9951
%7B%22isLastPage%22%3Atrue%2C%22notes%22%3A%5B%5D%2C%22pid%22%3A%22t9951%22%2C%22tid%22%3A%229951%22%2C%22mainForumsId%22%3A%5B%22164%22%5D%2C%22categoriesId%22%3A%5B%22414%22%5D%2C%22tcId%22%3A%5B%5D%7D
%7B%22isEditMode%22%3Afalse%7D
高速铁路(客运专线)知识
第一章 高速铁路(客运专线)知识
(一)国外客运专线的发展简况
随着人们工作节奏的加快和生活质量的提高,传统的铁路已经不能适应旅客运输的需要.而高速公路形成的四通八达的网络,对于短途客货运输显示出其方便,快捷的优势.同时随着汽车工业的迅猛发展,私人汽车的拥有量越来越大,人们更多地选择公路运输.另外,航空运输业也在蓬勃发展,乘飞机出行已不再是困难的事情,豪华舒适的巨型运输机对于想节省时间的长途旅客有很大的吸引力.因此,铁路面对公路和航空的激烈竞争,出现了短途运输被公路排挤,长途客运受航空威胁,货物运输由大型集装箱卡车取代的被动局面.
但是世界各国都在为交通运输面临的石油短缺,环境污染,事故多发等"三大难题"而深感忧虑.而高速铁路以其速度快,运能大 ,耗能低,污染小,占地少和安全性好等一系列突出的技术经济优势,引起了世界各国的重视.1964年日本建成世界上第一条高速铁路——东海道新干线,而后法国,德国,意大利,西班牙,瑞典等国竞相发展.目前兴建高速铁路方兴未艾,而技术进步更是日新月异.可以说高速铁路是用现代高新技术改造传统产业的典范,它使铁路运输事业重新焕发了青春.
高速列车运行速度最高运行速度在20世纪60年代大体上是210～240km/h,70～80年代为270km/h ,90年代为300km/h,21世纪初将达到330～350km/h.
高速铁路,客运专线特点和建设管理模式,各国因国情不同而异.大致有四种类型:
⑴是新建高速铁路双线,专门用于旅客快速运输,如日本新干线和法国高速铁路,均为客运专线,白天行车,夜间维修;
⑵是新建高速铁路双线,实行客货共线运行,如意大利罗马—佛罗伦萨高速铁路,客运速度250km/h,货运速度120km/h;
⑶是部分新建高速线与部分既有线混合运行,如德国柏林—汉诺威线,承担着客运和货运任务;
⑷是在既有线上使用摆式列车运行,这在欧洲国家多见,在美国,"东北走廊"摆式列车速度为240km/h.
(二)国内客运专线的发展简况
在开展高速铁路技术研究的同时,铁道部大力研究既有线改造和提高旅客列车速度问题.首先在广州至深圳铁路进行技术改造,最高运行速度为160km/h的客货混合运行,后来最高运行速度提高到200km/h.1995年6月28日铁道部做出了在繁忙干线提高旅客列车速度的决定,最高旅客列车速度提高到140～160km/h,最高货物列车速度提高到85～90km/h.
在沪宁,京秦,沈山,郑武线提速成功的基础上,京沪,京广,京哈等大干线相继提速.创出了一大批"夕发朝至","朝发夕归","行包快运"等品牌列车,为铁路树立了良好形象,受到了人民群众的热烈欢迎 ,社会各界给予高度评价.
秦沈客运专线是我国自行设计建造的第一条开通时速160km以上的双线电气化铁路,全长404.65km,是当前我国新建铁路中设计和运营速度最高的铁路.其各项设计,施工技术均为我国第一次采用,科技含量极高,是世纪之交中国铁路建设水平的标志性工程.
京沪高速铁路全长1300多km.路基,桥隧,轨道等基础设施按最高运行速度350km/h,建设开通初期最高运行速度300km/h.
郑西高速铁路试验段,郑州到西安段共有桥梁四座,长2150米,桥梁跨度全采用32米预应力混凝土单片整孔简支箱梁,每片梁重约898吨.白龙涧特大桥为37-32m,平均桥高18米左右;南场特大桥孔跨样式为[2-32m+(54+90+54)m+11-32m],平均桥高13米左右,跨西潼高速公路.赵平沟大桥孔跨样式为5-32m,平均桥高15米左右.砖场大桥孔跨样式为7-32m,平均桥高10米左右.依据现场实际情况及整孔箱梁的施工经验:当梁重超过600t时,采用预制架设方案,会出现施工荷载大于运营荷载情况,增大运营中下部工程不必要的浪费.所以易主要采用移动模架造桥机的施工方法.另外在湿陷性黄土中进行钻孔桩施工,基础的沉降量控制是关键.必须通过试桩确定施工中控制参数.
