（交通运输工程专业论文）京津城际无砟轨道施工关键技术的研究.pdf

中文摘要 摘要：京津城际铁路是我国中长期铁路网规划的一条重要快速通道，是我国 率先建成的第一条时速3 0 0 公里的城际铁路，对加快京津区域经济一体化进程， 促进环渤海地区的经济交流和人员往来具有十分重要的作用。 京津城际铁路引进德国轨道技术，采用博格板式无砟轨道。由于博格板式无 砟轨道的应用在国内尚属首次，施工中的一些关键技术尚待认真研究并加以解决。 本论文结合京津城际轨道交通工程的建设，对京津城际无砟轨道施工的关键技术 进行研究。本文的主要内容有： 1 研究板式无砟轨道底座板的铺设方法，重点研究底座板的制作和连接、临 时端刺的铺设技术。底座板的铺设技术是京津城际板式无砟轨道施工的关键技术 之一，本文对京津城际板式无砟轨道底座板的施滑动层铺设、硬塑料板铺设、桥 上底座板混凝土施工的要求和方法进行研究，重点解决长桥上的施工难题，提出 合理的施工措施，为轨道板的铺设做好准备。 2 针对京津城际铁路的特点，对长桥上轨道板的粗放、精调、轨道板的纵向 连接等轨道板铺设技术进行研究。博格无砟轨道轨道板的铺设技术是一项精密技 术，本文研究了京津城际板式无砟轨道板的铺设技术，并根据实际情况，提出合 理的施工注意事项。 3 无砟轨道的铺设对基础测量的要求非常高，以往传统的测量技术已满足不 了工程的需要。本文针对京津城际铁路的工程实际，给出板式无砟轨道要求的测 量技术指标，研究京津城际板式无砟轨道的精密测量方案和保证措施。 4 根据板式无砟轨道的技术特点，并结合京津城际工程实际，对施工方案和 施工工艺进行研究，提出相应的质量保证措施和安全保证措施。 京津城际铁路的全线顺利铺通标志着我国在高速铁路建设技术上取得重大突 破，对我国高速铁路的大规模建设具有重要示范意义。本论文的研究成果可以为 我国高速铁路无砟轨道的施工提供参考，推动无砟轨道在我国的应用和发展。 关键词：京津城际；板式无砟轨道；施工技术；精密控制测量 分类号：u 2 1 5 7 a b s t r a c t a b s t r a c t ：a sa l li m m p o r t a n th i g hs p e e dr a i l w a yl i n eo fc h i n a s ”m i d d l ea n d l o n g - t e r mr a i l w a yn e t w o r kp l a n n i n g ”，b e i j i n g - t i a n j i ni n t e r c i t yr a i l w a yi st h ef i r s t r a i l w a yw h i c hs p e e dr e a c h e s3 0 0k r n h b e i j i n g - t i a n j i ni n t e r c i t yr a i l w a yw i l lp l a ya l l v e r yi m p o r t a n tr o l ei na c c e l e r a t i n gr e g i o n a le c o n o m i ci n t e g r a t i o np r o c e s so fb e i j i n ga n d t i a n j i n a n di tw i l lp r o m o t ee c o n o m i ce x c h a n g e sa n dp e r s o n n e lc o n t a c t so fb o h a ir i m r e g i o n g e r m a n yt r a c kt e c h n o l o g i e sw e r ei n t r o d u c e di nt h ec o n s t r u c t i o no fb e i j i n g t i a n j i n i n t e r c i t yr a i l w a y , a n db o g l es l a bt r a c kw a su s e d a sb o g l es l a bt r a c kw a sf i r s tu s e di n o u rc o u n t r y , s o m ek e yc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g i e sr e c u i r e dt ob ec a r e f u l l ys t u d i e da n d r e s o l v e d w i t ht h ec o n c s t r u c t i o no fb e i j i n g t i a n j i n i n t e r c i t yr a i l w a y , s o m ek e y c o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g i e so fs l a bt r a c kw e r er e s e a r c h e di nt h i sp a p e r t h