無砟軌道技術.

1、無砟軌道技術,1. 前言2. 無砟軌道的技術特點3. 國外高速鐵路無砟軌道的研究與應用4. 我國客運專線無砟軌道結構及關鍵技術,1. 前言,1. 前言2. 無砟軌道技術特點3. 國外高速鐵路無砟軌道的研究與應用4. 我國客運專線無砟軌道結構及關鍵技術,高速鐵路軌道結構分類 有砟軌道:碎石道床、軌枕為基礎的； 無砟軌道:混凝土或瀝青混合料為基礎的。 國外運營實踐表明：兩類軌道結

2、構均可保證高速列車的安全運營，但兩類軌道結構在技術經(jīng)濟性方面存在明顯差異。,高速鐵路有砟軌道結構 鋪設、更換與維修方便，造價較低。 道砟粉化及道床累積變形的速率加快，必須通過軌道結構強化（采用特級道砟，優(yōu)化道床尺寸，鋪設砟下膠墊、枕下膠墊等），及頻繁的養(yǎng)護維修工作來滿足高速鐵路對線路的高平順性、穩(wěn)定性的要求。,2. 無砟軌道技術特點,1. 前言2. 無砟軌道技術特點3. 國外高速鐵路無砟軌道的研究與應用4. 我國客運

3、專線無砟軌道結構及關鍵技術,無砟軌道的主要優(yōu)點,優(yōu)點：平順性好、穩(wěn)定性好、耐久性好、無飛砟。,無砟軌道的不足,初期工程投資較大。 軌道必須建于堅實、穩(wěn)定的基礎上，一旦下部基礎殘余變形超出扣件調(diào)整范圍或?qū)е萝壍澜Y構裂損，修復和整治難度大。,適于無砟軌道鋪設的范圍,基礎變形相對較小的橋梁、隧道區(qū)段；地質(zhì)條件好、基礎堅實、工后沉降易于有效控制的路基區(qū)段； 優(yōu)質(zhì)道砟資源短缺、人工成本高的地區(qū)。,3. 國外高速鐵路無砟軌道的研究與應用,

4、1. 前言2. 無砟軌道技術特點3. 國外高速鐵路無砟軌道的研究與應用4. 我國客運專線無砟軌道結構及關鍵技術,3.1 日本新干線板式無砟軌道3.2 德國高速鐵路無砟軌道,Rheda2000 型 Züblin 型 Bögl 型,日本板式軌道各組成部分,預制混凝土軌道板 → 普通鋼筋混凝土（RC）平板 → 雙向預應力混凝土（PRC）平板

5、 → 普通鋼筋混凝土（RC）框架板,,3.2.2 德國高速鐵路無砟軌道 Rheda（雷達）型無砟軌道 Züblin（旭普林）型無砟軌道 Bögl（博格）板式無砟軌道,一、 Rheda（雷達）型無砟軌道,因1972年在德鐵Rheda車站鋪設而得名。,軌道結構組成 － 鋼軌 － Vossloh300型扣件 － 混凝土道床板（含整體軌枕或雙塊式軌枕）,德國弗萊

6、德爾（Pfleiderer）公司1999年開發(fā)Rheda2000系統(tǒng)；2002年在紐倫堡～英戈斯塔高速線上使用。,－ 用鋼筋桁架組成的雙塊式軌枕取代了整體軌枕，減少了新、老混凝土的結合面，提高了結構的整體性,Rheda（雷達）型無砟軌道,路基上、隧道內(nèi)、短橋上采用連續(xù)道床板結構路基樁板結構、長橋上采用分塊道床板結構,Rheda（雷達）型無砟軌道,,長橋上Rheda型無砟軌道技術特點,長橋上（大于25m），道床板分塊設置，長度一般在4.

