淺談客運專線CRTS I型雙塊式無砟軌道設(shè)計

蔣生珍

摘要：首先總結(jié)了國內(nèi)外客運專線無砟軌道的發(fā)展?fàn)顩r，然后根據(jù)中國中鐵二院就客運專線鐵路CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道展開的培訓(xùn)講座，介紹客運專線鐵路CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后通過對比分析我國已建客運專線無砟軌道，提出建議和體會，供今后討論和參考。

關(guān)鍵詞：客運專線；無砟軌道；設(shè)計；體會

0.引言

無砟軌道在國外高速鐵路已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并已在許多方面顯示出明顯的優(yōu)越性，取得了良好的技術(shù)和經(jīng)濟效益[1]。從20世紀(jì)60年代開始，世界各國相繼展開了各種類型無砟軌道結(jié)構(gòu)的研究。比如日本的無砟軌道，德國的Rheda、Bogl、Zublin等無砟軌道，英國的PACT型無砟軌道，瑞士、丹麥、葡萄牙、法國、比利時、美國等國家的鐵路和地鐵中有應(yīng)用彈性支撐塊式無砟軌道等等。國外的無砟軌道技術(shù)總的趨向于成熟，各具特點并形成了自己的規(guī)模，而且各個國家仍在積極研究和實踐。

我國鐵路建設(shè)正處于高速發(fā)展的階段，現(xiàn)在已建成或在建的遂渝無砟段、京津城際、武廣客專、鄭西客專、哈大客專、京滬高速鐵路都大規(guī)模地鋪設(shè)了無砟軌道結(jié)構(gòu)[2]。根據(jù)我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年我國鐵路將建成"四縱四橫"快速客運通道及3個區(qū)域城際快速客運系統(tǒng)。

客運專線多以無砟軌道結(jié)構(gòu)為主，雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)是無砟軌道結(jié)構(gòu)的主要形式之一。其中，CRTS I型雙塊式無砟軌道是將預(yù)制的雙塊式軌枕組成軌排，并將軌枕現(xiàn)場澆注入均勻連續(xù)的鋼筋混凝土道床內(nèi)的無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。CRTS I型雙塊式無砟軌道的施工工藝經(jīng)濟、實用，保證了工程的高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量要求。目前，CITS I型雙塊式無砟軌道已在我國武廣等多條客運專線上成功應(yīng)用。

1.無砟軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計

無砟軌道是現(xiàn)代化軌道結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展方向，新建時速250km以上客運專線應(yīng)在基礎(chǔ)穩(wěn)定的路基、橋梁及隧道地段推廣采用無砟軌道。通過對無砟軌道技術(shù)大量的研究與開發(fā)，我國已經(jīng)掌握了成熟的無砟軌道建設(shè)技術(shù)[3]。

下面只介紹CRTS I型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計，以期對在建的客運專線具有一定的指導(dǎo)和參考意義。

1.1級配碎石地段

1）排水設(shè)計：直線地段路基無砟軌道軌道床表面向軌道外側(cè)設(shè)0.7%的排水坡，兩線之間設(shè)C25混凝土封面，其上設(shè)2%的人字坡，將水排到線路兩側(cè)的排水設(shè)施內(nèi)。曲線地段路基無砟軌道因為超高的原因，無法將線間水排到線路兩側(cè)，則采用線間集水井方式進(jìn)行排水。線間兩集水井之間應(yīng)縱向順坡確保排水順暢而不存在積水現(xiàn)象。需要特別注意的是，集水井并沒有位于邊坡點最低點、直線與曲線地段交接點處、短路基、路橋及路隧過渡段，防水層應(yīng)進(jìn)行順坡。

2）超高設(shè)計：路基曲線地段超高應(yīng)設(shè)置在基床表層上。

1.2剛性路基地段

剛性路基（機床表層為混凝土）地段CRTS I型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)由60kg/m鋼軌、WJ-8B扣件、SK-2型雙塊式軌枕、道床板等組成。

1.3隧道地段

1）結(jié)構(gòu)組成：同剛性路基。道床板除在隧道結(jié)構(gòu)縫處斷開外均采用連續(xù)澆筑（新的高鐵規(guī)范可以采用分塊）。隧道內(nèi)道床板的結(jié)構(gòu)配筋分為距洞口200m范圍內(nèi)和洞內(nèi)距洞口大于200m范圍內(nèi)的道床板配筋。200m范圍內(nèi)的配筋與路基一致，而洞內(nèi)距洞口大于200m范圍內(nèi)由于氣候條件較好，其下層縱向鋼筋相比較洞口范圍內(nèi)的道床板配筋減少30%[4]。

