寸、轨道状态参数、焊头要求等均大大高于普通 干线，技术标准高，不仅如此，秦沈客运专线在沙河特大桥上设置了长枕埋入式 无碴轨道，狗河特大桥上设置了板式无碴轨道，在车站上大量采用3 8 # 、1 8 # 可 动心轨无缝道岔，以上施工大部分在我国均是第一次施工，没有任何施工技术和 经验可供借鉴，部分项目还承担科研任务，如表2 - 6 所示，秦沈客运专线轨道几 何尺寸要求远高于现有任何既有线路n 。 2 3 2 工期紧、任务重 秦沈客运专线总体工期紧，轨道工程工期更紧，在施工过程中，根据铁道部 及秦沈总指的要求，工期一再提前，而且秦沈客运专线山绥试验段在我管段内， 在保证工程提前完成的条件下，还要配合铁道部在山绥试验段进行三次动力车组 综合试验，每次试验1 0 - 1 5 天，加上试验准备等工作，动力车组试验对施工影响 很大，试验的动力车组运行速度高，达2 5 0 3 0 0 k m h ，对线路的要求高于设计标 准，加大了施工管理难度。 秦沈线地处东北，冬季温度低，对施工影响很大，再加上无缝线路施工，对 轨温要求很严，有效作业时间少。 8 工程硕士学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 表2 - 6 秦沈客运专线与i 级铁路干线静态轨道几何尺寸允许偏差对照表 允许偏差( 单位：m m ) 检测项目 秦沈线有碴轨道秦沈线无碴轨道普通线路 轨 距2+ 1 ，一2 + 6 ，一2 高低 牛3牛2牛5 轨向 牛2牛2 丰5 ( 直线) 水平 牛3牛l牛5 + 5 0 ，- - 3 0 ( 一般路 2 0 ( 一般路基上) 基上) 1 0 ( 在建筑物上)1 0 ( 在建筑物上) 轨面标高5 + 2 0 ，不得有负偏差 + 5 0 ，不得有负偏 差 ( 紧靠站台) ( 紧靠站台) 轨道中心线与 3 0牛1 0 5 0 设计中线差 2 3 3 施工工艺复杂、工序多 秦沈客运专线轨道工程不同于一般新线铁路铺架，它是一次铺设成无缝线 路，要经过道碴生产、底层道碴摊铺、长轨铺设、分层补碴整道、工地铝热焊接、 线路锁定等一系列工序完成，每一工序完工后一工序要立即进行，每一工序完工 后暴露时间不能过长，否则造成极难处理的轨道初始病害，各工序要形成流水作 业，要使线路迅速达到稳定状态。 2 3 4 工程量大，点多、线长、区间多动力同时作业，施工管理难度大 秦沈客运专线设计车站少，站间距大，我管理段内只设计有绥中北站和葫芦 岛北站两个车站，站间距分别5 8 8 公里和5 9 5 公里，而作业工序多，不可避免 地形成的一个区间同时进行铺轨、焊接、分层补碴整道、线路锁定等多动力作业 的情形，沙河特大桥、狗河特大桥两座无碴轨道桥要进行底座及道床板等混凝土 施工，对铺轨及后续工序影响很大。 2 4 秦沈客运专线跨区间无缝线路施工工艺确定原则 1 秦沈客运专线一次铺设跨区间无缝线路，在满足设计要求的条件下，参 9 ：程硕十学位论文第二章秦沈客运专线铺没跨区间无缝线路作业程序研究 考目前国际上成功的、先进的时速2 0 0 3 0 0 k m 有碴轨道的施工工艺，充分利用目 前国内铁路提速工程的施工技术和成功经验。 2 秦沈客运专线一次铺设跨区间无缝线路施工工艺和施工机具的选择，以 满足设计要求和验收标准条件下，经济合算，工期符合要求为原则，在此原则下， 充分利用现有国内设备，向国外购买先进设备。 3 一次铺设跨区间无缝线路施工工艺包括铺碴、铺轨、焊轨、整道、锁定、 整理等一系列工序，要合理安排各项工序，要保证前一工序为后一工序提供作业 条件，后一工序的施工不能破坏前一工序的作业成果，每一工序不允许产生对以 后运营不利的轨道病害和陷缺。 4 要尽量减少工地临时接头的数量和暴露的时间。 