高速铁路轨道工程施工工艺与装备技术研究论文Word文档格式.docx
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目前，在传统的轮轨系统的铁路方面，多条高速铁路正在兴建或运营。
在磁悬浮铁路方面，时速430km/h的上海磁悬浮线路也已运营，这是我国第一条，也是世界上第一条真正用于运营的磁悬浮线路，标志着我国的磁悬浮铁路事业又迈上了一个新的台阶。
为适应我国经济的快速发展的需要，我国铁路已经实行了第六次提速，大力的扩能增效，加快现代化的发展。
道岔是铁路线路中的关键设备有着十分重要的作用，同时也和列车的运行速度限制和薄弱环节所在。
现如今铁路运输对于道岔的通过速度要求正逐年提高，道岔为适应运输的发展也在朝着大号码和高速方向发展。
铁路高速道岔对其通过的列车的性能也有积极的推动作用。
道岔结构复杂，零件较多，技术要求严格，因此道岔的施工是一项细致复杂的工作。
要保证道岔的铺设质量，必须依照其铺设程序，严格进行事前、事中及事后质量控制。
在铺设前，应详细审核图纸，全面掌握技术要求，详细检查轨料及其零件。
在铺设时，要严格遵循铺设程序，严格各个部件的尺寸，对铺设质量时刻进行监控。
在铺设后，要认真检查铺设质量，确定其是否能够满足规范的要求，如果达不到要求，应进行整改。
1.2本文研究的内容与意义
在认真总结我国高速铁路无砟道岔建设的经验和教训、学习和借鉴引进技术的基础上，以施工技术与工艺为重点，结合工装设备研发进展，发展适合我国高速铁路轨道道岔的施工技术与方法。
1.3高速铁路无砟道岔施工
1.3.1道岔施工步骤
高速铁路无砟道岔的施工对各工序的作业方法、人员与机具配置、劳动保护等有很高的要求，对工序质量控制目标和措施也有明确的规定，体现了我国高速铁路无砟道岔技术的最新研究成果。
高速铁路无砟道岔具体施工过程包括：
施工准备、道岔厂内检测、道岔运输、装卸存放、混凝土底座施工、道岔区无砟轨道测量、道岔组装铺设、道岔精调及辅助系统安装、道床混凝土浇筑和道岔应力放散、锁定及焊接。
1.3.2高速铁路无砟道岔铺设方法
按照目前国内外轨道施工对道岔施工影响程度以及道岔施工情况，道岔施工的主要方法有以下三种：
原位组装换铺法、现场预铺插入法以及工厂组装现场施工法。
因为工厂组装现场施工法对于吊装设备和运输等各方面要求较为苛刻，所以我们主要介绍前两种施工方法。
1.4国外高速铁路道岔技术
1996年12月，西班牙国会作出了建立管理铁路基础设施的专门机构决定，专门负责建造适合欧洲铁路基础设施的新高速线。
新的实体称作GIF（Gestordeinfraestucturasfeeoviarias）。
其首要的任务是填补已于1992年投入运营，并按标准轨距1435mm建造的西班牙马德里－塞维利亚（Sevilla）国内首条高速线与欧洲铁路网的其余部分间的断带。
高速道岔的设计细节从欧洲标准和马德里－塞维利亚高速线10年的经验得出。
积累经验的过程已进行了许多年。
由AVE、TIFSA和BWG组成、西班牙部分道岔制造商部分参与的联合工程委员经常争论技术的革新和发展。
主要的话题是：
（1）在欧盟的TSIs（互通技术规范）中包含的标准数据；
（2）CEN标准；
（3）BWG高速道岔在马德里－塞维利亚高速线的成功经验；
GIF设定了一套超过标准要求的道岔技术规范。
它涉及已知的和经试验的高速道岔设计部件的进一步研发，并要求设计和研发工作尽可能保持真实轨道的性能。
在整个设想中对以下的关键方面给予特别的注意。
（4）道岔和渡线的低磨耗及经济的几何设计；
（5）减磨的尖轨基本轨副界面的运动学优化，考虑钢轨的轨底坡；
（6）道岔轨道的少维修、减振的经济优化；
（7）活动部件少润滑要求；
（8）有最佳实用性的少维修尖轨转换系统。
图1-1尖轨转换系统
道岔的基本设计和研发设计数据（表1-1）及工程要求（表1-2）已详细制定并相互协调。
表1-1道岔的几何要求
表1-2道岔的工程要求