按照〖中长期铁路网规划〗,我国铁路将形成以京沪,京广,京哈,沪甬深及徐兰,杭长,青太及沪汉蓉"四纵四横"等客运专线为主体,到2020年建设约1.2万公里的客运专线,新线约1.6万公里.
国家已经批准立项的客运专线项目有:郑西,武广,京津,石太,合宁,合武,甬温,温福,福厦.沪—汉—蓉通道.
高速铁路在我国称作客运专线,它的确是现代高新技术集合的产物.根据客运专线出现的新特点,新技术的应用,主要采用大标段(40~60km,30~35亿),小业主,大咨询,设计,施工工程总承包,中外联合体投标;试验段先行,全线紧跟;无碴轨道,350km/h速度,路基"零"工后沉降的目标要求等.
施工中要迎接挑战,科研先导,科技领军,边尝试边施工,加强对外联合.要从设计理念,施工组织与管理,质量检验等方面提高施工队伍的综合素质.
(三)高速铁路特点
高速铁路速度快,能力大,运输量大,准点率高,外部运输成本低,安全可靠而且社会经济效益良好.因此就决定了高速铁路必须具备以下特点:
高平顺性;2,高稳定性;3,高精度,小残变,少维修;4,宽大,独行的线路空间;5,高标准的环境保护;
开通运行之日即以设计速度运行;7,运营中,实行科学的轨道管理及严密的防灾安全监控.
(四)高速铁路,客运专线使用规范及标准
1,京沪高速铁路设计依据
(1)《京沪高速铁路设计暂行规定》(上册修订稿)2003-10,以下简称"暂规").
(2)铁建设[1999]139号文批准的以下规范(统一简称"桥规")
《铁路桥涵设计基本规范》(TBl0002.1-99)
《铁路桥涵钢筋混凝土预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-99)
《铁路桥涵地基和基础设计规范》(Till0002.5-99)
《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(B10002.4-99)
(3)《新建铁路桥无缝线路设计暂行规定》(以下简称"无缝线路暂规".
2,高速铁路,客运专线线路设计主要技术参数(京沪高速铁路试验段(郑州到西安段)线路设计)
(1)铁路等级:客运专线;
(2)正线数目:双线,线间距5m;
(3)设计速度目标值:基础工程满足350km/h以上;
(4)限制坡度:12‰,困难地段不宜超过20‰
(5)最小曲线半径:一般地段9000m,困难地段7000m;
(6) 机车类型:电动车组;
(7) 到发线有效长:700m;
(8)列车运行方式:自动控制;
(9) 行车指挥方式:综合调度集中;
(10)轨道类型:无碴轨道,雷达或博格型.
(五)客运专线桥梁技术
1,总结各国高速铁路选用的桥梁结构及型式,可归纳为如下几点:
1)桥梁均采用标准化设计,精简规格品种,并优先选用预应力混凝土结构.
2)桥梁较长,墩身不高的高架桥在高速铁路中占很大比例.
3)高架线路均采用双线整体桥跨,以保证桥梁具有良好的整体性与横向刚度.
4)由于高架线路长,桥跨集中,一般在工地设置专业化桥梁厂预制梁体,逐孔架设.
5)尽管连续结构或不等跨布置的桥梁动力性能好,但建成的高速铁路,绝大部分桥梁都选用了等跨布置的简支结构.
2,国内客运专线桥梁特点
高速铁路上的桥梁设计,除须满足一般铁路桥梁的要求外,还需满足一些特殊的要求:
1)在高速列车运行条件下,结构的动力响应加剧,从而使列车运行的安全性,旅客乘坐的舒适度,荷载冲击,材料疲劳,列车运行噪声,结构耐久性等等问题都与普通铁路不同.
2)高速铁路桥梁结构必须具有足够的强度,加强上部结构的竖向刚度,横向刚度和抗扭刚度,使其满足刚度限值的要求,同时加强结构的整体性,保证可靠的稳定性和保持桥上轨道的高平顺状态,使高速铁路的桥梁结构能够承受较大的动力作用,具备良好的动力特性.
