客运专线无碴轨道技术一课件

国内外无砟轨道技术无碴轨道概述国内外无碴轨道应用概况无碴轨道养护维修技术1无碴轨道概述

（1）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。（2）无碴轨道的特点轨道稳定性好，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；轨道几何形位能持久保持，提高列车运行的安全性；平顺性及刚度均匀性好；耐久性好，服务期长；避免优质道碴的使用及环境破坏；避免高速运行时的道碴飞溅；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。轨道必须建于坚实、稳定、不变形或有限变形的基础上，一旦下部基础残余变形超出扣件调整范围或导致轨道结构裂损，修复和整治困难；初期投资相对较大；振动、噪声相对较大。无碴轨道的特点（续）（3）适于无碴轨道铺设的范围基础变形相对较小的桥梁、隧道区段；地质条件好、基础坚实、工后沉降易于有效控制的路基、道岔区段；优质道碴短缺、人工费用高的地区。（4）无碴轨道结构型式的分类

自上世纪60年代中期开始，世界各国铁路相继开展各类无碴轨道结构的研究，一些国家已把无碴轨道作为高速铁路的主要结构型式全面推广应用。在高速铁路上推广应用无碴轨道的国家和地区主要是日本、德国、荷兰、意大利、韩国、我国（包括台湾省）等。目前投入正式运营的运行时速最高的无碴轨道就是京津城际铁路，时速350Km/h。2.国内外无碴轨道的应用概况2.1日本新干线2.2德国高速铁路无碴轨道2.3其它国家和地区的无碴轨道2.4我国无碴轨道的应用2.1日本新干线从60年代开始致力于板式轨道的试验研究，目前其累计铺设里程已达2700多km（其中新干线约1600多km），为世界上铺设无碴轨道最多的国家。板式轨道最初铺设在隧道内，以后逐渐扩大到桥梁和路基上。山阳、东北、上越、北陆、九州等新干线全部桥、隧及部分路基区段均铺设了板式轨道。日本新干线无碴轨道所占比例东海道新干线(东京～新大阪）山阳新干线(新大阪～冈山）山阳新干线(冈山～博多）东北新干线(东京～盛冈）上越新干线(大宫～新泻）北陆新干线(高崎～长野）10095569311082849151585（1）日本板式轨道的结构组成

板式轨道的结构组成：钢轨扣件预制轨道板乳化沥青水泥（CA）砂浆调整层混凝土底座轨道板间的凸形挡台（2）板式轨道结构型式的发展历程

日本板式轨道主要由铁道综合研究所研发，在研发过程中，曾提出多种结构设计方案，如A型、M型、L型和RA型等，目前日本板式轨道的标准结构型式：框架式－RC或PRC型普通A型（平板式）－RC或PRC型减振G型－－日本框架（AF）型板式轨道特点

为节省板式轨道的建设成本，减小轨道板的翘曲，在A型轨道板的基础上，研制出框架型（AF）轨道板，并作为目前标准型式推广应用。－－日本普通A型板式轨道（RC、PRC）特点

最初为普通混凝土（RC）平板结构，为应用于东北、上越新干线的寒冷地区，后来又研制出双向预应力结构（PRC）的轨道板，以防止开裂和冻胀。

日本普通混凝土框架型（RC）轨道板日本预应力混凝土框架型（PRC）轨道板－－日本减振G型板式轨道特点

为使高速列车运行满足社会环保对振动、噪声的要求，在特殊要求区段铺设减振型板式轨道。－－桥上A型板式轨道（含伸缩调节器区段）（3）日本板式轨道的应用示图－－路基上板式轨道日本板式轨道在土质路基上的应用板式轨道在土质路基的应用从80年代开始研究，90年代初开始试铺；北陆新干线应用前，确定路基沉降目标值为30mm，在铺设60m试验段后，观测下沉6.2mm，1993年在北陆新干线铺设了10.8km，占土质路基上的的1/4；在软弱路基上慎用。－－减振G型板式轨道在车站高架桥上的应用

