高速铁路工程施工技术创新讲座中铁建

客运专线/高速铁路施工技术

2010年9月

目录

一、国外无砟轨道技术简述二、国内无砟轨道研究与应用三、XX城际铁路建设新技术推广应用四、结束语一、国外高速铁路发展简述为了适应高速行车的需要，提高线路稳定性、可靠性和耐久性，减少线路维修工作量，世界各国研发了多种型式的有砟或无砟轨道，其中法国的有砟轨道、德国和日本的无砟轨道应用走在各国前列。无砟轨道由于其良好的稳定性成为各国研究和应用的主流，具有代表性的无砟轨道主要有德国的Rheda(雷达)无砟轨道、Züblin(旭普林)无砟轨道、Bögl(博格板式)无砟轨道以及日本的板式轨道等。

序号国家区间轨道结构形式道岔区轨道结构形式1法国有砟轨道有砟轨道2德国双块（旭普林、雷达）、博格板轨枕埋入式3日本单元板式（大板、框架板）复合轨枕4意大利有砟轨道，试验IPA板有砟轨道5西班牙有砟轨道、雷达2000无砟轨道有砟轨道、轨枕埋入式6韩国传统雷达型（长枕埋入式）轨枕埋入式无砟轨道的主要特点轨道稳定性好，轨道几何形位能持久保持，线路养护维修工作量显著减少，从而减小对列车运营的干扰，线路利用率高；耐久性好，服务期长；平顺性及刚度均匀性好；自重轻，可减轻桥梁二期恒载；结构高度低，可减小隧道开挖断面；避免优质道碴的使用及环境破坏，无高速运行时的道碴飞溅。目前国外无砟轨道主要型式雷达双块式旭普林双块式博格板式日本板式几种国外无砟轨道的发展过程Rheda(雷达)无砟轨道于1972年铺设于德国比勒菲尔德至哈姆的线路上，以雷达车站命名。在使用过程中针对轨枕周边与道床混凝土出现裂纹的情况进行了不断优化，主要变化是由整体轨枕发展为双块式轨枕，由槽形承载层发展为平板型承载层。最初的Rheda无砟轨道（Rheda-Classic经典型）采用的是整体轨枕埋入混凝土道床，到Rheda-Berlin（柏林型）已经发展为钢筋桁梁支撑的双块埋入式无砟轨道，发展到Rheda2000时，已成为由钢筋桁架连接的双块埋人式轨道，其混凝土承载层改成平板结构，并针根据路基、桥梁、隧道等不同基础进行了局部修改。Rheda无砟轨道采用的是

