高速铁路无砟轨道(一型板式无砟轨道)设计说明部分Word下载.doc

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板式无砟轨道；

设计规范化；

设计内容；

发展必然

第一章绪论

1.1引言

交通运输发展的历史就是一部速度不断提高的历史。

随着时代的发展，交通运输行业日趋激烈的竞争使得修建高速铁路成为铁路发展的必由之路。

尤其是20世纪70年代以来，全球范围内出现了石油能源危机、公路堵塞、车祸频繁、空难迭起、环境恶化等情况，人们呼唤高速、安全、准时、舒适、运量大、污染小、能源省、占地少的公共交通运输方式的出现，高速铁路也因此赢得到了良好的发展契机，它以其高速、安全、节能、舒适和全天候性日益得到社会的青睐。

其中各种无砟轨道在高速铁路上的应用越来越显示出其高稳定性、高平顺性和少维修等优点己逐步成为高速铁路轨道发展的趋势。

近几年，随着我国经济的高速发展，运力紧张已经成为制约经济发展的一个因素。

为了促进国民经济的稳健快速发展，建立健全的高速铁路网已势在必行。

《中长期铁路网规划》描绘了我国铁路发展的宏伟蓝图。

2020年，我国铁路营业总里程将达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均将达到50％。

要建设“四纵四横”快速客运专线及三处城际快速轨道交通系统，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。

实施《中长期铁路网规划》，特别是建设世界一流客运专线，需要采用一套先进、成熟、经济、适用、可靠的技术。

对轨道的平顺性、稳定性提出了更高的要求，也带来了我国线路设施方面技术的深刻变革。

我国铁路近十多年来在无砟轨道结构方面的研究一直停滞不前，远远落后于国外相应技术的发展。

而国外对无砟轨道结构的研究已趋十分先进和成熟，适用于不同环境和不同线路条件的结构型式日趋完善。

随着世界各国高速铁路的大力发展，对无砟轨道结构的研究己形成了一个新热点。

发展无砟轨道技术是我国铁路快速提升技术装备水平，实现铁路跨越式发展的重要举措之一。

为此，铁道部下达了“高速铁路无砟轨道结构设计参数的研究"

及“高速铁路高架桥上无砟轨道关键技术的试验研究"

等题目进行科技攻关，同时也列项研究秦岭特长隧道无砟轨道结构型式及施工方法。

我国铁路新型无砟轨道的研究进入了一个新时期。

目前，我国高速铁路建设的高潮已经开始。

作为高速铁路修建技术重要组成部分的无砟轨道技术，得到各级领导和设计、施工人员的高度重视，并广泛推广应用，这为进一步完善无砟轨道技术，形成适合我国国情和路情、具有中国铁路特色的无砟轨道结构技术创造了条件。

所以认真总结国内外高速铁路无砟轨道结构特点，充分分析国内高速铁路设计和运用条件，客观认识国内应用国外高速铁路无砟轨道结构需要开展的工作，选择技术先进、经济合理的无砟轨道结构形式，并研究国外无砟轨道结构参数在国内的适应性，通过优化、试验和工程实践，形成具有中国特色的标准结构形式，真正实现洋为中用及再创新的目的。