3)高速列车的运营要求较高,能用于检查,维修的时间有限.
3,与普通铁路桥梁不同之处
1)设计荷载不同:采用zK活载.
也就是《暂规》条文上列出的ZK标准活载图式.即为UIC标准活载
2)沉降量控制不同
普通铁路24m,32m简支梁墩台允许均匀沉降量分别为98mm,113mm.客运专线桥梁墩台的均匀沉降量要求很严,有碴轨道要求控制在30mm以内,无碴轨道要求控制在20mm以内.地质条件较差时,必须按桩基沉降量,桩基承载力双控进行基础设计.
3)高速铁路上桥梁结构形式不同
与普通铁路桥梁相比,高速铁路桥梁在结构形式上与构造上通常要求刚度大,整体性能好的结构,如简支梁,连续梁,组合梁,刚架拱等.
优先选用双线整孔箱形梁桥.双线桥不仅提供很大的横向刚度,在经常承受列车荷载时,竖向刚度比单线桥增加一倍.当小跨度桥梁采用多片式T梁时,应有较强的横隔板和整体桥面,以保证其整体性.
4,桥梁设计原则
1)按《暂规》06.2.9条中的"ZK"列车活载设计.活载按影响线加载计算.
2)桥跨的选择
优先采用32m跨,其次是24m跨.基础持力层很好,后沉降较小时,选择连续箱梁,否则采用简支箱梁.跨越公(道)路,航道,铁路时,常用结构形式有预应力混凝土箱梁,连续结合梁,连续刚构等.为降低路肩高程,可采用连续刚构或框架桥.为保证运梁车在工作状态能穿过跨越客运专线的立交,立交桥梁的有效净跨应大于14m.
3)墩台的选择
桥台采用双线矩形空心台;桥墩一般采用矩形(圆端形)空心墩,实体墩及双矩形柱式墩等.
4)桥梁基础一般采用扩大基础和桩基[s:10]p≤40m的桥梁桩基的桩径一般用φ0.55m预应力混凝土管桩和φ1.0m或φ1.25m钻孔桩.Lp>40m的桥梁桩基的桩径一般用φ1.0m,φ1.25m,φ1.5m,φ1.8m钻孔桩.
5,我国客运专线桥梁施工技术特点
基础采用抽水或井点降水开挖施工,墩,台身及构筑物模板均采用专业设计制造的大块钢模,混凝土均采用混凝土输送车运送到工点,用混凝土输送泵输送入模.
简支箱梁施工采取了以现场制造,架桥机架设为主,桥位现浇和造桥机法相结合的施工方法.对于桥群密集区,根据梁型数量及分布,设置制梁场,配置重型运梁,架梁设备进行制架施工;对于远离桥群的个别桥梁,采用了桥位现浇的方法.随着大跨度,大吨位梁体结构的要求不断提高,箱梁制造和架设所用的机械设备要求也越来越高.
钢梁由宝桥,山桥,沈桥等桥梁厂制造,厂内拼焊成可运输单元,用火车或汽车运至工地后再组拼成钢梁,然后采用拖拉方法,膺架拼装法进行架设.
跨度16m+3×24m+16m等刚构连续梁新结构采用满布支架整体灌筑施工.预应力混凝土连续梁采用挂篮悬臂灌筑法施工.
6,架桥机,造桥机等机械设备的应用
秦沈客运专线现场预制的整体箱梁体积大,梁体重,架桥机和运梁车在吊装和运输能力设计上从过去的160t飞跃至400-600t,施工中箱梁的运输和架设采用了国产和国外引进的架桥机,运梁车进行架设.其起吊能力,运输方式,功能设置,架梁程序,操作方式,安全监控等方面较常规的架设方式有了新的突破,且针对工程特点采用多种形式的架设方法.工程总公司的四台运架桥机有三台采用轮胎式,一台采用轮轨式.中铁四局用国产的DF450架桥机和轮胎式DCY450运梁车,架设单线箱梁;架设双线箱梁的有中铁大桥局自产的JQ600轮轨式架桥机和运梁车,中铁二局的国产JQ600架桥机配以意大利NICOLA运梁车;中铁五局引进意大利NICOLA运架一体机,运梁速度在3～5km/h,架梁平均效率为l跨/d.
