浅谈客运专线CRTS I型双块式无砟轨道设计

2015-10-21蒋生珍

建筑工程技术与设计 2015年33期

蒋生珍

摘要：首先总结了国内外客运专线无砟轨道的发展状况，然后根据中国中铁二院就客运专线铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道展开的培训讲座，介绍客运专线铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道的结构设计，最后通过对比分析我国已建客运专线无砟轨道，提出建议和体会，供今后讨论和参考。

关键词：客运专线；无砟轨道；设计；体会

0.引言

无砟轨道在国外高速铁路已经得到广泛应用，并已在许多方面显示出明显的优越性，取得了良好的技术和经济效益[1]。从20世纪60年代开始，世界各国相继展开了各种类型无砟轨道结构的研究。比如日本的无砟轨道，德国的Rheda、Bogl、Zublin等无砟轨道，英国的PACT型无砟轨道，瑞士、丹麦、葡萄牙、法国、比利时、美国等国家的铁路和地铁中有应用弹性支撑块式无砟轨道等等。国外的无砟轨道技术总的趋向于成熟，各具特点并形成了自己的规模，而且各个国家仍在积极研究和实践。

我国铁路建设正处于高速发展的阶段，现在已建成或在建的遂渝无砟段、京津城际、武广客专、郑西客专、哈大客专、京沪高速铁路都大规模地铺设了无砟轨道结构[2]。根据我国《中长期铁路网规划》，到2020年我国铁路将建成"四纵四横"快速客运通道及3个区域城际快速客运系统。

客运专线多以无砟轨道结构为主，双块式无砟轨道结构是无砟轨道结构的主要形式之一。其中，CRTS I型双块式无砟轨道是将预制的双块式轨枕组成轨排，并将轨枕现场浇注入均匀连续的钢筋混凝土道床内的无砟轨道结构形式。CRTS I型双块式无砟轨道的施工工艺经济、实用，保证了工程的高标准、高质量要求。目前，CITS I型双块式无砟轨道已在我国武广等多条客运专线上成功应用。

1.无砟轨道的结构设计

无砟轨道是现代化轨道结构的主要发展方向，新建时速250km以上客运专线应在基础稳定的路基、桥梁及隧道地段推广采用无砟轨道。通过对无砟轨道技术大量的研究与开发，我国已经掌握了成熟的无砟轨道建设技术[3]。

下面只介绍CRTS I型双块式无砟轨道结构设计，以期对在建的客运专线具有一定的指导和参考意义。

1.1级配碎石地段

1）排水设计：直线地段路基无砟轨道轨道床表面向轨道外侧设0.7%的排水坡，两线之间设C25混凝土封面，其上设2%的人字坡，将水排到线路两侧的排水设施内。曲线地段路基无砟轨道因为超高的原因，无法将线间水排到线路两侧，则采用线间集水井方式进行排水。线间两集水井之间应纵向顺坡确保排水顺畅而不存在积水现象。需要特别注意的是，集水井并没有位于边坡点最低点、直线与曲线地段交接点处、短路基、路桥及路隧过渡段，防水层应进行顺坡。

2）超高设计：路基曲线地段超高应设置在基床表层上。

1.2刚性路基地段

刚性路基（机床表层为混凝土）地段CRTS I型双块式无砟轨道结构由60kg/m钢轨、WJ-8B扣件、SK-2型双块式轨枕、道床板等组成。

1.3隧道地段

1）结构组成：同刚性路基。道床板除在隧道结构缝处断开外均采用连续浇筑（新的高铁规范可以采用分块）。隧道内道床板的结构配筋分为距洞口200m范围内和洞内距洞口大于200m范围内的道床板配筋。200m范围内的配筋与路基一致，而洞内距洞口大于200m范围内由于气候条件较好，其下层纵向钢筋相比较洞口范围内的道床板配筋减少30%[4]。

