合福铁路轨道结构选型及经济比较1115.docx

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合福铁路轨道结构选型及经济比较1115

合福铁路轨道结构选型及经济分析

摘要：

根据客运专线无碴轨道结构对环境、运营条件的适应性分析，结合合福铁路所处地区的地形条件、桥隧分布特点，在经济比较的基础上，对合福铁路轨道结构进行了多方案的综合对比分析，提出了适合合福铁路特点的无碴轨道设置方案。

可供铁路客运专线在类似地区的无碴轨道结构选型时借鉴和参考。

关键词：

合福铁路轨道选型经济分析

1工程概况

合福铁路自安徽省合肥南站引出，于既有南环线南侧东行，经长临河至巢湖市与既有巢湖站并站，往南经无为，与庐铜线和越江高速公路共建长江大桥越江至铜陵，经南陵、泾县、旌德，绩溪、黄山（与皖赣线扩能工程、黄杭铁路绩溪北站和黄山北站合站）至江西省，经婺源、上饶（与杭长客专上饶站骑跨并站）越武夷山山脉至福建省，经武夷山、建阳、建瓯、南平、宁德（古田）、闽清，沿闽江北侧引入福州枢纽福州站，线路全长810.375km（其中：

安徽省境内343.555km、江西省境内183.220km、福建省境内283.600km）。

全线桥梁长502-357.788km，占线路全长44.2%；隧道长201-343.14km，占线路全长42.3%；桥隧总长700.928km，桥隧比86.5％。

合福铁路以铜陵长江大桥为界，长江以北地区地形相对平坦，隧道较少（4座），而桥梁相对集中且长度较长；铜陵长江大桥主跨为特大跨度（90+240+630+240+90）m连续梁，其上铺设有碴轨道；长江以南至福州枢纽（DK805+853）地段，沿线穿越皖赣交界的皖南黄山、赣东怀玉山山脉、闽赣交界的武夷山山脉、福建的鹫峰山脉西侧中低山区等地区，地形复杂，桥隧比重大且座数多（共有487座桥和197座隧道），桥与桥间、桥与隧道间短路基较多等工程特点。

因此，在合福铁路的可行性研究及初步设计中，未对无碴轨道的类型最终审定。

在此，根据合福铁路的工程特点、环境特点，对目前国内客运专线所采用的二种类型无碴轨道（CRTSⅠ型双块式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道）进行技术、经济的对比分析，为合福铁路无碴轨道合理选型提供参考。

2无碴轨道

目前，国内客运专线铺设的无砟轨道结构类型主要有CRTSⅠ型双块式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道二种型式。

2.1CRTSⅠ型双块式无砟轨道

路基上CRTSⅠ型双块式无砟轨道由60kg/m、100m定尺长的无螺栓孔U71Mn（K）新钢轨、WJ-8B扣件、SK-2双块式轨枕、道床板、无砟轨道支承层等组成。

超高设置在路基基床表层，并在缓和曲线范围内线性顺坡。

路基上双块式无砟轨道横断面图

桥上CRTSⅠ型双块式无砟轨道由60kg/m、100m定尺长的无螺栓孔U71Mn（K）新钢轨、WJ-8B扣件、SK-2双块式轨枕、道床板和底座等组成。

超高设置在混凝土底座,并在缓和曲线内线性顺坡。

桥梁上双块式无砟轨道横断面图

隧道内CRTSI型双块式无砟轨道由60kg/m、100m定尺长的无螺栓孔U71Mn（K）新钢轨、WJ-8B扣件、SK-2双块式轨枕、道床板组成。

超高设置在混凝土底座,并在缓和曲线内线性顺坡。

隧道内双块式无砟轨道横断面图

在路基地段连续道床板两端应分别设置端梁，端梁与道床板浇筑为一整体，端梁在路基基床表层内埋置深度为1m。

端梁范围内的支承层采用钢筋混凝土结构。

端梁结构示意图

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨道结构高度为：

路基815mm，桥梁725mm，隧道515mm；

2.2CRTSⅡ型板式无砟轨道

路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道主要由60kg/m钢轨、WJ-8C型扣件、预制轨道板、砂浆调整层及混凝土支承层组成，路基上的轨道板和底座板均连续设置。

曲线地段超高在路基基床表层设置,在缓和曲线范围内线性顺坡。

路基上直线地段CRTSⅡ型板式无砟轨道横断面图

路基上曲线地段CRTSⅡ型板式无砟轨道横断面图

桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道结构主要由60kg/m钢轨、WJ-8C型扣件、预制轨道板、砂浆调整层、连续底座板、两布一模滑动层、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，梁缝处设置高强度挤塑板。

