1、无砟轨道技术,1. 前言2. 无砟轨道的技术特点3. 国外高速铁路无砟轨道的研究与应用4. 我国客运专线无砟轨道结构及关键技术,1. 前言,1. 前言2. 无砟轨道技术特点3. 国外高速铁路无砟轨道的研究与应用4. 我国客运专线无砟轨道结构及关键技术,高速铁路轨道结构分类 有砟轨道:碎石道床、轨枕为基础的； 无砟轨道:混凝土或沥青混合料为基础的。 国外运营实践表明：两类轨道结构均可保证高速列车的安全运营，但两类轨道结构在技术经济性方面存在明显差异。,高速铁路有砟轨道结构 铺设、更换与维修方便，造价较低。 道砟粉化及道床累积变形的速率加快，必须通过轨道结构强化（采用特级道砟，优化道床尺寸，铺设砟
2、下胶垫、枕下胶垫等），及频繁的养护维修工作来满足高速铁路对线路的高平顺性、稳定性的要求。,2. 无砟轨道技术特点,1. 前言2. 无砟轨道技术特点3. 国外高速铁路无砟轨道的研究与应用4. 我国客运专线无砟轨道结构及关键技术,无砟轨道的主要优点,优点：平顺性好、稳定性好、耐久性好、无飞砟。,无砟轨道的不足,初期工程投资较大。 轨道必须建于坚实、稳定的基础上，一旦下部基础残余变形超出扣件调整范围或导致轨道结构裂损，修复和整治难度大。,适于无砟轨道铺设的范围,基础变形相对较小的桥梁、隧道区段；地质条件好、基础坚实、工后沉降易于有效控制的路基区段； 优质道砟资源短缺、人工成本高的地区。,1. 前言2
3、. 无砟轨道技术特点3. 国外高速铁路无砟轨道的研究与应用4. 我国客运专线无砟轨道结构及关键技术,3.1 日本新干线板式无砟轨道3.2 德国高速铁路无砟轨道,Rheda2000 型 Zblin 型 Bgl 型,日本板式轨道各组成部分,预制混凝土轨道板 普通钢筋混凝土（RC）平板 双向预应力混凝土（PRC）平板 普通钢筋混凝土（RC）框架板,3.2.2 德国高速铁路无砟轨道 Rheda（雷达）型无砟轨道 Zblin（旭普林）型无砟轨道 Bgl（博格）板式无砟轨道,一、 Rheda（雷达）型无砟轨道,因1972年在德铁Rheda车站铺设而得名。,轨道结构组成 钢轨 Vossloh300型扣件 混
4、凝土道床板（含整体轨枕或双块式轨枕）,德国弗莱德尔（Pfleiderer）公司1999年开发Rheda2000系统；2002年在纽伦堡英戈斯塔高速线上使用。, 用钢筋桁架组成的双块式轨枕取代了整体轨枕，减少了新、老混凝土的结合面，提高了结构的整体性,Rheda（雷达）型无砟轨道,路基上、隧道内、短桥上采用连续道床板结构路基桩板结构、长桥上采用分块道床板结构,Rheda（雷达）型无砟轨道,长桥上Rheda型无砟轨道技术特点,长桥上（大于25m），道床板分块设置，长度一般在4.07.0m之间，道床板之间设最小宽度为100mm的横向断缝，桥上设凸台或设底座（凹槽），提供道床板纵、横向限位。在凸台或底
5、座凹槽四个侧面设置弹性垫层。,路基桩板结构上的Rheda2000型无砟轨道,采用锚固销钉限位。,Zblin型无砟轨道系统在路基、桥梁和隧道内的结构设计与Rheda型无本质区别。其系统研发的出发点是：改变传统的施工方法，提高现浇混凝土结构的施工效率。,二、Zblin（旭普林）型无砟轨道,为适应其施工方法，双块式轨枕外形和配筋不同桥上道床板限位采用底座端部设凹槽限位方式,与Rheda型无砟轨道的主要不同点,采用专用施工成套设备，用固定架替代钢轨支撑架，将轨排振动压入预先浇筑的混凝土中，其施工机械化程度高。,（1）混凝土巡回车 ZAM-CC-03,功能：从混凝土搅拌车接受混凝土，将混凝土运送到灌筑位