7,桥梁质量要求及检验要求
1)质量要求
⑴钻孔桩:混凝强度等级不得低于设计强度.用中国建筑科学研究院地基所研究开发的灌注桩后压浆技术.
⑵箱梁:①混凝土及水泥浆的强度等级不得低于设计强度,梁体的弹性模量不低于设计值(35GPa);②静载弯曲抗裂性能试验及挠跨比试验必须达到合格要求;③箱梁的外观及尺寸偏差(入库时)应符合要求;④箱梁架设后,应保证四支点受力均匀.
2)试验检验方法
⑴桩基应进行成桩工艺性试验及成桩相关检测.
⑵箱梁方面:①箱梁在下列条件下应进行静载抗裂试验:a.正常生产条件下批量生产抽检时(每50孔抽检1孔);b.生产条件有较大变化可能影响产品的使用性能时;c.出现可能影响承载能力和刚度的缺陷时;d.交库技术资料不全或对资料发生怀疑时. ② 检验规则:a.箱梁产品应逐孔检查验收并签发技术证明书;b.产品质量应符合规定.③保管及运输:a.箱梁在场内存梁(包括顶梁,移梁)以及出厂装运时的梁端容许悬出长度:20m箱梁为2.6m,24m箱梁3.0m,32m箱梁为3.0;b.验收交库后的箱梁才能装车发运,装车时还应注意方向性;c.箱梁在运输时应确保四个支座位于同一平面,相对高差不得超过4mm;运输支点间距:20m箱梁为3.5m,24m箱梁为4.0m,32m箱梁为4.0m.
8,客运专线桥梁建设有待进一步研究解决的问题
1)箱梁运输,架设时几个问题的思考; 由于32m箱梁重达899t,所以运输架设32m箱梁成为控制施工的一道重要环节,《京沪高速铁路900t级运架设备研制技术条件》在考虑到架桥机在转场穿过立交时,要求"其结构轮廓的宽度一般宜小于17m,高度宜小于7.7m",一般架桥机在研制时均满足此条件.基于此,架桥机通过下承式钢桁梁,隧道等净空受到限制的工作状况(例如钢桁梁等下承式特殊桥梁结构位于桥梁中间时简支梁的施工),如何让架桥机穿过下承式钢桁梁成为关注的焦点.
2)特殊结构桥梁设计施工
特种跨度的桥跨有曲线上独塔斜拉桥,曲线上系杆拱桥,直曲线上钢桁拱桥,直曲线连续梁桥,框架墩等.这些特种跨度的桥梁都有各自的特性,所以要深入进行分析试验,为设计提供可靠依据.
3)试验方面:不良地质,高标号混凝土试验和箱梁检测没有成熟的现场经验和科学的理论依据. 高标号混凝土的配比试验需要很长的验证时间,掺加剂的种类选择,用量,水灰比的定夺等直接影响到工程的质量和经济效益.
4)客运专线的桥梁要保证高速运行的安全性,还要确保乘坐舒适性.客运专线桥梁结构均采用了车线桥动力响应仿真分析,在箱梁成品检测中,除了静载弯曲抗裂性能试验及挠跨比试验外,车线桥动力响应仿真试验的内容有待出台.
(六)客运专线隧道施工技术
隧道作为铁路基础设施的基本类型之一,一直发挥着十分重要的作用.我国是多山的国家,隧道工程技术发展比较快.隧道工程经历了50年代及以前的人工操作时代,60,70年代的小型机具时代,80年代的大型机械施工时代;进入90时年代,随着新奥法的技术成熟,隧道施工能力有了长足发展,TBM技术也开始使用.至2003年年底,我国大陆修建铁路隧道7400座—4200公里,公路隧道1970座—1000公里,地铁200公里.铁路和公路隧道每年以300和150公里速度在增加.客运专线建设规划宏伟,标准高,技术新.在重视环保,以人为本,追求科学发展观的今天,隧道工程也一定会在客运专线的建设中发挥其独特的不可替代的作用.
1,京沪高速铁路隧道设计暂行规定
1)隧道断面及内轮廓,双线隧道断面有效面积要求大于100平米,单线要求大于70平米.线间距与洞外相同,曲线不再加宽.
2)隧道衬砌,优先采用复合式,结构混凝土强度不低于C25.钢筋混凝土不低于C30.Ⅰ,Ⅱ级以下设置仰拱.二次衬砌施工缝设橡胶止水带.
