1、高速铁路双块式无砟轨道施工技术解析摘要随着我国高速铁路的发展，我国已建成了多条高速铁路。高速铁路施工技术渐渐成熟，现在我国的高速铁路为双块式无砟轨道，双块式无砟轨道的施工技术已经成熟，本文主要介绍了双块式无砟轨道道床板的施工技术等，从无砟轨道结构开始，无砟轨道主要组成钢轨、扣件、轨枕及道床板，再介绍了双块式的施工工艺及施工组织；最后介绍了双块式无砟轨道的质量检查标准。关键词：无砟轨道施工，道床板，施工技术Abstract随着我国高速铁路的发展，我国已建成了多条高速铁路。高速铁路施工技术渐渐成熟，现在我国的高速铁路为双块式无砟轨道，双块式无砟轨道的施工技术已经成熟，本文主要介绍了双块式无砟轨道道
2、床板的施工技术等，从无砟轨道结构开始，无砟轨道主要组成钢轨、扣件、轨枕及道床板，再介绍了双块式的施工工艺及施工组织；最后介绍了双块式无砟轨道的质量检查标准。As the development of China Railway, China has built a number of high-speed railway. Construction technology of high speed railway gradually mature, now Chinas high-speed railway for double block ballastless track, constru
3、ction technology of double block ballastless track has been mature, this paper mainly introduces the double block ballastless track slab construction technique, starting from ballasted track structure, ballastless track, consisting mainly of rail fastener, sleeper and ballast board, and then introdu
4、ces the construction technology and organization of double block type; finally introduces the quality inspection standards of double block ballastless track.Key words:Ballastless track construction，Slab，Construction technology第1章引 言1.1 高速铁路概述1.1.1 高速铁路定义及发展简介高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。所谓高速铁路，通常是指最高运行时速在200
5、公里及其以上的铁路。其具有速度快、运量大、安全性能高、准确性高、耗能少、占地少、工程投资低、环境污染轻、舒适度高、效益好等主要技术经济优势。1. 国外高速铁路建设发展状况自以日本新干线、法国TGV为代表的高速铁路投入运营以来，它以安全可靠、技术创新、优质服务等特色为铁路发展带来了新的机遇，为国民经济的发展带来了巨大的动力。高速铁路的成功，有力地促进了国家经济的增长和社会进步，促进了沿线经济发展。高速铁路的发展不仅仅在欧洲、亚洲得到推广，目前在美洲和澳大利亚也在进行推广。从20 世纪初至50 年代，德、法、日本等国都开展了大量的有关高速列车的理论研究和试验工作。1903 年10 月27 日，德国
