铁路客运专线施工培训讲义.docx

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铁路客运专线施工培训讲义

铁路客运专线施工“十一大员”培训讲义

一、铁路客运专线概念及主要技术标准与技术特征

二、路基主要技术标准与施工关键技术

三、桥梁主要技术标准与施工关键技术

四、隧道主要技术标准与施工关键技术

五、无碴轨道工程主要技术标准与施工关键技术

一、铁路客运专线概念及主要技术标准与技术特征

1．概念界定

我国尚没有明确的高速铁路界定标准，但业内普遍认同欧洲铁路联盟于1996年发布的互通运营指导文件对高速铁路的界定标准，即新建客运专线铁路的速度目标值在200km/h以上。

2．主要技术标准

正线数目：

双线；

设计速度：

350km/h，初期运营速度300km/h。

跨线列车运营速度200km/h及以上；

线间距：

5.0m；

最小曲线半径：

一般7000m，困难5500m；

最大坡度：

20‰；

到发线有效长度：

700m；

牵引种类：

电力；

列车类型：

动车组；

列车运行控制方式：

自动控制；

调度指挥方式：

综合调度。

3．主要技术特征

轮轨方面：

持久高平顺性的轨道，高走行稳定性的列车

弓网方面：

大张力的接触网，高性能的受电弓

空气动力方面：

流线型、密封的列车，较大的线间距和隧道断面

牵引与制动方面：

大功率的交-直-交列车和大容量的牵引供电设施，大能力的盘形、再生、涡流列车制动系统和车载信号为主的列控模式。

二、路基主要技术标准与施工关键技术

路基结构的受力及变形要求主要考虑——在列车荷载作用下，路基表层最大动应力和动变形值，以及经地基处理后满足高速铁路路基平顺性要求的路基工后沉降值。

1．路基面型式

①路基标准横断面型式详见图1～图10。

图1双线无碴轨道路堤标准横断面图

图2双线无碴轨道路堑标准横断面图（强～弱风化软质岩、强风化硬质岩）

图3双线无碴轨道路堑标准横断面图（一般土质（含全风化岩石）、强风化较软岩、极软岩）

图4双线无碴轨道路堑标准横断面图（下蜀黏土）

图5双线无碴轨道路堑标准横断面图（弱～微风化硬质岩）

图6双线有碴轨道路堤标准横断面图

图7双线有碴轨道路堑标准横断面图（强～弱风化软质岩、强风化硬质岩）

图8双线有碴轨道路堑标准横断面图（一般土质（含全风化岩石）、强风化较软岩、极软岩）

图9双线有碴轨道路堑标准横断面图（下蜀黏土）

图10双线有碴轨道（硬质岩）路堑标准横断面图

②正线区间直线地段路基面宽度，见表1。

表1路基面宽度一览表

线别

路基面宽

350km/h有碴轨道

350km/h无碴轨道

路基面宽

线间距

路基面宽

线间距

路堤（m）

13.8

5.0

13.6

5.0

路堑（m）

13.8

5.0

13.6

5.0

轨道结构高度（m）

轨枕底面以下0.35

根据采用的轨道结构确定

注：

路肩范围内设综合电缆槽（仅铺设通信、信号电缆，不含电力电缆槽，电力线高架或在坡脚、侧沟平台通过）；接触网支柱基础内侧距轨道中心距离：

有碴轨道3.1m；无碴轨道3.0m。

③路基面形状

有碴轨道路基面形状为三角形，由路基面中心向两侧设4%的横向排水坡,路基面加宽时，仍保持三角形形状。

基床底层顶面、基床以下路基面自中心向两侧设4%排水坡。

无碴轨道路基面形状直线地段为梯形，轨道混凝土底座范围为平面，边缘外向两侧设不小于4%的横向排水坡。

基床底层顶面、基床以下路基面自中心向两侧设4%排水坡。

并在轨道板外侧与接触网立柱内侧之间设截水槽，宽0.2m，深0.2m，曲线地段沿线路纵向每50~80m设集水井，均沿横向将路基面水排至边坡排水槽。

2．路基基床结构及相关要求

（1）基床结构及厚度

高速铁路路基基床由基床表层和底层双层结构组成。

基床表层采用级配碎石或级配砂砾石填筑。

基床底层采用A、B组填料或改良土填筑。

无碴轨道基床表层与混凝土支承层总厚度为0.7m，底层厚度为2.3m，其中基床表层由不小于0.4m厚的级配碎石或级配砂砾石填筑，并在无碴轨道混凝土支承层外至电缆槽内侧设0.08m厚沥青混凝土防渗层。

