铁路客运专线施工与技术

铁路客运专线施工技术 一 铁路客运专线工程概述二 铁路客运专线路基施工技术三 铁路客运专线桥梁特点与施工技术四 铁路客运专线隧道施工技术五 铁路客运专线无碴轨道施工技术六 我局铁路客运专线施工技术发展展望 目录 3 一 铁路客运专线工程概述 1 1铁路客运专线建设规划按国务院批准的中国 中长期铁路网规划 和 铁路 十一五 规划 清晰描绘了我国铁路建设的宏伟蓝图 我国规划拟建客运专线长达12000km 其中明确在 十一五 期间建成的客运专线7000km 2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上 目前由于国际国内经济形势的变化 作为拉动经济增长的主要板块 铁路 国务院批复的铁路投资额达到2万亿元 其中在建项目的投资规模超过了1 2万亿 这表明全国大规模铁路网建设即将全面展开 铁路客运专线建设也将全面推进 4 我国铁路客运专线路网的主要规划为 四纵 四横 和 三个城际客运系统 1 四纵 1 北京 上海客运专线 贯通京津至长江三角洲东部沿海经济发达地区 2 北京 武汉 广州 深圳客运专线 连接华北和华南地区 3 北京 沈阳 哈尔滨 大连 客运专线 连接东北和关内地区 4 杭州 宁波 福州 深圳客运专线 连接长江 珠江三角洲和东南沿海地区 1 1铁路客运专线建设现状 1 1铁路客运专线建设 一 铁路客运专线工程概述 5 2 四横 1 徐州 郑州 兰州客运专线 连接西北和华东地区 2 杭州 南昌 长沙 昆明客运专线 连接华中和华东地区 3 青岛 石家庄 太原客运专线 连接华北和华东地区 4 南京 武汉 重庆 成都客运专线 连接西南和华东地区 客运专线 一 铁路客运专线工程概述 6 3 三个城际客运系统 1 环渤海地区城际客运系统 2 长江三角洲地区城际客运系统 3 珠江三角洲地区城际客运系统 一 铁路客运专线工程概述 7 建立覆盖全国大中城市的客运快速网络 8 1 2客运专线建设和技术特点客运专线综合了当代铁路最新技术 是庞大复杂的系统工程 具有以下特点 1 建设标准高所有线路都是按照200 250Km h及以上标准设计 建设 有的要达到350Km h 交付运营后 要满足高速度 高密度 高舒适度和高安全性的要求 达到当今世界最先进的水平 一 铁路客运专线工程概述 9 2 关键技术复杂众多 技术难度大路基变形控制技术 桥梁隧道结构技术 无砟轨道技术 精密控制测量技术等较为复杂 技术标准滞后 还有一些标准 技术条件 仍在研究和编制之中 我国国土幅员辽阔 客运专线建设工程地质复杂 有深层软土地基 湿陷性黄土地基 软岩等多种地基 由于我国铁路信号制式的特点 还必须解决通过轨道电路传输列车控制信息等技术问题 一 铁路客运专线工程概述 10 3 建设任务重16条客运专线4年左右一次建成开通 桥梁和大部分长大隧道工程需要在复杂地质条件下修建 客运专线桥梁比例平均占线路的40 以上 隧占线路比例在20 左右 其中京津桥梁比例达到线路的95 9 客运专线最长隧道达28公里 一 铁路客运专线工程概述 11 1 3客运专线土建工程关键技术1 路基沉降控制与填料改良路基是承受轨道结构重量和列车荷载的基础 是客运专线线路工程的重要组成部分 客运专线对路基的沉降变形 刚度均匀性 工程稳定性提出了很高的要求 高速列车作用下地基弹塑性与刚度 路基稳定性及变形控制 软土 松软土 湿陷性黄土 膨胀土地基处理及工后沉降控制 路桥 路隧 路堤与路堑过渡处理技术是客运专线路基工程关键技术 一 铁路客运专线工程概述 12 2 桥梁基础沉降与结构变形高速铁路桥梁应具有足够大的竖向刚度 横向刚度和抗扭刚度 并限制温差和混凝土徐变产生的上拱变形 以保证线路的高平顺性和避免不良的轮轨动力响应 墩台应具有足够大的纵向刚度 限制钢轨温度力 