6、用电动车首创了试验速度达210km/h 的历史记录；1955 年3 月28 日，法国用两台电力机车牵引三辆客车试验速度达到了331km/h，刷新了世界高速铁路的记录。至20 世纪60 年代，高速铁路技术进入了实用阶段。1964 年10 月1 日，世界上第一条高速铁路日本的东海新干线正式投入运营，时速达到210km，突破了保持多年的铁路运行速度的世界纪录，从东京到大阪只须运行3 小时10 分钟(后来又缩短到2 小时56 分)。由于其旅行速度比原有铁路提高一倍，但票价较飞机便宜，从而吸引了大量的旅客，使东京至名古屋间的飞机航班不得不因此而停运。这是世界上铁路与航空竞争中首次取胜的实例。继东海道新干
7、线之后，又陆续建成山阳、东北、上越等新干线。之后，法国在1981 年建成了它的第一条高速铁路(TGV 东南线)，列车时速到270km；后来又建成了TGV 大西洋线，时速达到300km；1990年5 月13 日试验的最高速度已达515.3km/h，可使运营速度达400km/h。1993 年TGV 北线(也称北欧线)开通运营，全长333km。它可由巴黎经里尔，穿过英吉利海峡隧道通过伦敦，并经欧洲北部比利时的布鲁塞尔、东连德国的科隆，北通荷兰的阿姆斯特丹，成为一条重要的国际通道。被称为“欧洲之星”的高速列车于1994 年11 月在法、英、比三国首都间正式投入运营。1997 年12 月以巴黎、布鲁塞尔
8、、科隆、阿姆斯特丹四大城市字首命名的TGV-PBKA 高速列车开始运行。1994 年5 月大巴黎区外环线建成后，北线、东南线和大西洋线可绕过巴黎相对连接成为一个高速铁路网系统。法国的高速铁路后来居上，在一些技术、经济指标上超过日本而居世界领先地位，现在已有高速铁路1200 多公里，而且由于TGV 列车可以延伸到既有线上运行，因此TGV 的总通车已达5921km，覆盖了大半的法国国土。在日本、法国修建高速铁路取得成效的基础上，世界上许多国家掀起了建设高速铁路的热潮，美国、意大利、德国、原苏联、西班牙、韩国等国也先后新建或改建了高速铁路。2004 年4 月1 日，韩国高速铁路(KTX)在京釜线(汉
9、城釜山)、湖南线(汉城木浦)同时开通，继日本、法国、德国、西班牙之后成为世界上第五个拥有时速300km/h 高速铁路的国家。2. 国内高速铁路建设发展状况1994年，我国第一条广州深圳准高速铁路建设成并投入运营，其旅客列车速度为160200km/h，不仅在技术上实现了质的飞跃，更主要的是通过科研与试验、引进和开发，为建设我国高速铁路做好了前期的准备，称为我国高速铁路化的起点。2003年，我国第一条秦皇岛沈阳快速客运专线建成并投入运营，通过秦沈线的建设和运营的实践，可以探索到适合中国国情的高速客运专线的技术标准、施工方法、运营管理及维护等一系列经验。根据我国中长期铁路网规化和铁路跨越式发展的思路
10、，到2020年，我国将建立省会城市及中大城市间的快速客运通道，建成“四纵四横”铁路快速通道以及四个城际快速客运系统，建设客运专线1.2万km以上，构成我国高速铁路的基本框架，以便解决我国主要干线铁路运力不足和，满足社会经济发展的需要。(1)“四纵”客运专线北京上海客运专线，贯通京津至长江三角洲东部沿海经济发达地区；北京武汉广州深圳客运专线，连接华北和华南地区；北京沈阳哈尔滨（大连）客运专线，连接东北和关内地区；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。(2)“四横”客运专线徐州郑州兰州客运专线，连接西北和华东地区；杭州南昌长沙客运专线，连接华中和华北地区；青岛石家庄太原客运
11、专线，连接华北和华东地区；南京武汉重庆成都客运专线，连接西南和华东地区。(3)四个城际客运系统环渤海地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区、川渝地区城际客运系统，覆盖区域内重要城镇。目前，天津、武汉、郑西、石太、合武、甬台温、温福、福厦、广深港、胶济、哈大等16条时速200km及以上的客运专线和城际铁路相继陆续开工建设或通车，建设规模为5600km；京沪、京石、石武、津秦等10条客运专线也陆续开工，建设规模为4100km；已经开工和即将开工的客运专线总里程达到9700km。其中，时速300km的京津城际客运专线已于2008年奥运会开始前建成并投入运营，从北京到天津半小时即可到达；京沪高速铁路将于