5 从轨道铺设到轨道达到初期稳定状态之间的轨道不稳定状态时间要短， 越短越好，各工序要形成流水作业，尽量避免在此时间的轨道变形。 6 线路达到初期稳定状态后或线路锁定后，要尽量减少轨道作业次数和作 业强度，使线路平稳地过渡到最终稳定状态。 2 5 施工工艺方案的确定和机具的选择 2 5 1 铺碴 秦沈客运专线采用碎石道床，道碴为一级道碴，道床的施工分为二步，第一 步为铺轨前的底层道碴摊铺，第二步铺轨后的分层补碴。 1 底层道碴摊铺 根据国外高速铁路设计与施工的经验，长轨铺设前必须在基床表层铺垫一层 至少为1 5 0 m m 厚的碎石道碴，并进行整平、压实，对路基基床表面进行保护，为 轨道提供必要的初步支撑刚度和纵横向阻力，减少轨道初始病害的发生。 为了施工的便利，在路基附近，每隔l o k m 左右，建一临时存碴点，将道碴 生产场生产的道碴运至临时存碴点存放，摊铺时用自卸汽车通过施工便道运至摊 铺机料斗内摊铺。经比选，决定利用现有的用于铺设高等级路面的t i t a n 4 2 3 型 履带式摊铺机，按照摊铺道碴的工况要求进行相应的技术改造，用于铺设枕下道 碴，它具有如下的优点： ( 1 ) 摊铺的道碴表层具有较高的平整度，而且整个铺层密实度均匀，道床纵 横向阻力与支撑刚度一致，可为提高道床稳定性奠定良好的基础，减少道床初期 病害的发生，并且平整、密实的底层道碴能加快轨道铺设进度，保证轨道铺设质 且 夏。 ( 2 ) 摊铺机上的熨平板上有振动装置，可对道碴进行振捣和压实，无需压路 l o 工程硕士学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 机进行碾压，从而可以避免碾压造成的石碴破碎。 ( 3 ) 摊铺机自身带有纵横向自动调整系统，可以准确控制碴层标高。 2 线路分层补碴 轨道铺设前的底层道碴摊铺只有1 5 0 m m 厚度，只为轨道提供了初步的纵横向 阻力和支撑刚度，碴量约占道床总碴量的1 3 ，道碴上部及碴肩等部分的道碴， 须在轨道铺设后，决定利用已铺设的轨道采用大型机械进行补碴。 线路补碴采用k 1 3 风动卸碴车，每车装碴3 4 m 3 ，每1 0 车或2 0 车编组成一 列，对已铺设的轨道立即进行补碴，补碴分次进行，第一次补碴量为总补碴量的 一半以上，在轨道铺设完后立即进行，以约束轨道位移，以后各次补碴随整道及 路容整理的需要进行，一般地段总补碴约为3 次左右，曲线外股超高地段、铝热 焊接头处、卸碴不均匀处等缺碴地段随后续工序的需要随补n 朝。 为了线路补碴的需要，在车站或区间合适地段建一大型存碴场，将道碴生产 场生产的道碴存放于此，以加快补碴时的施工进度，存碴场最好建于车站附近， 利用车站站线进行装碴，若车站条件不允许，可将碴场建于区间合适地段，存碴 数量根据计划补碴地段计算确定。 2 5 2 轨道铺设 目前国内外无缝线路轨道铺设方法主要有单根轨枕铺设法、轨排铺设法和分 段换轨法三种： 轨排铺设法：在车站或区间轨道上组装1 2 0 1 8 0 m 左右的长轨排，用轨排运 输车运至铺设工地预先设置好的铺助导轨上，用轨排运输车上的一排门式起重 机，将长轨排铺设于铺助导轨位置，同时用牵引装置牵引铺助导轨向前移一单元， 轨排运输车返加组装地，如此循环，进行下一轨排的铺设。 此种方法采用基地组装轨排，工厂化生产，技术可靠，易于管理，但铺轨效 率不太高，德国i c e 铺轨作业基本采用此方法，平均作业效率为7 5 0 m d ，另外 此种方法长期占用区间，对于秦沈客运专线站间距长，平均约5 0 k m ，工期紧， 一个区间如铺轨、焊轨、补碴、整道、线路锁定等多动力作业，对于秦沈客运专 线的轨道铺设不很适用，故而未采用。 