京沈客运专线无砟轨道选型

2014-07-25牛凤鸣

铁道勘察 2014年6期

关键词：双块板式铁道

牛凤鸣

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

京沈客运专线无砟轨道选型

牛凤鸣

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

以京沈客运专线项目为背景，从无砟轨道结构本身技术特点、环境适应性、经济合理性、运营管理、施工以及养护维修便利性等方面进行分析，得出京沈客运专线无砟轨道选型结论：推荐采用CRTSⅢ型板式无砟轨道。

无砟轨道结构选型轨道结构

1 概况

北京至沈阳铁路客运专线是国家铁路网“四纵四横”高速主骨架京哈通道的重要组成部分，该线建设将以北京为中心的京津冀地区和以沈阳为中心的辽中南城市群地区紧密连接起来，充分发挥铁路经济桥梁和交通纽带作用，对加快区域发展战略实施，促进城镇化进程，加快区域经济协调具有重大现实意义。

京沈铁路客运专线自北京铁路枢纽星火站引出，向东北方向依次经过河北省承德市、辽宁省朝阳市、阜新市、锦州市，到达沈阳市既有沈阳站，正线长度696.8 km，设计时速350 km。

2 轨道结构形式

国内外高速铁路轨道主要分为有砟轨道和无砟轨道两种形式。与有砟轨道相比，无砟轨道具有轨道变形小、稳定性强、刚度均匀、耐久性好、平顺性高、使用寿命长等特点。无砟轨道建设成本高于有砟轨道，但线路养护维修设备减少，维修费用大幅度降低，其综合经济效益明显。

京沈客运专线是高速铁路客运专线，设计行车速度为350 km/h。综合考虑技术可靠、经济合理等因素，正线原则上采用无砟轨道结构形式。

3 无砟轨道类型

无砟轨道结构形式应根据全线线下工程、环境条件等具体情况，经技术经济比较后合理选择。我国高速铁路客运专线主要采用以下四种无砟轨道结构形式： CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道及CRTSⅠ型双块式无砟轨道。四种无砟轨道自身结构特点、对环境的适应性及经济性等方面有所不同。

3.1 不同形式无砟轨道结构特点对比

(1)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式及CRTSⅠ型双块式砟轨道结构简单、传力明晰、便于施工。

(2)对于板式无砟轨道而言，CRTSⅠ型、Ⅱ型板式无砟轨道砂浆调整层为结构的薄弱环节，影响结构耐久性；CRTSⅢ型板式无砟轨道采用配置钢筋、强度等级为C40的自密实混凝土调整层，消除结构的薄弱环节。

(3)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道的轨道板为双向预应力结构，可以有效控制结构裂纹，确保轨道结构的耐久性，对严寒地区适应性较好。CRTSⅡ型板式无砟轨道为纵连结构，轨道板间设置宽、窄接缝，并二次浇筑混凝土，结构易出现裂缝；CRTSⅠ型双块式无砟轨道为现浇混凝土结构，结构裂纹不易控制。因此，CRTSⅡ型板式无砟轨道与CRTSⅠ型双块式无砟轨道后期养护维修工作量较大，对严寒地区的适应性较差。

(4)CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道的轨道板均采用工厂化预制，效率高，进度快，轨道板施工质量易于控制；CRTSⅠ型双块式无砟轨道现场混凝土浇筑量大，施工质量不易控制。

(5)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道在路桥隧地段均采用单元结构，具有较好的修复性；CRTSⅡ型板式及路隧地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道采用纵连结构，可修复性较差。

3.2 无砟轨道对气候条件的适应性

(1)沿线地区气候特点

沿线地区气象资料如表1。

表1 沿线地区气象资料 ℃

《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB/T 10005—2010)中对严寒条件、寒冷条件和微冻条件的规定为：严寒条件、寒冷条件和微冻条件下年最冷月的平均气温t分别为：t≤-8 ℃、-8 ℃

(2)无砟轨道对气候条件的适应性

CRTSⅠ型板式无砟轨道：

CRTSⅠ型板式无砟轨道采用双向预应力轨道板，设计采用预应力钢筋配合普通结构钢筋，避免表面裂缝的产生。根据哈大客运专线设计经验，通过增加轨道板厚度，特别是我国针对严寒地区的实际情况，对CA砂浆相关技术性能指标进行了研究。考虑以上技术措施并结合哈大客运专线的开通运营，可以认为CRTSⅠ型板式无砟轨道能够适应严寒地区的气候特点。