曲线地段超高在底座上设置，在缓和曲线上线性顺坡。

桥上直线地段CRTSII型板式无砟轨道横断面图

桥上曲线地段CRTSII型板式无砟轨道横断面图

隧道内CRTSⅡ型板式无砟轨道主要由60kg/m钢轨、WJ-8C型扣件、预制轨道板、砂浆调整层、混凝土支承层等组成。

曲线地段超高在混凝土支承层设置，在缓和曲线内线性顺坡。

隧道内直线地段CRTSII型板式无砟轨道横断面图

隧道内曲线地段CRTSII型板式无砟轨道横断面图

铺设CRTSII型板式无砟轨道的桥梁的两端台后路基上各设计一个标准摩擦板端刺结构，长度共为56m。

对于桥桥间、桥隧间小于56m短路基间的非标准端刺的结构作特殊设计。

CRTSⅡ型板式无砟轨道台后摩擦板、端刺及过渡板纵断面示意图

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构高度为：

路基779mm，桥梁679mm，隧道779mm。

2.3CRTSⅠ型双块式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道对环境、运营条件的适应性分析

无碴轨道对环境、运营条件适应性分析表

轨道类型

评价内容

CRTSⅠ型双块式无砟轨道

CRTSⅡ型板式无砟轨道

结构组成

钢轨、扣件、道床板、底座/或支承层、限位凸台（桥上）等。

钢轨、扣件、轨道板、沥青水泥砂浆调整层、横向挡块、混凝土底座/支承层、二布一膜滑动层（桥上）等。

结构适应性

具有稳定线下基础的桥梁、隧道、路基地段。

用于隧道内时，结构高度最低，结构最简单。

该种结构对隧道的适应性最好。

具有稳定线下基础的桥梁、隧道、路基地段。

用于桥上时，轨道弹性比双块式好，噪声相对较小。

轨道平顺性比分块的结构好。

施工难易程度

双块式轨枕为工厂预制；道床板混凝土为现场浇筑，现场混凝土的施工量较大，受混凝土龄期的影响，其施工进度相对较慢，但施工方法简单，施工难度最小。

轨道板为工厂预制并需对其打磨，制造难度大，但产品质量、精度高；异形板少，需大型制造设备；桥上轨道系统受力复杂，施工难度大。

曲线地段

施工难易程度

在曲线地段施工时，线路的超高顺坡、曲线圆顺度等较易于控制。

曲线超高顺坡、曲线矢度在轨道板上实现，每一块板需与现场一一对应，对设计、制造、施工要求高。

可修复性

双块式轨枕嵌在现浇的道床板中，轨道的调整需靠扣件系统的调整完成，而扣件的可调性有限，出现扣件无法调整的变形时，需将道床板分段修复。

可修复性较差。

轨道的调整需靠扣件系统的调整完成，轨道板相互连结，结构连续，可修复性差。

经济性

双块式无砟轨道整体的设计、制造、施工已实现国产化，造价最低。

CRTSⅡ型板式无砟轨道建厂成本高，运输成本高，总体造价最高。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道的主要优点是隧道内轨道结构高度低，不需设端刺结构，施工方法简单，施工难度最小；缺点是现场施工混凝土工作量大，施工进度较慢。

而CRTSⅡ型板式无砟轨道采用纵向联结器实现轨道板的纵连，成为一个连续结构，其轨道板在工厂预制，现场施工混凝土工作量小，施工质量易于保证，轨道板由布板软件控制，存在唯一性，设计施工精度高；但由于其为连续结构，为了不让桥所产生的附加力传入路基而在桥的两端的路基上设置端刺结构，对地形复杂，桥桥、桥隧、隧隧相连较多的铁路，因端刺结构的设计、施工较为复杂，施工难度较大。