列车制动力产生的梁轨相对位移 严格控制墩台沉降 同时还要求桥梁与路基过渡段刚度均匀 以保证线路平顺性 列车运行的平稳性 旅客乘座的舒适性和安全性 一 铁路客运专线工程概述 13 3 高速铁路隧道技术高速铁路隧道与普通铁路隧道的最大区别在于列车以高速进入隧道时诱发的空气动力效应对行车 旅客舒适性和洞口环境产生不利影响 决定因素主要是行车速度和隧道横断面积 高速铁路隧道横断面的确定必须考虑减缓空气动力效应的需要 高速铁路隧道断面加大 结构受力复杂 对隧道开挖和支护提出很高要求 一 铁路客运专线工程概述 14 4 无砟轨道采用无砟轨道需要解决无砟轨道结构构造 绝缘措施 高性能混凝土材料 乳化沥青砂浆材料 制造 铺设技术与装备 无砟轨道与有砟轨道结构过渡段的刚度均匀性 以及减振降噪等一系列高新技术 一 铁路客运专线工程概述 15 5 高速道岔高速道岔是客运专线轨道结构的重要组成部分 其结构与状态对列车运行的安全性 平稳性 旅客的舒适性具有重要影响 计算理论 平面线形 结构设计 刚度均匀化 新型材料 制造技术与工艺 组装调试 运输铺设和维护管理等是高速道岔的关键技术 一 铁路客运专线工程概述 16 6 精密控制测量客运专线线路平顺性要求非常高 获得高质量轨道几何线形的基础是精密的测量技术 建立高等级测控网 既是施工的需要 也是线路养护维修的需要 在控制测量方面 GPS网 导线网 轨道设标网 水准网等测量等级 测量方法 精度指标和数据处理是实现高速铁路建设的关键技术 一 铁路客运专线工程概述 17 铁路客运专线路基典型断面图 二 铁路客运专线路基施工技术 2 1地基处理施工方法客运专线地基处理施工方法主要包括 排水固结法 塑料排水板 袋装砂井 挤密桩复合地基 砂桩 碎石桩 半刚性桩复合地基 粉喷桩 搅拌桩 旋喷桩 土工格栅碎石垫层 CFG桩 混凝土打入桩等等 2 2路基填筑压实方法1 路堤下部及基床底层填筑 2 基床表层填筑 3 路桥过渡段填筑 4 路基工程变形控制 二 铁路客运专线路基施工技术 19 路堤下部及基床底层 基床表层 路桥过渡段填筑填筑填筑施工质量控制要点 1 控制好施工所用的材料 特别是填料的最大干密度和最佳含水量 使施工人员熟悉施工工艺 2 以每层的实测标高结合现场做标志控制填筑厚度 填土厚度30cm 3 压实控制用核子密度仪 K30或灌砂法 水 双控检测压实度K和K30值 4 过渡段与相邻的路堤和锥坡应按水平分层一体同时填筑 二 铁路客运专线路基施工技术 20 路基工程变形控制路基工程变形控制主要是控制其 工后沉降 过程控制 根据沉降观测资料控制填土速率 防止施工期间地基失稳 破坏 及时评价地基加固措施的有效性当填方至规定标高很长一段时间后沉降曲线尚未出现明显的拐点 就应及时分析原因 并采取相应措施 沉降观测 重点观测软土 松软土地段 过渡段 其他不良地质地段等 主要观测路肩面沉降 地基面沉降代表性观测 对于无碴轨道 路堤均应进行沉降观测 观测断面间距一般为50 测量精度 国家二级水准精度 1mm 二 铁路客运专线路基施工技术 21 3 1客运专线桥梁的主要特点1 客运专线铁路桥梁长度占线路总比例很大 40m以下常用跨度桥梁占桥梁的比例在80 以上 三 铁路客运专线桥梁施工技术 常用跨度桥梁占桥梁的比例 22 2 建设周期短 同时开工的客运专线多 3 大量采用现场预制 架桥机架设的简支梁方案 4 在技术条件制定 设计 施工 质量检验等方面充分强调了结构的耐久性 三 铁路客运专线桥梁施工技术 23 3 2客运专线桥梁施工特点1 结构施工具有多样性由于客运专线桥梁上部结构主要以常用中小跨度 32 24m 箱梁为主 其主要的施工方法 集中预制架桥机架设桥位现浇节段预制拼装顶推法或多种施工方法并举的方式进行 三 铁路客运专线桥梁施工技术 24 三 铁路客运专线桥梁施工技术 预制箱梁 