7、0～7.0m之間，道床板之間設最小寬度為100mm的橫向斷縫，橋上設凸臺或設底座（凹槽），提供道床板縱、橫向限位。在凸臺或底座凹槽四個側面設置彈性墊層。,路基樁板結構上的Rheda2000型無砟軌道,采用錨固銷釘限位。,Züblin型無砟軌道系統(tǒng)在路基、橋梁和隧道內(nèi)的結構設計與Rheda型無本質(zhì)區(qū)別。其系統(tǒng)研發(fā)的出發(fā)點是：改變傳統(tǒng)的施工方法，提高現(xiàn)澆混凝土結構的施工效率。,二、Züblin（旭普林）型無砟軌道,為

8、適應其施工方法，雙塊式軌枕外形和配筋不同橋上道床板限位采用底座端部設凹槽限位方式,與Rheda型無砟軌道的主要不同點,采用專用施工成套設備，用固定架替代鋼軌支撐架，將軌排振動壓入預先澆筑的混凝土中，其施工機械化程度高。,（1）混凝土巡回車 ZAM-CC-03,功能：從混凝土攪拌車接受混凝土，將混凝土運送到灌筑位置,（2）混凝土壓實單元 ZAM-CS-02,功能：用振動器搗實混凝土，刮平道床板混凝土表面,（3）軌

9、枕安裝單元 ZAM-VU-01,功能：用于將雙塊式軌枕以振動法壓入混凝土。該單 元從軌枕裝載單元抓取固定架和橫梁送到安裝 位置。,（4）拆卸單元 ZAM-DU-01,功能：拆除固定架，并抓取橫梁，將固定架及橫梁 送到裝載單元，放在其尾部。,（5）軌枕裝載單元 ZAM-SU-02,功能：以吊車裝載軌枕，從拆卸單元上接收

10、固定架 及橫梁。,（6）專用模板軌道,功能：模板軌道作為道床混凝土的施工模板，同時 作為臨時軌道，供滑模攤鋪機、軌道施工設 備的走行。,（7）支腳 ZAM-F-750,功能：支腳用于承載橫梁及固定架 。旭普林施工方 法的基礎建立在絕對可靠的支腳位置。,（8）橫梁 ZAM-T-280 120,功能：

11、橫梁安置在2個相對的支腳上，用以承載固定 架。橫梁的支承面加工精度要求高 。,（9）固定架 ZAM-R-325 120,功能：用于裝配5對雙塊式軌枕。與軌枕相連的的支 承板形狀精確地配合軌底坡和軌距。,（10）尾車 ZAM-MR-03,功能：回收支腳和模板軌道。,由德國Bogl公司研發(fā)；分別于1978年、1999年建立了3個試驗段，長度約215m、

12、430m、656m 。德鐵2002年批準在紐倫堡～英戈斯塔特的高速線上正式使用，鋪設了雙線35km。,三、Bögl（博格）型板式無砟軌道,（1）路基、隧道內(nèi)的博格板式軌道結構,（a）防凍層（基床表層）,（b）水硬性支承層（滑模攤鋪機施工）,－ 路基上博格板式軌道的施工流程－,（c）支承層清洗,（d）控制點測設,（e）軌道板鋪設,（f）軌道板精調(diào),,（g）軌道板固定及封邊,（h）板底充填砂漿,（i）窄接縫封填,（j）軌道板縱

13、向連接,（k）安放接縫鋼筋網(wǎng)，封填寬接縫,（l）鋼軌鋪設,4. 我國客運專線無砟軌道結構及關鍵技術,1. 前言2. 無砟軌道技術特點3. 國外高速鐵路無砟軌道的研究與應用4. 我國客運專線無砟軌道結構及關鍵技術,4.1 我國鐵路無砟軌道技術的發(fā)展4.2 我國客運專線無砟軌道結構型式4.3 無砟軌道配套扣件系統(tǒng),我國鐵路無砟軌道技術的發(fā)展，總體上可分為以下四個階段： （1）普通鐵路無砟軌道結構的早期研發(fā)與應用

14、 （1960～1985） （2）高速鐵路無砟軌道的前期研究與小規(guī)模試鋪 （1995～2004） （3）無砟軌道的系統(tǒng)研發(fā)與遂渝線試驗段成區(qū)段試鋪 （2005～2006） （4）國外無砟軌道系統(tǒng)的技術引進及客運專線無砟軌道技術再創(chuàng)新