VOSSLOH300-1U型（福斯罗）扣件Züblin(旭普林)无砟轨道系统于1974年开发，早期的Züblin无砟轨道中采用的是B360W60型双块式轨枕，现行的Züblin无砟轨道采用的是B361W60－1型双块式轨枕，于1999年获得了德国铁道部（EBA）的建造许可，后于2005年又获得了延期许可，Züblin无砟轨道也采用的是VOSSLOH300-1（福斯罗）扣件。在科隆－法兰克福高速铁路上成功铺设了21km。小知识：Züblin与Rheda无砟轨道系统相似，都是在混凝土承载层上铺设双块埋入式无砟轨道。它们的主要区别：一是Züblin无砟轨道双块式轨枕的钢筋桁架不外露；二是Züblin无砟轨道采用的施工工艺是先灌注轨道板混凝土，然后将双块式轨枕安装就位，通过振动法将轨枕嵌入压实到混凝土中，直至达到精确的位置。Bögl(博格)板式无砟轨道系统前身是1977年铺设在德国卡尔斯费尔德--达豪试验段的一种预制板式轨道。该轨道系统结构组成类似于日本新干线板式轨道，吸收了轨枕埋入式无砟轨道整体性和板式轨道制作和施工的特点，进行了包括预应力、结构尺寸、纵向连接等方面的优化改进，采用数控磨床加工预制轨道板上的承轨槽，采用高性能沥青水泥砂浆提供适当的弹性和粘结，并使用高精度、快速便捷的测量系统，施工机械化程度很高。1999年马克斯·博格公司分别在卡尔斯鲁尔－海德堡的罗特马耳西铺设了656米（直线）Bögl轨道试验段、汉堡－威斯特兰德的哈特斯德特铺设了285米（曲线）Bögl轨道试验段，试验结果良好；2000年德国联邦铁路管理局（EBA）颁发了“博格系统”无砟轨道的普通许可证；设计速度330km/h、2006年5月投入运营的纽伦堡-英格施塔特线铺设了35双线公里Bögl轨道。几种国外无砟轨道的发展过程型式日本新干线的无砟轨道结构型式相对单一。从20世纪50年代中期开始就针对板式无砟轨道结构开展了系统的理论研究与试验，日本板式轨道在经历了由温暖地区向寒冷地区、普通轨道板向防震轨道板、坚实基础向土质路基上长达30多年的运营实践和不断完善。日本板式轨道的应用是从桥梁和隧道开始的，在既有线和新干线先后共铺设了20多处近30km的试验段。为研究新干线的环境振动和噪声问题.又在“小山试验线”铺没了每段长为200m的17种板式轨道试验段。目前定型的板式轨道有A型、框架型及在特殊减振区段使用的减振G型等，构成了适用于各种不同使用范围的板式轨道系列。至今.板式轨道在日本既有线和新干线累计总铺设长度达2700延长公里。几种国外无砟轨道的发展过程型式二、国内无砟轨道发展简述国内对无砟轨道的研究始于20世纪60年代，与国外的研究同时起步。初期试铺过支承块式、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，之后又陆续在隧道和桥梁地段铺设过支承块式、无砟无枕结构型式，其中弹性支承块式在宁西线、兰武复线、宜万线、渝怀线等隧道内及城市轨道交通工程中得到广泛使用，累计铺设近200km。1999年前后，在秦沈客运专线狗河桥和双何桥、赣龙线枫树排隧道、渝怀线鱼嘴2号隧道、遂渝铁路试验段先后铺设了长枕埋入式、板式、弹性支承块式等多种型式的无砟轨道结构。但这些尚属科研项目，质量不够稳定，尚不能形成规模建设。随着京沪高速铁路可行性研究的进展，无砟轨道技术在我国再次得到关注，，2005年随着XX、武广、郑西客运专线的建设，我国高速铁路建设进入快速发展时期，迅速开成长大干线规模发展，并且在短期内形成具有自主品牌的核心技术。铺设段无砟轨道结构形式铺设长度/Km备注XX段XX桥长枕埋入式0.692直线，24m简支箱梁XX桥板式0.741直线，24m简支箱梁XX桥板式0.740曲线，32m简支箱梁XX线XX隧道板式0.719直线XX线XX隧道长枕埋入式0.710曲线XX隧道长枕埋入式11.060XX线XX隧道弹性支承块式36.800XX线XX隧道弹性支承块式40.368早期(1999年以前)国内无砟轨道试验研究序号轨道结构项目1区间无砟轨道CRTSI型双块式无砟轨道武广客专、200~250km/h客专长度超过6km隧道内、大西CRTSII型双块式无砟轨道郑西客运专线CRTSI型板式无砟轨道哈大、广深港、广珠及沪宁城际CRTSII型板式无砟轨道XX、京沪、京石、石武、宁杭、沪杭、杭甬、沪昆2道岔区无砟轨道轨枕埋入式无砟轨道XX、武广、广深港、广珠及沪宁城际道岔区板式无砟轨道武广、京沪、石武、沪昆3有砟轨道200~250km/h客专一般地段近年(2005年以后)国内无砟轨道应用情况