12、2008年4月全线开工，预计2010年建成。再经过3到5年的时间，京哈、京广、京沪、陇海（东段）、哈大、东南沿海等客运专线将全线贯通，加上既有提速线路，我国铁路快速客运网将初步形成。1.1.2 我国对高速铁路的需要高速铁路代表着世界铁路现代化发展的大趋势，高速铁路是交通运输的重大成果，是人类的共同财富。作为铁路大国，我国理应尽快建设高速铁路，这是我国国情所决定的。首先，高速铁路是经济及社会发展的需要。随着我国经济的飞速发展，运输需求必将高速增长，社会节奏的加快，时间价值观念越来越来越强，交通运输的高速化，是我国经济及社会发展的必然结果。对我国而言，土地、能源、环境方面的压力远大于其他国家，高速
13、铁路可充分发挥其技术经济优势，缓解上述诸多方面的压力，所以发展高速铁路是我国经济及社会发展的需要，是我国国情的需要。其次，我国客流特点适宜发展高速铁路。我国未来的铁路客流有三大特点: 一是量大，这是我国人口众多决定的，今后10至15年，即使每人每年做一次火车，铁路旅客发送量将达26亿人次以上。二是集中，这是人口分布和工业布局主要集中在东部沿海的必然结果。我国客流主要集中在京沪、京广、京沈、哈大、陇海、浙赣等主要干线上。由于我国的城市群也主要分布在这些铁路干线沿线，客流集中的趋势还将加剧。三是行程长，这是广阔的疆域、人们的活动范围较大形成的。量大、集中、行程长正是高速铁路的优势所在，公路和民航都
14、难以胜任。再次，客货分线为发展高速铁路创造了条件。客流集中的线路也正是货运繁忙的线路，这是我国铁路运输的基本特点。这些线路目前已是双线自动闭塞。由于今后客货运量的增长仍将集中在这些线路上，进一步的扩能只能是修建第二双线，实行客货分线运输。由于货运系统（专用线、货场）已定型，难以挪动，一般既有线将主要承担货运任务；新建第二线以客运为主。这样就为发展高速铁路创造了条件。最后，发展高速铁路是贯彻可持续发展战略的体现。高速铁路的社会成本远远低于公路和航空，因此国外尤其是一些发达国家，都把发展高速铁路作为在交通领域贯彻可持续发展战略、调整交通运输结构的重要手段。基本国情及客流特点决定了我国主要发展大容量
15、、低耗能、少占地、适应性强的公共交通体系。高速铁路就是这样的公共交通体系中的佼佼者，他既能适应我国客流的特点，也能较好的解决人们有限的支付能力与日益增长的旅行需求之间的矛盾，以及日益增长的客流与有限的运输能力之间的矛盾。同时由于高速铁路具有耗能低、占地少、污染轻的特点，在我国发展高速铁路同样是在交通运输领域贯彻可持续发展战略、优化交通运输结构的重要手段。因此，在我国发展高速铁路是从国情出发的最现实的选择；是发展交通，优化和提升交通运输结构的重大战略决策；是我国铁路高层次、大幅度扩大旅客运输能力的新途径；是“科技兴路”发展战略最重要的组成部分；是交通运输领域贯彻可持续发展战略的具体体现。1.1.
16、3 我国高速铁路无砟轨道现状我国高速铁路无砟轨道道床结构现在为CRTS型双块式无砟轨道。已建成的CRTS型双块式无砟轨道铁路线路有大西客专、兰新客专等，在建项目有沪昆客专等。第2章 双块式无砟轨道结构CRTS型双块式无砟轨道由60kg/m钢轨、WJ-8B型扣件、SK-2型双块式轨枕、混凝土道床板等组成。轨枕采用SK-2型双块式轨枕。如下图2.1、2.2。图2.1 CRTS I型双块式无砟轨道结构图2.2 SK-2型双块式轨枕正线焊接用钢轨采用60kg/m、100m定尺长、非淬火无螺栓孔新轨。扣件采用WJ-8B型弹性扣件，扣件结构见图2-3。图2.3 WJ-8B型扣件组成2.1 路基地段无砟轨道