分段换轨法：我国既有线的无缝线路改造时，多采用此方法，主要作业程序 是，先将2 5 0 m 或5 0 0 m 长钢轨运至铺设地段，摆放于线路两侧，焊成单元轨节， 一台收轨机将拆除的短轨收放于轨枕中间，另一台收轨机将摆放于线路两侧的长 单元轨节收到承轨槽内，调整轨距安装扣件，将拆除的旧钢轨回收装运。此方法 比较适用于既有线的改造施工，若新线采用此方法施工，施工效率慢，还浪费大 量的短轨，因而也未采用n 3 1 。 j 程硕+ 学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 单根轨枕铺设法：经过比选，秦沈客运专线的轨道铺设决定采用单根轨枕铺 设法，主要机械是我指从美国h t t 公司引进的p c - n t c 铺轨机组，主要作业程序 是：将轨枕、厂焊长钢轨装至枕轨双层运输车上，上层装轨枕，下层装长钢轨； 机车推送枕轨运输车至铺轨现场与铺轨机组连挂；铺轨主机与牵引车分离，钢轨 抽拉装置抽拉长钢轨至牵引车，牵引车拖拉长钢轨卸至路基两侧；牵引车返回与 铺轨主机连挂，牵引铺轨主机前进，此时布枕机按要求布设轨枕，同时收轨器将 路基两则的长钢轨收至承轨槽内，后续人员补上扣件，如此循环，将枕轨运输车 的所有轨料铺设完毕，枕轨运输车与铺轨机组分离，由机车牵引返回基地装料， 然后进行下一单元的铺设。 单根轨枕铺设法平均铺轨效率可达到1 5 k m d ，高峰时可达到2 0 - 2 5 k m d ， 不必设置轨排组装基地，省却了吊卸轨排的门吊等设备，还节省了大量的临时短 轨、铺助导轨等材料，且此方法运输轨料及空车返回时占用区间的时间较短，对 后续的工序如工地铝热焊、补碴整道、线路锁定等影响较小，比较适合于新线铺 轨工程量大、工期紧等施工n4 1 。 2 5 3 焊轨 跨区间无缝线路消除了线路上所有接头，包括道岔区，整个线路就是一根长 轨条，如何将厂制标准轨连成一起，这就需要采用焊轨工艺，目前主要的焊轨工 艺有闪光接触焊、铝热焊、气压焊三大工艺。 经过比选，采用两种焊轨方法，在铺轨基地内设置焊轨厂，引进瑞士主焊机， 建立焊轨厂，采用闪光接触焊接方法将2 5 m 标准轨焊成2 5 0 m 长的厂焊长钢轨。 铺设于现场的2 5 0 m 长轨采用铝热焊接的方法，引进的是法国拉伊台克公司 的q p c j 铝热焊接工艺和机具。 2 5 4 整道 轨道铺设完，立即对线路进行补碴，此时轨道的轨顶标高、中心线位置、轨 道几何尺寸等检测项目均不符合验收标准，而且此时前方铺轨还在继续进行，大 量的工程列车在刚铺设完成的轨道上运行，对轨道破坏严重，若不及时整理轨道， 会对线路造成极难整理的原始病害，对线路的正式运营造成极大的麻烦，所以要 对刚铺设完成的线路立即进行整道，使线路迅速达到初期稳定状态。 为保证线路的整道速度与质量，决定采用大型养路机械奥地利普拉塞一陶依 尔公司生产的0 8 3 2 型抄平、起道、拨道、捣固车，该机械采用全液压装置，技 术先进，具有自动抄平系统和拨道测量装置，能同时进行抄平、起道、拨道、捣 1 2 工程硕士学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 固等多种作业，抄平装置采用激光准直系统，拨道和外轨超高值的自动调节装置 采用模拟计算控制，该机可同时捣固两根轨枕，生产率可达1 0 0 0 1 2 0 0 m h ，与 之相配套施工的还有s p z 一2 0 0 型配碴整形车和w d - 3 2 0 型动力稳定车。 