1、工程简介

XX城际铁路是我国第一条具有完全自主知识产权、世界一流水平的高速铁路，是我国铁路发展的标志性和示范性工程。该工程起自XX南站，终到XX站，全长116.55公里，工程总投资215.4亿元。三、XX城际铁路工程全线正线首次采用了CRTSII板式无砟轨道结构，一次铺设跨区间无缝线路。工程建设采用先进的综合调度系统、列控系统、防灾报警系统、综合维修系统、接地系统等先进技术。列车最高时速350公里，XX至XX全程直达运行时间30分钟，是目前世界铁路的最高运营速度。工程于2005年7月4日开工建设日，2008年8月1日开通运营。工程简介二、工程技术创新在XX城际铁路建设过程中，始终坚持“技术领先，科技创新”的理念，在路基、桥涵、无砟轨道、精密测量、四电等方面共获得工程创新成果33项。二、工程技术创新-路基

(1)成功解决了软土、松软土地区路基的工后沉降问题。

XX城际铁路沿线全部为软土、松软土地基，地基承载力低，全线铺设无砟轨道和无砟道岔，地基处理难度大，路基工后沉降控制技术及工程措施要求高。为适应高速铁路路基沉降变形控制要求，通过采用强化基床结构、桩板结构复合地基和过渡结构等措施；加强地基处理、路基填料和压实质量控制；建立完善的路基变形监测系统，实施变形监测与评估等技术措施，决策无砟轨道铺设时机。成功解决了软土、松软土地区路基的工后沉降问题，满足了高速铁路高平顺性和高稳定性的技术要求。二、工程技术创新-路基

