铁路客运专线无碴轨道路基面宽度与形状探讨

1、.铁路客运专线无碴轨道路基面宽度与形状探讨全国中文核心期刊路基工程2006年第1期(总第124期)铁路客运专线无碴轨道路基面宽度与形状探讨刘洋孙利琴(铁道第二勘察设计院地质路基处四川成都610031)摘要铁路客运专线路基面宽度与形状主要受设计速度目标值,线间距,轨道结构,电缆槽布置和接触网立柱等因素的影响.以遂渝线无碴轨道综合试验段为例,通过比较分析,按不同设计速度拟定出多种路基面宽度的优化组合方案.关键词铁路客运专线无碴轨道路基面宽度与形状1引育我国已经或将要开工建设的武汉至广州,北京至天津(城际),郑州至西安,广州至珠海(城际)等铁路客运专线,均采用无碴轨道系统.由于无碴轨道具有线路平顺性

2、好,稳定性高,使用寿命及大修周期长,日常养护工作量小等特点,在日本和德国得到快速发展,法国也在进行研制.我国正在武广,京津客运专线和遂渝线上进行无碴轨道综合试验,为无碴轨道的推广进行技术储备.但因研究才起步,目前还没有相关规范.本文就影响客运专线无碴轨道路基面宽度及形状的主要因素进行初步探讨.2设计速度目标值的影响设计速度目标值对路基面宽度及形状的影响主要是通过线间距,路肩宽度来实现的.2.1线间距线间距直接影响路基面宽度.表1是世界高速铁路采用线问距的相关资料.裹1各国已建,在建及拟建高速铁路间距表.设计(运营)国家铁路名称最高速度线间距备注/(km?h.)/m东海道27O4.2东北上越27

3、54.3日本山阳30o4.3北陆26O4.3地中海3504.8北方3204.5法国大西洋30o4.3东南2704.2科隆一法兰克福30o4.5德国汉诺戚一维尔兹堡2804.7客货共线曼海姆一斯图加特2804.7客货共线澳大利亚悉尼一墨尔本3505.2韩国汉城一斧tl13505.O中国台湾台北一高雄3504.5中国武广客运专线3505.O中国递渝线试验段2oo4.2客货共线刘洋.男.商级工程师.从表1可以看出,随着速度目标值的提高,线间距逐渐加宽.2.2路肩宽度路肩宽度的确定主要考虑路堤边坡稳定的需要,以及养护维修和避让距离的需要.日本早期修建东海道新干线时,路肩宽度一侧为0.50m,另一侧为1

4、.00m,1978年修订路基规范时,则加大到两侧路堤均为1.20m,路堑为1.00m;法国修建巴黎一里昂TGV时,路肩宽为1.50.2.00m,修建大西洋TGV时改为2.25m;德国两侧均为1.30m.由于无碴轨道的轨道底座宽度小于有碴轨道的道碴底部宽度,路肩宽度一般大于2.00m以上,因此路肩宽度对无碴轨道路基面宽度及形状的影响较小.3轨道结构型式的影响目前正在施工的遂渝线无碴轨道综合试验段采用了铁科院与铁二院联合研制的板式,双块式和长枕埋人式三种结构形式.长枕埋入式用于车站道岔区,区间路基采用板式和双块式,其中板式又有两种.区间路基采用的无碴轨道主要设计参数见表2.表2遂渝线无碴轨道综合试

5、验段主要设计参数表遂渝线的双块式和板式无碴轨道底座分别是弹性支撑层和钢筋混凝土基础板.弹性支撑层属于半刚性体,是弹性模量和刚度都介于上部钢筋混凝土道床与下部基床表层级配碎石之间的过渡层,主要功能是分散缓冲上部荷载和减振作用;钢筋混凝土基础板主要功能是分散缓冲上部荷载,而减振功能则通过CA砂浆来担任.双块式与板式的设计有明刘洋,等:铁路客运专线无碴轨道路基面宽度与形状探讨?13.显区别:双块式弹性支撑层的底宽为3.6111,板式基础板的底宽为3.2m;双块式在路基基床表层上实现超高,而板式在基础板上实现超高.由于上述原因,板式的路基面形状无论在直线还是曲线均是梯形,基础板下面为平面,外侧向两侧设

