第八讲无砟轨道技术发展课件.ppt

1、无砟轨道技术发展与设计讲稿无砟轨道技术发展与设计讲稿（土木工程学院）（土木工程学院）兰州交通大学，兰州交通大学，2009年年1月月主要内容 第一部分：技术发展概况第一部分：技术发展概况 1.1国内概况国内概况 1.2国外概况国外概况 1.3我国无砟轨道技术再创新概况我国无砟轨道技术再创新概况 第二部分：无砟轨道设计第二部分：无砟轨道设计 2.1无砟轨道的技术特点无砟轨道的技术特点 2.2 国内标准确定的无砟轨道种类适用性国内标准确定的无砟轨道种类适用性 2.3无砟轨道的适用范围无砟轨道的适用范围 2.4无砟轨道设计无砟轨道设计 2.5过渡段设计技术过渡段设计技术 2.6无砟轨道结构检算无砟轨道

2、结构检算第一部分：技术发展概况第一部分：技术发展概况1.1国内概况国内概况我国铁路曾于我国铁路曾于20世纪世纪30年代先后在东北牡图线的北老松岭隧道和沈年代先后在东北牡图线的北老松岭隧道和沈丹线的福晋岭隧道铺设过长木枕和短木枕式混凝土道床轨道。丹线的福晋岭隧道铺设过长木枕和短木枕式混凝土道床轨道。50年年代又在沈吉线水帘洞隧道铺设了预埋长木枕混凝土道床轨道。代又在沈吉线水帘洞隧道铺设了预埋长木枕混凝土道床轨道。60年年代以后，随着山区铁路的修建，先后在成昆线、京原线、京通线、代以后，随着山区铁路的修建，先后在成昆线、京原线、京通线、南疆线等隧道内铺设了刚性支承块式混凝土整体道床轨道，总延长南疆

3、线等隧道内铺设了刚性支承块式混凝土整体道床轨道，总延长约约300km。并于。并于1984年编制了适用于各类围岩铺设的通用设计图。年编制了适用于各类围岩铺设的通用设计图。与此同时，还在铁路站场、港口码头等地段土路基上铺设了经改进与此同时，还在铁路站场、港口码头等地段土路基上铺设了经改进的整体道床轨道。的整体道床轨道。80年代初，还曾在皖赣线溶口隧道内首次铺设了年代初，还曾在皖赣线溶口隧道内首次铺设了类似日本的乳化沥青水泥砂浆垫层式板式轨道。类似日本的乳化沥青水泥砂浆垫层式板式轨道。90年代以来，在京年代以来，在京九线九江长江大桥引桥（长九线九江长江大桥引桥（长7km）上铺设了无碴无枕轨道。在宝天

4、）上铺设了无碴无枕轨道。在宝天线白清隧道和西安线秦岭特长双线隧道（长线白清隧道和西安线秦岭特长双线隧道（长18.4km）铺设了弹性支）铺设了弹性支承块式混凝土道床轨道。迄今为止，运用效果良好。承块式混凝土道床轨道。迄今为止，运用效果良好。本世纪初以来，为适应铁路运输行车速度的不断增长，又相继在秦沈客运专线双何曲线特大桥（长740m）和狗河特大桥（长741m）上铺设了板式轨道，沙河特大桥（长692m）上铺设了枕式无碴轨道。在西康线秦岭隧道、兰武线乌鞘岭特长隧道（长20.5km）等修建弹性支承块式无碴轨道。在渝怀线鱼嘴二号碎（长710m）内试铺了枕式无碴轨道。在赣龙线枫树排隧道（长790m）内试铺

5、了减振型板式无碴轨道。2004年初，国务院批准了中长期铁路网规划，确定了铁路网建设的蓝图。为迎接国务院已批准的武广、郑西、石太、京津、合宁、合武、温福、福厦、甬温9条铁路客运专线建设高潮的到来，实现铁路跨越式发展，到2010年客运专线达到4000km，到2020年达到10000km的目标，必须树立坚持部党组提出的“以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展”的建设新理念。以此为契机，目前全路科研、设计、施工、院校的领导、专家、教授和从业人员正在全力协同开展有关成区段铺设各种类型无碴轨道的前期工作。高速客运专线成区段铺设无碴轨道必将成为我国铁路轨道结构的发展方向。1.1.1刚性支承快整体道

6、床刚性支承快整体道床 我国早在五十年代就曾开始铺设隧道内整体道床，其主要结构形式是隧道内的砼支承块式整体道床，至今，统计累计铺设了约300余公里。其特点是结构简单，便于现场制造和施工。当隧道基底坚实稳定时轨道的稳定性好，道床美观整洁，轨道的养护维修工作量可减少5070。国内60年代80年代修建的整体道床至今仍有相当一部份在运营中表现良好。但也有不少隧道内的整体道床在运营中出现了难以修复的病害，较严重的不得不拆除改为普通有碴轨道。图1.1-2隧道内的砼支承块式整体道床 总结以往刚性整体道床的运用过程存在以下问题：轨道结构强度设计偏弱，刚度偏大，弹性不足，结构动应力增大，易形成疲劳破坏；如：发生支