(2)高填方路基地段首次成功采用护壁式挡土墙结构。即满足了结构要求，又节约用地50%，减少了地基处理面积，节省了投资。二、工程技术创新-桥梁(1)实施沉降变形精准测量与评估措施，有效控制了工后沉降。XX城际铁路桥梁长度占到线路长度的86.1%，桥梁基础工后沉降规范允许值为5mm，技术条件极为严格。二、工程技术创新-桥梁在单桩竖向荷载作用下桩的沉降量、桩的分层侧阻力和端阻力、水平荷载作用下桩的变形特征、桩周土的抗力特征等方面取得了重要的成果，为验证设计、优化设计，保证桥梁工程基础沉降起到了非常重要的作用。二、工程界技术创新-桥梁(2)桥梁主昏体结构摔使用寿命100年。桥梁结纪构中采霜用以耐久性为仗主要目标进行设计的高性能混粒凝土，具有高知耐蚀性、首高抗冻性繁、高抗裂着性、高抗迹碱－骨料壁反应性、筒强护筋性挑、耐磨性走及高工作厌性等特性盛，满足了早桥梁耐久障性设计主敞体结构使祸用寿命100年的质相量要求见。二、工言程技术轮创新-桥梁(3)全面掌握阔并采用了350公里整挠孔箱梁蚕设计、俱制造、欠运输、择架设等适成套技杰术。成易功研制超出32m和24m双线单箱找单室简支搅箱梁高精掉度模板。XX全线设7个梁场，夺共预制箱踏梁1828孔，为32m和24m两种结但构形式细，在国禁内均属系于首次窗设计、端制造、穿使用。捉开发研走制了SPJ驶900奶/32箱梁架壳桥机和GM50孤0提梁机傍，采用砍了德国KIR博OW公司生产童的KSC9侨00轮胎式运第梁车。SPJ9道00/3勤2箱梁架蛇桥机设状计合理圆，运行辆平稳，支操作简扬便，架犯设速度峡快，安包全可靠灯，满足配了高速般铁路双幸线整孔顿箱梁的咐架设需愚要，并半多次在XX创造10k慨m运梁距仗离内日挎架梁5孔的客描运专线缓架梁国爸内最高要纪录。二、工程盈技术创新-桥梁(4)采用大跨只梁施工技恢术、移动毯模架施工燥技术、支迷架现浇技钥术、梁部传变形控制基技术、可伏调高支座装技术，使奔主梁及主陈拱结构的箩线型达到店理想的状润态，内力红或应力与趴理想状态瞧的吻合。二、工程轮技术创新-桥梁(5)创新性池引入桥梁景观领设计理念，优化了述桥梁外形脾，使桥梁挣整体赋有牵时代气息阁。二、工程着技术创新-无砟轨糖道XX城际铁袖路使用CRT兵SⅡ型板式无慢砟轨道技锯术，第一次在国内植大规模凡铺设CRT爷SⅡ型板式无权砟轨道。尘成功研制仅应用了CRTS灰Ⅱ型板的映制造、迈安装技堡术；500m长钢轨的搜运输、铺镇设、焊接丛技术；系搜统地解决黎了与无砟默轨道相关鹿的精密测耽量、不同额专业的接汁口等问题月，为中国姑大规模开樱展高速铁露路建设积享累了宝贵枯的经验，伪起到了重捎要的示范盘作用。纵向连接眉锚固钢筋预设断普裂位置VOS营SLO疮H30史0-1有挡肩轨辨道扣件灌浆孔横向预应来力沥青水泥要砂浆二、工程全技术创新-无砟轨冤道（1）轨道板芬制造技术研究了岛超细水洲泥砼配碑制技术跟和浇筑热技术工坡艺、高置精度模违具检测炊技术、涨大吨位欢同步整跨体张拉输技术和嫁轨道板柿打磨技粒术。实现了民毛坯浇碍筑16小时达到48Mp淹a的脱模牙要求，贺达到了拘一天一屡个循环香的流水淘作业生填产能力印。二、工鱼程技术慎创新-无砟轨道（2）通过自还主研究，汁确定了无窝砟轨道绝素缘处理措剧施及接地剥技术，解柱决了我国踏无砟轨道气高频无绝授缘轨道电显路及接地循系统的技疏术难题。二、工程宝技术创新-无砟轨本道（3）底座板县施工技术扶。针对全愤桥跨越梁怠缝连续的抽底座板结泥构，研究潮并应用了克“临时端服刺+常规区+临时端刺苍”的施工宁技术，有跑效解决了敢底座板连侍续结构温度力对桥梁结供构的影响进；通过工浆艺优化和扛现场组织尾，打破了然全桥底座该板分段施您工时集中盒张拉的技彼术限制，宣实现了长敢桥上多作血业面同步派快速施工虫，提高了猪工效，节保省了时间敞。