[ppt]高速铁路工程施工技术创新讲座（中铁建）

1、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、Zblin(旭普林)无砟轨道、Bgl(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

2、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Rhe

3、da(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

4、罗）扣件Zblin(旭普林)无砟轨道系统于1974年开发，早期的Zblin无砟轨道中采用的是B360 W60型双块式轨枕，现行的Zblin无砟轨道采用的是B361 W601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，Zblin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：Zblin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Zblin无砟轨道双块式轨枕的钢筋桁架不外露；二是Zblin无砟轨道采用的施工工艺是先灌注轨道板混凝土，然

5、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。Bgl(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）Bgl轨道试验段、汉堡威斯特兰德的哈特斯德特铺设

6、了285米（曲线）Bgl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Bgl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

7、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

8、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

9、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CRTS I型双块式无砟轨道武广客专、200250km/h客专长度超过6km隧道内、大西CRTS II型双块式无砟轨道郑西客运专线CRTS I型板式无砟轨道哈大、广深港、广珠及沪宁城际CRTS II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、

10、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200250km/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

11、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

12、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

13、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、工程技术创新-桥梁(2)桥梁主体结构使用寿命100年。桥梁结构中采用以耐久性为主要目标进行设计的高性能混凝土，具有高耐蚀性、高抗冻性、高抗裂性、高抗碱骨料反应性、强护筋性、耐磨性及高工作性等特性，满足了桥梁耐久性设计主体结构使用寿命100年的质量要求。二、工程技术创新-桥梁(3)全面掌握并采用了350公里整孔箱梁设计、制造、运输、架设等成套技术。成功研制出32m和24m双线单箱单室简支箱梁高精度模板。XX全线设7个梁场，共预制箱梁1828孔，为32m和24m两种结构形式，在国内均属于首次设计、制造、使用。开发

14、研制了SPJ900/32箱梁架桥机和GM500提梁机，采用了德国KIROW公司生产的KSC900轮胎式运梁车。SPJ900/32箱梁架桥机设计合理，运行平稳，操作简便，架设速度快，安全可靠，满足了高速铁路双线整孔箱梁的架设需要，并多次在XX创造10km运梁距离内日架梁5孔的客运专线架梁国内最高纪录。二、工程技术创新-桥梁(4)采用大跨梁施工技术、移动模架施工技术、支架现浇技术、梁部变形控制技术、可调高支座技术，使主梁及主拱结构的线型达到理想的状态，内力或应力与理想状态的吻合。二、工程技术创新-桥梁(5)创新性引入桥梁景观设计理念，优化了桥梁外形，使桥梁整体赋有时代气息。 二、工程技术创新-无砟

15、轨道 XX城际铁路使用CRTS型板式无砟轨道技术，第一次在国内大规模铺设CRTS型板式无砟轨道。成功研制应用了CRTS型板的制造、安装技术； 500m长钢轨的运输、铺设、焊接技术；系统地解决了与无砟轨道相关的精密测量、不同专业的接口等问题，为中国大规模开展高速铁路建设积累了宝贵的经验，起到了重要的示范作用。 纵向连接锚固钢筋预设断裂位置VOSSLOH300-1有挡肩轨道扣件灌浆孔横向预应力沥青水泥砂浆二、工程技术创新-无砟轨道（1）轨道板制造技术 研究了超细水泥砼配制技术和浇筑技术工艺、高精度模具检测技术、大吨位同步整体张拉技术和轨道板打磨技术。 实现了毛坯浇筑16小时达到48Mpa的脱模要求

16、，达到了一天一个循环的流水作业生产能力。二、工程技术创新-无砟轨道（2）通过自主研究，确定了无砟轨道绝缘处理措施及接地技术，解决了我国无砟轨道高频无绝缘轨道电路及接地系统的技术难题。二、工程技术创新-无砟轨道（3）底座板施工技术。针对全桥跨越梁缝连续的底座板结构，研究并应用了“临时端刺+常规区+临时端刺”的施工技术，有效解决了底座板连续结构温度力对桥梁结构的影响；通过工艺优化和现场组织，打破了全桥底座板分段施工时集中张拉的技术限制，实现了长桥上多作业面同步快速施工，提高了工效，节省了时间。 底座砼 钢筋砼连续板带结构后浇带 适应中国长桥方案临时端刺 缩短工期的变通方法改进解决砼温度应力及变形应

17、力的放散回避了全桥后浇带同时锁定问题，轨道板铺设可同时分多作业面进行，缩短了与下道工序的流水节拍底座板分段施工及张拉连接二、工程技术创新-无砟轨道（4）轨道板精确定位测量技术。研制并提出了轨道板精确定位测量系统及其调整测量方法，采用自主研发拥有自主知识产权的“SPPS精确定位软件”，实现了轨道板定位程序化、自动化，提高了轨道板定位精度，满足了高速铁路对轨道线路平顺性的要求。精调测量系统(SPPS)精调系统平面布置图二、工程技术创新-无砟轨道（5）自主研发了CRTS型板式无砟轨道施工的成套装备，如移动式沥青水泥砂浆搅拌设备，轮胎式全液压悬臂门架式起重机、砂浆随车起重机、轨道板绝缘检测专用装置。移