7、承块松动，支承块挡肩破坏，扣件断裂等现象。有些中心水沟式及浅侧水沟式整体结构，水浸入道床后在轨道冲击荷载作用下，形成活塞作用，加速道床砼的破坏；个别的整体道床直接修建在膨胀岩基础上，发生道床的变形破坏。在整体道床发展前期，造成设计强度偏弱和标准偏低的重要原因是对轨道动力作用认识不足和铁路建设资金缺乏。道床浇注前或隧道铺底前，基底浮碴及异物清理不彻底，运营后使道床砼板下不实，产生破坏。施工机械化水平低，劳动强度大，进度慢，轨道几何精度不好，质量难以保证。运营中当结构发生病害时，不易修复，影响了行车安全。1.1.2弹性整体道床弹性整体道床图1.1-3弹性整体轨道结构及施工这是一种低振动无碴轨道结构

8、，是由钢轨及其扣件、块下胶垫、橡胶靴套、混凝土道床板及混凝土底座等组成。1995年2000年，由铁一院主持、铁科院、大兴铁道建筑设计院、等多家单位参与的“弹性整体轨道结构及施工工艺和机具的研究”科研项目。课题研究的主要内容如下：课题研究内容主要含有四个子课题和两个试验段，四个子课题为：（1）弹性整体道床结构及施工和铺设技术条件的研究。（2）弹性整体道床的弹性可调式扣件研究。（3）超长无缝线路长钢轨一次铺设工艺及机具的研究。（4）弹性整体道床施工工艺及机具设备的研究。两个试验段为：（1）陇海线宝天段白清隧道弹性整体道床结构试验段。（2）西安安康线大瓢沟隧道弹性整体道床施工工艺及机具设备试验段。图

9、1.1-3弹性整体轨道结构及施工表1.1-1 弹性支承块无碴轨道铺设情况一览表弹性支承块无碴轨道铺设情况一览表线路名称隧道名称长度（km）铺设时间设计单位宝天线白清隧道0.1241997年铁一院西康线大瓢沟隧道0.3001999年铁一院西康线秦岭特长线隧道18.42000年铁一院线隧道18.42001年铁一院西南线桃花铺隧道6.582002年铁一院磨沟岭隧道6.122002年铁一院东秦岭双线隧道24.522002年铁一院兰武复线乌鞘岭隧道412004年铁一院襄渝线新武当山等5座隧道37.22007年铁一院湘桂线定水坝等两座隧道18施工中铁二院西安平凉线丁家山、永寿梁等5座隧道49.8设计中铁一

10、院南疆线中天山、喀喇塔格隧道等5座隧道81.1设计中铁一院西格二线关角隧道65.2设计中铁一院合计366841.1.3长轨枕埋入式无碴轨道长轨枕埋入式无碴轨道 长轨枕埋入式无碴轨道主要是由整体式穿孔混凝土枕和现场灌注的混凝土道床来组成。它包括钢轨及其扣件、穿孔混凝土枕、混凝土道床和混凝土底座。图1.1-4和图1.1-5分别为用于隧道内和高架桥上的长轨枕埋入式无碴轨道横断面图。这种无碴轨道结构的特点是坚固、耐久、可靠、几何形位不易变动，维修工作量小，具有轨道少维修的功能。并已成功铺设在秦沈客运专线沙河特大桥上和渝怀线鱼嘴二号隧道内。图1.1-4 隧道内长轨枕埋入式混凝土道床轨道（单位：mm）图1

11、.1-5 高架桥上长轨枕埋入式混凝土道床轨道（单位：mm）1.1.4 土路基上无碴轨道土路基上无碴轨道 我国铁路在土路基上铺设的无碴轨道结构类型主要有水泥混凝土道床无碴轨道和沥青混凝土道床无碴轨道，但仅限于于大型客站、客技站、洗涮线、装卸线、港口码头等地段，虽应用效果良好，但这些地段的行车速度、通过运量和行车密度都低于正线标准。应当指出，在土路基上铺筑无碴轨道，由于土路基的承载能力较低，又对动载荷和水浸蚀反应敏感，因此，必须特别重视对地基的加强处理和排水设施的良好设置。近年来，无碴轨道的应用，在国外高速铁路上发展很快，特别是在德国新建高速线上连续长区段几乎全线铺设了Rheda-2000无碴轨道

12、。为此，我国铁路已拟在遂渝线和武广线上铺设连续成段无碴轨道综合试验段，积累工程技术储备以适应今后时速200km客货共线和时速300km高速铁路建设的需要。1）支承块式混凝土道床无碴轨道）支承块式混凝土道床无碴轨道 图1.1-6图1.1-10分别为铺设在西安客技站客车洗涮线、西安东站洗罐线和加冰线、上海石化总厂散粒货物装卸线和上海吴泾化工厂油库装卸线的支承块式水泥混凝土道床无碴轨道。不难看出，这种土路基上混凝土道床轨道的基本特征是，在经过碾压密实的路基上先铺垫一定厚度（1525cm）的砂夹碎石垫层加强，或采取桩基加强对策，然后灌注混凝土道床，道床又有单层和双层之分。单层道床为厚35cm的底部配置