3合福铁路无碴轨道方案比选

3.1合福铁路无碴轨道方案说明

根据合福铁路的工程特点，全线对无碴轨道类型进行如下四个方案的比较：

1、方案一：

合福铁路全线按铺设CRTSII型无砟轨道。

对特殊地段：

铜陵长江大桥，除主跨1.9km左右为有砟轨道外大桥其余地段均铺设CRTSI型板式无砟轨道；蚌福联络线的既有线利用地段、福州枢纽地段均铺设有砟轨道。

2、方案二：

合福铁路全线按铺设CRTSI型双块式无砟轨道。

对特殊地段：

铜陵长江大桥，除主跨1.9km左右为有砟轨道外大桥其余地段均铺设CRTSI型双块式无砟轨道；蚌福联络线的既有线利用地段、福州枢纽地段均铺设有砟轨道。

3、方案三：

以铜陵长江大桥北岸（DK86+600）为界，以北按铺设CRTSII型无砟轨道，以南按铺设CRTSI型双块式无砟轨道。

对特殊地段：

4、方案四：

以铜陵长江大桥北岸（DK126+424.34）为界，以北按铺设CRTSII型无砟轨道，以南按铺设CRTSI型双块式无砟轨道。

对特殊地段：

铜陵长江大桥，除主跨1.9km左右为有砟轨道外大桥其余地段均铺设CRTSI型板式无砟轨道；蚌福联络线的既有线利用地段、福州枢纽地段均铺设有砟轨道。

以上四个方案的轨道结构分段表如下：

轨道结构分段表

序号

范围

轨道形式

无碴轨道结构类型

备注

方案一

方案二

方案三

方案四

蚌福联络线HBDK124+000～HBDK129+200

无砟

CRTSII型板式　

CRTSI型双块式

CRTSII型板式　

蚌福联络线HBDK129+200～HBDK140+220

有砟

蚌福联络线HBDK140+220～合肥南站起点HBDK148+200

无砟

CRTSII型板式　

CRTSI型双块式

CRTSII型板式　

合肥南站起点HBDK148+200～合肥南站终点DK1+250

无砟

列入合肥南环线工程

合肥南站终点DK1+250～铜陵长江大桥北端路基DK87+600

无砟

CRTSII型板式

CRTSI型双块式

CRTSII型板式　

铜陵长江大桥北端路基DK87+600～DK129+755

无砟

CRTSI型板式

CRTSI型双块式

CRTSI型板式

铜陵长江大桥主跨DK129+755～DK131+662

有砟

长1907m

DK131+662～铜陵长江大桥南端路基DK138+838

无砟

CRTSI型板式

CRTSI型双块式

CRTSI型板式

铜陵长江大桥南端路基DK138+838～DK805+853

无砟

CRTSII型板式

CRTSI型双块式

DK805+853~福州站DK811+611.65

有砟

与正线相邻的到发线

无砟

CRTSI型双块式

根据轨道结构分段表，全线轨道工程（不含站场有碴铺轨工程）数量如下表：

全线轨道工程（不含站场有碴铺轨工程）数量表

工程项目

单位

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

DK87+600～DK138+838（其中：

DK129+755～DK131+662为长江大桥有碴轨道）

DK138+838～DK811+611.65（其中：

DK805+853~福州站DK811+611.65为有碴）

方案一

方案二

方案三

方案四

方案一

方案二

方案三

方案四

方案一

方案二

方案三

方案四

轨道

铺轨公里

210.16

101.98

1358.63

1、正线有碴铺轨

铺轨公里

6.91

3.61

11.27

2、正线无碴铺轨

铺轨公里

198.16

98.37

1318.49

（1）Ⅰ型板铺设（桥梁）

铺轨公里

98.37

（2）Ⅱ型板铺设（路基）

铺轨公里

26.32

106.13

（3）Ⅱ型板铺设（桥梁）

铺轨公里

163.48

463.53

（4）Ⅱ型板铺设（隧道）

铺轨公里

4.95

650.51

（5）Ⅱ型板铺设（路基带摩擦板）

铺轨公里

0.09

27.42

（6）Ⅱ型板铺设（桥梁带端刺）

铺轨公里

3.02

42.90

（7）Ⅱ型板铺设（隧道带摩擦板）

铺轨公里

0.30

28.00

（8）铺设双块式无碴道床（路基）

铺轨公里

26.41

133.55

（9）铺设双块式无碴道床（桥梁）

铺轨公里

166.50

98.37

506.43

（10）铺设双块式无碴道床（隧道）

铺轨公里

5.25

678.51

3、到发线无碴铺轨

铺轨公里

5.09

28.87

4、道岔地段无碴道床

铺轨公里

1.83

12.91

（1）板式道岔道床

道岔公里

1.83

12.91

（2）轨枕埋入式道岔道床

道岔公里

1.83

12.91

3.2各方案大型临时及辅助工程设置方案

根据合福铁路全线工程的特点、桥梁隧道的分布，各方案铺轨基地及轨枕（板）预制场设置数量如下：

大型临时及辅助工程设置方案

序号

大型临时及辅助工程名称

单位

方案一

方案二

方案三

方案四

铺轨基地

处

CRTSI型双块轨枕预制场

处

CRTSII型板预制场

处

CRTSI型板预制场（与CRTSII型板式预制场同场设置）

处

3.3各方案经济比较

由于CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨道结构和CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的高度差异，影响桥梁、隧道工程投资的差异，此差异在经济比较表中以CRTSⅡ型板式无砟轨道以基准计列。