25 悬臂浇注 移动模架 三 铁路客运专线桥梁施工技术 26 2 施工难度大由于箱梁体积大 梁体重 32m箱梁重达853吨 24M箱梁重达622吨 因此不论采用集中预制 架桥机架设施工 还是采用支架法 造桥机进行施工 上部结构的施工难度都比以往普通铁路桥梁的施工难度 大 三 铁路客运专线桥梁施工技术 27 3 2桥梁施工技术综合上述客运专线桥梁两方面的特点 桥梁施工的主要关键是在箱梁的施工上 箱梁施工的关键又是 1 生产线的布置 流程的安排及模具的快速安装上 2 移梁 运梁设备及吊梁的设备的选择 下面以客运专线箱梁的预制架设来简要阐述桥梁的施工技术 三 铁路客运专线桥梁施工技术 28 1 箱梁的预制 存放 1 详细研究并确定梁场的位置制梁场地首先根据桥梁分布情况和铺架计划 考虑交通状况 材料来源 地形地貌 地质情况等因素 做到布局合理 2 合理规划预制梁场的布局制梁场的布置方式一般有两种 纵列式 制 梁台位纵向并列 龙门吊平移梁 和横列式 制 存梁台位平行 千斤顶顶移梁 三 铁路客运专线桥梁施工技术 29 三 铁路客运专线桥梁施工技术 纵列式 横列式 30 3 确定梁场的规模梁场的规模主要根据其所需要的生产能力确定 生产能力与梁场供应范围 制架梁工期 架梁进度及施工总工期来确定 包括 制 存梁台座的数量钢筋加工区的规模拌和站的规模材料场的大小等 4 梁场施工和移梁设备的选型 5 混凝土的施工和养护方法的确定 三 铁路客运专线桥梁施工技术 31 箱梁的模板施工 钢筋吊装入模 端模封堵 三 铁路客运专线桥梁施工技术 混凝土灌筑 32 箱梁的蒸养 箱梁的存放 三 铁路客运专线桥梁施工技术 33 2 箱梁运输及架设 1 箱梁架设施工方法箱梁架设有两种施工方法 龙门吊机直接提梁上桥运梁车直接到梁场装梁 通过便道运至架桥机下 待架孔位 进行架设 2 架桥机类型架桥机的种类较多 大致归为三种形式 步履式架桥机导梁式架桥机运架一体式架桥机 三 铁路客运专线桥梁施工技术 34 三 铁路客运专线桥梁施工技术 运架一体式架桥机 导梁式架桥机 步履式架桥机 35 箱梁的架设主要控制点 1 认真进行设备选型 2 箱梁架设前 应根据架桥机的操作规程编制详细的施工组织设计 施工工艺和安全操作细则 对于特殊部位箱梁的架设 需有针对性地制定详细箱梁的架设工艺以保证架梁地安全 三 铁路客运专线桥梁施工技术 36 三 铁路客运专线桥梁施工技术 龙门吊提梁 运梁平车运梁 架桥机架设箱梁 37 据不完全统计 我国客运专线隧道的修建数量将超过1000km 武广客运专线165km甬温福厦280km京沪高速15km石太客专76km郑州西安客专74km武汉合肥80km武汉成都300km 四 铁路客运专线隧道施工技术 4 1我国客运专线隧道的概况 38 4 2铁路客运专线隧道施工方法1 客运专线隧道的分类 四 铁路客运专线隧道施工技术 39 四 铁路客运专线隧道施工技术 2 我国客运专线隧道内净空面积 四 铁路客运专线隧道施工技术 40 3 隧道施工方法可按以下方式分类 下面将重点介绍客运专线隧道钻爆法施工的开挖方法 四 铁路客运专线隧道施工技术 41 4 隧道开挖方法隧道开挖的基本原则是 在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下 选择恰当的开挖方法和掘进方式 并应尽量提高掘进速度 在选择开挖方法时 应对隧道断面大小及形状 围岩的工程地质条件 支护条件 工期要求 工区长度 机械配备能力 经济性等相关因素进行综合分析 采用恰当的开挖方法 四 铁路客运专线隧道施工技术 42 1 开挖方法按开挖隧道的横断面分部情形来分 开挖方法可分为全断面开挖法 台阶开挖法 分部开挖法等 四 铁路客运专线隧道施工技术 43 2 主要施工方法及适用范围 四 铁路客运专线隧道施工技术 