表3基床结构及填料要求一览表

轨道类型

基床结构

有碴轨道

无碴轨道

基床表层

7cm

沥青混凝土

≥0.4m

级配碎石或级配砂砾石

63cm

级配砂砾石或级配碎石

基床底层

2.3m

A、B组填料或改良土

2.3m

A、B组填料或改良土

（2）基床填筑及压实标准

①基床表层采用级配碎石或级配砂砾石填筑，级配碎石、级配砂砾石的材质、粒径等性能指标满足有关规范的要求。

压实标准满足表4要求。

表4基床表层填料压实标准表

填料类型

轨道类型

压实标准

地基系数K30

（MPa/m）

动态变形模Evd

（MPa）

孔隙率

n

Ev2

（MPa/m）

级配砂砾石

或级配碎石

无碴轨道

190

55

＜18%

120

有碴轨道

190

55

18%

/

注：

有碴轨道基床表层的K30、Evd、n三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。

无碴轨道基床表层的K30、Evd、Ev2三项指标检测中，必须有两项满足要求。

②基床底层采用A、B组填料或改良土填筑，无碴轨道地段路堤填料优先考虑A、B组填料。

压实标准满足下表要求。

表5基床底层填料压实标准

填料类型

轨道类型

压实标准

改良细粒土

砂类土及细粒土

碎石类及粗粒土

A、B组填料

或改良土

有碴轨道

地基系数K30MPa/m

≥110

≥130

≥150

压实系数K

≥0.95

/

/

孔隙率n

/

＜28%

＜28%

无碴轨道

地基系数K30MPa/m

≥110

≥130

≥150

压实系数K

≥0.95

/

/

孔隙率n

/

＜28%

＜28%

变形模量Ev2MPa

≥60

≥60

≥60

动态变形模量EvdMPa

40

40

40

注：

压实系数K为重型击实标准;改良土压实标准：

当采用物理方法改良时，需符合本表规定；当采用化学方法改良时，除符合本表规定外，还需满足设计提出的技术要求；无碴轨道路基尽量采用A、B组填料。

当不可避免采用改良土填筑时，要经过工程适应性检验才能使用。

3．路基变形与工后沉降

《京沪高速铁路设计暂行规定》要求路基工后沉降量不大于5cm，年沉降速率不大于2cm/年，桥台台尾过渡段路基工后沉降量不大于3cm。

对于高速铁路，变形控制是路基工程设计与施工的主要控制因素，具体表现在有一个强度高、刚度大的路基基床，沉降很小的地基以及沿线路方向平缓变化的刚度等三个方面。

堆载预压，固结沉降稳定（路堤填筑后放置1个月，不良地段放置6个月）之后，允许运梁车通过以及进行下部有碴轨道或无碴轨道施工。

4．地基处理主要施工方法

主要包括：

原地面处理，

半刚性桩复合地基（粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩），

土工格栅碎石垫层，

CFG桩等。

5．检验方法

复合地基承载力试验，动力触探试验，钻芯取样，K30试验，核子密度仪

三、桥梁主要技术标准与施工关键技术

桥涵主要承重结构设计使用寿命100年，桥梁上部结构优先采用预应力混凝土结构，宜选用双线整孔箱形截面梁。

桥梁下部结构一般采用混凝土或钢筋混凝土墩台，不采用柔性结构。

1．双线整孔箱梁预制主要施工方法

①原材料要求

水泥采用强度等级不低于42.5级的低碱硅酸盐或低碱普通硅酸盐水泥，禁止使用其它品种水泥。

细骨料采用硬质洁净的天然砂，细度模数2.6—3.0，含泥量不大于1.5%。

粗骨料为坚硬耐久的碎石，母岩抗压强度与梁体混凝土设计强度之比应大于2，粒径宜为5—20mm，最大粒径不超过25mm，并分两级（5—10mm和10—20（25）mm）储存、运输、计量，两级质量之比4：

6。

选用的骨料应在试生产前进行碱活性试验。

外加剂应采用高效减水剂，掺量由试验确定。

混凝土矿物活性掺合料（I级粉煤灰、磨细矿粉）根据国标要求及试验确定。

符合饮用标准的水即可作为拌制和养护用水。

预应力钢绞线、钢筋、锚具、夹具和连接器符合国标要求。

防水层采用聚氨酯防水涂料。

②生产工艺

箱梁预制工艺流程设计为：

底模与侧模修理、清理涂隔离剂→安装底模活动块→安装支座板→立侧模→整体安装梁体底板及腹板钢筋→安装端模→安装内模→整体安装桥面钢筋→梁体混凝土灌筑→养护→预张拉→脱模→初张拉→横移→终张拉→压浆→封端→成品梁存放待架。