13、钢筋网的C30混凝土，双层道床下层为宽350cm、厚30cm的底部配置钢筋网的C15混凝土，上层为宽250cm、厚27cm的C25混凝土，支承块采用C40钢筋混凝土。图图1.1-6 西安客技站洗涮线支承块式混凝土道床轨道西安客技站洗涮线支承块式混凝土道床轨道图图1.1-7 西安东站洗罐线支承块式混凝土道床轨道西安东站洗罐线支承块式混凝土道床轨道图图1.1-8 西安东站加冰线抗腐西安东站加冰线抗腐蚀短木枕混凝土道床轨道蚀短木枕混凝土道床轨道图图1.1-9 上海石化总厂散粒货物装卸线支承块式混凝土道床轨道上海石化总厂散粒货物装卸线支承块式混凝土道床轨道图图1.1-10 上海吴泾化工厂油库装卸线支承

14、块式混凝土道床轨道上海吴泾化工厂油库装卸线支承块式混凝土道床轨道2）宽枕沥青混凝土道床无碴轨道）宽枕沥青混凝土道床无碴轨道图图1.1-11 成都客技站宽枕沥青混凝土道床无碴轨道成都客技站宽枕沥青混凝土道床无碴轨道图图1.1-12 柳州和桂林车站宽枕沥青混凝土道床无碴轨道柳州和桂林车站宽枕沥青混凝土道床无碴轨道宽轨枕泡沫塑料乳化沥青水泥砂浆调整层3050mm中粒沥青混凝土面层5070mm热沥青灌入碎石层80mm粉煤灰三碴混合料基层200mm夯实压平既有路基图图1.1-13 上海新客站南半场无碴轨道上海新客站南半场无碴轨道宽轨枕泡沫塑料乳化沥青水泥砂浆调整层2030mm浮化沥青水泥砂浆填充中碴层7

15、080mm粉煤灰三碴混合料基层250mm夯实压平既有路基图图1.1-14 上海新客站北半场无碴轨道上海新客站北半场无碴轨道3）承轨台式混凝土道床板铺装无碴）承轨台式混凝土道床板铺装无碴轨道轨道 图1.1-15为2003年铺设在成都客站18道改造工程中，共计延长4.227km的承轨台式混凝土道床板铺装无碴轨道。它的特点是，道床板宽度2.6m，单元长度5.03m，厚度0.3m；承轨台宽0.6m，长1.51m；每道床板上设有三对承轨台，每承轨台上安置3组弹性扣件；道床板下分层铺装总厚度1.13m的承载层和调整层，调整层用沥青砂废胎胶粒构成。1.2 国外概况国外概况 1.2.1日本情况日本情况 日本自

16、日本自1965年开始研发新型少维修轨道，在研发中曾提年开始研发新型少维修轨道，在研发中曾提出过种种结构方案，经过方案比选，考虑到预制混凝土板出过种种结构方案，经过方案比选，考虑到预制混凝土板在制造上容易保证精度，又可在板下与下部结构之间设置在制造上容易保证精度，又可在板下与下部结构之间设置可供调整的缓冲垫层，又能满足控制成本、快速施工、可可供调整的缓冲垫层，又能满足控制成本、快速施工、可维修性和轨道强度、弹性保持与有碴轨道等同水平等要求，维修性和轨道强度、弹性保持与有碴轨道等同水平等要求，因此，把这种结构形式取名为因此，把这种结构形式取名为“板式轨道板式轨道”。其研发目的。其研发目的是减少轨道

17、维修，以节省人力、物力、财力，达到安全、是减少轨道维修，以节省人力、物力、财力，达到安全、经济和耐用的目标。经济和耐用的目标。日本在高架桥上、隧道内等坚固基础上大量铺设有标准定日本在高架桥上、隧道内等坚固基础上大量铺设有标准定型的型的A型板式轨道，目前正在研制试铺各种型式的减振降型板式轨道，目前正在研制试铺各种型式的减振降噪板式轨道，噪板式轨道，G型防振板式轨道已标准定型。在土路基上型防振板式轨道已标准定型。在土路基上试铺有试铺有RA型板式轨道和板式道岔，还试铺有型板式轨道和板式道岔，还试铺有Cc型板式轨型板式轨道、道、B型、型、E型和型和C型铺装轨道，以及框架轨道和梯型轨型铺装轨道，以及框架

18、轨道和梯型轨道等。道等。以往，日本高速铁路土路基上主要铺设的是沥青混凝土道以往，日本高速铁路土路基上主要铺设的是沥青混凝土道床宽枕（床宽枕（LPC枕）无碴轨道。近年来，又在试铺水泥混凝枕）无碴轨道。近年来，又在试铺水泥混凝土道床板式无碴轨道。土道床板式无碴轨道。1）RA型板式轨道型板式轨道 RA型板式轨道结构，它是由钢轨、钢轨扣件、轨道板、CAM（水泥沥青砂浆）填充层和沥青混凝土基床等部分构成的。为能在土路基上或既有高架桥上铺设，不采用凸形挡台法阻止板的纵横向移动，而采用在板底作凹槽的方法，利用其与CAM之间的阻力阻止板的移动。可见，这种轨道是用沥青混凝土基床强化路基，与其说是用轨道板不如说是