ec o n t e n t so f t h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： 1 t h el a y i n gm e t h o do fb a s ep l a t ew a sr e s e a r c h e d ，a n dt h el a y i n gt e c h n o l o g yo f p r o d u c t i o na n dc o n n e c t i n go fb a s ep l a t ea n dp r o v i s i o n a l - t h o r nw a sm a i l l ys t u d i e di nt h e p a p e r t h eb a s ep l a t el a y i n gt e c h n o l o g yi so n eo fk e yt e c h n o l o g i e si nt h ec o n s t r u c t i o no f b e i j i n g t i a n j i ni n t e r c i t yr a i l w a y i nt h i sp a p e r , t h ec o n s t r u c t i o nr e q u i r e m e n t sa n d m e t h o d so ft h es h o p f l o o rs l i d i n gl a y i n gf a c i l i t i e s ，t h el a y i n go fh a r dp l a s t i cp l a t e ，t h e b a s ep l a t eo fc o n c r e t eb r i d g ei nt h eb e i j i n g t i a n j i ni n t e r - c i t yb a l l a s t l e s st r a c ko ft h e b a s ep l a t ea r es t u d i e d f o c u s i n go ns o l v i n gt h ep r o b l e m so ft h el o n gb r i d g e s ，c o n s t r u c t r e a s o n a b l em e a s u r e sa r ep r o p o s e d t op r e p a r ef o r t h el a y i n go ft h et r a c kp l a t e 2 b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fb e i j i n g - t i a n j i ni n t e r - c i t yr a i l w a y , t r a c k l a y i n g t e c h n o l o g ys u c ha se x t e n s i v e ，f i n et u n i n ga n dt h ev e r t i c a lc o n n e c t i n go fp l a t et r a c ka r e r e s e a r c h e d b o g l eb a l l a s t l e s st r a c k - l a y i n gt r a c kt e c h n o l o g yi sas o p h i s t i c a t e dt e c h n o l o g y , i n t h i sp a p e r , t h et r a c k l a y i n gt e c h n o l o g yo ft h eb e i j i n g - t i a n j i n i n t e r - c i t yp l a t e b a l l a s t l e s st r a c ka r er e a e a r c h e d ，a n di na c c o r d a n c ew i t ht h e a c t u a ls i t u a t i o n ，t h e r e a s o n a b l ec o n s t r u c t i o nn o t ea r er a i s e d 3 t h er e q u i r e m e n to ff o u n d a t i o nm e a s u r e m e n tf o rb a l l a s t l e s st r a c kl a y i n gi sv e r y s t r i c t ，a n dt h et r a d i t i o n a lm e a s u r e m e n tt e c h n o l o g yh a sf a i l e dt om e e tt h en e e d i nt h i s p a p e r t h em e a s u r e m e n tt e c h n o l o g yi