CRTSⅡ型板式无砟轨道：

CRTSⅡ型板式无砟轨道采用单向预应力轨道板，轨道板间存在宽、窄接缝，需要二次浇筑混凝土，在新老混凝土结合处容易产生裂缝；同时，桥上纵连底座结构也按允许开裂进行设计。严寒地区冬季漫长多雨雪，轨道系统长期在冻胀的作用下，裂缝会加速发展，将导致无砟轨道的承载强度以及使用寿命的下降。

CRTSⅢ型板式无砟轨道：

CRTSⅢ型板式无砟轨道吸收了CRTSⅠ型板式无砟轨道的优点，采用双向预应力轨道板，可有效控制轨道系统的开裂，同时取消了结构中薄弱的CA砂浆层，结构设计满足温暖、寒冷及严寒等不同气候条件要求，可以适应本线的气候环境。

CRTSⅠ型双块式无砟轨道：

CRTSⅠ型双块式无砟轨道为非预应力结构，且路基和隧道地段道床板为连续结构，其道床板在荷载作用下必然产生裂纹，轨道系统长期在冻融循环作用下，裂缝会加速发展，进而影响结构耐久性和安全性。

CRTSⅠ型与CRTSⅢ型板式无砟轨道可适用于严寒地区。CRTSⅡ型板式与CRTSⅠ型双块式无砟轨道由于自身结构特点导致其结构在荷载作用下易产生裂缝，不适于严寒地区应用。目前，CRTSⅡ型板式与CRTSⅠ型双块式无砟轨道尚无在严寒地区大规模应用的工程实例。

3.3 不同形式无砟轨道经济比较

京沈客运专线全线铺设无砟轨道范围暂按(星火站)CK12+200～DIK686+300(沈阳枢纽外)计，根据每铺轨公里指标，经初步测算，得出本线采用不同形式无砟轨道造价(如表2、表3)。

表2 轨道类型经济比较

注：CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺费用另计，60万/处。

表3 不同形式无砟轨道造价

采用CRTSⅢ型板式无砟轨道较采用CRTSⅠ型板式无砟轨道工程费用少5.6亿元，较采用CRTSⅡ型板式无砟轨道少3.2亿元，较采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道多12.1亿元。CRTSⅢ型板式无砟轨道经济性较好。

4 结论

综上所述，京沈客运专线线路大部分位于严寒地区，CRTSⅠ型双块式、CRTSⅡ型板式无砟轨道结构容易产生裂缝，轨道系统在冻融循环作用下，裂缝会加速发展，影响轨道结构的耐久性，对严寒地区环境适应性较差；与CRTSⅠ型板式无砟轨道相比，CRTSⅢ型板式无砟轨道采用C40自密实混凝土取代CA砂浆，结构上取消了薄弱环节，且工程造价较CRTSⅠ、CRTSⅡ型低。因此，京沈客运专线区间正线无砟轨道形式推荐采用CRTSⅢ型板式无砟轨道。

[1] 李辰.我国高速铁路轨道结构的研究[J].铁道工程学报，1993(3)

[2] 李怒放.高速铁路轨道结构的发展趋势[J].铁道建筑技术，1998(6)

[3] 任静.板式轨道的发展及应用前景[J].世界铁路，1994(1)

[4] 中华人民共和国铁道部.TB10621—2009高速铁路设计规范(试行)[S].北京：中国铁道出版社，2009

[5] 赵坪锐.客运专线无碴轨道设计理论与方法[D].成都：西南交通大学，2008

[6] 何华武.无碴轨道技术[M].北京：中国铁道出版社，2005

[7] 魏志刚.寒冷地区连续配筋水泥混凝土路面裂缝分析[D].长春：吉林大学，2006

[8] 中华人民共和国铁道部.TB10005—2010铁路混凝土结构耐久性设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2011

[9] 中华人民共和国铁道部.TB50010—2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010

BallastlessTrackselectionoftheBeijing-Shenyangpassengerdedicatedline

NIU Feng-ming

2014-10-10