H3客运专线铁路铺轨技术李兵选.docx

1、H3客运专线铁路铺轨技术李兵选客运专线铁路铺轨技术1.客运专线轨道的特点1.1近年来轨道工程的发展变化1.2客运专线轨道的重要性1.3武广客运专线正线轨道设计标准1.4武广客运专线联络线轨道设计标准1.5武广客运专线站线轨道设计标准1.6武广客运专线道岔标准1.7客运专线轨道与普速铁路的区别1.8客运专线轨道工程施工特点1.9客运专线轨道的建设管理特点2.客运专线轨道工程施工方法介绍2.1施工准备要求2.2轨道施工设备配备2.3轨道工程施工组织措施2.4有碴轨道轨道施工方法、顺序2.5无碴轨道施工方法、顺序2.6长钢轨铺设方法2.7高速道岔铺设方法3.客运专线铁路轨道工程施工的质量控制点4.

2、有待进一步深化解决的问题1.1近年来轨道专业的发展变化1.1.1对客运专线的研究使轨道专业的观念发生了变化 通过国际交流和对高速铁路的研究，使国内高标准的轨道设计和施工技术迅速发展，使我们认识到了轨道的高平顺性对提高运营质量的显著效果，认识到少维修和免维修轨道对提高运营效益的作用。大型养路机械的普及使新建铁路有碴轨道铺设无缝线路和运营状态下保持轨道的高平顺性变成可能，施工技术的发展降低了新建铁路有碴轨道铺设无缝线路的费用，随着秦沈客运专线的建成，轨道设计施工理念发生了变化，轨道设计施工朝着提高平顺性、可靠性、耐久性和弹性均匀的方向迈进。无碴轨道的引入和按设计速度开通，使轨道设计对桥梁、路基的设

3、计施工也提出了很高的要求。1.1.2铁路跨越式发展给铁路轨道建设提出了很高的要求 铁路轨道的标准和质量是决定线路运营质量的主要因素之一，随着铁路运营速度的提高，轨道工程在铁路建设中的重要性日益提高，轨道设计标准和施工质量要求发生了很大的变化。铁路的跨越式发展给轨道提出了很高的要求。根据中长期铁路网规划，我国将新建200Km/h客运专线和200Km/h客货共线铁路，既有铁路线路也提速到200Km/h，200Km等级的铁路将有3种类型。跨越式发展对轨道提出了新的要求，一是新建铁路一次铺设无缝线路，二是新建铁路按设计速度开通，三是轨道的平顺性有很大的提高。1.1.3轨道由原来的简单专业变为技术复杂专

4、业高速铁路和客运专线引入了大号码道岔，引入了新型无碴轨道，提高了轨道的几何尺寸允许误差和平顺性要求，对道床的刚度及稳定性提出了量化指标要求，要求新建铁路一次铺设无缝线路。轨道设计对桥梁和路基的设计、施工提出了更高的技术要求，对路桥过渡段及有碴轨道与无碴轨道过渡段的设计施工提出了要求,相关的标准规范发生了变化。1）为适应形势的发展要求，200公里/小时速度以下轨道设计规范已从线路设计规范中分离出来；2）轨道施工规范由原来的一本，增加到三本，由原来的轨道工程施工及验收规范变为轨道工程施工规范（行车速度在200公里/小时及以下）、秦沈客运专线轨道工程施工暂行规定、高速铁路轨道工程施工暂行规定（适合于

5、高速铁路）。3)轨道工程质量验收标准由原来的一本增加到四本，由原来的轨道工程质量检验评定标准变为轨道工程施工质量验收标准（行车速度在160公里/小时及以下）、新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准（适用于新建旅客列车设计时速200公里客货共线标准轨距铁路）、秦沈客运专线轨道工程施工细则暂行、高速铁路轨道工程施工质量验收暂行标准（适合于高速铁路），大量的增加了轨道标准的内容，（既有铁路时速200公里的铁路暂时无专门的验收标准）。4)设计单位相继成立了轨道设计机构，第二设计院、第三设计院、第四设计院都成立了轨道设计所。5)近年来科技司安排了数十项有关轨道的科研项目，特别是高铁路和客