17、路基地段CRTS型双块式无砟轨道结构组成自上而下分别为钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板、支承层。轨枕间距一般取650mm，不宜小于600mm。道床板设计为连续铺设、双层配筋结构，混凝土标号为C40。道床板宽2800mm，厚260mm。道床板内纵横向钢筋在节点处用绝缘卡连接，浇筑混凝土前测试绝缘电阻。道床板接地每不超过100m形成一个接地单元。综合接地钢筋利用结构钢筋，设三根纵向接地钢筋，道床板上层中心一根钢筋和最外侧两根，连续道床板不超过100m设置一条横向接地钢筋，纵横向钢筋交叉点焊接，与其它钢筋交叉时绝缘卡连接。路桥、路隧过渡段在路基地段连续道床板两端，30m长以下路基不设端梁，30100m
18、长路基两端各设一个端梁，超过100m长的路基两端各设两个端梁。路基起终点至端梁后20m范围内道床板下设置钢筋混凝土底座（长度30m以下路基地段全段设置钢筋混凝土底座），其余地段在路基基床表层铺设支承层。底座宽3400mm，厚300mm，混凝土标号为C30。底座内采用双层钢筋，表面不切割假缝。支承层宽3400mm、厚300mm。当采用水硬性混合料时支承层两侧设3:1的斜坡，当采用低塑性水泥混凝土时侧面采用不设3:1的斜坡。支承层应连续摊铺并每隔不大于5m设一处深度约105mm的横向伸缩假缝。伸缩假缝位置在两轨枕的中间设置，避免伸缩假缝位置处于轨枕块的下方。道床范围内支承层浇筑完后应进行拉毛。端梁
19、与道床板一起浇筑，形成一个整体。端梁在路基基床表层内埋置深度为1m。端梁钢筋与道床板底层钢筋绝缘绑扎固定。CRTS型双块式无砟轨道，在路基地段的轨道结构高度为815mm。路基道床板横断面见图2.4，轨道结构高度见表2-1。图2.4 路基地段无砟轨道结构示意图表2-1 轨道结构高度组成表结构组成结构高度（mm）轨道结构高度（mm）钢轨176815扣件34承轨面至道床板面高差45道床板260底座300曲线超高设置在基床表层，均采用外轨抬高方式，超高渐变在缓和曲线上完成。2.2 隧道地段无砟轨道隧道地段CRTS 型双块式无砟轨道结构组成自上而下分别为钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板。轨枕间距一般取65
20、0mm，不宜小于600mm。道床板混凝土标号为C40，宽2800mm，厚60mm。道床板结构内纵横向钢筋在节点处用绝缘连接，道床板混凝土浇筑前测试绝缘电阻。接地钢筋利用道床板内结构钢筋，设三根纵向接地钢筋，上层轨道中心一根和最外侧两根。道床板接地每不超过100m形成一个接地单元。隧道内道床板根据在隧道中的位置分两种配筋方式，距洞口200m范围内的结构配筋和大于200m范围的结构配筋。隧道洞口及距离隧道洞口200m范围内道床伸缩缝前后连续浇筑道床板端部10m范围内仰拱回填层植入15排销钉，每排4根，销钉横向间距0.7m对称布置，纵向间距根据轨枕间距情况调整，使其位于轨枕间距正中间。销钉采用规格M
21、27、长350mm，其中植入下部隧道结构的长度为200mm。距隧道洞口大于200m范围道床伸缩缝前后连续浇筑道床板端部仰拱回填层或结构底板植入6排销钉，每排4根，销钉横向间距0.7m对称布置，纵向间距根据轨枕间距情况调整，使其位于轨枕间距正中间。销钉采用规格M27、长350mm，其中植入下部隧道结构的长度为200mm。隧道内采用线间设排水沟，线路两侧设线路纵坡的排水方式。直线地段的道床板需在板面设置横向排水坡，避免道床板表面积水。CRTS型双块式无砟轨道，在隧道地段的轨道结构高度为515mm。隧道道床板横断见图2.5，轨道结构高度见表2-2。图2.5 隧道地段无砟轨道结构示意图表2-2 轨道结