各方案经济比较表如下。

工程投资比较表

方案名称

工程项目

单位

数量

工程项目投资（万元）

合计（万元）

指标（万元）

桥梁

隧道

轨道

大临工程

其它费

方案一

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

209.80

122115

2396

2851

127362

607.06

DK87+600～DK138+838（其中：

DK129+755～DK131+662为长江大桥有碴轨道）

铺轨公里

101.98

52647

1205

53853

528.08

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

1358.63

741059

12890

17262

771212

567.64

合计

铺轨公里

1670.41

915821

15287

21319

952427

570.18

方案二

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

209.80

2546

116

102427

2396

2461

109947

524.06

DK87+600～DK138+838（其中：

DK129+755～DK131+662为长江大桥有碴轨道）

铺轨公里

101.98

1801

49890

1184

52874

518.49

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

1358.63

5941

-3860

612010

10402

14298

638792

470.17

合计

铺轨公里

1670.41

10288

-3744

764327

12798

17943

801613

479.89

方案三

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

209.80

122115

2396

2851

127362

607.06

DK87+600～DK138+838（其中：

DK129+755～DK131+662为长江大桥有碴轨道）

铺轨公里

101.98

1801

49890

1184

52874

518.49

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

1358.63

5941

-3860

612010

11002

14312

639406

470.62

合计

铺轨公里

1670.41

7742

-3860

784015

13398

18346

819642

490.68

方案四

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

209.80

122115

2396

2851

127362

607.06

DK87+600～DK138+838（其中：

DK129+755～DK131+662为长江大桥有碴轨道）

铺轨公里

101.98

52647

1205

53853

528.08

HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）

铺轨公里

1358.63

5941

-3860

612010

10402

14298

638792

470.17

合计

铺轨公里

1670.41

5941

-3860

786773

12798

18355

820007

490.90

注：

投资比较表材料价格为2009年第三季度价格水平。

从工程经济分析，方案一投资最大，方案二投资最少，方案三和方案四投资居中。

3.4各方案的综合比选

1、对HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）段，由于合蚌客运专线及与之相联的蚌福联络线均为CRTSⅡ型板式无砟轨道，同时此段地形相对平坦，隧道4座，桥梁较为集中且长度较长，端刺结构较少，虽然CRTSⅡ型板式无砟轨道工程造价较CRTSⅠ型双块式无砟轨道高1.74亿元，但为了保证在此地形条件下无碴轨道的施工进度、施工质量、施工精度，推荐采用CRTSⅡ型板式无砟轨道。

2、对DK87+600～DK138+838（其中：

DK129+755～DK131+662为长江大桥有碴轨道）段，由于铜陵长江大桥采用板式轨道时，因桥上无碴与有碴过渡时，无法设置端刺而采用CRTSI板式无砟轨道。

从工程造价看，CRTSI板式无砟轨道与CRTSⅠ型双块式无砟轨道相差不大，但若采用CRTSI板式无砟轨道，施工单位在CRTSⅡ型板式无砟轨道和CRTSⅠ型双块式无砟轨道的施工设备的基础上，需增加CRTSI板式无砟轨道施工设备，轨道施工方法较多。

因此，为了与江南轨道结构一致及与主桥有碴轨道衔接，推荐此段采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道。

3、对HBDK124+000～DK87+600（其中：

HBDK129+200～HBDK140+220为有碴）段，地形复杂，桥隧比例大，有约487座大中桥，若采用CRTSⅡ型板式无砟轨道，存在762（处-单线）标准端刺结构、220（处-单线）桥桥间（56~120m）短路基间的大端刺结构、560（处-单线）短路基隧道内摩擦板结构、610（处-单线）短路基摩擦板结构，工程复杂，造价较高。

而双块式无砟轨道虽然现场混凝土工作量较大，但桥梁与隧道两端均不需要设置端刺结构，施工方法简单，施工难度较小。

因此，推荐此段采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道。

4结论

经过以上经济、技术及无碴轨道对环境、运营条件的适应性分析等综合分析，合福铁路轨道结构推荐采用方案三：

以铜陵长江大桥北岸（DK86+600）为界，以北按铺设CRTSII型无砟轨道设，以南按铺设CRTSI型双块式无砟轨道。

对特殊地段：

参考文献

[1]铁建设[2006]113号，铁路基本建设工程设计概（预）算编制办法[S].

[2]赵国堂.高速铁路无碴轨道结构[M].北京：

中国铁路出版社

李益群（1966、4），湖北省孝感市，1986年毕业于武汉水利电力学院工程经济管理专业，本科，现工作于中铁第四勘察设计院集团有限公司工经处，高级工程师，工程经济

邮寄地址：

湖北省武汉市中铁第四勘察设计院集团有限公司工经处

邮编：

430063

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