6、置,（2）混凝土压实单元 ZAM-CS-02,功能：用振动器捣实混凝土，刮平道床板混凝土表面,（3）轨枕安装单元 ZAM-VU-01,功能：用于将双块式轨枕以振动法压入混凝土。该单 元从轨枕装载单元抓取固定架和横梁送到安装 位置。,（4）拆卸单元 ZAM-DU-01,功能：拆除固定架，并抓取横梁，将固定架及横梁 送到装载单元，放在其尾部。,（5）轨枕装载单元 ZAM-SU-02,功能：以吊车装载轨枕，从拆卸单元上接收固定架 及横梁。,（6）专用模板轨道,功能：模板轨道作为道床混凝土的施工模板，同时 作为临时轨道，供滑模摊铺机、轨道施工设 备的走行。,（7）支脚 ZAM-F-750,功能：支脚用
7、于承载横梁及固定架 。旭普林施工方 法的基础建立在绝对可靠的支脚位置。,（8）横梁 ZAM-T-280 120,功能：横梁安置在2个相对的支脚上，用以承载固定 架。横梁的支承面加工精度要求高 。,（9）固定架 ZAM-R-325 120,功能：用于装配5对双块式轨枕。与轨枕相连的的支 承板形状精确地配合轨底坡和轨距。,（10）尾车 ZAM-MR-03,功能：回收支脚和模板轨道。,由德国Bogl公司研发；分别于1978年、1999年建立了3个试验段，长度约215m、430m、656m 。德铁2002年批准在纽伦堡英戈斯塔特的高速线上正式使用，铺设了双线35km。,三、Bgl（博格）型板式无砟轨道
8、,（1）路基、隧道内的博格板式轨道结构,（a）防冻层（基床表层）,（b）水硬性支承层（滑模摊铺机施工）, 路基上博格板式轨道的施工流程,（c）支承层清洗,（d）控制点测设,（e）轨道板铺设,（f）轨道板精调,（g）轨道板固定及封边,（h）板底充填砂浆,（i）窄接缝封填,（j）轨道板纵向连接,（k）安放接缝钢筋网，封填宽接缝,（l）钢轨铺设,4. 我国客运专线无砟轨道结构及关键技术,1. 前言2. 无砟轨道技术特点3. 国外高速铁路无砟轨道的研究与应用4. 我国客运专线无砟轨道结构及关键技术,4.1 我国铁路无砟轨道技术的发展4.2 我国客运专线无砟轨道结构型式4.3 无砟轨道配套扣件系统,我国
9、铁路无砟轨道技术的发展，总体上可分为以下四个阶段： （1）普通铁路无砟轨道结构的早期研发与应用 （19601985） （2）高速铁路无砟轨道的前期研究与小规模试铺 （19952004） （3）无砟轨道的系统研发与遂渝线试验段成区段试铺 （20052006） （4）国外无砟轨道系统的技术引进及客运专线无砟轨道技术再创新 （2005 ）,4.1 我国铁路无砟轨道技术的发展,（1）普通铁路无砟轨道结构的早期研发与应用,始于上世纪60年代，在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度超过1km的隧道内、大型客站、货物装卸线上铺设各种型式的无砟轨道（整体道床）约300km。, 早期隧道内的支承块式无砟轨道（整
10、体道床）,（2）高速铁路无砟轨道的前期试验研究与小规模试铺,先后在秦沈线三座特大桥上、赣龙线枫树排和渝怀线鱼嘴2号隧道内进行了小规模试铺。,无砟轨道小规模试验段概况, 前期试验研究（1998年）,轨枕埋入式,单元板式, 桥上和隧道内的小规模试铺（20012004年）,赣龙线隧道内,秦沈线桥上,（3）无砟轨道的系统研发与遂渝线成区段试铺,2005年在遂渝线建立了无砟轨道综合试验段。试验段全长约13km，自主研发了单元板式、纵连板式、双块式和岔区轨枕埋入式无砟轨道结构。, 遂渝线试验段试铺的无砟轨道结构（2004年）,路基上双块式,岔区轨枕埋入式,路基上单元板式,4.2 我国客运专线无砟轨道结构型
11、式,我国客运专线和高速铁路应用的无砟轨道结构型式,与现浇混凝土式相比，预制板式无砟轨道结构的优点：预制件工厂化生产，质量易于控制；现浇混凝土量少，预制件现场组装，施工工效高，进度快；外形美观；特殊情况下轨道破损，线路可修复性较强。预制板式轨道存在的一些不足：制造、施工专业性强；轨道建设成本相对较大；涉及到多种特殊工程材料（如：水泥沥青砂浆、树脂、滑动层等）。,4.2.1 CRTS型板式无砟轨道结构4.2.2 CRTS型板式无砟轨道结构4.2.3 CRTS型双块式无砟轨道结构4.2.4 CRTS型双块式无砟轨道结构4.2.5 岔区轨枕埋入式无砟轨道结构4.2.6 岔区板式无砟轨道结构,4.2.1