n d i c a t o r so fb a l l a s t l e s st r a c kp l a t er e q u i r e m e n t sa r e r a i s e d ，a n dp r e c i s ec o n t r o ls u r v e ym e t h o da n da s s u r a n c em e a s u r e sw a sr e s e a r c h e di nt h e p a p e r , t a k i n gt h eo p p o r t u n i t yo fb e i j i n g - t i a n j i ni n t e r c i t yr a i l w a y sc o n s t r u c t i o n 1 4 a c e o r d i n gt 0t e d m i c a lc h a r a c t e r i s t i c s 。fs l a b t r a c ka n dc o m b i n i n gw i t hm e b e i j i n g t i a n j i ni n t e r c i t ye n g i n e e r i n 吕c 。n s t r u c t i 。np l a na n d t e c h n 。1 。g ya r er e s e a r c h e d ， a n dq u a l i t ym e a s u r e sa n ds e c u r i t ym e a s t i r e so ns l a bt r a c kc 。n s t r u c t i 。na r e 西v e l l i nt h e b e i j i n g - t i a n j i ni n t e r c i t yr a i l w a yh a sb e e nc o m p l e t e d i nw h o l el i n e ，w h i c hs 1 粤n c s t h a tm a j o rb r e a k t h r o u g h s h a v e b e e nm a d ei nh i g h s p e e d r a i l w a yc o n s t n l c t l o n t e d m o l o 西e s i tp r o v i d e sag o o dm o d e lf o rt h el a g r es c a l ec o n s t r u c t i o no fh i 曲s p e e d r a i l w a yi no u rc o u t r y t h i sp a p e rw i l lp r o v i d er e f e r e n c ev a l u e f o rb a l l a s t l e s st r a c k s c o n s t m c t i o ni nh i g hs p e e dr a i l w a yl i n e ，a n dp r o m o t e t h ea p p l i c a t i o na n dd e v e i o p m e n to t b a l l a s t l e s st r a c ki no u rc o u n t 够 k e y w o r d s ：b e i j i n g t i a n j i ni n t e r c i t yr a i l w a y ；s l a bt r a c k ；c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g i e s ； p r e c i s ec o n t r o ls u r v e y i n g c l a s s n o ：u 2 1 5 7 v l l l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年 月同签字同期：年月r 独创性声明 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和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：签字同期：年月日 致谢 本论文的工作是在我的导师高亮教授的悉心指导下完成的，高亮教授严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来高亮 教授对我的关心和指导。 在硕士学习期间，土建学院其他老师在学习上也给予了我很大的关心和帮助， 在此向各位老师表示衷心的感谢。 在撰写论文期间，辛涛、曲建军等同学给予了热情帮助，在此向他们表达我 的感激之情。 另外，也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够顺利完成我的学业。 序 北京和天津是地处我国心脏部位的两大直辖市，以京津为中心的环渤海地区 是我国经济发展最快、最具活力的地区之一。