15、 （2005－ ）,4.1 我國鐵路無砟軌道技術的發(fā)展,（1）普通鐵路無砟軌道結構的早期研發(fā)與應用,始于上世紀60年代，在成昆線、京原線、京通線、南疆線等長度超過1km的隧道內(nèi)、大型客站、貨物裝卸線上鋪設各種型式的無砟軌道（整體道床）約300km。,－ 早期隧道內(nèi)的支承塊式無砟軌道（整體道床）－,,（2）高速鐵路無砟軌道的前期試驗研究與小規(guī)模試鋪,先后在秦沈線三座特大橋上、贛龍線楓樹排和渝懷線魚嘴2號隧道內(nèi)進行了小規(guī)模試鋪。,

16、無砟軌道小規(guī)模試驗段概況,－ 前期試驗研究（1998年）－,軌枕埋入式,單元板式,－ 橋上和隧道內(nèi)的小規(guī)模試鋪（2001～2004年）－,贛龍線隧道內(nèi),秦沈線橋上,（3）無砟軌道的系統(tǒng)研發(fā)與遂渝線成區(qū)段試鋪,2005年在遂渝線建立了無砟軌道綜合試驗段。試驗段全長約13km，自主研發(fā)了單元板式、縱連板式、雙塊式和岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道結構。,－ 遂渝線試驗段試鋪的無砟軌道結構（2004年）－,路基上雙塊式,岔區(qū)軌枕埋入式,路基上單元板式

17、,4.2 我國客運專線無砟軌道結構型式,我國客運專線和高速鐵路應用的無砟軌道結構型式,與現(xiàn)澆混凝土式相比，預制板式無砟軌道結構的優(yōu)點：預制件工廠化生產(chǎn)，質(zhì)量易于控制；現(xiàn)澆混凝土量少，預制件現(xiàn)場組裝，施工工效高，進度快；外形美觀；特殊情況下軌道破損，線路可修復性較強。預制板式軌道存在的一些不足：制造、施工專業(yè)性強；軌道建設成本相對較大；涉及到多種特殊工程材料（如：水泥瀝青砂漿、樹脂、滑動層等）。,4.2.1 CRTSⅠ

18、型板式無砟軌道結構4.2.2 CRTSⅡ型板式無砟軌道結構4.2.3 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結構4.2.4 CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道結構4.2.5 岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道結構4.2.6 岔區(qū)板式無砟軌道結構,4.2.1 CRTSⅠ型板式無砟軌道結構,,（一）軌道板——承力、傳力1．結構類型平板型：應用于寒冷地區(qū)。有普通混凝土結構和雙向預應力結構。,,,（一）軌道板1．結構類型平板型：,,,（一）軌道板

19、1．結構類型框架型：節(jié)省材料，減小軌道板的翹曲，但應做好排水。,,,,（一）軌道板1．結構類型減振型：為滿足社會環(huán)保對振動、噪聲的要求，在特殊要求區(qū)段鋪設。,,,（一）軌道板1．結構類型,,減振G型軌道板底橡膠墊層的廠內(nèi)粘貼,,（一）軌道板1．結構類型,,橡膠墊層,,CA砂漿,,,（一）軌道板2．外形尺寸標準板：長×寬×高=4962×2400×190mm異形板：長×寬&

20、#215;高=3685×2400×190mm長×寬×高=4856×2400×190mm軌道板半圓缺口半徑300mm,,,（二）水泥乳化瀝青砂漿（CAM）調(diào)整層,,,（二）水泥乳化瀝青砂漿（CAM）調(diào)整層功能: ——填充、調(diào)整、承力、傳力 厚度：50mm，不應小于40mm組成：水泥、乳化瀝青、細骨料等

21、。,,,（三）凸形擋臺及周 圍填充樹脂,,,（三）凸形擋臺及周圍填充樹脂功用：限制軌道板的縱橫向移位半徑：260mm高度：250mm 縫隙：不小于30mm（標準設計40mm）填充樹脂低于軌道板頂面：5～10mm,,,（四）鋼筋混凝土底座——承載1、底座的外形尺寸：路基上：長×寬×高=20108×3000×300mm橋上：長×寬×高=5012