橡胶垫层CA砂浆2.2德国无碴轨道的应用德铁无碴轨道从理论分析、室内试验、运营线上短区段试铺到目前大规模铺设经过近40年的发展历程。尽管由于初期技术不成熟，造价相对较高而引起了较多的批评，但随着高速线有碴轨道道碴磨损速率加快，维修工作量增大，以及无碴轨道技术的逐渐成熟、区段试铺无碴轨道的良好效果，自上世纪90年代后，决定在时速250km/h以上的新建高速线全面推广应用无碴轨道结构。（1）德铁无碴轨道的结构型式德国无碴轨道结构型式繁多，基于统一的设计基本要求，立足于企业开发研制。尽管德铁的无碴轨道结构型式多种多样，但对扣件系统、下部结构物（土质路基、桥梁和隧道）的技术要求都是统一的。任何无碴轨道新结构在纳入德铁路网之前，必须获得德铁技术委员会（EBA）的批准。

EBA→认证试验室综合评价→有限长度的试铺→5年的运营考验。柏林～汉诺威：RhedaClassic、Zublin、FFC、ATD、BTD型等科隆～法兰克福：RhedaClassic、RhedaBerlin、Zublin型纽伦堡～英戈城：Rheda2000、Bögl型德国博格轨道板技术和弗罗斯扣件系统得到了广泛应用（2）德铁无碴轨道扣件系统（Vossloh300型）调高量：－4/+26mm调距量：±5mm节点刚度：22.5±2.5

kN/mm扣件系统的高低与左右调整（Vossloh300型）（3）Rheda2000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。Rheda-2000型无碴轨道的设计特点用钢筋桁架组成的双块式轨枕取代了普通Rheda型中的预应力轨枕，减少了新、老混凝土的结合面，提高了结构的整体性；取消了槽形板结构，道床板一次浇筑完成；轨道建筑高度降低（650→473mm），降低工程造价。Rheda-2000型无碴轨道的主要设计要求a.荷载取值：UIC71荷载分布图示均布荷载p均布荷载pb.道床板混凝土道床板的是一个纵向连续、无伸缩缝及中心配筋的钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C30/37，最小厚度为240mm，最小宽度2800mm。道床板结构配筋：纵向18Ф20，配筋率0.8％～0.9％（高配筋率是为了保证在低温条件下产生有控制的裂纹，即裂缝间隔2～2.5m，裂缝宽度小于0.5mm）。每根轨枕间配1根Ф16的横向钢筋。混凝土保护层的最小厚度50mm。道床板材料设计要求：混凝土强度等级：C30/37抗压强度：30MPa（圆柱体抗压强度）

37MPa（立方体抗压强度）弹性模量：E＝34000MPa弯曲抗拉强度：≥5.5MPa混凝土中水泥最低用量：350kg/m3混凝土水灰比：≤0.45钢筋：Ⅱ级热轧螺纹钢筋c.路基上水硬性支承层HGT设计和施工要求技术要求引用了德国道路工程的相关技术标准，即：“道路工程承力层的附加技术条件与规程”（ZTVT-StB95）－－骨料最大粒径32mm，有级配要求。设计厚度：300mm设计宽度：3400mm强度等级：C12/15抗压强度：12MPa（圆柱体抗压强度）

15MPa（立方体抗压强度）弹性模量：E＝5000～10000MPaHGT层利用滑模摊铺机施工成型。沿线路纵向每5m设一沟槽，沟槽的深度必须大于支承层厚度的35％。外形尺寸及平整度要求：高程：与设计值偏差+5mm～-15mm；平整度：10mm/4m

厚度：整个施工段的厚度算术平均值不超过设计值的10％，个别厚度不得低于设计值25mm。HGT层表面应有适当的粗糙度，支承层表面须作拉毛处理。HGT层的施工铺设－－路基上Rheda-2000型无碴轨道Rheda-2000型的轨道排架Rheda-2000型无碴轨道c.桥上Rheda2000无碴轨道设计①道床板②混凝土底座（超高设置，凹槽或凸台限位）③钢筋混凝土保护层（110mm）④隔离层⑤防水层桥上Rheda2000横断面（曲线）－－桥上Rheda2000横断面（直线）－－隧道内Rheda2000横断面德铁土质路基上普通Rheda型无碴轨道德铁道岔区无碴轨道德铁伸缩调节器区段无碴轨道（4）德国博格（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。1999年6月在洛特马尔斯（Rot-Malsch）车站试铺了656.5m；1999年10月胡苏姆（Husum）-尼布尔（Niebüll）线试铺了214.5m；通过试验段的动力测试和长期观测，德铁批准在纽伦堡～英戈斯塔特的高速线上正式使用，铺设35km。德国博格板式轨道的设计特点