秦沈客运专线道床设计厚3 0 c m ( 石质路堑地段为3 5 c m ) ，扣除底层道碴厚度 1 5 c m ，剩余起道高度为1 5 - - 2 0 c m ，起道按3 次作业考虑，第一、二次为6 0 - 8 0 m m ， 第三次为3 0 - 5 0 m m ，在起道的同时进行进行拨道、水平自动测量、外轨超高设置 等项检测与作业。 起道采用精确测量法，整道前对线路进行测量，每隔l o m 测量一数据标注于 轨枕上。拨道曲线地段采用精确测量法，缓和曲线每隔l o m ，曲线每隔2 0 m 及曲 线五大桩测量轨道偏位，标注于轨枕上，直线上采用激光对直拨道。整道前要对 将坡脚道碴收拢至道心及轨下，及均匀沿线的道碴，配置了s p z 2 0 0 配碴车。整 道后道床阻下降，需要对线路进行稳定，配置了w d z 3 2 0 动力稳定车，每捣固后 紧随进行动力稳定作业n 5 1 。 2 5 5 线路锁定、轨道整理钢轨打磨 经底层道碴摊铺、长轨铺设、分层补碴整道后，线路达到初期稳定状态，采 用滚筒放散法进行应力放散和线路锁定。 线路经放散锁定后，轨道基本成型，状态逐渐稳定，这时可以对轨道几何尺 寸进行全面静态和动态的检测，对局部不良地段进行精整，与此同时进行路容的 整理和轨道各种标记的施工。最后，按照国外成熟的施工经验，在线路开通运营 前对钢轨进行打磨。 2 6 秦沈客运专线一次铺设跨区间无缝线路施工工艺 综上所述，秦沈客运专线一次铺设跨区间无缝线路施工工艺如图2 - 1 所示， 所选用的施工机械设备见表2 7 。 r 程硕士学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 图2 - 1一次铺设跨区间无缝线路施工流程图 1 4 工程硕士学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路作业程序研究 表2 - 7 主要施工机具和检测设备一览表 序号设备名称规格型号单位数量来源 1 焊轨、输送、吊装全套设备q p c j套 1 进口 2 l o t 龙门吊l m 一1 0 1 7 厶 3 自有口 3 汽车起重机 n k 3 5 0 厶 1 自有 口 4 长轨装卸设备l m - 3 1 7 1 8套 1 自制 5 拉轨器 t r 7 5 厶 4 进口口 6内燃机车 东风、北京 厶 8 自有口 7轨道车秦岭3 0 0 厶 1 自有口 8 铁路车辆 n 1 6 、n 1 7 辆 弱自有、租赁 9道碴运输车k 1 3 辆 5 0 租赁 l o 摊铺机 a b g 4 2 3 厶 2 进口口 n 线路捣固车 0 8 - 3 2 厶 2 租赁口 1 2 道岔捣固车 0 8 - 4 7 5 厶 1 口 1 3 动力稳定车 w d 3 2 0 厶 l 口 1 4配碴整形车 s p z - 2 0 0 厶 1 口 1 5 铝热焊接机具q p c j套 3 进口 1 6 钢轨精磨车组 厶 1 租赁口 1 7轨道检测车 厶 1 租赁 口 1 8 铺轨设备 p c n t c 套 l进口并配套 2 7 本章小节 本章对秦沈客运专线跨区间无缝线路作业程序进行了研究，主要采用如下工 艺： 1 在铺轨基地内建设焊轨厂，闪光接触焊接2 5 0 m 长钢轨。 2 t i t a n 4 2 3 型摊铺机经技术改造，用于摊铺底层碎石道碴。 3 p c n t c 铺轨机组一次铺设2 5 0 m 厂焊长钢轨。 4 q p c j 铝热焊接机具和工艺现场铝热焊接。 5 m d z 综合作业车组分层补碴整道作业。 6 滚筒综合零应力放散法进行钢轨应力放散和线路锁定。 7 线路精整与路容整理后，进行钢轨打磨和线路的动态检测。 