19、用更宽的轨枕分散列车载荷压力，从而形成十分稳定的路面铺装轨道，可以显著延长轨道养护维修周期。2）土路基上混凝土道床板式轨道）土路基上混凝土道床板式轨道为改善RA型板式轨道所用沥青材料温度敏感性高和耐久性差的不足，提出了如图1.2-3所示的用水泥混凝土道床替代沥青混凝土道床的结构方案。它是由砂层、下部铺装（由级配碎石层、矿渣层、水泥稳定处理层或沥青中间层组成的强化路基）、钢筋混凝土底座、乳化沥青水泥砂浆层（CAM）、型轨道板、钢轨扣件和钢轨等构成的。这种轨道的特点是：(1)可以使用在高架桥上和隧道内等刚性基础上广泛应用的标准型轨道板。(2)由于采用抗弯刚度大的混凝土底座，可以提高荷载的分散传递效

20、果。(3)与沥青系材料相比，温度敏感性低，耐久性优。(4)与沥青铺装施工时可采用道路工程铺装用的大型施工机械相比，施工效率降低了，并且需要较长的养生时间。(5)工程建设费高于沥青铺装轨道。(6)应采取防止混凝土因温度收缩而出现裂纹的技术对策。(7)与有碴轨道相比，噪声和振动高。关于工程建设费，如考虑其使用寿命期限内的全部费用（建设费维修费管理费），未必就不经济。关于噪声和振动，可根据地基承载力的情况，视需要采取减振降噪技术对策。关于提高施工效率和混凝土收缩裂纹也可采取相应对策。3）框架式板式轨道）框架式板式轨道(1)研发目的 轻量化（施工性）低成本化 缓和温度应力图图1.2-4 日本新干线框架

21、式板式轨道（铁垫板式）日本新干线框架式板式轨道（铁垫板式）图图1.2-7 台湾高速铁路桥上框架式板式轨道台湾高速铁路桥上框架式板式轨道1.2.2德国情况德国情况1）Rheda无碴轨道情况无碴轨道情况德国是欧洲最热心研究开发无碴轨道的国家。为了达到减少维修劳德国是欧洲最热心研究开发无碴轨道的国家。为了达到减少维修劳力、适应高速运营和强化轨道的目的，从力、适应高速运营和强化轨道的目的，从1959年起就开始研制和试年起就开始研制和试铺各种类型的少维修无碴轨道。铺各种类型的少维修无碴轨道。上世纪上世纪70年代，首先在希尔舍特（年代，首先在希尔舍特（Hirschaid）车站试铺了）车站试铺了3种类型种类

22、型的无碴轨道。随后又在雷达（的无碴轨道。随后又在雷达（Rheda）车站和厄尔德（）车站和厄尔德（Oelde）车站）车站试铺了试铺了2种无碴轨道。种无碴轨道。1977年在慕尼黑试验线上又试铺了年在慕尼黑试验线上又试铺了6种新型无种新型无碴轨道。碴轨道。自从自从1972年在比勒费尔德年在比勒费尔德哈姆间的哈姆间的Rheda车站土路基上铺设整体式车站土路基上铺设整体式轨枕混凝土道床无碴轨道以来，又相继试铺了各种水泥混凝土道床轨枕混凝土道床无碴轨道以来，又相继试铺了各种水泥混凝土道床和沥青混凝土道床无碴轨道。经过多年在土路基上、高架桥上和隧和沥青混凝土道床无碴轨道。经过多年在土路基上、高架桥上和隧道内

23、的试铺试验，不断完善、改进、优化，形成了德国铁路运用较道内的试铺试验，不断完善、改进、优化，形成了德国铁路运用较为普遍的无碴轨道系列，并于为普遍的无碴轨道系列，并于1989年基本定型并统称为年基本定型并统称为Rheda轨道。轨道。德国德国Rheda无碴轨道系统，经历了由传统无碴轨道系统，经历了由传统Rheda轨道形式轨道形式Rheda Sengeberg轨道形式轨道形式Rheda轨道轨道Berlin HST形式形式Rheda-2000轨轨道形式的发展过程道形式的发展过程(图图1.2-9)。19721988年铺设无碴轨道25处，延长19km，19891997年又铺设无碴轨道22处，延长188km

24、，遍及土路基、桥梁和隧道工程结构。至1997年，已铺设Rheda无碴轨道约207km。其中在土路基上铺设混凝土道床Rheda轨道约86km，沥青混凝土道床无碴轨道约63km。新建的汉诺威柏林高速线铺设了120km的Rheda-2000轨道，而在新建的科隆法兰克福高速线上，从齐格堡开始约150km长的线路上全线铺设Rheda-2000无碴轨道。纽伦堡英格尔城高速新线亦铺设Rheda-2000无碴轨道。德国铁路规定试铺的无碴轨道要经过5年的运营考验后经批准才能正式使用。1996年，德国联邦铁路局（EBA）批准：5种无碴轨道结构可以使用 10种无碴轨道结构可进行运营试验 在已批准可以使用的5种无碴轨

25、道结构中，有3种是水泥混凝土道床承载层（BTS），2种是沥青混凝土道床承载层（ATS）。10种批准试铺的无碴轨道结构中，有7种采用BTS，3种采用ATS承载层。2）ZBLIN无碴轨道无碴轨道 它类似Rheda轨道（图（图1.2-10），是在新灌注的混凝土道床层上用特殊施工机械施加振动，以使轨枕被安置在所规定的位置上。机械化施工性能虽优，但当超高超过150mm时，会引起施工困难。从19771996年，ZBLIN无碴轨道已铺设总延长18km。混凝土保护板 C40横向配筋，12/200 mm纵向配筋，10/100 mm底座C40隔离层道床板，C403）博格板式轨道）博格板式轨道 路基上博格板式轨道路