1.2无砟轨道结构的发展现状

高速铁路的特点是高速度和高密度，其目标是高安全性和高乘车舒适型，因而要求轨道结构必须具备高平顺性和高平稳性。

目前，应用于高速铁路的轨道结构有两种：

有砟轨道和无砟轨道。

从实际经验来看，两种轨道都可以运行高速铁路，但适应范围却有所不同。

有砟轨道结构历史悠久，在长期的应用中，人们积累了丰富的施工和养护经验，轨道本身又有弹性好的优点，加之铺设费用低，维修容易，所以人们认为它是比较经济的结构形式。

但是随着运营速度的不断提高（目前高速铁路正向设计速度350km／h、实际运营速度>

300km／h的方向发展），对线路的要求也越来越高，特别是列车动荷载的增加，对道床的稳定性、线路的平顺程度的要求更高。

此外，对有砟轨道的适应性问题，特别是轨道临界速度、桥上道床稳定性、维修工作量、道碴飞散以及道碴资源等问题也必须进行技术经济分析。

无砟轨道结构是用耐久性好、塑性变形小的材料代替道砟材料的一种轨道结构形式。

由于取消了碎石道砟道床，轨道保持几何状态的能力提高，轨道稳定性相应增强，维修工作量减少，成为世界各国高速铁路轨道结构的发展方向。

40多年来，国外出现了100多种无砟轨道结构形式（其中德国有99种形式），但只有近30种无砟轨道结构形式得以试铺和运用，铺轨长度不到4000km，主要铺设在隧道内和桥梁上（占总长度的82％），路基上仅占18％，且主要铺设在德国铁路线路上（占路基总铺设长度的72％）。

根据支承扣件、轨枕方式以及道床板材料和制作方式可将无砟轨道分为两大类共5种主要结构形式。

无砟轨道结构的出现是为了解决传统有砟轨道结构稳定性差、维修工作量大的缺点，为高速度、高密度的铁路运输提供一种少维修、免维修的轨道结构形式。

因此，稳定性好、少维修是无砟轨道相对于有砟轨道结构最突出的优点。

但是另一方面，无砟轨道仍有许多问题有待进一步研究，如轨道弹性问题、噪音问题、修理和修复问题、与信号系统匹配问题、初期投资太大、综合效益至今仍无法确定等问题。

因此对无砟轨道的适用范围、设计条件和施工技术等问题，都必须十分重视。

有砟轨道和无砟轨道各有各的优缺点，在高速铁路上究竟应铺何种类型轨道结构，应从技术和经济角度全面衡量决定。

一般来讲，无砟轨道主要适用于桥梁、隧道、石质路基等具有坚实基础的线路地段，对于土质路基，因很难解决列车反复作用下的路基的下沉问题，修建无砟轨道存在较多的技术问题，同时费用十分昂贵，低速情况下常常采用有砟轨道。

从目前世界各国高速铁路的运营情况来看，车速度低于300km／h时，桥隧区段可铺设无砟轨道，路基上宜铺设有砟轨道，当行车速度大于300krn／h时，采用无砟轨道可较好保持轨道的平顺性，有利于高速行车。

1.3国内无砟轨道结构研究与工程实践

2006年前，国内还没有形成一套成熟的无砟轨道结构形式。

我国无砟轨道的研究开始于20世纪60年代，与国外的研究几乎同步。

初期曾经尝试支撑块式、短块式、整天灌注式以及沥青道床等，正式推广应用的仅有支撑块式整体道床。

在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度超过一公里的隧道内铺设，累计达300km。

20世纪80年代曾试铺过由沥青混凝土铺装层与宽枕组成的沥青混凝土整体道床，全部铺设在大型客站和隧道内，总长约10km，但并未正式推广。

此外还铺设过由沥青灌注的固化道床，但未正式推广。

在京九线九江长江大桥引桥上还铺设过无砟无枕结构，长度约7km。

在此20多年间，我国在无砟轨道的结构设计、施工方法、轨道基础的技术要求以及出现基础沉降病害时的整治等方面积累了宝贵的经验，为发展无砟轨道新技术打下了基础。

1995年以后，随着京沪高速铁路可行性研究的推进，无砟轨道在我国重新得以关注。

在“九五”国家科技攻关专题“高速铁路无砟轨道设计参数的研究”中，提出了适用于高速铁路桥梁、隧道中的三种无砟轨道型式（长枕埋入式、弹性支撑块式和大板式）及其设计参数；

在铁道部科技开发项目“高速铁路高架桥上无砟轨道关键技术”研究中，完成了对上述3种无砟轨道实尺模型的铺设及各项性能试验；

初步提出高架桥上无砟轨道的施工方案；

提出了高速铁路无砟轨道桥梁徐变上拱的限值与控制措施；

建立了桥上无砟轨道车桥线耦合模型并进行仿真计算，初步分析了高速铁路高架桥上无砟轨道的动力特性与车辆走行性能。

我国虽然对于无砟轨道的研究虽然起步比较早，但是由于理论基础薄弱、工程实践少等原因，在2006年以前还没有形成属于我们自己的成熟的轨道结构形式。

2006年至今，国内的无砟轨道技术迅猛发展。

2004年，铁道部组织开展了无砟轨道工程技术经济论证，得出了无砟轨道具有良好的稳定性和平顺性，有利于高速行车，可大大减少养护维修工作量，研发、推广无砟轨道是我国铁路发展的必然趋势和我国客运专线采用无砟轨道技术上可行、经济上合理的重大结论，为无砟轨道的研发、引进和再创新提供了重要依据。