6、运专线项目。部高速办组织编制了三十多个有关轨道的技术条件，轨道技术出现了突飞猛进的发展。1.2客运专线轨道的重要性客运专线轨道是保证列车高速运行的前提，武广客运专线建成之后，列车即可按设计规定的速度运行，为达到这个目的，要求轨道具有极好的平顺性、较高稳定性、和连续均匀的弹性 。由于轨道变形和轨道病害是舆轮轨相互作用附加荷载相互影响，互为因果，轨道状态差的的铁路；轨道病害舆轮轨相互作用的附加荷载形成恶性循环，微小的轨道病害如果得不到及时整治，会导致列车经过此处时轮轨动荷载增加，并进一步加速病害的发展和恶化。给维持行车带来很大困难。高速铁路综合技术研究资料表明，列车高速运行时轮轨相互作用力随列车速

7、度的增大而增大。研究表明速度越高，轨道的平顺性就要求越高。1.3武广客运专线正线轨道设计标准1.3.1平顺度标准轨道静态平顺度铺设精度标准如下：有碴轨道平顺度铺设精度标准高低轨向水平扭曲（2.5m）轨距幅 值（mm）22222弦 长（m）10无碴轨道平顺度铺设精度标准高低轨向水平轨距幅 值（mm）2211弦 长（m）10道岔平顺度铺设精度标准高低轨向水平轨距幅 值（mm）2221弦 长（m）101.3.2钢轨标准焊接用钢轨应采用60kg/m无螺栓孔新钢轨，其质量应符合时速350km高速铁路60kg/m钢轨的有关要求。采用中国60kg/m钢轨断面，标准轨定尺长度为100m。钢轨的断面、端面、长度

8、及螺栓孔尺寸允许偏差应符合下表规定。单位：毫米项 目允许偏差钢轨高度0.6轨头宽度0.5轨头顶部断面+0.60.3接头夹板安装面斜度0.35接头夹板安装面高度+0.60.5轨腰厚度+1.00.5轨底宽度1.0轨底边缘厚度0.750.5轨底凹陷0.3端面斜度(垂直、水平方向)0.6断面不对称1.2长度（环境温度20时）30螺栓孔直径0.7螺栓孔位置0.7应采用钢轨平直度自动检测装置对轨身进行检测。钢轨平直度和扭曲允许值应符合下表规定。部位项 目允许偏差轨端0m2m部位垂直方向(V)a（向上） 0m1m：0.3mm/1m0m2m：0.4mm/2m （向下）0.2mm/2m水平方向(H)0m1m：0

9、.4mm/1m0m2m：0.6mm/2m距轨端1m3m部位垂直方向(V)0.3mm/2m水平方向(H)0.6mm/2m轨 身 b垂直方向(V)0.3mm/3m和0.2mm/1m水平方向(H)0.45mm/1.5m钢轨全长上弯曲和下弯曲10mm c侧弯曲弯曲半径R1500m扭 曲d、e1.3.3有碴轨道结构：1）轨枕：应采用2.6m长型无挡肩混凝土枕，在有碴桥或钢轨伸缩调节器两端等需铺设小阻力扣件的地段应采用2.6m长型有挡肩混凝土枕；每公里铺设1667根。道岔应铺设混凝土岔枕。2）扣件：铺设型无挡肩混凝土枕地段配套采用弹条型扣件。每组扣件扣压力应在1824kN之间；铺设型有挡肩混凝土枕地段采用

10、小阻力扣件。轨下垫板应采用静刚度5575kN/mm的垫板。3）道床应符合下列规定：（1）应采用特级碎石道碴，并符合有关技术条件的要求；（2）正线单线道床顶面宽度3.6m，道床厚度35cm，道床边坡1：1.75，碴肩堆高15cm，双线道床顶面宽度应分别按单线设计；（3）道床顶面应低于轨枕承轨面4cm；（4）桥上道床标准应与路基地段相同。道碴下应铺设碴下胶垫或采用弹性轨枕。碴肩至挡碴墙间以道碴填平；（5）隧道内道床厚度应按与隧道外道床厚度相同设计。在带混凝土仰拱或岩石基础的隧道内，道碴下应铺设碴下胶垫或采用弹性轨枕。碴肩至边墙（或高侧水沟）间以道碴填平；（6）线路开通前，道床密实度不得小于1.75

11、g/cm3，支承刚度不得小于120kN/mm，纵向阻力不得小于14kN/枕，横向阻力不得小于12kN/枕；（7）轨道电路道床电阻不应小于2km。1.3.4无碴轨道结构无碴轨道可采用板式、长枕埋入式和弹性支承块式三种结构型式，并应符合下列要求：1）曲线超高根据不同区段列车开行方案研究确定；2）无碴轨道与有碴轨道之间应铺设弹性过渡段；3）无碴轨道结构设计及其对线下基础的技术要求执行相应的无碴轨道设计技术条件，综合考虑无碴轨道结构特点及其对线下基础设计要求，以及有碴轨道与无碴轨道刚度过渡，过渡段长度暂按25m设计。 4）距离居民区较远的无碴桥采用普通型板式轨道结构，其轨道结构由60kg/m钢轨、弹性