随着我国全面建设小康社会目标的 实施，京津两地市民异地就业、异地居住已成为可能，未来京津之间人员往来将 更加频繁，而现有铁路运输能力已远远不能满足运量增长的需要。 京津城际铁路正是在这种形势下开工建设的，京津城际铁路是我国中长期 铁路网规划的一条重要快速通道，是我国率先建成的第一条时速3 0 0 公里的城 际铁路，对加快京津区域经济一体化进程，促进环渤海地区的经济交流和人员往 来具有十分重要的作用。京津城际铁路，也是为2 0 0 8 年北京奥运会服务的重点工 程项目。 京津城际铁路引进德国轨道技术，采用博格板式无砟轨道，在国内尚属首次。 由于博格板式无砟轨道的应用在国内尚属首次，围绕着一些关键技术问题，如施 工有关技术与标准等，要通过国内外联合设计、试验段的建设和相关试验认真研 究解决。 无砟轨道是一个系统工程，我国无砟轨道铺设的数量少、时间短，尚缺乏设 计、施工与运营经验。本文结合京津城际铁路的建设，对博格板式无砟轨道施工 的关键技术进行研究，推动无砟轨道在我国的应用和发展。 1 绪论 1 1引言 北京和天津是地处我国心脏部位的两大直辖市，以京津为中心的环渤海地区 是我国经济发展最快、最具活力的地区之一。随着我国全面建设小康社会目标的 实施，京津两地市民异地就业、异地居住已成为可能，未来京津之间人员往来将 更加频繁。目前京津问已有的铁路通道京山线京津段利用率已超过9 0 ，现有铁 路运输能力已远远不能满足运量增长的需要。因此，迫切需要公交化、大容量、 快速度的交通工具。 京津城际铁路正是在这种形势下丌工建设的，工程建成后北京、天津间火车 全程直达运行仅需3 0 分钟，列车最小行车间隔3 分钟。京津城际铁路是我国中 长期铁路网规划的一条重要快速通道，是我国率先建成的第一条时速3 0 0 公里 的城际铁路，对加快京津区域经济一体化进程，促进环渤海地区的经济交流和人 员往来具有十分重要的作用。京津城际铁路，也是为2 0 0 8 年北京奥运会服务的重 点工程项目。 一j 。蔓誊嚣潦攀 。黼i - ：、棼谚，妻- 瑟 ；襄誊黛粪i 薹赫一：一j ，1 。麓7 j o ? 藿碧。? 麻坊| i 甍瓣_ ? 二- 一篓一 河：l l ：省 鬻 。懑鬻。7 “ 京津城际铁路的建设，充分结合中国国情，从基础工程、轨道结构、电力牵 引装备到列车控制，采用了一系列高新技术，确保列车安全、平稳、舒适、准点 运行。 京津城际铁路全线近9 0 均为桥梁，为了保证设计速度目标值，线路引进德 国轨道技术，采用博格板式无砟轨道，在国内尚属首次。无砟轨道测量精度要求 高，为了保证轨道的平顺，以往传统的测量技术已满足不了工程的需要。无砟轨 道是一个系统工程，我国无砟轨道铺设的数量少、时间短，尚缺乏设计、施工与 运营经验。 由于博格板式无砟轨道的应用在国内尚属首次，围绕着一些关键技术问题， 如施工有关技术与标准等，要通过国内外联合设计、试验段的建设和相关试验认 真研究解决。本文结合京津城际铁路的建设，对博格板式无砟轨道施工的关键技 术进行研究，推动无砟轨道在我国的应用和发展。 1 2京津城际铁路概况 京津城际轨道交通是环渤海京津冀地区城际客运铁路网的主干，是沟通北京、 天津两大直辖市的便捷通道。该线路全长约1 2 0 公里，设计时速3 0 0 公里d , 时， 最小发车间隔3 分钟，最大通过能力2 0 对d , 时，每列车定员9 0 0 人，最大输送能 力1 8 0 0 0 人d , 时。主要服务对象是城际间公务、商务、旅游和探亲访友的旅客， 主要承担京津两大直辖市点到点的城际客流，实现3 0 分钟直达，采取“高密度、 小编组、公交化”的运输组织模式。 图l 一2 建设中的尿津城际铁路 2 0 0 4 年1 2 月1 1 日，北京和天津城际轨道交通项目可行性研究报告获得国务 院批准。 2 2 0 0 5 年7 月4 日，京津城际轨道交通工程在北京市和天津市交界处开工。 2 0 0 5 年1 2 月8 日，铁道部、北京市、天津市、中国海洋石油总公司签订合资 建设北京至天津城际轨道交通项目的协议。 2 0 0 7 年1 1 月1 3 日，京津城际快速铁路在天津开始铺轨。 2 0 0 7 年1 2 月1 3 日，为京津城际轨道交通提供动力的电气化接触网上部作业 展开施工。 2 0 0 7 年1 2 月1 6 同，京津城际铁路工程全线顺利铺通，标志着我国第一条时 速3 0 0 公罩城际铁路建设取得重大进展，同时为2 0 0 8 年北京奥运会前如期投入运 营打下了坚实的基础。 2 0 0 8 年上半年，京津城际铁路将进行综合调试及试运营，预计6 月正式开通 运营。 图1 3 京津城际铁路全线贯通 京津城际铁路首次大面积采用无砟轨道技术，首次采用5 0 0 米长钢轨工地焊 接施工工艺，是经过引进消化吸收再创新的国际领先技术，其技术含量、质量要 求之高在中国铁路建设史上前所未有。 京津城际铁路创造了我国高速铁路建设史上多个“首次”，标志着我国在高 速铁路建设技术上取得重大突破，对大规模铁路客运专线建设具有重要示范意义。 京津城际铁路首次大面积采用无砟轨道技术，首次采用5 0 0 米长钢轨工地焊接施 工工艺，跨区间进行长大无缝线路铺设，主要结构均采用高性能混凝土，线下结 构与无砟轨道系统实现了高精度对接。