22、构高度组成表结构组成结构高度（mm）轨道结构高度（mm）钢轨176515扣件34承轨台至道床板面高差45道床板260曲线超高设置在道床板上，采用外轨抬高方式，超高渐变在缓和曲线上完成。2.3 桥梁地段无砟轨道桥梁结构地段无砟轨道结构形式按照桥梁无砟轨道结构设计，由钢轨、扣件、双块式轨枕、混凝土道床板、混凝土底座组成。轨枕间距一般为623mm，最大不大于650mm，最小不小于600mm。道床板混凝土标号为C40,采用分块浇筑。道床板宽2800mm，厚260mm。每块道床板设两个凸向底座方向的限位凹槽，凹槽成四棱台型，倾角为1:10，上下表面尺寸分别为1022mm700mm、1000mm678mm
23、，高110mm。CRTS型双块式无砟轨道，在桥梁结构地段结构高度为725mm。桥梁结构道床板横断面见图3.6，轨道结构高度见表3-3。图2.6 桥梁地段无砟轨道结构示意图表3-3 轨道结构高度组成表结构组成结构高度（mm）轨道结构高度（mm）钢轨176725扣件34承轨台至道床板面高差45道床板260底座210道床板采用双层配筋结构，上层钢筋在双块式轨枕桁架钢筋上，下层钢筋在桁架钢筋下面。钢筋净保护层为35mm。道床板结构内纵横向钢筋之间用绝缘卡连接，浇筑前测试绝缘电阻。接地钢筋采用结构钢筋，每块道床板设三根纵向接地钢筋，上层钢筋中选轨道中心处一根和最外侧两根钢筋。每块道床板内设一根横向接地钢
24、筋。纵横向接地钢筋交叉点焊接连接。每块道床板两端设接地端子，相邻板间接地端子用截面积200mm2、长约0.4m不锈钢接地电缆连接。接地单元最大长度不超过100m形成一个接地单元。底座板直接浇筑在桥面上。采用分块式，长度、宽度与道床板相同。每块底座板上设置两个凹槽，与道床板限位凹槽相匹配。凹槽四周铺设弹性垫层。道床板与底座板间采用聚丙烯土工布隔离。曲线超高设置在底座板上，均采用外轨抬高方式，超高渐变在缓和曲线上完成。第3章 作业准备3.1内业技术准备(1)线下工程变形和无砟轨道铺设条件评估。无砟轨道施工前，按相应的线下工程变形观测实施细则及沉降评估工作流程,对线下工程沉降变形、梁体徐变变形和无砟
25、轨道铺设条件分析评估，确认符合设计和客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南要求后方可进行无砟轨道施工。(2)组织技术人员对无砟轨道施工图进行学习与审核。组织学习规范和技术标准（高速铁路轨道工程施工技术指南、高速铁路轨道工程施工质量验收标准等）。(3)人员培训：在无砟轨道工程施工前，对施工管理人员（各个工序负责人、材料运输、机械调配人员）、测量人员（主要内容：三级控制网的布设、施工过程控制）、试验人员（主要内容：道床板、底座板、支撑层混凝土原材料试验、施工过程指导试验）、质量检测人员、各种机械操作人员以及各个工序的辅助作业人员等相关人员进行系统培训。培训教材主要为施工作业指导书，培训内容包括轨
26、排框架法无砟轨道施工、工艺流程、施工方法、物流组织、工序质量控制标准及检验验收方法、注意事项等。培训考核合格后上岗。(4)混凝土配合比设计：按照设计标号和材料要求，根据混凝土原材料品质、设计强度等级及施工工艺对工作性的要求选定施工用理论配合比。至少提前2个月按照耐久性混凝土和施工工况进行混凝土配合比设计。泵送混凝土的泵送距离宜为150200m，坍落度宜为1517cm；吊斗或布料机施工混凝土的坍落度宜为1315cm。(5)制定施工安全、质量保证措施。(6)编制完成无砟轨道实施性施工组织设计和开工报告。3.2 外业准备(1)进行线下工程验收：进行无砟轨道施工前，依据线下工程质量验收标准，对线下工程