26、基上博格板式轨道 结构组成 路基上博格无碴轨道由Vossloh 300型弹性扣件、预制轨道板、砂浆调整层及水硬性材料支承层等部分组成。图1.2-13 承轨槽用数控机床打磨的博格板图 1.2-14 连接轨道板长桥上无碴轨道系统长桥上无碴轨道系统 结构组成 由Vossloh 300型弹性扣件、预制轨道板、砂浆调整层、连续底座板、滑动层、侧向挡块等部分组成，台后路基上设置摩擦板、端刺及过渡板，梁缝处设置长3m、厚度50mm的硬泡沫塑料板。图图1.2-17 梁缝处设置长梁缝处设置长3m、厚度、厚度50mm的硬泡沫塑料板的硬泡沫塑料板 结构组成隧道内博格无碴轨道由Vossloh 300型弹性扣件、预制轨

27、道板、砂浆调整层及水硬性材料支承层等部分组成。1.2.3 瑞士弹性支承块式无碴轨道瑞士弹性支承块式无碴轨道（LVT轨道）轨道）弹性双块式轨枕无碴轨道能否用于露天桥跨或路基上，目前正在试验中，以便考验橡胶套靴的密封在长期使用过程中能否一直有效地防止水流进入靴内，以避免冻害的产生。1.2.4 英国铁路无碴轨道英国铁路无碴轨道 1）PACT（Paved Concrete Track）轨道）轨道 图图1.2-20为英国为英国1969年研制、试铺，年研制、试铺，1973年正式年正式使用的高速、重载少维修无碴轨道，简称使用的高速、重载少维修无碴轨道，简称PACT轨道。轨道。它是在就地灌注的钢筋混凝土道床上

28、直接联结钢它是在就地灌注的钢筋混凝土道床上直接联结钢轨，轨底与道床板之间设有连续带状橡胶垫板，轨，轨底与道床板之间设有连续带状橡胶垫板，连续支承钢轨。这种轨道已被英国、西班牙、南连续支承钢轨。这种轨道已被英国、西班牙、南非、加拿大和荷兰等国广泛用于大轴重高速客运非、加拿大和荷兰等国广泛用于大轴重高速客运专线的隧道内和桥梁结构上，铺设总延长约为专线的隧道内和桥梁结构上，铺设总延长约为80km。1.2.5 法国铁路无碴轨道法国铁路无碴轨道 1）STEDEF双块式轨枕无碴轨道双块式轨枕无碴轨道 图图1.2-23为法国双块式轨枕混凝土道床无为法国双块式轨枕混凝土道床无碴轨道，简称碴轨道，简称STEDE

29、F轨道，类似瑞士轨道，类似瑞士LVT、英国、英国LVT轨道。主要用于隧道内，特轨道。主要用于隧道内，特别是地铁轨道。由于它是在块枕下设有橡别是地铁轨道。由于它是在块枕下设有橡胶衬垫和套靴以提供高弹性，故能有效地胶衬垫和套靴以提供高弹性，故能有效地降低地铁轨道的噪声和振动。降低地铁轨道的噪声和振动。2）SONNEVILLE土路基上支承块式无碴轨道土路基上支承块式无碴轨道1.2.6 意大利铁路无碴轨道意大利铁路无碴轨道图1.2-25为意大利IPA（Industnia Pnefabbricati Affini）板式轨道，类似日本的SLAB轨道。已铺设约92km，其中高速新线上25.4km。1.2.7

30、 前苏联铁路土路基上钢筋混凝前苏联铁路土路基上钢筋混凝土梁式无碴轨道土梁式无碴轨道 1949年，前苏联铁路在土路基上铺设了在厚12cm、宽2.5m、长12.5m或6.25m平面板上构筑T型混凝土梁的整体组合式钢筋混凝土道床无碴轨道（图1.2-26）。1.2.8 奥地利铁路土路基上梁式钢筋奥地利铁路土路基上梁式钢筋混凝土道床轨道混凝土道床轨道 1928年，奥地利铁路Winth博士提出了土路基梁式无碴轨道（图1.2-27）。1.3我国无砟轨道技术再创新概况我国无砟轨道技术再创新概况1.3.1再创新工作的总体目标再创新工作的总体目标在前期科研成果和引进技术的基础上，对无碴轨道系统技术进行再在前期科研

31、成果和引进技术的基础上，对无碴轨道系统技术进行再创新；创新；研发无碴轨道设计、制造、施工等成套技术及装备，其技术经济指研发无碴轨道设计、制造、施工等成套技术及装备，其技术经济指标和施工效率优于引进技术，总体性能不低于国外无碴轨道系统。标和施工效率优于引进技术，总体性能不低于国外无碴轨道系统。1.3.2再创新工作的具体内容再创新工作的具体内容1）国内外无碴轨道系统技术总结及无碴轨道结构选型）国内外无碴轨道系统技术总结及无碴轨道结构选型（1）Rheda2000型无碴轨道系统技术总结型无碴轨道系统技术总结（2）Zublin型无碴轨道系统技术总结型无碴轨道系统技术总结（3）Bogl型板式无碴轨道系统技