特别是工程采用的无砟轨道技术，是经过 引进消化吸收再创新的国际领先技术，具有线路寿命长、维护周期长、粉尘污染 少、噪音低的特点，技术含量、质量要求之高在中国铁路建设史上前所未有。 1 3 博格板式无砟轨道概况 3 博格板式无砟轨道系统的前身是1 9 7 9 年铺设在德国卡尔斯费尔德一达豪的一 种预制板式无砟轨道。通过对其进行包括预应力结构、结构尺寸、纵向连接等方 面的优化改进；采用先进的数控磨床来加工预制轨道板上的承轨槽；使用快速方 面的测量系统，使用精度容易满足高速铁路对轨道几何尺寸的高要求。高性能沥 青水泥沙浆垫层可以为轨道提供适当的刚度和弹性。 博格公司轨道板施工研制生产了成套的设备，使得博格板式轨道机械化程度 高于一般轨道结构。博格板式无砟轨道已获得了德国联邦铁路管理局颁发的许可 证，可用于3 0 0 k m h 的高速铁路，目前正在德国纽伦堡至英戈尔施塔特的新建高 速线上铺设。 京津城际铁路引进德国轨道技术，采用博格板式无砟轨道，在国内尚属首次。 无砟轨道是一个系统工程，我国无砟轨道铺设的数量少、时间短，尚缺乏设计、 施工与运营经验。下面对博格无砟轨道结构特点和应用情况等进行简要介绍。 1 3 1博格板式无砟轨道系统组成 路基上博格板式轨道系统和构造见下图。其层次构成依次为：级配碎石构成 的防冻层( f s s ) 3 0 c m 厚的水硬性混凝土支承层( h g t ) 、3 c m 厚的沥青水泥沙浆 层、2 0 c m 厚的轨道板，在轨道板上安装扣件。博格板式轨道系统轨顶至水硬性混 凝土顶面的距离为4 7 4 m m 。 图1 4 博格板式无砟轨道 ( 1 ) 轨道板 预制轨道板是在预应力台座上生产出来的，混凝土强度等级为c 4 5 5 5 ，可以 采用普通混凝土或钢纤维混凝土。预制轨道板的横向为预应力钢筋，纵向为普通 钢筋，板与板之间在纵向通过伸出钢筋进行传力连接。采用这种预制轨道板的轨 道均匀性好、耐久性强，横向及纵向的抗滑移阻力高。 4 在混凝土预制轨道板的收缩徐变完成后，使用数控磨床对承轨台进行机械加 工( 承轨台在生产时已留出了加工余量) ，可以达到极好的精度，大大减少了现场 调试工作。轨道板进行安装定位时不需过渡轨，只需对承轨台上指定的测量点进 行精确定位即可。 预制轨道板有以下3 种形式。 标准预制轨道板 标准预制板为长度6 5 0 m ，板厚2 0 0 m m 的单向预应力混凝土板，板与板之间 有纵向连接，适用于路基、桥长2 5 m 及以下的桥梁和隧道。 特殊预制轨道板 特殊预制轨道板为最大板长4 5 0 m 。板厚3 0 0 m m 的钢筋混凝土板，可用在长 度大于2 5 m 的桥梁上。特殊预制轨道板设有减振系统( 质量弹簧系统) 。必要时还 可在特殊预制板里安装信号设备。 其他补充型预制轨道板 由于存在着桥梁、隧道、道岔和新线与既有线路的接处等控制点，必要时需 对预制轨道板的长度进行调整，为此可生产长度从0 6 0 mn d , 于6 5 0 m 不等的预 制轨道板。 图1 5 博格板式无砟轨道结构 ( 2 ) 水硬性材料支承层( h g t ) 该层厚度为3 0 0 m m ，由素混凝土构成。水硬性材料支承层的作用是保证系统 刚度从防冻层经预制轨道板到钢轨的递增。 在隧道和明洞里不设水硬性混凝土支承层，直接铺设在结构底板上。 ( 3 ) 防冻层 路基上应铺设一层防冻层，以防止路基因冻融循环所引起的冻胀。防冻层由 级配碎石组成，也具有防止毛细作用发生的功能。 ( 4 ) 沟槽 为防止轨道扣件处混凝土出现裂缝，在承轨台之间预设了沟槽。 ( 5 ) 承轨台 轨道扣件安装在承轨台上。承轨台用数控机床磨削加工，加工精度为0 1 m m 。 ( 6 ) 轨道扣件 预制轨道板磨削工序完成之后，在工厂里预安装轨道扣件。 1 3 2博格板式无砟轨道结构特点 无砟轨道结构因具有稳定性好、轨道几何尺寸保持持久、维修工作量少、耐 久性好，桥梁二期恒载小，可降低隧道净空减少开挖面积，综合经济效益高等优 点，在国外客运专线上获得了越来越广泛的应用，其铺设范围已从桥梁、隧道发 展到土质路基和道龠区。无砟轨道结构在客运专线上的大量铺设已成为世界各国 高速铁路发展趋势。 无砟轨道是一种少维修的轨道结构，它利用成型的组合材料代替道砟，将轮 轨力分布并传递到路基基础上。无砟轨道按照结构可以分为整体结构式和直接支 承式。路基上的无砟轨道一般由基础防冻层、支承层、承载层、防排水系统、轨 道扣件系统，以及其他附属设施共同构成。而桥梁和隧道中的无砟轨道的系统构 具有不同的特点。 根据德国铁路无砟轨道的使用经验，无砟轨道与有砟轨道的优缺点，见表 1 1 。 表1 1 德国无砟轨道和有砟轨道比较 无砟轨道有砟轨道 性能 优点缺点优点缺点 线路平面儿何形状线路平面几何形状 可 易丁保持容易实现沉降的调不易保持 靠 不允许地基沉降 有较高的运输能力 整 较低的运输能力 度 有较高的承载能力较低的承载能力 使用一口维修，需较长出现问题，容易维 6 0 年3 0 年 寿命时间，中断行车修且维修时间较短 投资维修费用：每年每建设费用：每公里建设费用：每公里 维修费用：每年每 成本公里4 0 0 欧元8 0 万欧元3 5 万欧元公里7 0 0 0 欧元 6 一旦出现损伤，维一旦出现损伤，维 节约用地用地较多 修费用较高修成本较低 列车脱轨后损失较必须设置特殊结构每1 5 年需更换道 小的过渡段 不需要设置过渡段 砟 最大时速可达最大时速可达 舒 3 3 0 k m h2 8 0 k m h 适 能适应较高的荷载不能适应较高的荷 性 要求载要求 环境 选线更自由需要更高降噪标准较小降噪处理选线的白由度较小 列车在高速运行中列车在高速运行中 安 无道砟匕起会出现道砟l s 起 全 便于公路救援车在 公路救援车无法行 性 混凝十板上行驶驶 博格板式轨道除了完全满足德国铁路对于轨道的技术要求外，还具有以下特， 点： 1 ) 轨道板在工厂批量生产，进度不受施工现场条件制约。 