3)隧道防水一律设置防水板.衬砌结构防水等级满足〖地下工程防水技术规范〗(GB50108)的一级标准.
4)初期支护C25喷射混凝土,掺加聚丙烯微纤维网,水泥砂浆锚杆.
5)工后沉降预防措施有:隧底换填,灰土挤密桩,树根桩等方式.
6)施工方法宜采用CD法,双侧壁导坑法,台阶法.
2,客运专线隧道与传统铁路隧道的不同之处
先介绍几个概念:空气微压波,断面阻塞系数(β列车横截面积/隧道有效面积).由于客运专线行车速度要求在200KM/H～350KM/H,高速度产生的空气动力学效应会对隧道结构工程和隧道道床设计与施工带来许多新的变化,与传统隧道相比要求更高.
1)断面加大.由于考虑空气动力学效应的影响,为了降低阻塞系数,提高乘客的舒适度,隧道断面需加大;长隧道预留安全救援通道等因素断面需加大;双线隧道,线间距需加大.跨度的增加会使软弱围岩和不良地质的施工难度增加许多.双线隧道衬砌内轮廓高度加大108cm,宽度加大388cm.
2)普遍设置仰拱.道床结构大多为无渣道床,因此一般隧道都会设计有仰拱,而且仰拱的施工工艺要求会提高.传统仰拱脱后和分半边先后施工的做法肯定行不通.
3)软弱地基处理应同路基一样重视.软弱地基和路基一样会出现工后沉降,因此对于象湿陷性黄土,断层破碎带糜棱岩等不良地质的仰拱基底则需要进行加固处理.
4)要解决好过渡段问题.客运专线要求线路要非常平顺.因此要解决好隧道与路基,桥梁,以及隧道本身地基软硬变化的过渡处理,保证整体道床纵向刚度的均匀连续.
5)衬砌整体性要求提高.由于高速列车进入隧道,会产生气动冲击荷载.该荷载虽不至于造成衬砌结构的直接破坏,但会加剧衬砌裂缝的发展.因此对衬砌整体性要求将提高.传统衬砌工艺将不能满足结构质量要求.中铁西南科学研究院已提出全环整体模注衬砌结构的概念.
6)防水要求提高,衬砌防水要求将更高.衬砌渗漏一直是隧道病害的常见类型,渗漏会带来许多不良后果.另外,由于黄土的湿陷问题,黄土隧道防水尤为重要.
7)结构耐久性要求高.现在提出寿命期概念,结构物的耐久性问题会被突出强调.
环保要求高.会更强调隧道早进晚出,软弱围岩条件下的洞口施工难度会加大;场地布置,废渣处理,对地下水的影响等等问题会更尖锐.
有些隧道需设置缓冲结构物.此做法将会增加洞口缓冲结构以消减微气压波的影响.消减微气压波的途径有三个:增加断面粗糙度;增加侧壁开孔的明洞或棚洞(类似枪炮管);加大车头流线型长细比.
宏观讲,出于环保,线型顺畅等考虑,今后客运专线在越岭地段将会更多的选用特长隧道方案.特长隧道的快速施工仍然是研究的课题;另外,动态设计,信息化施工将会逐步真正被提上议事日程.
3,客运专线隧道施工应解决的主要问题
1)树立全新理念,建立科学的管理体系. 摒弃固有的不规范的习惯做法,全面熟悉相关技术标准,设计验收规范,在试验段施工中,开发新的施工方法和工艺.
2)高度重视动态设计,信息化施工.优化设计,动态设计,真正做到设计科学合理,施工科学.由于地质的不确定性和不连续性的特点,决定了隧道工程不可能象其他结构在设计阶段就能够把问完全解决.因此才有了新奥法.但新奥法的真正意义上的采用还远远不够.国外在这方面的起步早,随着技术的进步,我们必须跟上时代步伐,同时这也是经济效益的必然要求.
3)引进必要的新设备,改善传统工艺,提高工序施工效率和质量.比如喷射混凝土机械手,臂式软岩掘进机,TB特长隧道也可以研究TBM以及皮带输送机的引进.
4)加快步伐,自行研究开发必要的新型衬砌和配套设备,如全环整体衬砌台车,仰拱施工栈桥等.