32、术总结型板式无碴轨道系统技术总结（4）日本板式无碴轨道系统技术总结）日本板式无碴轨道系统技术总结（5）我国无碴轨道前期试验研究成果总结）我国无碴轨道前期试验研究成果总结2）我国客运专线无碴轨道结构选型）我国客运专线无碴轨道结构选型报告报告（1）无碴轨道结构设计理论和方法）无碴轨道结构设计理论和方法（2）无碴轨道结构设计技术要求及设计图，包）无碴轨道结构设计技术要求及设计图，包括：路基括：路基 （含桩板路基）、桥涵、隧道、岔区、过渡段（含桩板路基）、桥涵、隧道、岔区、过渡段等基础上等基础上 的无碴轨道结构。的无碴轨道结构。（3）无碴轨道结构对线下基础的设计要求无碴轨道结构对线下基础的设计要求（4

33、）无碴轨道预制件设计图、制造技术要求及无碴轨道预制件设计图、制造技术要求及成套装备成套装备（5）无碴轨道施工工艺及成套装备无碴轨道施工工艺及成套装备客运专线无碴轨道系统设计技术客运专线无碴轨道系统设计技术子课题之一：桥上无碴轨道系统设计技术子课题之一：桥上无碴轨道系统设计技术子课题之二：路基上无碴轨道系统设计技术子课题之二：路基上无碴轨道系统设计技术子课题之三：隧道内无碴轨道系统设计技术子课题之三：隧道内无碴轨道系统设计技术子课题之四：岔区无碴轨道系统设计技术子课题之四：岔区无碴轨道系统设计技术子课题之五：过渡段轨道结构设计技术子课题之五：过渡段轨道结构设计技术子课题之六：无碴轨道结构预制件设

34、计技术子课题之六：无碴轨道结构预制件设计技术子课题之七：无碴轨道与站后工程的接口设计子课题之七：无碴轨道与站后工程的接口设计技术技术客运专线无碴轨道无缝线路设计技术客运专线无碴轨道无缝线路设计技术子课题之一：桥上无碴无缝线路设计技术子课题之一：桥上无碴无缝线路设计技术（含区间、岔区）（含区间、岔区）子课题之二：无缝线路关键部件的设计技子课题之二：无缝线路关键部件的设计技术（含伸缩调节器、绝缘接头、冻结接头）术（含伸缩调节器、绝缘接头、冻结接头）子课题之三：无碴无缝线路铺设技术及关子课题之三：无碴无缝线路铺设技术及关键设备研制键设备研制客运专线无碴轨道工程材料的试验研究客运专线无碴轨道工程材料的

35、试验研究子课题之一：路基上无碴轨道水硬性支承层材料的研制子课题之一：路基上无碴轨道水硬性支承层材料的研制子课题之二：路基面沥青防水层材料的研制子课题之二：路基面沥青防水层材料的研制子课题之三：无碴轨道吸音板材料的研制子课题之三：无碴轨道吸音板材料的研制子课题之四：板式轨道凸形挡台填充树脂材料的研制子课题之四：板式轨道凸形挡台填充树脂材料的研制子课题之五：过渡段道碴粘结材料的研制子课题之五：过渡段道碴粘结材料的研制子课题之六：桥上隔离层及橡胶垫层的研制子课题之六：桥上隔离层及橡胶垫层的研制子课题之七：减振型板式轨道橡胶垫层的研制子课题之七：减振型板式轨道橡胶垫层的研制 子课题之八：硬质泡沫塑料板

36、的研制子课题之八：硬质泡沫塑料板的研制子课题之九：道床板及底座混凝土配合比设计优化子课题之九：道床板及底座混凝土配合比设计优化子课题之十：锚固销钉及锚固材料的研制子课题之十：锚固销钉及锚固材料的研制客运专线板式轨道客运专线板式轨道CA砂浆及成套装砂浆及成套装备的研制备的研制子课题之一：沥青乳剂的研制子课题之一：沥青乳剂的研制子课题之二：子课题之二：CA砂浆原材料要求及配合砂浆原材料要求及配合比设计比设计子课题之三：子课题之三：CA砂浆施工工艺及成套设砂浆施工工艺及成套设备的研制备的研制子课题之四：子课题之四：CA砂浆注入袋的研制砂浆注入袋的研制子课题之五：子课题之五：CA砂浆调整层修补技术砂浆

37、调整层修补技术客运专线无碴轨道制造、检测技术及客运专线无碴轨道制造、检测技术及成套装备的研制成套装备的研制子课题之一：混凝土轨道板制造工艺及成子课题之一：混凝土轨道板制造工艺及成套设备的研制套设备的研制子课题之二：双块式轨枕制造工艺及成套子课题之二：双块式轨枕制造工艺及成套设备的研制设备的研制子课题之三：桁架式岔枕制造工艺及成套子课题之三：桁架式岔枕制造工艺及成套设备的研制设备的研制客运专线无碴轨道施工、检测技术及客运专线无碴轨道施工、检测技术及成套装备的研制成套装备的研制子课题之一：板式轨道施工工艺及成套设子课题之一：板式轨道施工工艺及成套设备的研制备的研制子课题之二：双块式无碴轨道施工工艺