6、4%的排水坡,一般不考虑曲线外侧加宽,只有当轨道结构和接触网支柱等设施的设置有特殊要求需要加宽时,根据具体情况计算确定.双块式的路基面形状在直线上与板式相同,也是梯形,只是底座宽度不同,可能导致路肩设计标高稍有差异;在曲线上由于超高在基床表层上设置,路基面形状较复杂,在保证两侧路肩设计标高相同和设置横向排水坡度的情况下,路基面为逐渐变化的台阶状,并根据曲线半径计算外侧加宽值.4接触网立柱的影响接触网立柱的影响,是指立柱内侧至轨道中心距离应不得小于其侧面限界CX.C一般取离路基面3.0m高度位置的距离.根据接触网设计手册,其计算公式为支柱位于曲线外侧时:._244o+44000/RI支柱位于曲线

7、内侧时:fCX:2440×c0s+3000×sin0+40500/RJ=arctg(h/1500)(2)h=7.6I/,2./R(3)式中:尺曲线半径;设计速度目标值.(1)对于速度目标值不大于160km/h的普通铁路,曲线超高一般不超过150mm,接触网立柱内侧至轨道中心距离一般直接采用CX计算值即可,一般不会超过2.8m.(2)对于速度目标值超过160km/h,甚至达到300350km/h的客运专线,接触网立柱内侧至轨道中心距离往往大于侧面限界CX.该距离的确定较复杂,主要受接触网悬挂类型及安装方式,弓网关系和机车类型等诸多因素的制约,对路基面宽度的影响较大.对于遂渝线

8、直,曲线段统一为2.9in.5电缆槽布置的影响电缆槽型式及位置主要影响路基面宽度.一般包括通信,信号和电力电缆槽,有时结合地方通信需要,也可单独预留电缆槽,一般设于两侧路肩上.根据客运专线综合接地对信号电磁干扰屏蔽要求的需要,电力电缆槽可以设置在路堤坡脚及侧沟平台上,或者在路肩上与通信,信号电缆槽并排设置.路肩上的电缆槽布置型式可以分别采用单槽,双槽或三槽布局,可以放置于接触网立柱的外侧或内侧.采用单槽形式时,通信和信号电缆共用一个槽,电力电缆槽单独在外设置;采用双槽时,通信,信号电缆各用一个槽,电力电缆槽单独在外设置;采用三槽时,通信,信号和电力电缆槽各用一个槽,并排设置.当电缆槽采用外置方

9、式(设于接触网立柱外侧)时,电缆槽宽度(或电缆槽布置型式)是路基面度宽的决定因素.当电缆槽采用内置方式(设于接触网立柱内侧)时,为防止电缆槽侵入轨道板基础的动应力扩散范围,接触网立柱内侧至轨道中心距离一般远大于其侧面限界CX,至少要扩大到3.13.6m.此时,接触网立柱内侧至轨道中心距离是路基面宽度的决定因素.6路基面宽度及形状的设计方案根据上述几个影响因素的分析,在理论上对客运专线无碴轨道双线路基面宽度及形状拟定了多种优化组合方案.如表3.表3客运专线无碴轨道路基面宽度表议讣速度线问距接触网立柱内路肩上电路基面目标值侧至轨道中心缆槽数萤备注/(km.h)/m距离/m及位置宽度/m3.O三槽外

10、置14.03.O双槽外置l3.6图13003505.O3.3双槽内置l2.9图23.6三槽内置l3.53.O双槽外置l3.2图32504.63.1单槽内置l2.1阁43.3双槽内置l2.53.O双槽外置l3.0图52【xl4.43.1单槽内置l1.9图63.3双槽内置l2.3遂渝线试验段2004.22.9单槽外置l2.O图7注:1.路肩上电缆槽外宽统一按照三槽900into,双槽700ram,单槽500mm考虑;2.接触网立柱宽度按40C/11,硅础外径按70cm计;3.电缆槽内置时,接触网立牛上基础外侧的保护层宽度按10C111计.下面以双块式无碴轨道路堤为例,介绍不同速度目标值的客运专线和