27、进行检查。全面整理、验收，满足验要求后形成验收报告。检查交接完成后，方能进行无砟轨道施工。隧道检查内容：隧道底板及仰拱填充表面高程、宽度、平整度和横向排水坡；隧道中线检查；隧道衬砌注浆回填；过轨管线；接地端子；全隧排水系统、 内业资料。 路基检查内容：基床表层级配碎石压实质量、表层填筑厚度、中线及高程、 宽度及横坡、 平整度、接触网基础、 电缆井及过轨管线、内业资料。桥梁检查内容：桥面附属施工完成，包括防护墙、竖墙、接触网基础、遮板和栏杆安装、电缆槽防水层。桥梁中线及高程、桥面平整度、梁端相对高差、桥面底座板2.8m范围内拉毛、桥面预埋件（包括桥面预埋套筒、接地端子、接地钢筋、预埋泄水孔）、桥
28、面清洁、内业资料。(2)完成CP、CP及水准基点的复测，CP点桥上加密，CP建网、测设及评估工作。(3)施工管理人员与作业人员全部进场，满足无砟轨道施工人员配置要求。(4)施工所需工装设备、机具全部进场，满足无砟轨道施工设备机具配置要求并经监理验收合格。(5)施工所需材料进场并经验收检验合格。(6)完善施工道路的通行条件，包括道路长度、宽度、坡度、转弯半径、会车点位置、通道出入口的具体位置等,满足无砟轨道施工需要。(7)无砟轨道上线施工前完成场外底座板、道床板模拟演练。(8)对混凝土拌和站检查验收，满足无砟轨道施工要求。第4章 技术要求(1)为满足无砟轨道施工高精度的要求， CP和CP复测、C
29、P点加密测设、CP点布网测设及预评估，均由中铁三局集团公司旗下测量公司负责实施。(2)在无砟轨道施工前先进行场外模拟试验和试验段施工，并按要求申报首件验收。(3)现场专业化队伍配置。所有施工人员在施工前必须进行专业培训，考试合格后方可上岗，各工序人员固定。(4)支撑层采用C15混凝土模筑法施工。道床板采用“轨排框架法”施工。(5) 混凝土采用自动计量搅拌机集中拌和，混凝土搅拌运输车运输。第5章 施工程序与工艺流程5.1施工程序第一步：对路基、桥梁、隧道结构物工后沉降和梁体收缩徐变情况进行评估。复测CP、CP控制点并布设测量加密桩控制点，布设测量CP控制网，并进行控制网分段测量、评估。第二步：线
30、下工程验收。第三步：对桥面、隧道仰拱回填层顶面、路基基床表层顶面清理，冲洗干净表面杂物。第四步：底座板/支撑层施工。第五步：桥梁道床板中间隔离层施工。第六步：铺设道床板底层钢筋、组装轨排、轨排粗调。第七步：顶层钢筋绑扎、纵横向模板安装及接地焊接、轨排精调。第八步：道床板混凝土浇筑、养护，拆除轨道排架、模板，进入下一道循环。5.2施工流程图详见图5-1“CRTS I型双块式无砟轨道轨排框架法施工工艺流程图”图5.1 CRTS I型双块式无砟轨道轨排框架法施工工艺流程图第6章 施工要求6.1施工准备6.1.1原材料进场检验与存放CRTS型双块式无砟轨道所需原材料包括：混凝土用原材料、钢筋、轨枕、4
31、mm厚聚丙烯土工布、绝缘卡、接地端子、弹性垫板、泡沫板、销钉、泡沫板等。混凝土用原材料进场经检验合格后存放于混凝土拌和站内；钢筋原材进场检验合格后存放于钢筋场钢筋棚内，采用枕木支垫；钢筋半成品在厂家加工成型运至钢筋场后，运至施工现场，采用1515cm方木支垫，按规格、型号分类堆码，挂牌标识，彩条布覆盖。土工布、弹性垫板、泡沫板进场后，按照设计要求进行检验验收，存放于库房内，避免日晒、雨淋。其它小型材料进场后直接存放于库房，使用时运至现场。6.1.2轨枕进场与存放轨枕由本标段三穗轨枕场预制，由线下各项目部自行去轨枕场验收后运至工地。轨枕场取轨枕的同时，要求提供本批轨枕质量证明文件。轨枕装车前，物资人员检验轨枕的裂缝、 钢筋变形、伸出的钢筋长度等质量情况，验收合格后方可装车。装车时每5根3层为1垛，层之间采用1010cm方木隔离，方木垫在轨枕承轨槽中部。运至现场后，可临时集中存放于隧道口、桥头。桥梁高度较矮，具备桥下直接吊装上桥条件时，可沿桥下摆放。轨枕堆码底层两根垫木平整，垫木位于底层轨枕承轨槽下方的波浪筋上，避免将底层钢筋压弯。轨枕垛间最小间距0.5m。轨枕组装施工前，汽车运至工作面前方，由吊车或跨线门吊配合轨枕吊具卸枕，将轨枕捆摆放在线路中间。轨枕临时堆码高度以不影响CPIII点测量为原则，每垛存放3层，每层5根。6.1.3