2）排水设计：无砟轨道由轨道中心线向道床两侧排水，并经隧道线间或两侧排水系统流向隧道洞外。

3）超高设计：隧道内曲线超高设置在道床板上，采用外轨抬高方式。

1.4桥梁及桩板路基地段

1）结构组成：除和刚性路基段的结构组成外，还有隔离层、底座及弹性垫层等组成。

2）排水设计：线间排水通过道床板缝接入轨道外侧，经桥面两侧泄水孔排出，建议桥面两侧的排水采用三列排水。

3）超高：桥上曲线超高在混凝土底座上实现。

1.5无砟轨道综合接触

CRTS I型双块式无砟轨道和道岔区无砟轨道道模板内钢筋进行绝缘处理，并设置接地鋼筋和接地端子。一般情况下，无砟轨道底座钢筋不进行绝缘处理。

1.6无砟-有砟轨道结构过渡段

正线无砟轨道与有砟轨道结构过渡段应设置辅助轨及配套部件（高铁规范新增）。有砟过渡段范围内道砟分三级用道砟胶进行粘贴。第一级完全粘结（枕下、枕间、边坡）；第二级部分粘结（枕下、边坡）；第三级部分粘结（枕下）。此外，调整轨枕长度和间距、改变扣件刚度、改变轨道结构类型等处理方法，均能取得较好的效果。总之，处理原则就是总体上使刚度均匀变化[5]。

2.分析

目前我国已建好的武广客运专线采用的是Rheda2000双块式无砟轨道结构形式，郑西客运专线采用的是Zublin双块式无砟轨道结构形式。这两种无砟轨道都是目前德国技术相对成熟的双块式无砟轨道结构形式。但是由于设计理念、建筑材料、计算方法、地质地形条件的不同，引进的技术并不完全适用于我国的客运专线无砟轨道设计，所以研究和开发适应我国国情、路情的双块式无砟轨道结构具有重要的意义。遂渝铁路双块式无砟轨道则是结合中国国内前期研究成果、设计及施工技术水平、原材料主要性能指标，使用了CRTS I、Ⅱ型双块式轨枕。

到目前为止，我国研究确定了五种类型的无砟轨道结构，分别为CRTSI型双块式、CRTSI型板式和 CRTS Ⅱ型双块式、CRTS Ⅱ板式及CRTS Ⅲ型板式[6]。由于CRTS I型双块式和CRTS Ⅱ型双块式无昨轨道结构设计基本相同，CRTS Ⅱ型双块式无昨轨道采用机械将双块式轨枕强振入道床板施工工艺要求道床板混凝土水灰比较低，导致其道床板裂纹控制困难，在后期建设的客运专线无砟轨道中已经不再采用[7]。

3.结论

（1）CRTS I型双块式无砟轨道适用于南方地区，如果在北方使用，容易出现开裂现象。

（2）尽管我国目前已掌握了适合自己国情的比较成熟的方法，但在一些细节改进和突破创新上仍然需要下功夫。

（3）就客运专线而言，满足"高速"，但舒适性有待提高，这就要求研究人员在无缝设计上攻关。可参考冯绍敏的高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路纵向力监测与分析[8]等已有相关研究。

（4）无砟轨道的成功之处，不仅在于解决变形问题，更主要是在于解决强度问题。

（5）无砟轨道的设计关乎很多专业，各个专业之间要加强沟通，有问题及时提出，共同解决。

（6）针对施工和运营中出现的问题，进一步完善和优化双块式无砟轨道设计。

（7）不断学习和吸收国内外客运专线无砟轨道建设的先进理念和经验。

参考文献

[1]何华武.无碴轨道技术[M].北京：中国铁道出版社，2005：27-46.

[2]李佳. 遂渝铁路无砟轨道路隧过渡段实车测试及路基结构FEM计算[D].西南交通大学，2008

[3]卢茂胜.哈齐客运专线轨道结构类型的选择分析[J].道铁工程学报，2009（8）