44 5 隧道施工辅助方法 四 铁路客运专线隧道施工技术 45 客运专线隧道常用辅助工法汇总 四 铁路客运专线隧道施工技术 46 5 1无碴轨道的定义 无碴轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒体道碴道床而组成的轨道结构型式 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 47 5 2无碴轨道的基本结构形式结合我国客运专线无碴轨道系统的技术引进 目前无碴轨道结构主要有几种下列几种结构形式 Rheda2000型无碴轨道武广客运专线 旭普林 Zublin 型无碴轨郑西客运专线 博格 Bogl 板式无碴轨京津城际 日本板式轨道广州新客站 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 48 Rheda 2000型无碴轨道 Rheda型无碴轨道因1972年在德铁Rheda车站铺设而得名 轨道结构组成 钢轨 300型扣件 道床板 含预制混凝土轨枕或双块式轨枕 槽形板 可选 等 德国弗莱德尔 Pfleiderer 公司1999年开发出无槽形板的Rheda2000系统 德国纽伦堡 英戈城的高速线上使用了Rheda2000系统 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 49 旭普林 Z blin 型无碴轨道设计原理和方法与Rheda2000系统基本相同 最大的不同是施工方法 采用德国Zublin公司开发的专用成套施工设备 用固定架替代钢轨支撑架 将轨排振动压入预先浇筑的混凝土中 施工机械化程度高 施工进度快 施工不需要工具轨 且受环境条件影响小 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 50 博格 Bogl 板式无碴轨道由德国MAXBogl建筑公司上世纪70年代末研发 并于1978年在达豪Dachau 卡尔斯菲尔特 Karlsfeld 线的路基上试铺了430m 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 51 板式无碴轨道结构组成混凝土底座凸形挡台预制轨道板CA砂浆调整层扣件系统 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 52 CA砂浆 轨道板 混凝土底座 4930 单位 625 70 70 2400 填充层 凸台 520 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 53 5 3无碴轨道的施工技术要点1 板式轨道的施工 1 板式轨道结构 混凝土底座凸形挡台预制轨道板CA砂浆调整层扣件系统轨道 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 54 2 板式轨道的主要施工工序下部基础验交 基标测设 底座与凸形挡台的钢筋布置与混凝土施工 临时轨道铺设 轨道板的吊装 运输 铺设与状态调整 CA砂浆灌注 凸形挡台周围树脂灌注 长钢轨铺设与焊接 轨道状态的精细调整 充填式垫板施工 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 55 板式无砟轨道板模具 板式无砟轨道绑扎钢筋 混凝土的浇注 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 56 竣工后的板式轨道 五 铁路客运专线无碴轨道施工技术 57 2 长枕埋入式或双块式无碴轨道的施工 1 长枕埋入式或双块式无碴轨道构成混凝土底座穿孔轨枕或双块式轨枕道床板 现浇 扣件系