工程要求
UICHSH
kN/mm
Brandenburg
km/h
mmmmm
HRS
1.4.1法国的高速铁路道岔
法国国铁1981年开始应用第一代木岔枕高速道岔,采用单肢三次抛物线型和有碴道床,运营时速270km。
第二代高速道岔采用了混凝土岔枕、圆缓线型及有碴道床。
1990年试验时创下世界最高纪录,直向过岔速度达到501km/h。
当前,第三代高速道岔已用于地中海线上,运营时速300km。
第四代高速道岔对滑床板进行了革新,正在试用推广阶段。
法国高速铁路道岔使用可动心轨道岔，型号主要有1/15.3号、1/46号和1/65号，车站到发线采用1/15.3号道岔，渡线采用1/46号道岔。
这两种道岔直向允许通过速度为300km/h以上。
单开道岔侧向通过最高速度为230km/h，通过渡线道岔的最高允许速度为170km/h，而车站与库线区允许的过岔速度为80km/h,道岔的基本特性见表1-3。
道岔
技术指标
道岔型号
1/15.3
1/21
1/29
1/46
1/65
导曲线半径/m
820
～∞
1540
3000
3550
6720
7350
侧向允许过岔速度/km·
h-1
80
100
160
170
220
230
表1-3道岔型号及过岔速度
1.4.2德国的高速铁路道岔
德国高速铁路的道岔采用EW60—1200—1∶1.85型可动心轨道岔，其侧向过岔速度为100km/h。
渡线道岔采用EW60—2500—1∶26.5型可动心轨道岔，其侧向过岔速度为130km/h。
EW60—7000—1∶42型可动心轨道岔主要用于两条线路的分界点上。
在道岔范围内不设轨底坡，轨距保持1435mm，不做轨距加宽。
表1-4为德国高速铁路所采用的道岔主要参数。
道岔号数
1/12
1/14
1/18.5
1/26.5
1/32.5
1/42
500
760
1200
2500
6000/3700
7000/6000
侧向过岔速度/km·
65
130
200
表1-4德国高速铁路所采用的道岔
世界上一些经济发达国家，早在上世纪30年代就开始研究高速铁路。
特别是二战以后，在医治战争创伤恢复经济的世界潮流的推动下，更加速了铁路高速化进程。
高速道岔是高速铁路必不可少的线路设备，先后出现了德国的18.5＃、26.5＃、42＃，日本的16＃、18＃等大号码道岔，从而将道岔容许过岔速度直向提高到160～200～250km/h，而侧向提高到80～120～160～200km/h的水平。
我国铁路的情况有些特殊，线路设备的落后与铁路运量大、行车密度高的矛盾非常突出。
1996年我国开始了铁路干线的提速改造。
在干线上大量铺设了60Kg/m钢轨12＃提速道岔，60Kg/m钢轨18＃高速道岔以及30＃提速道岔已经试铺，取得非常满意的效果。
第2章道岔施工前准备
2.1施工文件准备
施工前应准备好全部的施工文件送入相关部门审核，审核通过后方可使用。
施工文件包括标准设计图纸、施工质量验收标准和线下施工单位提供的CPIII点及资料；
线路平面图、线路纵断面图、线路诸表、桥梁平纵断面布置图、无缝线路铺设图（或无缝线路铺设地段表）、设计说明和相关专业设计图等。
2.2施工调查
在常规的施工调查基础之上，应着重调差一下方面：
（1）道路的分布情况，包括可利用道路长度、宽度、坡度、转弯半径、会车点位置、便桥（涵）的承载能力、新增便道条件等；
上下道口的具体位置；
（2）混凝土拌合站的具体位置及供应能力；
（3）道岔生产厂的位置、运距、运输方式、装卸储存及现场存放条件；
（4）线下工程结构物分布情况、进度情况；
（5）道岔铺设施工计划（铺设方向、顺序、进度）。
2.3编制施工组织设计和作业指导书
制定施工组织方案、配备机械设备时，应保证其它各工序的效率高于混凝土浇筑效率。
在编制施组时考虑重点工程工期和铺轨线，重点解决站前工程问题的同时，详尽地考虑和安排站后工程，尤其是站后与站前工程衔接的时间。
