中国铁道科学研究院集团有限公司2018年度科技成果简介

1 高速铁路泡沫轻质土路基关键技术及工程应用

项目主要研究内容包括：高速铁路泡沫轻质土强度发展机理及其性能演变规律；高稳定性发泡剂和高速铁路高性能泡沫轻质土；高速铁路泡沫轻质土路基结构形式及设计方法；高速铁路泡沫轻质土路基成套施工技术。技术创新主要包括：(1)揭示了高速铁路泡沫轻质土强度发展机理及其性能演变规律，建立了基于经典Powers模型的多因素强度变化函数模型，揭示了泡沫轻质土硬化过程的强度发展机理；揭示了高周、高频、低荷载作用下泡沫轻质土静、动态力学性能和破坏形式；掌握了动荷载、干湿循环、冻融循环、浸水、硫酸盐腐蚀等作用下泡沫轻质土性能演变规律。(2)研发了高稳定性发泡剂和高速铁路高性能泡沫轻质土，研制了适用于0～45 ℃环境使用的高稳定性发泡剂，揭示了纤维对泡沫轻质土抗压、抗折强度的增强机制，获得了不同类型防水剂对泡沫轻质土防水性能的影响规律，研发了高强度、高延性、低渗透、长耐久的高性能泡沫轻质土。(3)提出了高速铁路泡沫轻质土路基结构形式及设计方法，揭示了泡沫轻质土路基的动态响应规律，提出了路基帮宽、过渡段、软土路基和陡坡路段等地段的泡沫轻质土路基结构形式，提出了不同层位泡沫轻质土强度、耐久性等控制参数及指标，建立了泡沫轻质土路基设计方法。(4)形成了高速铁路泡沫轻质土路基成套施工技术，研发了泡沫轻质土“发泡—混合—浇筑”一体式的高精度、全封闭、自动化生产装备，发明了梳妆拨齿型纤维上料装置，建立了高速铁路泡沫轻质土路基施工全过程质量控制与检验标准，形成了分层连续式快速施工工艺及成套技术。成果成功应用于7条高速铁路泡沫轻质土路基工程建设，包括：石济高铁引入京沪高铁德州东站、雄忻高铁引入大西高铁忻州西站、沪昆高铁曲靖北站、商合杭高铁肥东站、郑徐高铁郑州枢纽、贵阳高铁枢纽站场工程、沪通铁路并行既有京沪线帮宽路基工程等七条高速铁路路基工程，应用泡沫轻质土总量超过280 000 m3，历经高低温、行车及环境作用考验，泡沫轻质土质量稳定，工后沉降小，对临线扰动少，有效解决了既有高铁近接帮宽和软土地基处理的变形控制和安全运营难题，降低了工程造价，缩短了建设工期，取得了显著的社会和经济效益。项目于2018年9月通过了中国铁路总公司科技与信息化部组织的技术评审。

2 铁路桥梁预应力管道自动压浆系统应用技术研究

预应力管道压浆是后张法预应力混凝土桥梁工程预应力施工的主要环节和关键工序，作为主流技术，真空辅助压浆技术对提高管道压浆质量起到了积极的作用，但是仍然存在人为主观因素影响大、设备自动化程度不高以及现场粉尘污染严重等问题，同时作为隐蔽工程，管道内监控也一直是压浆施工控制的重点和难点。为提高铁路桥梁预应力管道压浆质量和工程管理水平，项目通过研究压浆施工全过程自动化控制技术和施工数据信息化管理技术，研制成功适用于铁路桥梁的自动压浆设备及配套自动化控制和信息化数据管理系统。研究内容包括：(1)关键设备和整机集成。研制开发出压浆连续稳定、结构简单、维护方便的柱塞式双向连续自动压浆泵，并优选真空泵、设备电机和计量测试装置等部件，形成集“自动计量、自动配料、自动压浆、自动抽真空”等功能于一体的新型自动压浆一体机，提高现场工效，降低劳动强度，确保压浆施工质量稳定可靠。(2)全过程自动控制和数据管理系统。研制出基于PLC的压浆施工全过程自动控制系统，能够可靠、稳定、高效地自动协同控制上料、制浆、储浆、抽真空、压浆以及除尘和清洗各工序；建立压浆数据终端和远程采集、存储、分析、展示程序及平台，实现工程数据信息化管理。(3)自动压浆工艺和关键参数。通过反复试验验证，形成“单端真空压浆、两端排气放浆”的整套自动化施工工艺，实现管道充分排气放浆，提高压浆密实度，同时将静态称量、压浆速度控制、压浆量计量等研究成果纳入整体工艺，确保优质、高效压浆。(4)压浆密实度识别技术。运用管道压浆密实度判定的方法和技术措施，通过实际压浆量与理论压浆量的比较，进而判断出管道状态和压浆密实度，解决管道压浆这一隐蔽工程的质量监控难题。(5)除尘技术。将集尘和粉尘处理技术纳入自动压浆系统，改善传统压浆施工过程中粉尘污染环境、威胁职业健康安全的现状。技术创新点体现在：(1)高度集成的自动压浆施工一体机；(2)高效、优越的自动压浆工艺；(3)稳定、高效的全自动控制系统和数据信息化管理系统；(4)连续式双向柱塞保压自动压浆泵；(5)吸尘集尘技术。研究成果应用于鲁南客专 、郑阜客专、京沈客专、京雄高铁的梁场和现浇梁。项目于2018年9月通过了中国铁路总公司科技与信息化部组织的技术评审。