2）排水設(shè)計：無砟軌道由軌道中心線向道床兩側(cè)排水，并經(jīng)隧道線間或兩側(cè)排水系統(tǒng)流向隧道洞外。

3）超高設(shè)計：隧道內(nèi)曲線超高設(shè)置在道床板上，采用外軌抬高方式。

1.4橋梁及樁板路基地段

1）結(jié)構(gòu)組成：除和剛性路基段的結(jié)構(gòu)組成外，還有隔離層、底座及彈性墊層等組成。

2）排水設(shè)計：線間排水通過道床板縫接入軌道外側(cè)，經(jīng)橋面兩側(cè)泄水孔排出，建議橋面兩側(cè)的排水采用三列排水。

3）超高：橋上曲線超高在混凝土底座上實現(xiàn)。

1.5無砟軌道綜合接觸

CRTS I型雙塊式無砟軌道和道岔區(qū)無砟軌道道模板內(nèi)鋼筋進(jìn)行絕緣處理，并設(shè)置接地鋼筋和接地端子。一般情況下，無砟軌道底座鋼筋不進(jìn)行絕緣處理。

1.6無砟-有砟軌道結(jié)構(gòu)過渡段

正線無砟軌道與有砟軌道結(jié)構(gòu)過渡段應(yīng)設(shè)置輔助軌及配套部件（高鐵規(guī)范新增）。有砟過渡段范圍內(nèi)道砟分三級用道砟膠進(jìn)行粘貼。第一級完全粘結(jié)（枕下、枕間、邊坡）；第二級部分粘結(jié)（枕下、邊坡）；第三級部分粘結(jié)（枕下）。此外，調(diào)整軌枕長度和間距、改變扣件剛度、改變軌道結(jié)構(gòu)類型等處理方法，均能取得較好的效果。總之，處理原則就是總體上使剛度均勻變化[5]。

2.分析

目前我國已建好的武廣客運專線采用的是Rheda2000雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式，鄭西客運專線采用的是Zublin雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。這兩種無砟軌道都是目前德國技術(shù)相對成熟的雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。但是由于設(shè)計理念、建筑材料、計算方法、地質(zhì)地形條件的不同，引進(jìn)的技術(shù)并不完全適用于我國的客運專線無砟軌道設(shè)計，所以研究和開發(fā)適應(yīng)我國國情、路情的雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)具有重要的意義。遂渝鐵路雙塊式無砟軌道則是結(jié)合中國國內(nèi)前期研究成果、設(shè)計及施工技術(shù)水平、原材料主要性能指標(biāo)，使用了CRTS I、Ⅱ型雙塊式軌枕。

到目前為止，我國研究確定了五種類型的無砟軌道結(jié)構(gòu)，分別為CRTSI型雙塊式、CRTSI型板式和 CRTS Ⅱ型雙塊式、CRTS Ⅱ板式及CRTS Ⅲ型板式[6]。由于CRTS I型雙塊式和CRTS Ⅱ型雙塊式無昨軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計基本相同，CRTS Ⅱ型雙塊式無昨軌道采用機械將雙塊式軌枕強振入道床板施工工藝要求道床板混凝土水灰比較低，導(dǎo)致其道床板裂紋控制困難，在后期建設(shè)的客運專線無砟軌道中已經(jīng)不再采用[7]。

3.結(jié)論

（1）CRTS I型雙塊式無砟軌道適用于南方地區(qū)，如果在北方使用，容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

（2）盡管我國目前已掌握了適合自己國情的比較成熟的方法，但在一些細(xì)節(jié)改進(jìn)和突破創(chuàng)新上仍然需要下功夫。

（3）就客運專線而言，滿足"高速"，但舒適性有待提高，這就要求研究人員在無縫設(shè)計上攻關(guān)?？蓞⒖捡T紹敏的高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路縱向力監(jiān)測與分析[8]等已有相關(guān)研究。

（4）無砟軌道的成功之處，不僅在于解決變形問題，更主要是在于解決強度問題。

（5）無砟軌道的設(shè)計關(guān)乎很多專業(yè)，各個專業(yè)之間要加強溝通，有問題及時提出，共同解決。

（6）針對施工和運營中出現(xiàn)的問題，進(jìn)一步完善和優(yōu)化雙塊式無砟軌道設(shè)計。

（7）不斷學(xué)習(xí)和吸收國內(nèi)外客運專線無砟軌道建設(shè)的先進(jìn)理念和經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1]何華武.無碴軌道技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2005：27-46.

[2]李佳. 遂渝鐵路無砟軌道路隧過渡段實車測試及路基結(jié)構(gòu)FEM計算[D].西南交通大學(xué)，2008

[3]盧茂勝.哈齊客運專線軌道結(jié)構(gòu)類型的選擇分析[J].道鐵工程學(xué)報，2009（8）

[4]田春香，熊維.武廣客運專線韶關(guān)至花都段無砟軌道系統(tǒng)設(shè)計[C]，2009

[5]李學(xué)偉.高速鐵路概論[M].北京：中國鐵道出版社，2010

[6]魏亞輝.高速鐵路無砟軌道橋梁梁端變形相關(guān)問題研究[D].中國鐵道科學(xué)研究院，2012

[7]韋合導(dǎo).鄭徐鐵路客運專線新型單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D].中南大學(xué)，2013

[8]馮紹敏.高速鐵路長大橋梁無砟軌道無縫線路縱向力監(jiān)測與分析[D].華東交通大學(xué)，2012

文章編號： ；收稿日期：2015-11-06；修稿日期：2015-11-x