38、及子课题之二：双块式无碴轨道施工工艺及成套设备的研制成套设备的研制子课题之三：岔区无碴轨道施工工艺及成子课题之三：岔区无碴轨道施工工艺及成套设备的研制套设备的研制客运专线无碴轨道综合维修技术的研究客运专线无碴轨道综合维修技术的研究客运专线无碴轨道工程试验段综合试验客运专线无碴轨道工程试验段综合试验1.3.3目前再创新主要成果目前再创新主要成果 1、CRTS型双块式：型双块式：2、CRTS型双块式型双块式5层，每层5根双块式轨枕用于固定下部方木棍的连接板30X100 mm方木棍100X100 mm金属绑带3、CRTS型板（单元板）型板（单元板）第二部分：无砟轨道设计第二部分：无砟轨道设计 2.1

39、无砟轨道的技术特点无砟轨道的技术特点2.1.1优点分析优点分析1）强度高、稳定性好、使用寿命长，有砟轨道20年，无砟轨道60年。2）几何平顺性好，保持能力强，技术速度更高3）维修量小，养护人员少，简化养护维修体制，无需大型养护机械4）横向稳定性好，可以设置较大的曲线超高，可减小线路曲线半径，使线路选线具有较大的灵活性。5）纵向稳定性提供更好的防爬能力，可使线路设计更大的纵坡，适应地形好，节省工程费。6）轨道高度降低，节省隧道空间，降低桥梁二期恒载，相应降低相关工程费。7）特别适合在高速客运专线和长大隧道内修建，技术性先进、节省维修量，速度目标值可靠。8）环保：避免特级道砟开采、水洗破坏环境和景

40、区风貌。2.1.2缺点分析缺点分析1）对路基稳定性和沉降值要求高（客专1520mm），基础处理费用较高。目前京津城际路基下沉最大47mm，预测还将发生30mm。2）造价是有砟轨道1.52.5倍，但全寿命经济效益仍优于有砟轨道。3）轨道一旦破坏，修复难度较大。2.2 国内标准确定的无砟轨道种类适国内标准确定的无砟轨道种类适用性用性 目前标准参考图编制种类：目前标准参考图编制种类：弹性支承块式 CRTS型双块式 CRTS型双块式 CRTS型板式 CRTS型板式2.2.1扣件扣件 1）预埋铁座式弹性可调扣件 可调式弹性扣件（图5-40）是为秦岭特长隧道内弹性支承块式无碴轨道上使用而研发的。它是一种预

41、埋铁座、无挡肩、不分开、可调式弹条扣件。由型弹条、轨距挡板、绝缘轨距块、轨下胶垫、预埋铁座、T型螺栓、平垫圈、盖型螺母及调高垫片等组成。其主要技术参数如下：2）WJ7型分开式扣件设计参数：1.轨距：1435mm。2.轨底坡：在铁垫板上设置1:40轨底坡。3.钢轨纵向阻力：一般地段大于9kN（每组扣件），小阻力地段为4kN（每组扣件）。4.节点刚度：A型：垫板静刚度为2030kN/mm，扣件系统节点静刚度为35kN/mm。B型：垫板静刚度为3040kN/mm，扣件系统节点静刚度为50kN/mm。5.疲劳性能：扣件系统按EN13146-4进行试验，经300万次荷载循环后零部件无伤损，轨距扩大小于6

42、mm，且扣压力变化20%、钢轨纵向阻力变化20%、节点静刚度变化25%。（试验荷载参数：Pv/cos=70kN，L/V=0.50，=26，X=15mm）。6.绝缘电阻：扣件系统按EN13146-5进行测试，两轨间绝缘电阻大于3km，并满足轨道电路的要求。7.恶劣环境条件影响：扣件系统经EN13146-6所述300h盐雾试验之后，用手工拆卸工具能顺利拆卸。8.钢轨左右位置调整量：单股钢轨左右位置调整量：-6+6mm；轨距调整量：-12+12mm，连续无级调整。9.钢轨高低位置调整量：30mm，调整级别为1mm，采用充填式垫板可实现无级调整。10.弹条扣压力及弹程：W1型弹条：扣压力大于9kN，弹

43、程14mm；X2型弹条：扣压力6kN，弹程12mm。11.预埋套管抗拔力：不小于100kN。3）WJ8型分开式扣件设计参数：1.轨距：1435mm。2.轨底坡：在轨枕或轨道板上设置1:40轨底坡。3.钢轨纵向阻力：一般地段大于9kN（每组扣件），小阻力地段为4kN（每组扣件）。4.节点刚度：A型：垫板静刚度为2030kN/mm，扣件系统节点静刚度为35kN/mm。B型：垫板静刚度为3040kN/mm，扣件系统节点静刚度为50kN/mm。5.疲劳性能：扣件系统按EN13146-4进行试验，经300万次荷载循环后零部件无伤损，轨距扩大小于6mm，且扣压力变化20%、钢轨纵向阻力变化20%、节点静刚