预应力混凝土梁施工质量控制要点：

高性能混凝土的应用，保护层厚度控制及预应力管道定位，混凝土养护，预应力筋张拉，管道压浆，箱梁四支点均匀受力，桥面标高控制。

③设备投入

④质量要求

⑤出场检验

原材料和配件检验，预制梁型式检验，出场检验。

首孔生产及其它特殊情况下，应进行静载弯曲抗裂性及挠度试验。

⑥标志与制造技术证明书

⑦保管及运输

⑧预制梁架设

⑨预制梁的质量保证期限

2．特殊结构梁主要施工方法

四、隧道主要技术标准与施工关键技术

1．客运专线隧道技术标准

隧道设计主要由限界、构造尺寸、使用空间和缓解或消减列车进入隧道诱发的空气动力学效应两方面的要求确定。

除按设计规范及提高防灾救援要求外，还要考虑以下因素：

隧道内形成的瞬变压力对乘员舒适度及相关车辆结构的影响，空气阻力的增大对行车的影响，隧道口形成的微压波对环境的影响等。

《京沪高速铁路设计暂行规定》中规定：

单洞双线隧道断面有效面积不小于100平方米，单线隧道断面有效面积不小于70平方米。

在实际设计中除满足以上条件外，还应从围岩稳定、结构受力及空间利用等角度对端面形状和尺寸进行优化。

2．隧道施工关键技术要点

①开挖方法

②一般辅助施工措施

③隧道衬砌

④施工监控量测

五、轨道工程主要技术标准与施工关键技术

由于国内无碴轨道尚处于研发、试铺阶段，没有统一的技术标准与设计规范，因此，仅在此对目前国内已存在的无碴轨道做一简述。

⒈无碴轨道的类型

我国吸收国外成功经验形成了有自身特点的的无碴轨道结构，主要类型有：

⒈⒈板式轨道

分为普通型和减振型。

普通型板式轨道由钢轨、扣件、预制混凝土轨道板、乳化沥青水泥砂浆调整层、混凝土凸形挡块及混凝土底座等部分组成。

凸形挡块周围采用树脂材料充填。

扣件铁垫板上设置充填式垫板。

减振形板式轨道的结构组成除在轨道板底面设置橡胶垫层外，其余与普通型板式轨道相同。

⒈⒉支承块式无碴轨道

其目前又以双块式轨道为主，双块式无碴轨道道床为现场混凝土浇筑，且便于施工，道床板与底座的宽度设计一致，适合在各种环境条件下铺设。

双块式无碴轨道由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板、底座（路基和隧道区段可不设）等部分组成。

⒈⒊长枕埋入式无碴轨道

长枕埋入式无碴轨道主要适于在道岔区铺设。

其由钢轨、扣件、轨枕、道床板及混凝土支承层等部分组成。

2．无碴轨道的结构

2．1双块式无碴轨道（以德国旭普林双块式轨道系统为例）

无碴轨道路基、桥梁、隧道结构示意图分别见图⒈⒋①，⒈⒋②，⒈⒋③。

图⒈⒋①无碴轨道路基结构示意图（图中尺寸为示意，以设计图为准）

图⒈⒋②无碴轨道桥梁结构示意图（图中尺寸为示意，以设计图为准）

图⒈⒋③无碴轨道隧道结构示意图（图中尺寸为示意，以设计图为准）

图⒈⒋④轨道系统结构示意图（图中规格、尺寸为示意，以设计图为准）

2．⒉板式无碴轨道（以德国博格式轨道系统为例）

系统构成：

路基上博格式轨道系统和构造见图。

其层次构成依次为：

级配碎石构成的防冻层、水硬性混凝土支承层、沥青水泥砂浆层、轨道板，在轨道板上安装扣件。

博格板式轨道系统轨顶至水硬性混凝土顶面的距离一般为474mm。

轨道板

CA砂浆调整层

混凝土底座

凸形挡台

扣件系统

钢轨

图⒈⒋⑤路基上博格式轨道系统示意图

图⒈⒋⑥路基上博格式轨道构造示意图

注：

①-防冻层②-水硬性材料支承层③-CA砂浆调整层④-博格板⑤-伸缩缝⑥-承轨台⑦-支撑螺栓孔⑧-CA砂浆灌注孔⑨-板间连接钢筋

2．⒊长枕埋入式无碴轨道

长枕埋入式无碴轨道主要适于在道岔区铺设，由钢轨、扣件、轨枕、道床板及混凝土支承层等部分组成，以下为道岔道床结构组成。

图⒈⒋⑦长枕埋入式无碴轨道结构组成示意图（图中尺寸为示意，以设计图为准）

①结构组成

轨枕埋入式无碴轨道道岔结构由道岔部件、岔枕、道床板及水硬性材料支撑层组成。

②型式尺寸及技术要求

a轨道结构高度：

轨顶至基床顶面高度一般为790mm。

b道床板长度4～6m，道床板厚度一般为0.3m，宽度根据不同区段岔枕长度合理配置。

c相邻道床板间设置20mm伸缩缝，伸缩缝应避开钢轨接头至少1.2m，用沥青木板填充。

d轨道板顶面设置不小于1%的横向排水坡。

e路基基床上水硬性材料支撑层，宽度根据道床板宽度合理配置。

厚度一般为300mm。

③轨道结构设计技术要求。

a道床板采用C40砼,现场浇注。

b水硬性材料支撑层采用C20砼,现场摊铺。

c道岔区范围支撑层设置限位凹槽,道床板与支撑层间设置隔离层。

d其余同博格无碴轨道。