12、分开式扣件、预制轨道板、乳化沥青砂浆（CA砂浆）、混凝土凸形挡台及混凝土底座等部分组成，轨下设置充填式垫板。5）隧道内无碴轨道采用长枕埋入式轨道结构或普通型板式无碴轨道结构，其轨道结构由60kg/m钢轨、弹性分开式扣件。1.3.5无缝线路单元轨节的长度应根据线路条件、工点情况、施工工艺等因素综合研究确定，一般宜为10002000m。无缝线路设计应符合下列规定：1.无缝线路的设计锁定轨温应根据线路通过地区的最高和最低轨温、无缝线路的允许温降和允许温升计算确定，并满足无缝线路的断缝检算要求。2.无缝线路设计锁定轨温应按下列公式计算：（1）设计锁定轨温： （1）式中 Te设计锁定轨温；Tmax当地历

13、年最高轨温；Tmin当地历年最低轨温；Td允许温降，其计算方法见本暂行规定附录B；Tc允许温升，其计算方法见本暂行规定附录B；Tk设计锁定轨温修正值，一般可取05。（2）设计锁定轨温范围：设计锁定轨温范围为Te5 （2）设计锁定轨温上限Tm =Te+5 （3）设计锁定轨温下限Tn=Te-5 （4）（3）设计锁定轨温上下限应满足下式要求：最大温升幅度TcmaxTmax-Tn Tc （5）最大温降幅度TdmaxTm-TminTd （6）（4）无缝线路应在设计锁定轨温范围内锁定，且相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于5，左右股钢轨的锁定轨温差不应大于3，同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不应大于

14、10。（5）无缝线路设计还应进行钢轨断缝检算： （7）式中 钢轨折断断缝值；E钢轨钢的弹性模量；A钢轨的断面积；a钢轨钢的线膨胀系数；r 一股钢轨的线路纵向阻力； 钢轨断缝允许值，可取7cm。对于采用小阻力扣件的无碴轨道，当历年最低轨温对应的检算断缝值不能满足上述要求时，钢轨断缝允许值可适当加大，但不得超过10cm。3.桥上无缝线路桥上无缝线路设计按新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定执行，其中桥上无缝线路钢轨断缝允许值按高速铁路设计暂行规定执行。4.道岔区无缝线路（1）道岔设计应满足跨区间无缝线路的允许温降和允许温升要求，各联结件应牢固、耐久、可靠；（2）岔区无缝线路的允许温降和允许温升计算方法

15、见本暂行规定附录B；（3）无缝道岔尖轨尖端与基本轨、左右两股尖轨的相对位移以及可动心轨尖端与翼轨的相对位移应分别满足道岔结构及转辙机械性能的要求；（4）当道岔区中两个及以上无缝道岔连接时，应研究附加纵向力的分布及叠加情况，按本暂行规定附录B的要求检算允许温降和允许温升；（5）无缝道岔的设计锁定轨温应与两端区间无缝线路的设计锁定轨温一致。5.隧道地段无缝线路（1）隧道内距隧道口200m范围内无缝线路的设计锁定轨温宜与两端区间无缝线路的设计锁定轨温一致；（2）隧道口轨温过渡区段应根据计算加强锁定。1.3.6焊接接头焊接接头应符合下列规定：1 钢轨接头的焊接可采用接触焊、铝热焊，且焊接接头宜优先采用

16、接触焊。焊接接头质量应符合时速350km高速铁路钢轨焊接的有关要求。焊接接头几何尺寸标准应满足下表要求。焊接接头平直度标准（mm/1m）部 位接 触 焊铝热焊顶 面+0.2，0+0.2，0内侧工作面+0.2，0+0.3，-0.3底 面+0.5，0+0.5，02 焊接接头位置（1）左右股单元轨节锁定焊接头相错量不宜超过100mm；（2）道岔内各焊接接头焊缝相对于设计位置的偏差不得超过2mm，由道岔前端和辙叉跟端接头焊缝决定的道岔全长偏差不得超过20mm；（3）钢轨铝热焊焊缝距轨枕边缘不应小于40mm；（4）无碴桥桥台附近的无缝线路单元轨节始、终端应设置在距桥头不小于100m的路基轨道上。1.3.