5)对特长隧道总体方案给予充分重视.方案决定进度,决定效益.决定一个隧道的施工成败,不能光凭经验,要借鉴经验,更要创新.在通风方面,我们曾经有6.2公里的记录,但这决不是极限.斜井作为通风井没有竖井有利.有轨运输也要慎重采用.
6)加强对不良地质施工辅助措施和工艺的研究.对施工中的降水,堵水,疏水,排水措施,如注浆,桩墙,冷冻,锚固,喷护等施工措施或工法要尽快掌握.超前预支护手段必须有实实在在的技术措施,碰到不良地质就能立即实施.黄土隧道土石分界地段施工.
7)重视地质预报工作.地质预报要真正重视.在多做的基础上要收集资料,分析总结,逐步建立自己的数据库系统.要各种手段相互印证.
(七)客运专线无碴轨道施工技术
1,旅客列车设计时速
客运专线:本线列车200～250km/h,跨线列车不低于160km/h;
高速铁路:本线列车最高350km/h,初期300km/h;跨线列车不低于200km/h.
2,主要技术标准
类 别
高速铁路
客运专线
项 目
300-350km/h
250Kmn/h
200km/h
正线数目
正线
双 线
正线线间距(m)
5.0
4.6
4.4
最小曲线半径(m)
7000
4000
2200
最大坡度
12‰
20‰
到发线有效长(m)
700
牵引种类
电力动车组
列车运行控制方式
自动控制
调度指挥方式
综合调度
3,轨道设计标准
1)正线轨道.正线轨道按一次铺设跨区间无缝线路设计.正线按照线下工程类型选择轨道结构型式,基础稳定的路基地段,桥梁及隧道等地段宜铺设无碴轨道.有碴轨道与无碴轨道应集中铺设.
2)站线轨道.①车站到发线按一次铺设无缝线路设计.②到发线铺设 60 kg/m 无螺栓孔钢轨; 其它站线铺设25m的50kg/m标准轨.③车站到发线在站台范围内采用无碴轨道或混凝土宽枕轨道. 站线其它地段铺设碎石道床.
3)道岔号数.①正线间渡线及正线与到发线和到发线与到发线连接采用侧向允许通过速度为80 km/h 的18号可动心轨单开道岔.②联络线与正线连接的道岔根据列车最高通过速度确定,采用侧向允许通过速度为 160 km/h 或 200 km/h 的可动心轨单开道岔.
4)无缝线路.①区间单元轨节长度为1000～2000m,单组或相邻多组一次锁定的道岔及其间线路按一个单元轨节计.②无缝线路应在设计锁定轨温范围内锁定,且相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于5℃,同一单元轨节左右股钢轨的锁定轨温差不应大于3℃, 同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不应大于10℃.③无缝道岔的设计锁定轨温与两端区间无缝线路的设计锁定轨温一致. ④隧道内距隧道口200m 范围内无缝线路的设计锁定轨温与两端区间无缝线路的设计锁定轨温一致;隧道口轨温过渡区段应加强锁定 ⑤钢轨焊接接头:基地钢轨焊接应采用接触焊,工地钢轨焊接宜优先采用接触焊,道岔内及两端与线路连接的钢轨锁定焊可采用铝热焊.
5)胶接绝缘接头①绝缘接头采用胶接绝缘接头,其钢轨与相邻钢轨应同轨型,同钢种 ;②左右两股钢轨的绝缘接头应相对铺设,且绝缘轨缝绝缘端板宜设于轨枕盒中央,距轨枕边缘不应小于100mm .
6),钢轨伸缩调节器①钢轨伸缩调节器应尽量少用或不用;②钢轨伸缩调节器宜设置在直线地段;③钢轨伸缩调节器基本轨与相邻钢轨应同轨型,同钢种,尖轨采用AT轨 ;④采用曲线型尖轨钢轨伸缩调节器,其技术性能应符合有关技术条件的规定.
7),位移观测桩①区间线路,钢轨伸缩调节器和道岔均按单元轨节设置位移观测桩 ;②位移观测桩必须预先埋设牢固,在单元轨节两端就位后立即进行标记,标记应明显,耐久,可靠.
8)轨道附属设备.正线线路应设置线路基桩.
4,无碴轨道结构
1)无碴轨道的特征:
无碴轨道:是建在混凝土防冻层或沥青层上具有递减的弹性和阻尼的一种轨道结构.无碴轨道之所以经久耐用的重要因素是在路基和土木工程之间对过渡段的沉降或刚性差异的均衡.