3 铁路隧道结构防排水技术深化研究及应用

项目针对铁路隧道防排水系统影响工程质量与安全运营的关键共性问题，从铁路隧道防排水机理、新型防排水材料与智能制造、铁路隧道防排水系统设计理念与方法、铁路隧道防排水系统施工工艺与智能装备及可维护技术等方面开展系统研究，重点研究防排水系统长期制约工程质量与威胁运营安全的瓶颈技术与防排水系统性能适应与功能保持方面关键技术，研究建立铁路隧道防排水系统标准技术体系。技术创新点包括：(1)剖析了铁路隧道传统防排水系统存在的问题，基于铁路隧道拱墙、接缝、隧底、洞室等结构部位防排水特性，明确了防排水系统病害类型与表现特征，解析了防排水系统病害成因机理与影响因素。(2)研发了铁路隧道系列新型防排水材料，揭示了新型防排水材料防排水机理，明确了防排水材料结构形式、性能指标、检验方法等要求，创建了关键性能指标试验检定方法，首次系统建立了铁路隧道防排水材料技术标准体系。(3)开发了铁路隧道新型防排水材料信息化监造系统，搭建了智能化生产制造示范线，实现了铁路隧道防排水材料生产制造的全过程信息化监控与追溯，奠定了铁路隧道防排水关键原材料智能制造基础。(4)建立了铁路隧道防排水系统分区、分类、分部及可维护的设计理念，提出了不同环境条件下的铁路隧道防排水系统类型与结构形式，明确了设计依据及适用范围，创新了铁路隧道防排水系统多维选型与自动匹配的设计方法。(5)研发了智能型铺挂台车，实现了铁路隧道防排水系统智能化施工，革新了铁路隧道防排水系统拱墙粘贴式、隧底装配式、洞室喷涂式等工艺工法，建立了示范应用工点，提高了综合工效、工程质量及技术装备水平。(6)基于微型化、可视化、便捷化的原则，提出了适用于铁路隧道排水管路可视化探测技术，研发了排水系统高压疏通设备，形成了不同工况条件下的合理疏通参数配置组合与操作工艺，首次实现了铁路隧道防排水系统全寿命周期的可维护。(7)形成了铁路隧道新型防排水系统，建立了具有自主知识产权的铁路隧道防排水技术体系。铁路隧道新型防排水系统成功应用于哈牡、成贵、银西、京沈、兰渝、京张、贵南、赣深等多条高速铁路隧道建设工程实践中，分别纳入《铁路隧道衬砌施工技术规程》《铁路隧道防排水补充规定》《铁路隧道防排水通用参考图》《铁路隧道防排水材料》《铁路工程喷膜防水材料》等技术标准或规程，形成了完善的铁路隧道防排水技术标准体系。项目于2018年9月通过了中国铁路总公司科技与信息化部组织的技术评审。

4 铁路隧道防护门结构设计及施工技术研究

项目主要研究内容包括：(1)铁路隧道防护门应用现状调查分析；(2)铁路隧道防护门新型材料及性研究；(3)铁路隧道防护门结构设计及参数优化研究；(4)铁路隧道防护门配套安装工艺及养护维修研究；(5)铁路隧道防护门通用技术条件和检验验收标准。所研发新型防护门耐火极限3 h，可承受±6 kPa疲劳荷载200万次，铰页开启不低于10万次，较金属防护门，重量减轻2/3，生产效率提高10倍以上，安装效率提高5倍以上，使用年限提高10年以上。技术创新点体现在：(1)研发了具有轻质、高强、耐腐蚀并满足防火、抗爆、抗疲劳性能要求的铁路隧道玻璃纤维增强复合材料防护门，优化了防护门生产工艺；(2)提出了铁路隧道防护门的结构形式及外部涂装要求；(3)提出了防护门整体抗疲劳性能指标与检验方法；(4)开发了隧道防护门运维状态智能分析监控系统；(5)形成了隧道防护门模块化施工安装工艺；(6)形成了隧道防护门产品质量及施工验收方法。研究成果应用于徐兰、杭甬、济青等多条高速铁路隧道工程中，技术经济与社会效益显著。项目于2018年11月通过了中国铁路总公司科技与信息化部组织的技术评审。