17、7胶接绝缘接头胶接绝缘接头应符合下列规定：1 绝缘接头应采用胶接绝缘接头，其钢轨应与相邻钢轨同轨型、同钢种；2 应符合350km/h高速铁路胶接绝缘接头的有关技术条件的规定；3 左右两股钢轨的绝缘接头应相对铺设，且绝缘接头距轨枕边缘不宜小于100mm；4 在较小半径的曲线上应采用与曲线半径相适应的曲线型胶接绝缘接头。1.3.8钢轨伸缩调节器钢轨伸缩调节器应符合下列规定:1 设置原则：（1）钢轨伸缩调节器应尽量少用或不用。（2）钢轨伸缩调节器宜设置在直线地段。当必须设置在曲线地段时，应采用与曲线半径相适应的钢轨伸缩调节器，且钢轨伸缩调节器不宜与竖曲线重叠。2 类型选择:（1）钢轨伸缩调节器基本轨

18、应与相邻钢轨同轨型、同钢种，尖轨采用AT轨；（2）应采用曲线型尖轨钢轨伸缩调节器，其技术性能应符合时速350km高速铁路钢轨伸缩调节器的有关技术要求；1.3.9无缝线路位移观测桩无缝线路位移观测桩的设置应符合下列规定:1 线路、钢轨伸缩调节器和道岔均应按单元轨节设置位移观测桩；2 位移观测桩必须预先埋设牢固，在单元轨节两端就位后立即进行标记，标记应明显、耐久、可靠。1.3.10轨道附属设备及常备材料1.正线线路应设置线路基桩。2 正线应设置下列标志：公里标，半公里标，百米标，平面曲线标，圆曲线、缓和曲线和竖曲线的始终点标，桥梁标，坡度标，用地标及行政区界标等。3 正线用地界标桩，应在直线上每2

19、00m、曲线上每40m、用地界转角处及缓和曲线起终点两侧用地界上设置。4 轨道常备材料可按下表规定的数量设计。轨道常备材料数量材 料 名 称备 料 数 量混凝土枕每单线千米2根混凝土枕扣件及其垫板每单线千米5套断轨急救器每单线千米1套臌包夹板每单线千米1套25m无孔短轨每个综合工区6根6m有孔短轨每个综合工区6根6.25m有孔胶接绝缘轨每个综合工区6根25m无孔胶接绝缘轨每个综合工区6根接头螺栓及垫圈每个综合工区36套接头夹板每个综合工区24块道岔整组道岔单开道岔每1100组备1组岔枕每1100组备1组辙叉新建车站每站新增道岔每种型号每120组备1个改、扩建车站每站新增30组道岔备1个尖轨新建

20、车站每站新增道岔每种型号每120组备1对改、扩建车站每站新增30组道岔备1对基本轨新建车站每站新增道岔每种型号每120组备1对改、扩建车站每站新增30组道岔备1对钢轨伸缩调节器整组钢轨伸缩调节器轨道部件每1100组备1组轨枕每1100组备1组尖轨每种型号每120组备1对基本轨每种型号每120组备1对1.4高速联络线轨道标准 设计时速200km/h的线路，采用60kg/m无孔新钢轨，质量符合时速200公里客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件的规定； 轨枕采用2.6m长的型无挡肩钢筋混凝土枕每公里铺设1667根，不考虑轨枕数量的加强。 有碴道床采用一级道碴，正线单线道床碴肩宽度45cm，堆高15c

21、m, 道床断面符合时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定要求。道床厚度土质路基地段30cm,硬质岩石路堑地段35cm.单线道床顶面宽度3.5m,双线道床顶面按单线设计，道床顶面高度与轨枕中部平齐， 型轨枕枕端埋深18.5cm，岔枕及其它类型轨枕地段道床顶面低于轨枕承轨槽面3cm。轨道结构高度路基地段91cm，硬质岩石路堑地段96cm。 道床要求分层铺设、碾压、捣固，线路开通前，道床密度、支承刚度、纵、 横向阻力等指标符合一次铺设跨区间无缝线路的要求。 除道岔和伸缩调节器范围外，扣减采用型弹条扣件，轨下垫板采用静刚度60-80KN/mm的橡胶垫板。 轨道平顺度精度标准：轨道平顺度精度标准项目