在正式施工开始前，应编制实施性施工组织设计和根据工序、工艺要求编制作业指导书，特别应注意突发事件预案的编制，并组织相关建设单位、监理单位应对施工组织设计和作业指导书进行评审。
2.4高速铁路CPⅢ控制网的布设与复测
2.4.1高速铁路控制网精度控制标准
为保证旅客列车高速运行时的安全性和舒适度，铁路轨道的平顺度是重要指标。
轨道平顺度包含线路方向和纵向方向两个分量，线路方向的不平顺是指钢轨头内侧与钢轨方向垂直的凸凹不平顺。
高速铁路平顺度要求在线路方向每10m弦实测正矢与理论正矢之差为2mm。
线路平顺度的要求和控制测量的精度有一定的关系，对于线路形状来说，平顺度只是一种局部误差。
不能依线路平顺度的要求作为控制测量的精度标准。
因为，平顺度对线路位置误差的影响有积累性和扩大的趋势，当实际线路偏离设计位置很远时，线路仍旧可以满足平顺度要求。
2.4.2CPⅢ控制点的布设方法
CPⅢ控制点的元器件采用工厂精加工元器件（要求采用数控机床），用不易生锈及腐蚀的金属材料制作，CPⅢ控制点标志重复安置精度应达0.3mm。
图2-1CPⅢ控制点的元器件
CPⅢ控制点的布设距离一般为60m左右，且不应大于80m，CPⅢ控制点布设高度应与轨道面高度保持一致的高度间距。
2.4.3CPⅢ交接与复测
（1）CPⅢ控制点的复测
道岔控制基标测量前，按照《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》的相关规定的要求组织测量人员对CPⅢ点进行复核。
当CPⅢ点复核测量结果与从线下施工单位接收的CPⅢ测量成果满足技术条件的限差要求时，直接采用线下施工单位交接的测量成果；
如不满足限差要求，则上报监理单位，和线下施工单位组成联合测量组，对CPⅢ点进行复测。
依据经复测后的CPⅢ控制点采用全站仪自由设站测设道岔控制基标。
（2）仪器要求
全站仪必须满足如下精确度要求：
1）角度测量精确度：
≤1″
2）距离测量精确度：
1mm+2ppm
3）使用带目标自动搜索及测量的自动化全站仪。
4）每台仪器应至少配13套棱镜，使用前应对棱镜进行检测。
（3）内业数据处理
在自由设站CPⅢ测量中，测量时必须使用与全站仪能自动记录及计算的专用数据处理软件，采用软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定。
观测数据存储之前，必须对观测数据的质量进行检核。
包括如下内容：
1）观测者、记录者、复核者签名；
2）观测日期、天气等气象要素记录。
检核方法可以采用手工或程序检核。
观测数据经检核不满足要求时，及时提出重测，经检核无误并满足要求时，进行数据存储，提交给数据计算、平差处理。
数据计算、平差处理必须是经采用通过铁道部相关部门正式鉴定软件，在计算报告中要说明软件名称。
自由设站点、CPⅢ点进行整体平差。
平差计算时，要对各项精度作出评定。
2.5结构物沉降变形评估
道床施工前应确认由建设、设计、咨询、施工和监理单位共同对沉降变形观测资料进行分析评估，确认工后沉降变形符合设计要求后方可进行无砟道岔施工。
2.6施工人员培训、机械设备及原材料准备
对所有参建无砟道岔施工的管理人员进行系统培训，培训内容包括无砟道岔施工内容、工艺流程、施工方法、工序质量标准及验收检验方法、注意事项等；
施工人员应进行岗前培训，经考试合格后持证上岗；
成套施工设备到场的验收、储存、组装、调试，对关键设备轨道状态检测仪进行操作和精度确认；
根据现场实际，调整工具轨、螺杆调节器、模板的规格、数量等。
无砟轨道原材料及轨道部件进场应提供合格证；
原材料进场后进行抽检，合格后方可使用；
原材料进场必须分类存放，道岔、岔枕、钢筋等材料的存放应采取一定防护措施。
2.7无砟轨道工程施工前的技术交接接口
无砟道岔工程与线下工程工序交接应在道岔施工一个月前进行。
成立专门的交接小组，接收《无砟轨道铺设条件评估报告》线下基桩控制网及测量资料、与轨道工程有关的变更设计、线下工程施工质量检验合格资料。