工程硕士学位论文第二章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路铺轨基地建设 第三章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路铺轨基地建设 3 1 概述 秦沈客运专线b 2 6 - 1 标段轨道工程采用一次铺设跨区间无缝线路施工技术， 同普通常规铁路铺架工程一样，在正式施工前要进行铺轨基地的规划、设计与施 工，与一次铺设跨区间无缝线路施日、月计划进度相适应，铺轨基地要满足以下 功能： 1 接收并储存轨料 铺轨基地要与既有铁路相连，能对通过铁路运输来的轨枕、钢轨、道岔、扣 配件等按要求进行分类存放。 2 满足工程列车的加水、加油、修理与整备要求 铺轨基地内要设有水塔、油库、机车检查坑等设施，能对工程列车进行加水、 加油、检测等作业，还要有各种起吊装卸设备，能进行轨料的卸车与装车。 3 焊接长钢轨 铺轨基地要设有闪光接触焊接2 5 0 m 长钢轨所需的短轨存放场地，焊接厂房， 长钢轨存放与装车场等。 4 工程指挥调度中心 一次铺设跨区间无缝线路施工大量采用机械化作业，站间距长，区间多动力 作业，根据以上特点，铺轨基地内要设有指挥调度中心，进行基地内及区间施工 作业、行车组织的统一指挥调度。 5 存放道碴 当铺轨基地平面条件许可时，铺轨基地内要设置大型的道碴存放与装车场 地，当铺轨基地平面条件不允许时，道碴存放与装车场地可不设在铺轨基地内， 可根据实际情况，设在前方车站附近或区间某- n 于存放与装车的位置。 6 具有生产生活设施 铺轨基地是整个铺轨工程的工程指挥中心，又是一个大型的存料场、发料场、 综合补给基地、养护维修中心，人员较多、施工机具较多，所以要有与之相适应 的生产生活设施。 3 2 铺轨基地主要特点 秦沈客运专线设计为双线，区间车站较少，站间距长，轨道工程采用一次铺 设跨区间无缝线路施工技术，大量使用大型机械化作业，这就导致了秦沈客运专 1 6 工程硕士学位论文第三章秦沈客运专线铺设跨区间无缝线路铺轨基地建设 线轨道工程铺轨基地与常规铁路铺架基地大不相同，秦沈客运专线铺轨基地存在 如下特点： 1 与常规铁路铺架基地相比，秦沈客运专线铺轨基地没有轨排生产线，取 代它的是厂焊钢轨的生产厂房和道碴储备场。 2 秦沈客运专线采用p c n t c 铺轨机组一次铺设2 5 0 m 长轨，平均日铺轨效 率为1 5 k m ，运送轨料采用双层枕轨运输车，它由1 8 节平板车组合在一起而成， 下层装2 5 0 m 长钢轨，上层装i i i 型轨枕，它与普通轨排的装车形式大不相同，所 以铺轨基地规划设计要充分考虑此情况，如股道长度、道岔型号、曲线半径、吊 卸设备等均要满足枕轨运输车装运长钢轨的要求。 3 一次铺设跨区间无缝线路施工工艺大部采用机械作业，如p c n t c 铺轨 机组、s p z - 2 0 0 型配碴整形车、0 8 3 2 型起拨道捣固车、w d - 3 2 0 型动力稳定车、 0 8 4 7 5 道岔捣固车、钢轨打磨车、k 1 3 风动卸碴车等，再加上秦沈客运专线设计 的车站较少，区间可利用的车站较少，与常规铺架基地相比，各种大型施工机械 的停留与整备线较多n 引。 3 3 铺轨基地的设计 1 铺轨基地的设计内容 ( 1 ) 铺轨基地的牵入线：选择合适的位置，从既有铁路车站或线路牵出，进 入铺轨基地的各个轨料存放场地，进料线与既有铁路的接轨点经过多方比选确 定。 ( 2 ) 铺轨基地的牵出线：工程列车在铺轨基地内整备好后，通过牵出线，发 往铺轨正线。 。 ( 3 ) 厂焊长钢轨生产厂房：选择合适的位置，进行厂焊长钢轨生产厂房的规 划，并要考虑到焊轨所需的短轨的存放与焊接好后的厂焊长钢轨的装车方便。 ( 4 ) 铺轨基地股道：短轨、长钢轨、轨枕、道岔、扣配件等轨料的装卸线， 机车停留线，大型养路机械停留线，k 1 3 风动卸碴