12、 CRTS型板式无砟轨道结构,（一）轨道板承力、传力1结构类型平板型：应用于寒冷地区。有普通混凝土结构和双向预应力结构。,（一）轨道板1结构类型平板型：,（一）轨道板1结构类型框架型：节省材料，减小轨道板的翘曲，但应做好排水。,（一）轨道板1结构类型减振型：为满足社会环保对振动、噪声的要求，在特殊要求区段铺设。,（一）轨道板1结构类型,减振G型轨道板底橡胶垫层的厂内粘贴,（一）轨道板1结构类型,橡胶垫层,CA砂浆,（一）轨道板2外形尺寸标准板：长宽高=49622400190mm异形板：长宽高=36852400190mm长宽高=48562400190mm轨道板半圆缺口半径300mm,（二）水泥乳
13、化沥青砂浆（CAM）调整层,（二）水泥乳化沥青砂浆（CAM）调整层功能: 填充、调整、承力、传力 厚度：50mm，不应小于40mm组成：水泥、乳化沥青、细骨料等。,（三）凸形挡台及周 围填充树脂,（三）凸形挡台及周围填充树脂功用：限制轨道板的纵横向移位半径：260mm高度：250mm 缝隙：不小于30mm（标准设计40mm）填充树脂低于轨道板顶面：510mm,（四）钢筋混凝土底座承载1、底座的外形尺寸：路基上：长宽高=201083000300mm桥上：长宽高=50122800200mm隧道内：有仰拱100442800200mm 无仰拱100442800358mm,（四）钢筋混凝土底座承载2、底
14、座伸缩缝 伸缩缝宽度为20mm，采用聚乙烯泡沫塑料板填充，并用沥青软膏或聚氨酯密封。,（四）钢筋混凝土底座承载3、曲线超高设置在底座上设置 超高设置以内轨顶面为基准，采用外轨抬高方式，并在缓和曲线范围完成过渡。,（1）预埋件的检查验收, 预埋件的位置、长度、数量及状态等质量检查。,施工步骤：,（2）底座与凸形挡台的施工,底座为钢筋混凝土结构，在梁面、隧道仰拱回填层、路基基床表层上构筑；厚度不得小于100mm。 底座与凸形挡台均通过梁体预埋钢筋与桥梁相连,施工完成后的底座与凸形挡台,（3）轨道板的铺设与状态调整,轨道板铺设允许偏差： 中线c： 2mm 与两端凸形挡台的间隙差a-b : 5mm 高
15、程： 1mm,（4）水泥沥青砂浆的灌注,砂浆灌注袋依据 CRTS型板式轨道水泥沥青砂浆灌注袋技术条件,底座清洁,轨道板吊装,轨道板就位,轨道板定位,抗滑移装置,抗上浮装置,灌注过程中，严禁踩踏轨道板，观察轨道板有无拱起、上浮现象，当曲线段灌注时，应曲线内侧增加抗滑移装置，在线路两增加抗上浮装置。,（5）凸形挡台周围树脂的灌注,灌注前检查凸形挡台与轨道板的缝隙不小于30mm（标准设计40mm） 填充树脂低于轨道板顶面：510mm。,采用灌注容器灌注树脂,刮贴灌注袋,（6）轨道状态的精细调整（充填式垫板施工）,4.2.2 CRTS型板式无砟轨道结构,钢轨弹性不分开式扣件混凝土轨道板水泥乳化沥青砂浆
16、层水硬性支承层,（1）路基与隧道地段CRTS型板式轨道系统,（2）京津城际桥上CRTS型板式轨道系统,针对桥梁比例大的线下工程条件，京津城际铁路采用了轨道板、底座板跨梁缝连续铺设的纵连板式无砟轨道结构。,钢轨扣件（Vossloh300）预制轨道板 200mm水泥沥青砂浆层 30mm连续底座板 190mm硬泡沫塑料板50mm（梁缝两侧）滑动层（两布一膜） 粘贴在梁面侧向挡块 底座限位,结构组成示意图（1）,桥上CRTS型板式轨道组成示意图,结构组成示意图（2）,结构组成示意图（3）,预制轨道板 横向施加预应力 板间纵向连接,底座板侧向挡块,桥梁与底座板间设置滑动层，以减小桥梁温度伸缩 对无砟轨道