22、×2800×200mm隧道內(nèi)：有仰拱10044×2800×200mm 無仰拱10044×2800×358mm,,,（四）鋼筋混凝土底座——承載2、底座伸縮縫 伸縮縫寬度為20mm，采用聚乙烯泡沫塑料板填充，并用瀝青軟膏或聚氨酯密封。,,,（四）鋼筋混凝土底座——承載3、曲線超高設置——在底座上設置 超高設置以內(nèi)軌頂

23、面為基準，采用外軌抬高方式，并在緩和曲線范圍完成過渡。,（1）預埋件的檢查驗收,－ 預埋件的位置、長度、數(shù)量及狀態(tài)等質(zhì)量檢查。,施工步驟：,（2）底座與凸形擋臺的施工,底座為鋼筋混凝土結構，在梁面、隧道仰拱回填層、路基基床表層上構筑；厚度不得小于100mm。 底座與凸形擋臺均通過梁體預埋鋼筋與橋梁相連,施工完成后的底座與凸形擋臺,（3）軌道板的鋪設與狀態(tài)調(diào)整,軌道板鋪設允許偏差： 中線c： ± 2mm

24、 與兩端凸形擋臺的間隙差︱a-b ︳: 5mm 高程： ±1mm,（4）水泥瀝青砂漿的灌注,砂漿灌注袋依據(jù)《 CRTSⅠ型板式軌道水泥瀝青砂漿灌注袋技術條件》,底座清潔,軌道板吊裝,軌道板就位,軌道板定位,抗滑移裝置,抗上浮裝置,灌注過程中，嚴禁踩踏軌道板，觀察軌道板有無拱起、上浮現(xiàn)象，當曲線段灌注時，應曲線內(nèi)側增加抗滑移裝置，在線路兩增加抗上浮裝置。,（5）凸形擋臺周圍樹脂的灌注,,灌注前檢查凸形擋

25、臺與軌道板的縫隙不小于30mm（標準設計40mm） 填充樹脂低于軌道板頂面：5～10mm。,采用灌注容器灌注樹脂,刮貼灌注袋,（6）軌道狀態(tài)的精細調(diào)整（充填式墊板施工）,4.2.2 CRTSⅡ型板式無砟軌道結構,鋼軌彈性不分開式扣件混凝土軌道板水泥乳化瀝青砂漿層水硬性支承層,（1）路基與隧道地段CRTSⅡ型板式軌道系統(tǒng),（2）京津城際橋上CRTSⅡ型板式軌道系統(tǒng),針對橋梁比例大的線下工程條件，京津城際鐵路采用了軌道板、底座

26、板跨梁縫連續(xù)鋪設的縱連板式無砟軌道結構。,鋼軌扣件（Vossloh300）預制軌道板 －200mm水泥瀝青砂漿層 －30mm連續(xù)底座板 －190mm硬泡沫塑料板－50mm（梁縫兩側）滑動層（兩布一膜） －粘貼在梁面?zhèn)认驌鯄K －底座限位,結構組成示意圖（1）,橋上CRTSⅡ型板式軌道組成示意圖,結構組

27、成示意圖（2）,結構組成示意圖（3）,預制軌道板 －橫向施加預應力 －板間縱向連接,,底座板側向擋塊,,橋梁與底座板間設置滑動層，以減小橋梁溫度伸縮 對無砟軌道的影響。在橋梁固定支座上方，底座板與梁體固結（梁體設抗剪齒槽和錨固筋），將縱向力傳遞至橋梁基礎。,－ 橋上CRTSⅡ型板式無砟軌道技術特點 －,在梁縫兩側一定范圍的梁面鋪設50mm厚的硬泡沫塑料板，減小由梁端轉(zhuǎn)角對無砟軌道結構的影響。,,采用“端刺+摩