2 ) 每块板上有1 0 对承轨台，承轨台的精度用机械打磨并由计算机控制。工 地安装时，不需对每个轨道支撑点进行调节，使工地测量工作可大大减少。 3 ) 预制轨道板可用汽车在普通施工便道上运输，并通过龙门吊直接在线路上， 铺设，无须二次搬运。 4 ) 现场的主要工作是沥青水泥沙浆层的灌注，灌浆层在灌注5 - 6 h 后即可硬 化。 5 ) 具有可修复性，除在每个钢轨支撑点处( 轨道扣件) 调高余量外，还可调 整预制板本 6 ) 博格板式轨道的缺点是制造工艺复杂，成本相对较高。 1 3 3博格板式无砟轨道应用情况 ( 1 ) 路基上 为了将工后沉降控制在允许范围内，必要时应对地基进行加固处理。在路基 上铺设预制轨道板( 间隙为5 0 m m ) ，首先使用调高装置对轨道板进行调整和精确定 位，再将轨道板与水硬性材料支承层之间的间隙进行密封处理，灌浆后密封灌浆 孔。接下来进行轨道板的连接。先在窄缝处灌浆然后连接张拉预制轨道板两端露 7 出的螺纹钢筋，使接缝处始终处于压应力状态下，最后在宽接缝处浇筑混凝土， 起到保护作用。 ( 2 ) 桥梁上 对于长度小于2 5 m 的短桥来说，气候变化对桥梁变形影响很小。因此，在短 桥上可使用博格板式轨道系统的标准预制轨道板。下图为短桥上的博格板式无砟 轨道标准截面图。 缓貉籀缝 貔i ：袅约缓缓貔绻缓耢缀谬* 囊霉鹈 图1 - 5 短桥上的博格板式无砟轨道 当桥梁长度超过2 5 m 时，受温度变化和活载引起的桥梁挠度的影响，桥面在 纵向和横向会发生位移。因此，桥上需使用特殊预制轨道板，设置限位块，以避 免这种位移对轨道板产生不良影响。下图为长桥上的博格板式无砟轨道标准截面 图。 图1 7 长桥上的博格板式无砟轨道 ( 3 ) 隧道内 隧道内的博格板式无砟轨道标准截面见下图。 图1 8 隧道内的博格极式尤砟轨道 ( 4 ) 减振降噪博格板式无砟轨道 在对环境要求比较高的地段，无砟轨道需要降噪和防振。下图为减振降噪博 格板式无砟轨道。 图1 - 9 减振降噪博格板式无砟轨道 9 1 4无砟轨道研究现状 为满足行车安全、乘车舒适和准点行车的要求，铁路线路必须具有结构连续、 平顺、稳定、耐久和少维修的性能。无砟轨道在国外高速铁路已得到广泛应用， 并已在上述性能方面显示出明显的优越性，取得了良好的技术和经济效益。我国 铁路对无砟轨道也进行了大量的研究与应用，特别是在桥上及隧道内已铺设过若 干试验段，积累了一定的经验，这些都为在我国客运专线上继续研究、开发和推 广无砟轨道打下了技术基础。 为适应列车高速行车需要、提高线路稳定性和耐久性、减少线路维修工作量， 世界各国研究开发了多种结构形式的无砟轨道。如同本新干线的板式、德国高速 铁路的雷达( r h e d a ) 型、英国的p a c t 型、英吉利海峡隧道的弹性支承块( l v t ) 式、法国的m o n a c o 型和s t e d e f 型无砟轨道等。其中以同本板式和德国雷达型无 砟轨道的应用最为广泛。 国内对无砟轨道的研究始于2 0 世纪6 0 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、整体灌注式等整体道床以及框架式沥青道床 等多种型式。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l k m 的隧道内铺设，总铺设长度约3 0 0 k m 。2 0 世纪8 0 年代 曾试铺过由沥青混凝土铺装层与宽枕组成的沥青混凝土整体道床，全部铺设在大 型客站和隧道内，总长约l o k m 。此外还铺设过由沥青灌注的固化道床，但未j 下式 推广。在京九线九江长江大桥引桥上还铺设过无砟无枕结构，长度约7 k m 。 1 9 9 5 年开始对弹性支承块式无砟轨道的研究，1 9 9 6 年、1 9 9 7 年先后在陇海线 白清隧道和安康线大瓢沟隧道铺设试验段。在秦岭隧道一线、秦岭隧道二线j 下式 推广使用，一、二线合计无砟轨道长度3 6 8 k m ，并先后于2 0 0 1 年、2 0 0 3 年开通 运营。以后又陆续在宁西线( 南京一西安) 、兰武复线、宜万线、湘渝线等隧道内 及城市轨道中得到广泛应用，已经铺设和j 下在铺设的这种无砟轨道累计近2 0 0 k m 。 随着京沪高速铁路可行性研究的进展，无砟轨道在我国得到更大的关注。