重点对道岔区线下路基、桥梁、隧道等与无砟轨道接口位置的中线和高程、平整度及几何尺寸等进行复核。
施工单位应从相关单位接收评估报告、基桩控制网、竣工测量资料、线路坐标资料、施工工作面验收资料等，并办理手续。
第3章高速铁路无砟道岔施工
3.1道岔厂内检测
每组道岔在运往施工工地前在厂内将道岔的转辙器区域、连接部分、辙叉区域安装在轨枕上并进行调试、检验，安装内容包括轨件、锁闭装置、转辙机、密检器，并按设计规定对整组道岔的各部分尺寸、零件的安装及零部件的偏差进行检测记录，对各部位尺寸严格按照设计及标准进行检查，直到各部位尺寸符合要求为止。
预组装完工后，对道岔进行出厂前检验工作，道岔出厂必须带有明显标识，其内容应包括：
产品名称、规格型号、出厂编号或出厂日期、制造厂名或厂标等。
可动心轨辙叉上应带有标识，标识内容应包括辙叉型号、出厂编号或出厂日期、制造厂名或厂标等。
基本轨、尖轨、配轨、护轨在轨腰上标识出长度数值，厂标或厂名、出厂日期，基本轨、尖轨还应标出开向、直曲；
铁垫板应按图纸规定标出清晰、不易损的标识；
铸、锻件上在易于观察的部位作出工件号或工件规格及厂标；
道岔各单元均应厂内组装检查合格后，进行包装。
包装箱内应有装箱单，包装箱外应标注产品名称、重量、规格及主要零件名称或装箱编号；
承包人应制定道岔产品装卸、运输及保管的相关技术条件，并报业主备案；
承包人应严格执行道岔产品装卸、运输及保管相关技术条件，确保其满足铺架（设）要求。
道岔出场前还需要场内试铺，厂内试铺时还应安装电务转换和锁闭装置，进行道岔工务和电务系统的联合调试。
厂内试铺及调试工作，施工单位应派人参加，做好协调工作。
生产厂家和施工单位主要应协商确定以下事项：
（1）道岔产品运输卸货地点；
（2）道岔产品装载、加固、卸车的特殊要求；
（3）道岔开向，钢轨预留轨缝、锁定轨温等铺设参数、指标；
（4）检验方法及验收规则：
1）在环境温度为20℃时，各类钢轨件的长度允许偏差应符合规定。
当环境温度变化时，应按环境温度的变化进行校核。
2）道岔钢轨件及组装长度均应按20℃为基准测量。
当环境温度变化时，应按环境温度的变化进行长度校核。
3）当轨件（含组装件）的直线度以米为单位要求时，应用专用检测平尺检验；
当轨件（含组装件）的直线度有全长要求时，应用专用紧线器检验。
4）铁垫板件的平面度应用专用检测平尺检验。
5）轨件轨底的平面度应用专用测试台检验。
6）整组道岔由制造厂技术检验部门或用户依照表2.3.5的基本项点进行验收。
表3-1道岔组装基本检验项点
序号
检测项目
偏差要求（mm）
特性分类
1
尖轨尖端轨距
±
A
2
直线尖轨轨头切削起点处轨距
3
直尖轨第一牵引点前与曲基本轨密贴
缝隙≤0.2
4
直尖轨工作边直线度
机加工段0.2mm/1m，全长1
5
直尖轨轨底应与滑床台
缝隙≤1.0，不得连续出现缝隙
6
曲尖轨第一牵引点前与直基本轨密贴
7
18号道岔直基本轨与曲线尖轨组装后，在曲线尖轨0、5、20、35断面相对基本轨的降低值
0.5
8
18号道岔曲基本轨与直线尖轨组装后，在曲线尖轨0、3、15、35断面相对基本轨的降低值
9
基本轨、尖轨组装后，降低值起点处两轨轨顶面高低差
10
转辙器部分最小轮缘槽
≥65
11
心轨尖端至第一牵引点处密贴（曲）
缝隙≤0.5
12
心轨尖端至第一牵引点处密贴（直）
13
18号道岔心轨组装后，在心轨0、22、40断面相对翼轨的降低值
续表3-1
14
心轨、翼轨组装后，降低值起点处两轨轨顶高低差
15
直向开通心轨轨底与台板缝隙
16
查照间隔
≥1391
17
道岔始端轨距
B
18
直尖轨其余部分与基本轨密贴
缝隙≤0.8
19
曲尖轨其余部分与基本轨密贴
20
曲尖轨轨底与滑床台
21
尖轨限位器两侧缝隙偏差
22
直尖轨固定端支距
23
曲尖轨固定端支距
24
直尖轨跟端支距
25
直尖轨跟端直股轨距
直尖轨跟端
升级会员 