17、的影响。在桥梁固定支座上方，底座板与梁体固结（梁体设抗剪齿槽和锚固筋），将纵向力传递至桥梁基础。, 桥上CRTS型板式无砟轨道技术特点 ,在梁缝两侧一定范围的梁面铺设50mm厚的硬泡沫塑料板，减小由梁端转角对无砟轨道结构的影响。,采用“端刺+摩擦板”的方案，解决底座板自桥梁至路基过渡的问题，使底座板纵向力在该区域传递至路基，不影响端刺以外路基及轨道结构的稳定。,85,纵向力的传递设计,摩擦板和端刺结构设计: 1）摩擦板厚度为0.40m，长度和宽度根据不同桥梁结构和路基情况通过计算确定。 2）摩擦板（长度为100m摩擦板除外）下设置宽1.0m，高1.0m的小端刺，间距合理布置。 3）底座与摩擦板
18、间铺设土工布，摩擦系数控制在0.50.8之间。 4）标准端刺型式尺寸：上部结构沿线路纵向厚度为1.0m，沿线路横向宽度为9.0m，高度为2.75m；下部结构沿线路纵向为8.0m，沿线路横向为9.0m，厚度为1.0m。,摩擦板和端刺结构设计,图23 摩擦板和端刺纵断面图,通过普通侧向挡块将轨道结构横向力传递至桥梁。通过扣压型挡块，保证轨道结构的压屈稳定性。,88,横向力的传递设计,4.2.3 CRTS型双块式无砟轨道,包括道床板、支承层、防冻层、基床底层。沿线路纵向，支承层每隔5m左右横向切缝，缝深为支承层厚度的1/3以上。道床板采用纵向连续的混凝土结构，双层配筋。,（1）路基地段,（3）桥梁地
19、段,道床板分块设置，桥上道床板长度57m道床板之间设最小宽度为100mm的横向断缝。 道床板与底座间设隔离层，以实现特殊情况下的道床板可修复。,（3）隧道地段,道床板直接在隧道仰拱回填层或钢筋混凝土底板上设置。 道床板采用纵向连续的钢筋混凝土结构，双层配筋。,（4）CRTS型双块式无砟轨道制造和施工主要设备,散枕装置,粗调机组,模板安装机,组合螺杆调节器,CRTS型双块式无砟轨道制造和施工主要设备,纵、横向模板,精调检测小车,模板拆洗机,CRTS型双块式无砟轨道制造和施工主要设备,轨道高程、中线调整,混凝土浇筑,混凝土抹平,道床板为纵向连续结构，宽度2.8m，厚度为240mm,4.2.4 CR
20、TS型双块式无砟轨道,（1）路基地段,（2）桥梁地段,4.2.5 岔区轨枕埋入式无砟轨道结构组成：道岔及配件、道床板（含桁架式预应力混凝土岔枕）、混凝土底座等。施工方法：从上至下施工，道岔和岔枕现场组装、精调完成后，进行道床板混凝土的浇筑。,岔区轨枕埋入式无砟轨道的施工,4.2.6 岔区板式无砟轨道结构组成：道岔及配件、预制混凝土道岔板（厚度240mm）、自密混凝土调整层（厚180mm）及找平层（130mm）等。,施工方法 从下至上施工：先铺设轨道板，后安装道岔及配件。,4.3 无砟轨道配套扣件系统,在满足高速列车运行安全性、舒适性的前提下，由于无砟轨道结构型式、施工方法的不同，配套研发了多种
21、结构型式的扣件系统。,Vossloh 300型,WJ-7型, 我国自主研发的无砟轨道扣件系统,WJ-8型,CRTSIII型板式无砟轨道成灌铁路,CRTSIII型板式轨道技术特点：设计理念：综合了I型双块式轨道、I型板式轨道、II型板式轨道的优点。按I型板式轨道制造、按II型板式轨道铺设、形成双块式轨道受力。 （非板非块）,CRTSIII型无砟轨道断面图,CRTSIII型无砟轨道的组成：,CRTSIII型无砟轨道的组成：1、钢轨2、WJ-8有挡肩扣件3、轨道板：采用不低于C60的预应力混凝土结构。标准轨道板外形尺寸：长宽高=53502500190mm（长宽高=56002500210mm）,CRTSIII型无砟轨道的组成：3、轨道板：纵横向均按板设计，带承轨槽，双向后张预应力，不设横向假缝，板上预留门形筋。路基纵连、桥隧单元。,III型轨道板,CRTSIII型无砟轨道的组成：4、板下填充自密实混凝土5、下部结构：路基上为贫混凝土支承层，桥上为钢筋混凝土底座。,CRTSIII型无砟轨道的组成：,