底座砼伤钢筋砼连隐续板带结惧构后浇带昼适应中苍国长桥搏方案临时端刺薄缩烘短工期的毒变通方法改进解决砼温呜度应力及页变形应力体的放散回避了月全桥后木浇带同闲时锁定祖问题，奶轨道板筑铺设可柏同时分蔽多作业馆面进行冲，缩短芳了与下奖道工序抱的流水各节拍底座板分菊段施工及搬张拉连接二、工程宇技术创新-无砟轨道（4）轨道甜板精确鲁定位测恐量技术悄。研制购并提出舞了轨道跌板精确尾定位测斗量系统蔽及其调尚整测量伏方法，僚采用自逝主研发本拥有自庙主知识唐产权的姻“SPP撕S精确定位眨软件”，元实现了轨惩道板定位气程序化、匀自动化，固提高了轨敞道板定位拢精度，满磁足了高速惨铁路对轨独道线路平观顺性的要鲁求。精调测析量系统(SPP赞S)精调系统平面布置图二、工程炮技术创新-无砟轨旷道（5）自主丽研发了CRT折SⅡ型板式顶无砟轨敲道施工童的成套放装备，零如移动晌式沥青庆水泥砂场浆搅拌膀设备，鲜轮胎式汇全液压扮悬臂门晚架式起闪重机、渐砂浆随定车起重扁机、轨叮道板绝颗缘检测究专用装川置。移动式水铁泥乳化沥增青砂浆搅熔拌设备悬臂龙门雅吊工作场蚁景随车起煤重机单板绝缘自动测试装置轨道板绝相缘检测装葱置电感电阻钳测量仪模拟测鞭量平台二、工程弹技术创新-无砟轨越道（6）水泥遇乳化沥排青砂浆扶配制与攻灌注技馆术：水挪泥乳化墙沥青砂查浆是CRTS回Ⅱ轨道板霞和水硬援性支承斜层/底座板性间的连册接层，洲是为了顽填充精腥调后的德轨道板电与水硬挺性支承爸层/底座板之使间空隙的晋一种特殊片填充材料伤，主要起戴到填充、舌支撑、承枣力和传力恒的作用，鬼并可为轨钩道提供一炉定的刚度夫和弹韧性菌。设计对忘砂浆原材森料、砂浆闯强度、弹傍性模量、拆抗冻性以汇及灌注过恢程中砂浆赖的流动度头、含气量求等都有特叼殊要求。盏通过XX城际对水严泥乳化沥鞋青砂浆的炊研究与应优用，形成逗了一套符泄合我国国捉情的水泥基乳化沥青扰砂浆配制懒方法，同真时形成了版不同工况悟下的水泥嚼乳化沥青孤砂浆拌合舒与灌注工墙艺，具有茂较强的实睬用性。水泥乳辉化沥青除砂浆灌忽注工艺水泥乳滤化沥青注砂浆工炼艺是Ⅱ型板系延统技术懂的核心碎技术之怪一。沥酿青水泥废砂浆沿挤线设置毒固定的骆加料站征加料，于采用移奖动式沥垂青水泥烈砂浆搅属拌设备冶运至现钳场，再揉通过桅项杆吊及城中间搅彩拌罐吊作装上桥哗进行灌朱注。工陶艺控制完的关键远是温度品及时间工。沥青弓水泥砂求浆温度乏控制5-3爹5℃之间，辞搅拌出卧的成品倘必须在30分钟内灌爪注完成。孩。水泥乳化浑沥青砂浆尸的组成干料水泥、户砂子、码膨胀剂液料水，阴后离子乳盆化沥青添加剂减水剂、环消泡剂水泥乳汪化沥青赶砂浆国内首六个高弹嫁模水泥亿乳化沥磨青砂浆绵配合比干料:乳化沥裳青:水:外加剂:消泡剂=145高0±10胁kg:2终50±5克kg:1胶67±7顽kg:2判kg:1剑kg水泥乳化誓沥青砂浆卖的物理指眯标科技基[2008]74号《Ⅱ型板水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》扩展度D5≥280mm含气量≤10%T280≤16s容重≥1800kg/m3D30≥280mm膨胀率0～3%T280≤22s流动度1升砂浆流出时间100±20s沥青水泥砂浆力学性能及耐久性能指标抗压强度抗折强度弹性模量抗冻性抗疲劳1d＞2Mpa1d＞1MpaE28=7～10Gpa≤2000g/m210000次循环后无损伤7d＞10Mpa7d＞2Mpa28d＞15Mpa28d＞3Mpa水泥乳化翼沥青砂浆兴灌注工艺运输及现场搅拌随车吊吊中间罐上桥桥上灌更注桥上灌注灌浆前准货备现场扩烈散度检例测D5≥2北80mm砂浆含季气量检皱测二、工处程技术肆创新-无砟轨芳道（7）成功菊将轨道周板精确样定位系赵统功能耗扩展到彻道岔板醉精确定网位上研发了环高性能C40自流平混炭凝土施工肝技术，创敌新性地采里用了“道仁岔板工厂乘预制、大型平阁板汽车遗运输、碰大吨位挂汽吊配殃专用吊呜具吊装模、道岔板现践场精确安葡装定位、碑道岔组件辛板上组装适调整”的佩施工技术来，在国内桨外首次成博功实现了扔大号码板宋式无砟道且岔的高精宋度铺设。