18、动式水泥乳化沥青砂浆搅拌设备悬臂龙门吊工作场景随车起重机单板绝缘自动测试装置轨道板绝缘检测装置 电感电阻测量仪模拟测量平台二、工程技术创新-无砟轨道（6）水泥乳化沥青砂浆配制与灌注技术：水泥乳化沥青砂浆是CRTS轨道板和水硬性支承层/底座板间的连接层，是为了填充精调后的轨道板与水硬性支承层/底座板之间空隙的一种特殊填充材料，主要起到填充、支撑、承力和传力的作用，并可为轨道提供一定的刚度和弹韧性。设计对砂浆原材料、砂浆强度、弹性模量、抗冻性以及灌注过程中砂浆的流动度、含气量等都有特殊要求。通过XX城际对水泥乳化沥青砂浆的研究与应用，形成了一套符合我国国情的水泥乳化沥青砂浆配制方法，同时形成了不同

19、工况下的水泥乳化沥青砂浆拌合与灌注工艺，具有较强的实用性。水泥乳化沥青砂浆灌注工艺水泥乳化沥青砂浆工艺是型板系统技术的核心技术之一。沥青水泥砂浆沿线设置固定的加料站加料，采用移动式沥青水泥砂浆搅拌设备运至现场，再通过桅杆吊及中间搅拌罐吊装上桥进行灌注。工艺控制的关键是温度及时间。沥青水泥砂浆温度控制5-35之间，搅拌出的成品必须在30分钟内灌注完成。 水泥乳化沥青砂浆的组成干料水泥、砂子、膨胀剂液料 水，阴离子乳化沥青添加剂减水剂、消泡剂水泥乳化沥青砂浆国内首个高弹模水泥乳化沥青砂浆配合比干料:乳化沥青:水:外加剂:消泡剂=145010kg:2505kg:1677kg:2kg:1kg水泥乳化沥

20、青砂浆的物理指标科技基200874号型板水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件扩展度D5280mm含气量10%T28016s容 重1800kg/m3D30280mm膨胀率03%T28022s流动度1升砂浆流出时间10020s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1d2Mpa1d1MpaE28=710 Gpa2000g/m210000次循环后无损伤7d10Mpa7d2Mpa28d15Mpa28d3Mpa水泥乳化沥青砂浆灌注工艺运输及现场搅拌随车吊吊中间罐上桥桥上灌注桥上灌注灌浆前准备现场扩散度检测D5280mm砂浆含气量检测二、工程技术创新-无砟轨道（7）成功将轨道板精确定

21、位系统功能扩展到道岔板精确定位上 研发了高性能C40自流平混凝土施工技术，创新性地采用了“道岔板工厂预制、大型平板汽车运输、大吨位汽吊配专用吊具吊装、道岔板现场精确安装定位、道岔组件板上组装调整”的施工技术，在国内外首次成功实现了大号码板式无砟道岔的高精度铺设。二、工程技术创新-无砟轨道（8）自主研发了道岔精确定位的支架系统和道岔大节段吊装技术，以及大号道岔“分节组装、纵移就位”施工技术。 在国内首次采用“工厂预组装、大节段运输、分节组装和纵移就位、高精度定位和线性控制、现场灌注道床混凝土”的创新技术，解决了大号码长枕埋入式无砟道岔线性控制等技术难题。二、工程技术创新-无砟轨道（9）自主研发了

22、适应500m长钢轨铺设需要的运输、拖拉、分轨、铺设、焊接设备；为适应XX城际的冬季低温条件还研究成功了“低温锁定”施工技术，形成了自主研究的无砟轨道500m长钢轨拖拉铺设施工工法，在国内外无砟轨道上首次成功实现了板式无砟轨道跨区间无缝线路的焊接、铺设。拖拉式铺轨长钢轨焊接打磨二、工程技术创新-无砟轨道 (10) 精密测量控制技术及应用。 建立了满足轨道施工及维护精度的坐标系，设计和埋设基岩点和深埋水准点，精密处理GPS观测数据，开展了GPS控制网、导线网、轨道设标网的布设形式、观测方法、精度指标和数据处理及相关软件研究等。通过施工和运营检验，平面高程控制测量分级布设合理，各项测量方法及指标满足

23、轨道铺设和维护精度要求。XX线采用的CP3网标二、工程技术创新-无砟轨道（11）通过XX城际铁路建设，形成了350km/h高速铁路无砟轨道施工技术成果14项，精密测量控制技术5项。 二、工程技术创新-四电工程 (1)通信信号系统： XX城际铁路建成通信系统（传输和接入、电话交换、数据网、GSM-R、动力和环境监控、救援指挥、同步和时钟、综合网管、综合视频监控等子系统），信号系统（调度集中、列控、联锁、集中监测等子系统）以及旅客服务3个大系统13个子系统。 二、工程技术创新-四电工程 首次以CTCS-2级列控系统为基础，借鉴国外系统集成技术，集成创新形成了CTCS-3D高速铁路列车运行控制系统，

24、初步形成了我国高速铁路列控系统的技术体系。 CTCS-3D列控系统利用地面轨道电路检查列车占用情况，利用地面点式应答器提供移动授权，并且辅以连续信息的注入等方式，实现向CTCS-3D车载设备提供实时的行车许可信息，克服了点式信息系统的缺陷。该系统为我国首创。二、工程技术创新-四电工程 首次在高速铁路无砟轨道条件下，实现ZPW-2000A无绝缘轨道电路的规模应用，为后续高速铁路建设奠定了坚实的基础。 通过应用XX城际铁路CTC系统，实现了运输指挥的高度集中和自动控制，取消了沿线车站的值班员。此举是利用集成创新适应铁路运输生产力布局调整的典范。 全线采用GSM-R铁路数字移动通信系统，实现了高速移动语音通信和无线数据传输。二、工程技术创新-四电工程2、牵引供电技术: XX城际铁路正线采用单相工频50Hz交流225kV AT供