2)分类
正线无碴轨道:采用板式,轨枕埋入式,弹性支承块式或其它结构型式.根据环境要求,还可采用减振型无碴轨道.桥上无碴轨道通过桥面预埋钢筋与桥梁相连.无碴轨道与有碴轨道分界处铺设弹性过渡段.无碴轨道形式分类[s:2]1)普通型板式无碴轨道(日本),普通型板式无碴轨道由弹性分开式扣件,预制混凝土轨道板,乳化沥青水泥砂浆(简称CA砂浆),混凝土凸型挡台及混凝土底座等部分组成.(2)新型板式无碴轨道(框架式)(3)梯子式无碴轨道(4),博格公司的板式无碴道床(德国).(5),早期的轨枕埋入式无碴轨道,轨枕埋入式无碴轨道由弹性分开式扣件,预制混凝土轨枕,混凝土道床板,隔离层及混凝土底座等到部分组成.(6),新型的轨枕埋入式无碴道床(德国雷达2000)(7),弹性支承块式无碴轨道之一,弹性支承块式无碴轨道由弹性分开式扣件,混凝土支承块,块下弹性垫板,橡胶套靴,混凝土道床板隔离层及混凝土底座等部分组成.(8),钢轨埋入式无碴轨道.
3),无碴轨道施工
各种无碴轨道施工系统之间的主要区别在于:
- 扣件的支撑: 用或不用轨枕
- 轨枕的支承: 放在U形槽中或是板上
- 防冻层是混凝土还是沥青
- 现浇混凝土还是预制构件
4)无碴轨道的沉降吸收:在建造无碴轨道时应该注意,只能允许有很小的沉降, 并保证该沉降能够通过调整轨道扣件吸收掉.工后沉降最多只能为15毫米,这样才能均衡由于荷载产生的5毫米的额外弹性位移,如果土方工程的沉降均匀的话可以允许更大的沉降.
5,客运专线铁路无碴轨道施工组织建议
1)进度指标:无碴道床施工, 博格板式无碴道床 0.2km/天×24天/月=4.8km/月;雷达2000型轨枕埋入式无碴道床, 0.15km/天×24天/月=3.6km/月.
2)500m长钢轨铺设
2km/天×24天/月=48km/月
3)无缝线路工地钢轨焊接及应力放散和锁定
1.5km/天×24天=36km/月
6,无碴轨道主要施工方法
⑴ 轨道部件供应:博格轨道板或雷达2000型轨枕由预制厂预制后,用汽车运至桥下,用轮胎式吊车吊上桥面铺设;路基地段和隧道内可运至铺轨基地或峒口,装平板车经轨道运至工地,用龙门吊铺设.
⑵ CA砂浆或混凝土供应:集中搅拌后由专用运输车运至工地,用输送泵直接供给作业面施工.
⑶ 500m长钢轨铺设:在成型的无碴道床上用长轨放送,车纵向放送500m长钢轨直接入槽就位
⑷ 无缝线路施工:按常规进行单元轨节应力放散或拉伸锁定成无缝线路.
7,无碴轨道施工组织要点
⑴ 无碴轨道建议分为若干段分别施工,每段长20km为宜,每段工期控制在 2个月以内.
⑵ 铺轨宜从铺轨基地端向另一端连续进行.
⑶ 正线岔位铺轨通过后,采用专用机械换铺法铺设正式道岔.
⑷ 轨道板和轨枕等轨道部件应提前一年预制.
⑸ 焊轨厂应提前半年建成并开始进料焊轨.
⑹ 施工便道应通达全线(包括隧道口,隧道内除外).
我国客运专线(高速)铁路拟在500 m以上隧道和3000m以上特大桥上铺设无碴轨道,客运专线试验段将以引进国外无碴轨道设计及施工技术为主,无碴轨道将占新建客运专线铁路全长60%以上.
(八)客运专线路基工程
1,客运专线路基工程的特点和作用
路基在线路中占有重要的份量 ;路基变形复杂,是控制线路变形最关键的构筑物 ;路基是保持线路平顺性的基础.