同年，铁道部经过调研，决定建设遂渝铁路无砟轨道试验段，系统试验研究无砟轨道结构、轨道电气特性、扣件系统、路桥线下工程、100m长定尺钢轨铺设、砟轨道施工及长期测试等关键技术，通过成区段铺设无砟轨道并进行实车试验，取得无砟轨道工程成套技术和科学数据。

遂渝铁路无砟轨道试验段有目的地设计了CRTS-I型平板式、框架型板式、纵连板式轨道和CRTS—II型双块式无砟轨道等多种类型。

试验段于2007年1月进行了实车试验，动车组试验最高速度232km／h，货物列车最高试验速度141km／h。

这标志着我国铁路具有自主知识产权的无砟轨道试验段建设成功，并为我国客运专线无砟轨道技术再创新打下了基础。

为了给我国铁路客运专线广泛采用无砟轨道创造条件，2005年以来，铁道部专家对世界各国无砟轨道型式进行分析研究，系统引进了德国雷达2000型、旭普林型、博格板式和日本的单元板无砟轨道技术Il引。

同时针对我国的具体国情和路情，铁道部在2006年底成立了客运专线无砟轨道技术再创新科技攻关组，吸取国外先进的无砟轨道经验．并结合我国的国情、路情开展了客运专线无砟轨道技术再创新研究，目前已经取得了阶段性成果。

武汉综合试验段是无砟轨道再创新技术的应用体现，这条长62公里的试验段，采用了再创新双块式无砟轨道、再创新单元板式无砟轨道、再创新纵连板式无砟轨道、葫区轨枕埋入式无砟轨道等结构，其材料和技术均实现了国产化。

目前无砟轨道的施工已经完成。

到今天为止，我国无砟轨道技术已经实现了从秦沈客专线无砟轨道、赣龙枫树排隧道板式无砟轨道试验段、遂渝线无砟轨道综合试验段（12公里）的小范围试铺到设计时速达380km/h全长62km的武汉综合试验段的铺通、京津城际的开通运营，以及武广客专、郑西客专、广玮城际、宜万等项目的大面积铺设，标志着我国已逐渐的形成具有自主知识产权的无砟轨道技术体系。

目前，我国高速无砟轨道的基本类型有两种：

即板式无砟轨道和双块式无砟轨道。

板式无砟轨道又分为CRTSⅠ型（ChinaRailwayTrackSystem，简称CRTS）。

扳式无砟轨道结构（单元板式）和CRTSⅡ型板式无砟轨道结构（纵连板式）。

目前应用单元板式无砟轨道的项目有：

广珠城际、新广州站、广深港、沪宁、沪杭等铁路；

应用纵连板式无砟轨道的项目有：

京沪高速、邦武、郑徐、宁杭4个项目。

双块式无砟轨道又分为CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构，CRTSⅡ型双块式无砟轨道结构。

这两种无砟轨道从结构上来讲是没有本质的区别，其主要区别在于施工方法。

但从目前应用的情况来看，由于旭普林无砟轨道采用振入式的施工方法，轨道的施工精度难以保证，这是最大的一个弊端。

双块式无砟轨道主要应用在武广客专、宜万铁路、沿海铁路、台武铁路等项目，旭普林无砟轨道用于郑西客运专线。

尽管我国铁路在无砟轨道研究方面已经做了一定的工作，但这并不表明我们已经解决了所有的无砟轨道技术难题，目前在京沪、郑武、宁杭、郑徐客专采用的CRTSⅡ型板式无砟轨道，这种轨道结构在大型高架站咽喉区地段的技术难题依然没有解决，高速铁路的部分轨道设备（高速道岔、曲线地段的伸缩调节器等）也没能得到有效地解决。

还