在 “九五 国家科技攻关专题“高速铁路无砟轨道设计参数的研究”中，提出了适 用于高速铁路桥隧结构上的3 种无砟轨道型式( 长枕埋入式、弹性支承块式和板式) 及其设计参数；在铁道部科技开发计划项目“高速铁路高架桥上无砟轨道关键技 术的试验研究”中，完成了对上述3 种无砟轨道实尺模型的铺设及各项性能试验； 初步提出高架桥上无砟轨道的施工方案；提出了高速铁路无砟轨道桥梁徐变上拱 的限值与控制措施；建立了桥上无砟轨道车线桥耦合模型并进行仿真计算，初步 分析了高速铁路高架桥上无砟轨道的动力特性与车辆走行性能。 1 9 9 9 年完成“秦沈客运专线桥上无砟轨道设计、施工技术条件 的研究与编 1 0 制，在秦沈客运专线选定了3 座混凝土桥作为无砟轨道的试铺段。其中，沙河特 大桥( 长6 9 2 m ) 试铺长枕埋入式无砟轨道；狗河特大桥( 长7 4 1 m ) 直线和双何特大桥 ( 长7 4 0 m ) 曲线上试铺板式轨道。 我国台湾省台北一高雄的高速铁路全长3 4 5 k m ，其中无砟轨道1 5 5 k m ，在1 2 3 组道俞中有9 6 组采用雷达2 0 0 0 无砟轨道结构。全线计划2 0 0 5 年1 0 月投人运营。 京津城际铁路是我国是我国建成的第一条时速3 0 0 公里的城际铁路，首次采 用博格板式无砟轨道技术。在京津城际铁路以前，我国尚无博格板式无砟轨道的 是施工先例。 1 5京津城际板式无砟轨道结构的特点 京津城际板式无砟轨道，沿袭了博格无砟轨道的特点，采用了预应力轨道板 结构、经数控磨床打磨的高精度承轨槽、轨道板快速测量定位系统、以及高性能 沥青水泥砂浆挚层等先进的技术和工艺，同时又结合京津城际以长桥为主的实际 情况，对长桥上无砟轨道结构进行了改进。这些改进包括设置路桥过渡段端刺和 摩擦板、桥面上设两布一膜滑动层，梁面增加剪力齿槽和c 、d 侧向挡块，取消凹 形限位槽，取消无缝线路轨道结构中的钢轨调节伸缩器等。考虑中国铁路轨道电 路传输的制式，又增加了钢筋绝缘保护的措施等。新方案从轨道扣件、轨道板等 方面实现了路基、桥梁、隧道地段无砟轨道结构的统一，简化了轨道板的生产和 底座混凝土的施工。 1 6 本文的主要研究工作 京津城际铁路是我国第一条时速3 0 0 公里的城际铁路，引进德国轨道技术， 采用博格板式无砟轨道。由于博格板式无砟轨道的应用在国内尚属首次，施工中 的一些关键技术尚待认真研究并加以解决，如两布一膜滑动层的设置、临时端刺 的铺设方法、轨道板铺设的精密测量等。 结合京津城际铁路的建设，围绕无砟轨道的施工技术问题，本文主要开展以 下研究工作： ( 1 ) 底座板的铺设技术是京津城际板式无砟轨道施工的关键技术之一，研究板式 无砟轨道底座板的铺设方法，重点研究底座板的制作和连接、临时端刺的铺 设技术。 ( 2 ) 博格无砟轨道轨道板的铺设技术是一项精密技术，针对京津城际铁路的特 点，对长桥上轨道板的粗放、精调、轨道板的纵向连接等轨道板铺设技术进 行研究。 ( 3 ) 无砟轨道的铺设对基础测量的要求非常高，以往传统的测量技术已满足不了 工程的需要。针对京津城际铁路的工程实际，给出板式无砟轨道要求的测量 技术指标，研究京津城际板式无砟轨道的精密测量方案和保证措施。 ( 4 ) 根据板式无砟轨道的技术特点，并结合京津城际工程实际，对施工方案和施 工工艺进行研究，提出相应的质量保证措施和安全保证措施。 通过上面的研究工作，对博格板式无砟轨道的施工关键技术进行较为系统的 研究，为我国高速铁路无砟轨道的施工提供参考，推动无砟轨道在我国的应用和 发展。 1 2 2 京津城际板式无砟轨道底座板的施工 京津城际轨道交通工程不仅承担着2 0 0 8 北京奥运会交通配套工程角色，更是 “铁路跨越式发展 概念提出后，我国高速铁路建设的实验段工程。用两年半的 时间建设一条1 0 0 多公里的高速铁路，这种建设速度不仅在国内，在世界上也是 绝无仅有的。相比德国高速铁路的施工工况，我国高速铁路采用更多的是长桥结 构，而不是路基结构，需要重点解决桥上施工难题。 底座板是博格板式无砟轨道板的承载基础，也是轨道的主要结构件。底座板 的铺设技术是京津城际板式无砟轨道施工的关键技术之一，如端刺的铺设、两布 一膜滑动层的设置，需要认真加以研究。 2 1底座板的铺设方法 2 1 1 施工准备 在施工前首先在工地进行三通一平的施工准备。 检查梁面，核对梁面高程、平整度等，不符合标准的梁面应进行修整，达到 梁面验收标准。根据客运专线桥涵验标要求，相邻梁跨梁端桥面之间、梁端 桥面与相邻桥台胸墙项面之间的相对高差不得大于l o m m 。梁桥面高程不得高于设 计高程，也不得低于设计高程2 0 m m 。 做好复核、复测基准网的准备工作，根据铺板需要对导线点进行加密，并将 控制点引至梁面或固定的结构物上。 便道的平面位置及平整度要求应便于i i 型板和其它材料及施工机械设备的吊 装和运输。 桥梁面的防水层必须按设计喷涂完毕。 轨道板的临时存放。轨道板临时存放有两种方案，一种为沿线临时存放，一 种为在场地内集中存放。其中第一种方案优点是可节约用地同时也便于轨道板吊 装，缺点是不容易看管且如方案出现变动，轨道板调整会带来大量的工作量，第 二种方案优点是可集中看管，并可适应很多方案变化，但占地面积过大需另行征 地造成成本增加。 施工时采用在线路两侧沿线临时存放，存放位置为轨道板内侧边缘距线路中 线7 2 m ，满足悬臂式龙门吊直接起吊要求。由于有部分地段跨河、跨路如连续梁 1 3 处，所以在该位置存在集中存放，按照设计图计算基底承载力后对地面硬化按每 层存放9 层计，在连续梁两侧集中存放。