44、度变化25%。（试验荷载参数：Pv/cos=70kN，L/V=0.50，=26，X=15mm）。6.绝缘电阻：扣件系统按EN13146-5进行测试，两轨间绝缘电阻大于3km，并满足轨道电路的要求。7.恶劣环境条件影响：扣件系统经EN13146-6所述300h盐雾试验之后，用手工拆卸工具能顺利拆卸。8.钢轨左右位置调整量：单股钢轨左右位置调整量：-5+5mm；轨距调整量：-10+10mm，调整级别为1mm。9.钢轨高低位置调整量：30mm，调整级别为1mm。10.弹条扣压力及弹程：W1型弹条：扣压力大于9kN，弹程14mm；X2型弹条：扣压力6kN；弹程12mm。11.预埋套管抗拔力：不小于60

45、kN。4）Vossloh300型扣件 是德国Vossloh公司最先进的扣件，目前主要用于双块式轨道和博格板。弹条与轨面、轨底侧面为点接触，使得水膜面积小，扣件喷淋绝缘电阻性能优于WJ7、8型。但调轨距性能较差。技术参数技术参数 铁垫板下胶垫Zwp静刚度Cs=22.5kN/mm，动刚度40kN/mm。高低调整用不同厚度的轨下垫板来实现，垫板以1mm为分级单位。如调高超过15mm，可更换不同号码的轨距挡板实现高低调整范围-4+26mm。轨向调整也可更换不同号码的轨距挡板来实现，以1mm为分级单位，最大可调整范围为8mm。扣件扭力矩极限值为200*10%Nm。2.3无砟轨道的适用范围无砟轨道的适用范

46、围 2.3.1客货混运线客货混运线 设计速度200km/h以下，无砟主要考虑铺设于长大隧道地段、长桥地段及桥隧相连地段，其余地段以有砟轨道为主。主推无砟轨道类型有：弹性支承块无砟轨道、CRTS型双块式、框架式轨道板 2.3.2客运专线客运专线 设计速度300km/h350km/h，原则上全线铺设无砟轨道，主推轨道类型有：CRTS型双块式、CRTS型双块式、CRTS型板式、CRTS型板式。其中温暖地区CRTS型双块式、CRTS型双块式采用连续结构，寒冷地区可考虑分块式单元结构；CRTS型板式温暖地区可采用框架式，寒冷地区可采用大板，目前不主张在寒冷地区采用CRTS型连续板（博格）。2.3.3城际

47、铁路城际铁路 设计速度250km/h，无砟主要考虑铺设于长大隧道地段、长桥地段及桥隧相连地段，其余路基地段以有砟轨道为主。主推无砟轨道类型有：CRTS型双块式、CRTS型双块式、CRTS型板式。2.4无砟轨道设计无砟轨道设计 2.4.1设计解决的问题及目标值设计解决的问题及目标值 1）轨道强度、材料耐久性指标60年、气候条件道床厚度、配筋率、道床裂缝宽度、钢筋保护层厚度轨道部件种类 2）轨道弹性指标：合理范围2060kN/mm，主要靠扣件胶垫实现，板式轨道CAM仅能提供部分缓冲作用。3）施工方法、进度指标 4）维修性指标 5）经济性指标 2.4.2设计选型设计选型 1）结构选型原则（1）结构形

48、式与速度、轴重、运量匹配（2）技术成熟（3）可施工性好（4）经济性好 2）结构形式的确定2.4.3设计接口设计接口 1）线路与超高接口）线路与超高接口 线路曲线半径与外轨超高h=关联，由于无砟轨道横向稳定性更好，可可以使曲线超高更大些以使曲线超高更大些，因此使线路曲线半径更小，我国新建时速300350公里客运专线暂规规定：见下表。RV2max8.11无砟轨道线路平面圆曲线半径（m）设计速度（km/h）推荐曲线半径最小曲线半径最大曲线半径3508000100007000(5500)12000(14000)300550080004500(4000)12000(14000)有砟轨道线路平面圆曲线半径

49、（m）设计速度（km/h）推荐曲线半径最小曲线半径最大曲线半径350900011000700012000(14000)300600090005000(4500)12000(14000)注：括号内为特殊困难条件下数值。注：括号内为特殊困难条件下数值。RV2max6.7RVj28.11NVNNV2NQNQV2RV28.11hqhVmax8.112客货混运线路超高：新建线路h=改建线路h=其中：Vj=Vj=Vj=客运专线超高：h=最小曲线半径的确定：R=一般情况下未被平衡的加速度a0.4m/s2 困难情况下a0.6m/s2aaagS1538.91500欠超高的确定：hq=qh（m/s2）（mm）旅客

50、反应0.200.400.600.800.851.00316192122130135无甚感觉稍有感觉有些感觉较大感觉甚大感觉更甚感觉我国规范规定欠超高一般值70mm，困难情况下90mm。曲线容许速度：Vmax=RRRhqh3.48.11)70150(8.11)(根据铁道部下发的铁集成200874号文关于武广、郑西客运专线超高设置的通知的要求，对未施工地段曲线超高调整如下：300300350km/h350km/h铁路客运专线曲线半径实设超高表铁路客运专线曲线半径实设超高表半径（m）实设超高（mm）Vmin300km/hVmin320km/hVmin350km/hhg（过超高）hg（过超高）hq（欠