合福鐵路軌道結(jié)構(gòu)選型及經(jīng)濟(jì)分析

1 工程概況

合福鐵路自安徽省合肥南站引出，經(jīng)巢湖往南經(jīng)無為，與廬銅線建長(zhǎng)江大橋越江至銅陵，經(jīng)涇縣、黃山至江西省，經(jīng)婺源、上饒?jiān)轿湟纳缴矫}至福建省，經(jīng)武夷山、閩清，引入福州樞紐福州站，線路全長(zhǎng)810.375km。全線橋隧總長(zhǎng)700.928km，橋隧比86.5%。

合福鐵路以銅陵長(zhǎng)江大橋?yàn)榻纾L(zhǎng)江以北地區(qū)地形相對(duì)平坦，隧道較少（4座），而橋梁相對(duì)集中且長(zhǎng)度較長(zhǎng)；長(zhǎng)江以南至福州樞紐地段，沿線穿越皖贛交界皖南黃山、閩贛交界武夷山山脈等地區(qū)，地形復(fù)雜，橋隧比重大、短路基較多。在此，根據(jù)合福鐵路的工程、環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)目前國(guó)內(nèi)客運(yùn)專線所采用的兩種類型無碴軌道（CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅡ型板式）進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，為合福鐵路無碴軌道合理選型提供參考。

2 無碴軌道

目前，國(guó)內(nèi)客運(yùn)專線鋪設(shè)的無砟軌道結(jié)構(gòu)類型主要有CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅡ型板式二種型式。

2.1 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道

路基上CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道由60kg/m、100m定尺長(zhǎng)的無螺栓孔U71Mn（K）新鋼軌、WJ-8B扣件、SK-2雙塊式軌枕、道床板、無砟軌道支承層等組成。超高設(shè)置在路基基床表層，并在緩和曲線范圍內(nèi)線性順坡。

路基上雙塊式無砟軌道橫斷面圖

橋上CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道由60kg/m、100m定尺長(zhǎng)的無螺栓孔U71Mn（K）新鋼軌、WJ-8B扣件、SK-2雙塊式軌枕、道床板和底座等組成超高設(shè)置在混凝土底座, 并在緩和曲線內(nèi)線性順坡。

隧道內(nèi)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道由60kg/m、100m定尺長(zhǎng)的無螺栓孔U71Mn（K）新鋼軌、WJ-8B扣件、SK-2雙塊式軌枕、道床板組成。超高設(shè)置在混凝土底座, 并在緩和曲線內(nèi)線性順坡。

在路基地段連續(xù)道床板兩端應(yīng)分別設(shè)置端梁，端梁與道床板澆筑為一整體，端梁在路基基床表層內(nèi)埋置深度為1m。端梁范圍內(nèi)的支承層采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌道結(jié)構(gòu)高度為：路基815mm，橋梁725mm，隧道515mm。

2.2 CRTSⅡ型板式無砟軌道

路基上CRTSⅡ型板式無砟軌道主要由60kg/m鋼軌、WJ-8C型扣件、預(yù)制軌道板、砂漿調(diào)整層及混凝土支承層組成，路基上的軌道板和底座板均連續(xù)設(shè)置。曲線地段超高在路基基床表層設(shè)置,在緩和曲線范圍內(nèi)線性順坡。

路基上直線地段CRTS Ⅱ型板式無砟軌道橫斷面圖

橋上CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)主要由60kg/m鋼軌、WJ-8C型扣件、預(yù)制軌道板、砂漿調(diào)整層、連續(xù)底座板、兩布一?；瑒?dòng)層、側(cè)向擋塊等部分組成，臺(tái)后路基上設(shè)置摩擦板、端刺及過渡板，梁縫處設(shè)置高強(qiáng)度擠塑板。曲線地段超高在底座上設(shè)置，在緩和曲線上線性順坡。

隧道內(nèi)CRTSⅡ型板式無砟軌道主要由60kg/m鋼軌、WJ-8C型扣件、預(yù)制軌道板、砂漿調(diào)整層、混凝土支承層等組成。曲線地段超高在混凝土支承層設(shè)置，在緩和曲線內(nèi)線性順坡。

鋪設(shè)CRTSⅡ型板式無砟軌道的橋梁的兩端臺(tái)后路基上各設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)摩擦板端刺結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度共為56m。對(duì)于橋橋間、橋隧間小于56m短路基間的非標(biāo)準(zhǔn)端刺的結(jié)構(gòu)作特殊設(shè)計(jì)。

CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)高度為：路基779mm，橋梁679mm，隧道779mm。

2.3 CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅡ型板式無砟軌道對(duì)環(huán)境、運(yùn)營(yíng)條件適應(yīng)性分析

無碴軌道對(duì)環(huán)境、運(yùn)營(yíng)條件適應(yīng)性分析表

3 無碴軌道方案比選

3.1 方案說明

根據(jù)合福鐵路的工程特點(diǎn)，全線對(duì)無碴軌道類型進(jìn)行如下四個(gè)方案的比較：

方案一：全線按鋪設(shè)CRTSⅡ型無砟軌道。對(duì)特殊地段：銅陵長(zhǎng)江大橋，除主跨1.9km左右為有砟軌道外大橋其余地段均鋪設(shè)CRTSⅠ型板式無砟軌道；蚌福聯(lián)絡(luò)線既有線利用地段、福州樞紐地段均鋪設(shè)有砟軌道。