为适应线路平面和纵断面条件，轨道板出厂对承轨槽部分进行高精度（0.1mm）打磨处理，打磨参数由线路设计预先计算确定；轨道板在线路的位置是固定的，出厂前进行编号对应。轨道板铺设完成后的轨道状态调整工作量少，轨道铺设精度高（0.5mm）；路基上板式轨道的现场混凝土灌注工作量少，施工速度较快；轨道可修复性较好。轨道板在线路上的位置固定，通用性较差；轨道板需要在工厂进行机械加工，成本较高；2.3其它国家和地区无碴轨道（1）英国采用的PACT型（整体浇筑式）无碴轨道；（2）韩国汉城～釜山高速铁路一期工程的3座长隧道和光明车站采用了普通Rheda型无碴轨道；（3）台湾台北～高雄高速铁路区间采用日本板式轨道，站内及两端300m区段采用Rheda2000型无碴轨道。（4）瑞士：1966年瑞士国有铁路首次采用弹性支承块式（LVT）无碴轨道以来，在很多国家得到应用，如：英吉利海峡隧道、丹麦、葡萄牙、比利时等。弹性支承块式无碴轨道一般适于有减振降噪要求的隧道区段，如城市地铁等。我国秦岭隧道（18.4km）、广州、深圳地铁、武汉、津滨轻轨等采用了这种结构型式。瑞士弹性支承块式无碴轨道简介

弹性支承块由混凝土支承块、橡胶套靴、块下橡胶垫板组成。轨下胶垫与块下胶垫的双层弹性实现特殊减振要求；在高速线上尚无应用实践。台湾高速铁路桥上无碴轨道横断面荷兰高速铁路软基上的Rheda2000型无碴轨道2.4我国无碴轨道的发展及应用

（1）我国早期无碴轨道我国50年代末～1984年，累计铺设各种型式的整体道床300多km；85年～95年无碴轨道的研究基本中断。结构型式以混凝土支承块式为主，其它型式有：短木枕式、整体灌注式、板式轨道等。应用范围：主要在隧道内、站场、城市地铁，而在桥上、路基上铺设较少，铁路桥上无碴轨道采用的结构型式为无碴无枕结构，如：九江长江大桥的引桥；我国隧道内支承块式整体道床九江长江大桥引桥无碴轨道结构赣龙线板式轨道渝怀线鱼嘴2号隧道秦沈线沙河桥长枕埋入式秦沈线双何桥板式轨道(2)我国无碴轨道的前期研究成果我国自上世纪90年代中期开始高速铁路无碴轨道的前期研究，包括理论计算分析、室内模型试验、试验段铺设及性能测试。借鉴国外无碴轨道的实践经验，在前期研究中，初步提出了“无碴轨道结构的选型原则”。

无碴轨道结构的选型原则在高速列车长期动荷载作用下，轨道结构应保持安全、可靠的几何状态，并具有足够的承载强度贮备，结构长期使用的耐久性好；轨道结构具有较好的弹性，以提高乘坐舒适性，减缓轮轨间的冲击作用；结构简单，便于组织快速施工和安装，便于配套设备和机械的应用，施工进度应符合铺轨要求，对于混凝土道床的局部损坏应考虑有修复的可能性；

在无碴轨道的基础确保坚实稳定的情况下，需考虑因施工误差以及下部基础变形等引起的轨面标高的改变，其配套的扣件设计应考虑有足够的调整量和可行的调整方法；与有碴轨道相比，无碴轨道结构的造价应控制在2倍以内，由于无碴轨道可大幅度降低维修费用，其综合经济效益可被接受，从而有推广应用的价值。（3）我国客运专线无碴轨道技术

结合我国客运专线无碴轨道系统的技术引进，采用了以下几种无碴轨道结构的设计与施工技术，重点介绍京津城际：

Rheda2000型无碴轨道－－武广客运专线

旭普林（Zublin）型无碴轨道－－郑西客运专线

博格（Bogl）板式无碴轨道－－京津城际日本板式轨道－－广州新客站、石太等以下重点介绍京津城际铁路的无砟轨道技术京津城际铁路概述

京津城际铁路是连接首都北京和天津市的重要交通工程，起于北京南站，终至天津站，总里程为116.57km（