在大里程侧存放时小号板在上层，小里 程侧存放时大号板在上层，以方便铺设。 侧面图 l _ 一一3 9 一- 一 平面图 立面图 ，囊；。，蹇拿 遵争鬻孽移 ，磅毳+ 器，尊雾 篷 譬一二娶 注：1 、本图尺寸单位以米计。 2 、图中轨道板间的支撑垫木 以峰纹放置，采川硬杂木。 3 、混凝十支撑块仪为示意，需 - t 要进一步核实地基承载力确定j t 寸 ! 人小。 j 4 、混凝十支撑块顶面，r 整度要 求在2 1 n 以内。 图2 1轨道板现场临时存在示意图 轨道板在工地交货时供货方和铺设方要对轨道板进行现场检验。检验时间是 在每块轨道板卸货时进行，检查地点为运输至铺设地点时。轨道板检查项目如下： ( 1 ) 标记。 ( 2 ) 模板两侧接头处偏移是否大于5 m m 。 ( 3 ) 表面边缘损坏、砼剥落深度大于5 m m 的是否超过5 0 c m 2 。 ( 4 ) 泌水在可见范围是否大于5 m m 。 ( 5 ) 混凝土结构有无板散情况。 ( 6 ) 轨道板底面边缘损坏剥落、长度大于1 5 m m 的长度是否超过l o o m m 。 ( 7 ) 轨道板是否有裂纹。 ( 8 ) 承轨台是否有裂纹。 ( 9 ) 是否有接地。 ( 1 0 ) 螺栓是否完整且承直线形排列。 ( 1 1 ) 精调装置下是否预埋了钢板。 ( 1 2 ) 轨道板到位要填写检验单表格。轨道板验收时轨道板厚度2 0 0 3 m m 至 2 0 0 + 2 m m 。 2 1 2 滑动层铺设 1 4 滑动层由两层无纺布和一层聚乙烯薄膜构成，两层无纺布之间铺一层聚乙烯 薄膜。铺设第一层无纺布之前，必须认真清洗桥梁上部结构的表面。桥梁上不得 残留石子或砂粒之类可能破坏滑动层的颗粒。铺设时从可移动的桥梁端开始，铺 设范围纵向为桥面除铺设硬泡沫板的部分，宽度大于2 9 5 m 。 第一层无纺布可采用一种合适的胶合剂将其粘贴在桥梁上部结构上。必须保 证所用的胶合剂与无纺布材料之间的相容性。胶合剂的层厚必须合理选择，使无 纺布将其完全吸收。无纺布应当连续整块铺设，如果不可能做到，可以将无纺布 对接，用胶合剂将其固定就位。无纺布应当连续整块铺设。如果这不可能做到， 可以将无纺布对接，因为胶合剂已将其固定就位。 在第一层无纺布上铺设聚乙烯薄膜，薄膜不得起皱。在接缝处必须将聚乙烯 薄膜熔接。在聚乙烯薄膜上铺设第二层无纺布，无纺布必须连续整块铺设。 铺设第二层无纺布时，用水湿润无纺布以利于将无纺布吸附在聚乙烯薄膜上。 两布一膜任何一层都不能出现破损，一旦出现破损必须更换。 铺设后的无纺布和聚乙烯薄膜，其上不得行车。安装钢筋笼时必须注意：要 选择合适的挚块间距和尺寸，以免钢筋笼将无纺布刺穿。一旦出现破损，无纺布 或聚乙烯薄膜必须更换。 承载层混凝土浇筑完毕后，必须将无纺布和聚乙烯薄膜的外露部分，紧贴承 载层混凝土剪去。 b 淼z m ，t t 镌 ；瓣亨t 潮翮 毫i l 稻横 瓣 ，7 o 毗 镌；l l 2 1 3 硬塑料板铺设 图2 - 2 滑动层铺设 j 匕塞交道太堂童些亟堂焦j 金塞塞洼越医题式玉硅挞堂底座扳的旌王 1 ，j i 接缝板采用硬泡沫塑料板，使用由聚苯乙烯一硬泡沫材料组成的板。硬泡沫 材料板放在两个梁之间，从固定支座端的上部结构梁端连接的锚固螺栓到可移动 的桥梁端为止，尺寸：3 1 m ( 线路纵向包括o 1 m 的梁缝) 2 9 5 m ( 线路横向) x o 0 5 ( 板厚) ，硬泡沫塑料板是一块有耐久承载能力的构件，它的作用主要是将 竖向力从轨道板通过混凝土底座板板传到桥梁上。 铺设前首先清洗桥面，桥梁上不得残留石子或砂粒之类的可能破坏滑动层的 磨损性颗粒。在铺设硬泡沫板时必须注意，粘合硬泡沫塑料板且不能有交叉接头。 为保证固定硬泡沫材料板，可采用一种合适的胶合剂将其粘贴在固定支座上 的桥梁上部结构( 必须保证所用的胶合剂与硬泡沫塑料板之间的相容性) 。在滑动 的桥梁上，硬泡沫塑料板放置在滑动层上( 不用胶合剂粘结) 。硬泡沫塑料板设置 为舌槽接合或阶形斜口接合，这种接合在边部去除。 在铺设硬泡沫塑料板时必须注意，使每个硬泡沫塑料板保证型状的临近放置， 不产生裂缝。在一定情况下，量体的裁剪硬泡沫塑料板。为避免混凝土的渗入， 在硬泡沫塑料板上覆盖一层薄膜。 铺设的硬泡沫塑料板不能破损，安装钢筋笼时要选择合适的挚块间距和尺寸， 以免钢筋将硬泡沫塑料板刺穿。一旦出现破损，硬泡沫塑料板必须更换。 2 1 4 桥上底座板混凝土施工 桥上底座板采用现浇混凝土，采用商品混凝土运输车运输，泵送入模。混凝 土底座板是i i 型轨道板的支承基础和结构元件，填筑在两布一膜上，通过混凝土 底座板可以作出轨道超高设置。混凝土底座板和轨道板通过沥青水泥砂浆( b z m 砂 浆) 连接。混凝土底座板宽为2 9 m ，一般部位厚度为1 9 c n a ，在铺设有硬泡沫塑料 板处由于板厚为5 c m ，底座板混凝土厚度相应减少为1 4c i i l ，底座板为纵向贯通的 无缝混凝土底板。 混凝土底座板和桥梁通过桥梁上的纵向点牢固连接。混凝土底座与桥梁除固 定点连接外，在其它部位通过滑动层和接缝板铺设在桥梁上。滑动层和接缝板能 消除梁体伸缩变形