28、擦板”的方案，解決底座板自橋梁至路基過渡的問題，使底座板縱向力在該區(qū)域傳遞至路基，不影響端刺以外路基及軌道結構的穩(wěn)定。,85,縱向力的傳遞設計,摩擦板和端刺結構設計: 1）摩擦板厚度為0.40m，長度和寬度根據(jù)不同橋梁結構和路基情況通過計算確定。 2）摩擦板（長度為100m摩擦板除外）下設置寬1.0m，高1.0m的小端刺，間距合理布置。 3）底座與摩擦板間鋪設土工布，摩擦系數(shù)控制在0.5～0.8之間。

29、 4）標準端刺型式尺寸：上部結構沿線路縱向厚度為1.0m，沿線路橫向?qū)挾葹?.0m，高度為2.75m；下部結構沿線路縱向為8.0m，沿線路橫向為9.0m，厚度為1.0m。,摩擦板和端刺結構設計,圖23 摩擦板和端刺縱斷面圖,通過普通側向擋塊將軌道結構橫向力傳遞至橋梁。通過扣壓型擋塊，保證軌道結構的壓屈穩(wěn)定性。,,88,橫向力的傳遞設計,4.2.3 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道,包括道床板、支承層、防凍層、基床底層。沿

30、線路縱向，支承層每隔5m左右橫向切縫，縫深為支承層厚度的1/3以上。道床板采用縱向連續(xù)的混凝土結構，雙層配筋。,（1）路基地段,（3）橋梁地段,道床板分塊設置，橋上道床板長度5～7m道床板之間設最小寬度為100mm的橫向斷縫。 道床板與底座間設隔離層，以實現(xiàn)特殊情況下的道床板可修復。,（3）隧道地段,道床板直接在隧道仰拱回填層或鋼筋混凝土底板上設置。 道床板采用縱向連續(xù)的鋼筋混凝土結構，雙層配筋。,（4）CRTSⅠ型雙塊式無砟軌

31、道制造和施工主要設備,散枕裝置,粗調(diào)機組,模板安裝機,組合螺桿調(diào)節(jié)器,CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道制造和施工主要設備,縱、橫向模板,精調(diào)檢測小車,模板拆洗機,CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道制造和施工主要設備,軌道高程、中線調(diào)整,混凝土澆筑,混凝土抹平,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,道床板為縱向連續(xù)結構，寬度2.8m，厚度為240mm,4.2.4 CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道,（1）路基地段,（2）橋梁地段,4.2.5 岔區(qū)

32、軌枕埋入式無砟軌道結構組成：道岔及配件、道床板（含桁架式預應力混凝土岔枕）、混凝土底座等。施工方法：從上至下施工，道岔和岔枕現(xiàn)場組裝、精調(diào)完成后，進行道床板混凝土的澆筑。,岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道的施工,4.2.6 岔區(qū)板式無砟軌道結構組成：道岔及配件、預制混凝土道岔板（厚度240mm）、自密混凝土調(diào)整層（厚180mm）及找平層（130mm）等。,施工方法 － 從下至上施工：先鋪設軌道板，后安裝道岔及配件。,4.3

33、無砟軌道配套扣件系統(tǒng),在滿足高速列車運行安全性、舒適性的前提下，由于無砟軌道結構型式、施工方法的不同，配套研發(fā)了多種結構型式的扣件系統(tǒng)。,Vossloh 300型,WJ-7型,－ 我國自主研發(fā)的無砟軌道扣件系統(tǒng)－,WJ-8型,,,CRTSIII型板式無砟軌道成灌鐵路,CRTSIII型板式軌道技術特點：設計理念：綜合了I型雙塊式軌道、I型板式軌道、II型板式軌道的優(yōu)點。按I型板式軌道制造、按II型板式軌道鋪設、形成雙塊式軌道受力。

34、（非板非塊）,CRTSIII型無砟軌道斷面圖,,CRTSIII型無砟軌道的組成：,,,CRTSIII型無砟軌道的組成：1、鋼軌2、WJ-8有擋肩扣件3、軌道板：采用不低于C60的預應力混凝土結構。標準軌道板外形尺寸：長×寬×高=5350×2500×190mm（長×寬×高=5600×2500×210mm）,,,CRTSIII型無砟軌道的組成：3