方案二：全線按鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。對(duì)特殊地段：銅陵長(zhǎng)江大橋，除主跨1.9km左右為有砟軌道外大橋其余地段均鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道；蚌福聯(lián)絡(luò)線的既有線利用地段、福州樞紐地段均鋪設(shè)有砟軌道。

方案三：以銅陵長(zhǎng)江大橋北岸為界，以北按鋪設(shè)CRTSⅡ型無砟軌道，以南按鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。對(duì)特殊地段：銅陵長(zhǎng)江大橋，除主跨1.9km左右為有砟軌道外大橋其余地段均鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道；蚌福聯(lián)絡(luò)線的既有線利用地段、福州樞紐地段均鋪設(shè)有砟軌道。

方案四：以銅陵長(zhǎng)江大橋北岸為界，以北按鋪設(shè)CRTSⅡ型無砟軌道，以南按鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。對(duì)特殊地段：銅陵長(zhǎng)江大橋，除主跨1.9km左右為有砟軌道外大橋其余地段均鋪設(shè)CRTSⅠ型板式無砟軌道；蚌福聯(lián)絡(luò)線的既有線利用地段、福州樞紐地段均鋪設(shè)有砟軌道。

3.2 各方案大型臨時(shí)及輔助工程設(shè)置方案

根據(jù)全線工程特點(diǎn)、橋梁隧道分布，各方案鋪軌基地及軌枕（板）預(yù)制場(chǎng)設(shè)置如下：

大型臨時(shí)及輔助工程設(shè)置方案

3.3 各方案經(jīng)濟(jì)比較

由于CRTSⅠ型雙塊式和 CRTSⅡ型板式結(jié)構(gòu)高度差異，影響橋隧工程投資的差異，各方案經(jīng)濟(jì)比較表如下：

表1 工程投資比較表

從工程經(jīng)濟(jì)分析，方案一投資最大，方案二投資最少，方案三和方案四投資居中。

3.4 各方案的綜合比選

（1）對(duì)HBDK124+000～DK87+600段，由于合蚌線及蚌福聯(lián)絡(luò)線均為CRTSⅡ型板式，同時(shí)此段地形相對(duì)平坦，橋梁較為集中且長(zhǎng)度較長(zhǎng)，端刺結(jié)構(gòu)較少，雖然CRTSⅡ型板式工程造價(jià)較CRTSⅠ型雙塊式高1.74億元，但為了保證在此地形條件下無碴軌道的施工進(jìn)度、施工質(zhì)量、施工精度，推薦采用CRTSⅡ型板式無砟軌道。

(2)對(duì)DK87+600～DK138+838段，由于銅陵長(zhǎng)江大橋采用板式軌道，因橋上無碴與有碴過渡時(shí)，無法設(shè)置端刺而采用CRTSI板式。從工程造價(jià)看，CRTSI板式與CRTSⅠ型雙塊式相差不大，但若采用CRTSI板式，施工單位在CRTSⅡ型板式和CRTSⅠ型雙塊式的施工設(shè)備的基礎(chǔ)上，需增加CRTSI板式無砟軌道施工設(shè)備，軌道施工方法較多。因此，為了與江南軌道結(jié)構(gòu)一致及與主橋有碴軌道銜接，推薦此段采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。

(3)對(duì)HBDK124+000～DK87+600段，地形復(fù)雜，橋隧比例大，若采用CRTSⅡ型板式，存在762處標(biāo)準(zhǔn)端刺結(jié)構(gòu)、220處橋橋間短路基間的大端刺結(jié)構(gòu)、560處短路基隧道內(nèi)摩擦板結(jié)構(gòu)、610處短路基摩擦板結(jié)構(gòu)，工程復(fù)雜，造價(jià)較高。而雙塊式無砟軌道雖然現(xiàn)場(chǎng)混凝土工作量較大，但橋梁與隧道兩端均不需要設(shè)置端刺結(jié)構(gòu)，施工方法簡(jiǎn)單，施工難度較小。因此，推薦此段采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。

4 結(jié)論

經(jīng)過以上經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及無碴軌道對(duì)環(huán)境、運(yùn)營(yíng)條件的適應(yīng)性分析等綜合分析，合福鐵路軌道結(jié)構(gòu)推薦采用方案三：以銅陵長(zhǎng)江大橋北岸為界，以北按鋪設(shè)CRTSⅡ型無砟軌道設(shè)，以南按鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。對(duì)特殊地段：銅陵長(zhǎng)江大橋，除主跨1.9km左右為有砟軌道外大橋其余地段均鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道；蚌福聯(lián)絡(luò)線的既有線利用地段、福州樞紐地段均鋪設(shè)有砟軌道。