二、工狐程技术浪创新-无砟轨道（8）自主研景发了道岔君精确定位亭的支架系贡统和道岔沃大节段吊意装技术，暂以及大号炕道岔“分诵节组装、职纵移就位止”施工技交术。在国内超首次采贺用“工涌厂预组察装、大渔节段运脚输、分端节组装涉和纵移台就位、稠高精度皱定位和均线性控奶制、现羽场灌注浆道床混我凝土”湾的创新倍技术，束解决了件大号码蜘长枕埋申入式无僚砟道岔净线性控塘制等技隐术难题江。二、工根程技术翁创新-无砟轨道（9）自主研废发了适应500m长钢轨铺猜设需要的员运输、拖筑拉、分轨经、铺设、疤焊接设备汗；为适应XX城际的科冬季低敬温条件记还研究点成功了大“低温泉锁定”祥施工技店术，形院成了自探主研究袄的无砟峰轨道500竭m长钢轨燥拖拉铺协设施工概工法，在国内样外无砟辟轨道上冤首次成饺功实现很了板式母无砟轨购道跨区鉴间无缝叼线路的他焊接、黎铺设。拖拉式羞铺轨长钢轨焊踢接打磨二、工程拳技术创新-无砟轨道(10系)精密测量朵控制技术事及应用。建立了残满足轨银道施工平及维护教精度的间坐标系外，设计和埋悦设基岩点船和深埋水退准点，精留密处理GPS观测数骆据，开稳展了GPS控制网猪、导线起网、轨惑道设标帅网的布济设形式涂、观测泥方法、族精度指辆标和数棋据处理穿及相关蓝软件研疤究等。通过施叛工和运议营检验伐，平面遥高程控功制测量康分级布榆设合理旱，各项肢测量方碑法及指释标满足报轨道铺沟设和维诊护精度余要求。XX线采用的CP3网标二、工胞程技术箱创新-无砟轨道（11）通过XX城际铁路宋建设，形悄成了350k抵m/h高速铁箩路无砟胖轨道施导工技术扯成果14项，精陷密测量杯控制技炸术5项。二、工程脉技术创新-四电工沸程(1)通信信奥号系统宵：XX城际铁眨路建成街通信系浩统（传输和务接入、电眼话交换、情数据网、GSM工-R、动力和蒜环境监控牢、救援指昆挥、同步白和时钟、朴综合网管守、综合视犹频监控等拒子系统）岸，信号系惹统（调度奖集中、列胀控、联锁倡、集中监燃测等子系竭统）以及涛旅客服务纳3个大系肝统13个涨子系统。二、工匆程技术扑创新-四电工程首次以CTC拦S-2级列控系想统为基础劲，借鉴国炉外系统集翻成技术，忆集成创新裂形成了CTCS栗-3D高速铁路耍列车运行播控制系统廉，初步形汪成了我国击高速铁路俩列控系统雪的技术体贡系。CTC肯S-3炼D列控系统帆利用地面杠轨道电路款检查列车剂占用情况组，利用地应面点式应全答器提供煮移动授权惠，并且辅轨以连续信豆息的注入凑等方式，嗽实现向CTCS以-3D车载设京备提供拨实时的躁行车许放可信息贯，克服弯了点式示信息系瞧统的缺姑陷。该系统编为我国辛首创。二、工程宣技术创新-四电工程首次在傻高速铁麦路无砟浙轨道条唱件下，柜实现ZPW爽-20嚼00A无绝缘抱轨道电向路的规桑模应用献，为后幅续高速脏铁路建店设奠定前了坚实枯的基础朽。通过应叼用XX城际铁贺路CTC系统，实涌现了运输筝指挥的高威度集中和检自动控制店，取消了艺沿线车展站的值枝班员。此举是利表用集成创磨新适应铁荡路运输生隆产力布局格调整的典终范。全线采煎用GSM-松R铁路数角字移动悦通信系盘统，实走现了高炭速移动笛语音通翅信和无总线数据公传输。二、工程条技术创新-四电工程2、牵引供闻电技术:XX城际铁敢路正线帮采用单框相工频50Hz交流2×2薄5kV雨AT供电方式谈。新建2座牵引刑变电所蒙，牵引变压居器采用固反定备用方刚式，正常凭时一组投入臂运行，另茫一组备用击，无载调压困方式，变摸压器容量31.5挑MVA。二、工程蚀技术创新-四电工程牵引变压威器采用V/V接线形式呼，每个牵柱引变电所居设置4台牵引吗变电器柏。220倒kV采用户外卵布置，2×2蒸5kV侧开关该设备采钞用户内GIS开关柜偿。二、工程占技术创新-四电工英程接触网为谜全补偿简