22、轨道平顺性高低轨向水平扭曲轨距有碴轨道32312无碴轨道管理波长10m3m1.5站线轨道标准 1 到发线应铺设60kg /m无螺拴孔钢轨；其他站线铺设长为25m的50kg /m钢轨。2 站线采用型混凝土枕，到发线每公里铺设1667根，其他站线每公里铺设1440根。铺设82型混凝土宽枕时，每公里铺设1760根。3 站线应铺设碎石道床，边坡为1：1.5。到发线采用一级碎石道碴。4 到发线道床顶宽采用3.4m，道床厚度为0.35m。铺设型混凝土枕且有垫层时，道床厚度为0.40m。5 其他站线道床顶宽采用2.9m，道床厚度为0.25m。6 到发线上混凝土枕地段应采用弹条型扣件。1.6道岔标准 1 高速

23、正线与到发线连接的单开道岔应采用侧向允许通过速度为80km/h的18号高速道岔。 2 到发线与到发线连接应采用侧向允许通过速度为80km/h的18号单开道岔。全部或绝大多数列车均停车的个别车站以及改、扩建大型站特别困难条件下，可采用12号道岔。3 车站咽喉区两正线间渡线采用侧向允许通过速度为80km/h的高速道岔。改扩建大型站困难条件下可采用12号道岔。区间渡线应采用侧向允许通过速度为80km/h的高速道岔。4 联络线与高速正线连接道岔应根据列车最高通过速度确定，采用侧向允许通过速度为160km/h或侧向允许通过速度为220km/h的高速道岔。5 动车、养护维修列车等走行线在到发线上连接时应采

24、用不小于12号道岔；在正线上连接时应采用18号高速道岔；段管线可采用9号单开道岔。6 位于动车段（所）内到发停车场到达（出发）端外方的道岔，宜采用12号道岔或9号对称道岔，困难条件下可采用9号单开道岔；其他应采用9号道岔。1.7高速铁路轨道与普速铁路的区别一、轨道部件标准不同 高速铁路执行高速铁路轨道部件有关标准，参考铁道部公务标准；客运专线执行客运专线有关标准，参考铁道部公务标准；普速铁路执行铁道部现行公务标准。二、轨道平顺性要求不同 轨道平顺性标准 单位mm项目高低轨向水平扭曲轨距（有碴）武广客运专线 2222/2.5m2秦沈客运专线323(1)2160km/hV200km/h3333/6

25、.5m2120km/hV160km/h4444/6.5m+4 -2100km/h1.5 mm的三角坑轨道方向直线段2mm/10m弦，曲线段正矢差2mm/20m弦高低2mm/10m弦过渡段基本轨与辅助轨间距10mm轨底坡1/301/50线间距0+10mm1.8轨道工程施工技术特点一、铺设500m长钢轨技术难度大，对设备和工艺有新要求国际上先进的单枕铺轨机设计牵引力为1000吨左右，受牵引力控制铺轨能力不满足铺设500 m长钢轨的施工进度要求，单班铺轨1公里需要的铺轨机牵引力为1600吨。远大于铺轨机的牵引能力。在秦沈线进度可达到1.8 KM/班的铺轨机在武广客运专线进度能达到1.0 KM/班；单

26、枕铺设法铺设500m长钢轨在国际上也无先例，铺轨机都需要对走行牵引力和抽送长钢轨的龙门架进行动力方面的检算。二、轨道铺设的平顺性要求很高，轨道达标作业遍数多、时间长 达到武广客运专线的轨道平直度要求作业难度很大，需要大型养路机械作业6-7遍（秦沈线作业4-5遍），在国内既无经验也未做过试验，需要进一步研究；达到京沪高速的钢轨焊接平直度要求，需通过引进满足高速轨焊接要求的焊机来实现。三、无碴轨道对施工人员素质和设备质量要求很高 秦沈线进行了板式轨道铺设试验，最快施工进度只达到30m/天-工作面，如大量采用无碴轨道结构，在多开工作面的前提下人要求施工进度达到100 m/天-工作面，需引进成套施工设备；为降低造价，材料要实现国产化。板式轨道是通过灌注CA砂浆永久性定位的，施工操作及定位精度要求很高，控制不好会留下永久性缺陷，对施工人员素质要求很高。 四、特级道碴碴源短缺，需要提前生产并储存道碴 我国特级道碴碴源短缺，需要提前生产才能满足铺轨要求。提前的时间应根据碴源情况和需求量计算确定。特级道碴的标准见下表性 能参 数指标评估方法抗磨耗、抗冲击性能洛杉矶磨耗率LAA(%)18至少有两项指标满足要求标准集料冲击韧度IP110石料耐磨硬度系数K干磨18抗压碎性能标准集料压碎度CA(%)8两