11、遂渝线无碴轨道综合试验段正线路基面宽度设计方案.(1)时速300350km/h.当电缆槽为双槽,外置时,接触网立柱内侧至轨道中心距采用3.Om,路基面宽13.6m;当电缆槽为双槽,内置时,?14?全国中文核心期刊路基工程2006年第1期(总第124期)接触网立柱内侧至轨道中心距采用3.3m,路基面宽12.9m.(见图l,图2)圈1时速350k帆h双线路堤标准横断面圈(双槽外I.单位:mm)圈2时速350km/h双线路堤标准横断面圈(双槽内I.单位:mm)(2)时速250km/h.当电缆槽为双槽,外置时,接触网立柱内侧至轨道中心距采用3.0m,路基面宽l3.2m;当电缆槽为单槽,内置时,接触网立

12、柱内侧至轨道中心距采用3.1m,路基面宽12.1m(见图3,图4)圈3时遮25Okm/h双线路堤标准横断面圈(双槽外I.单位:mm)(3)时速200km/h.当电缆槽为双槽,外置时,接触网立柱内侧至轨道中心距采用3.0m,路基面宽13.0m;当电缆槽为单槽,内置时,接触网立柱内侧至轨道中心距采用3.1m.路基面宽I1.9m.(见图5,图6)(4)遂渝线时速200km/h.电缆槽为单槽,外置,接触网立柱内侧至轨道中心距直线地段采用2.9m,路基面宽12.0m.(见图7)明4时速250km/h双线路堤标准横断面田(单槽内I.单位:mm)明5时速2k帆h双线路堤标准横断面田(双槽外I.单位imm)田

13、6时速200krT1,h双线路堤标准横断面田(单槽内I.单位:mm)圈7遂渝线时速200km/h双线路堤标准横断面围(单槽外I.单位:mm)7结论(1)设计速度目标值直接影响路基面宽度.路肩宽度对路基面宽度及形状的影响较小.(2)无碴轨道结构型式对路基面宽度及形状有较大影响.板式无碴轨道的路基面为梯形.曲线周宝良:土工合成材料在铁路路基工程中的应用?15?土工合成材料在铁路路基工程中的应用周宝良(中铁济南勘察设计咨询院有限公司山东济南250001)摘要介绍土工合成材料几种典型的加筋机理,结合工程实践,对土工合成材料在铁路路基工程中的应用进行探讨,并提出了实际应用中存在的问题,同时指出对土工合成

14、材料的应用要做到"用对,用好,用精".关键词土工合成材料加筋机理应用1引言土工合成材料在我国铁路路基工程中已有三十多年的应用经验.实践表明,合理采用土工合成材料加筋(加固)的工程具有良好的工程效益,经济效益和环境效益,并且展现出广阔的应用前景.2土工合成材料加筋机理2.1界面摩擦作用理论土与筋材界面存在着摩阻力,约束土体的侧向位移,增大了土体的刚度,提高了加筋土体的强度和稳定性.根据这种理论,就可以用一个摩阻力代表加筋土中筋材的作用,然后按常规无加筋的情况进行稳定计算,接触面摩擦力的大小可以根据作用在界面的正应力和接触面摩擦系数求得.2.2约束增强作用理论在土体中加筋后,土

15、与筋材界面之间存在剪应力,约束了土体的侧向变形,使接触面上土单元的侧向应力增大了Atr,从而使加筋土体在未加筋周宝良,男,工程师.前的极限应力状态下仍能处于弹性稳定状态,此时若要加筋土体达到极限平衡而破坏,必须增大主应力.至被动极限平衡时的l,土体加筋前后的极限应力圆如图1所示.图1土体极限应力图由图1土体极限应力圆可以看出,加筋土体的抗剪强度和承载能力都明显增强了,加筋土的抗剪强度R=trtanqR+cR,与无加筋土相比,相当于增大一个粘聚力c,同时加筋土的承载能力增大了Atr1o地段一般不需要加宽;双块式无碴轨道的路基面在直线上为梯形,在曲线上为渐变的台阶状,并根据曲线半径计算外侧加宽值.(3)接触网立柱内侧至轨道中心距的确定较为复杂,主要受接触网悬挂类型及安装方式,弓网关系和机车类型等诸多因素的制约.对路基面宽度影响较大.(4)电缆槽为外置时,电缆槽宽度(或布置型式)是主要因素决定了路基面宽度;电缆槽为内置时,接触网立柱内侧至轨道中心距是主要因素决定了路基面宽度.(5)综合比较表3.电缆槽内置(置于接触网立柱内侧)方案的路基面宽度明显小于外置方案.在