2,过渡段的处理
(1)加强路基:增大基床刚度,减少路堤沉降.主要采取方法:加筋方法 ,碎石类优质材料填筑 ,轻型优质材料填筑法 , EPS耗材 ,FCB工法.(2)加强轨道系统:增大竖向刚度.(3)在过渡段较硬一侧,通过设置轨下,枕下,碴底橡胶垫块(板)来调整轨道竖向刚度 .
3,路基质量检验
在路基方面:我国在新线路基中采用强化基床结构,对其结构尺寸,填筑材料,压实标准,变形控制及检测指标均有严格的规定和要求;严格控制路基变形沉降,在松软,软土地基上路基工后沉降一般地段不大于15厘米,路桥过渡段不大于8厘米,沉降率不大于4厘米/a;通过大量路基沉降观测数据,得出了在施工过程中不同地段的时间—沉降曲线,为调整预压土高度及卸荷时间,确定基床底层顶面抬高量及铺设轨道的合理工期提供了依据;研究并实施路桥,路涵及路堤,路堑过渡段的多种路基结构形式,大量采用了高强度,高模量土工合成材料.为我国京沪高速铁路的建设进行了早期准备.
4,高速铁路与普通铁路最大的区别:
(1)要求路基具有较大的刚度,并且连续,均匀.保证刚度的措施: ①表层 (0.7m级配碎石)或混凝土,沥青混凝土等,②基床 底层(2.3m A,B或改良土), ③路基本体( A,B,粗粒C或改良土).
(2)保证刚度的连续,均匀性的措施:严格控制工后沉降刚度的连续,均匀性上部(路桥,涵等).
渡段下部(地基处理).
5,路基施工中应注意的问题
(1) 补钻,进一步探明地质情况.
(2) 软土及松软土地基地段应选择代表性地段提前修筑实验路堤,以检验设计(地基处理方式,确定最佳含水量),指导施工.
(3)软土及松软土地基上填筑路堤时,应进行水平,垂直位移观测.其目的:一是控制填土速率;二是动态设
(4)建立专门实验室.
(5)施工过程中要加强排水.
(6) 要注意和站后专业密切配合.
路基——控制沉降和纵向刚度均匀性变化,是高速铁路路基设计和施工的关键.在路基施工方面:客运专线路基工程施工经验,加强路基填料和地基勘探工作,重视路基的强度,刚度,沉降和过渡段的施工质量,严格控制施工工序和施工质量监测,确保高速铁路轨下基础纵向刚度连续均匀变化.
(九)客运专线通信系统与普通铁路的区别
铁路通信网是保证铁路安全,有效运输的基础设施,不同等级及性质的铁路应具有与之相适应的通信网,实现时钟,图像,广播,会议电视等通信自动化.与普通铁路相比,高速铁路及客运专线除具有列车运行速度高,站间距大等基本特征外,还在通信网,调度系统,运营管理,维护管理等方面都存在着很大差异.
1,客运专线通信网与既有铁路的区别.多样化的业务,高安全可靠性,数据及图像业务将成为主要业务,完善的旅客服务系统
2,调度系统.由于客运专线车速较普通铁路车速高,客运专线调度系统应具备如下功能:个别选呼,组呼,广播呼叫,系统全呼,电话互联呼叫,繁忙排队/自动回叫,紧急呼叫,限时通话,优先级呼叫,广域租户,强插强拆,呼叫转移,呼叫监测,组呼监测,动态重组.
3,运营,维护管理
客运专线通信网的运营维护管理工作主要分为网络管理,维护管理,维护作业三个部分.
(十)客运专线信号系统与普通铁路的区别
铁路发展追求的"高速,高效"的目标必将决定信号技术未来发展的走向.经过近几年的不断提速,列车速度的不断提高,靠地面信号行车已不能保证行车安全,必须靠车载信号设备对列车实施运行控制.
1,通信信号一体化是现代铁路信号的另一个重要发展方向.实现对移动体的控制,移动通信是最便捷的手段,无线移动通信是今后的重要发展方向.
2,区域计算机联锁和数字轨道电路的信号控制技术,以实现车站,区间一本化,地面,车载一体化,取消地面通过信号.
(十一)客运专线电力技术与普通铁路的区别
客运专线电力系统与普通铁路电力系统相比在技术上有了进一步的发展,实现了系统的遥控,遥测,遥信,遥视四大功能.它与普通铁路电力系统相比主要有了以下的发展:
1,操作直接:客运专线电力系统通过电力远动系统实现了电力调度员对远方电力设备的直观监测和直接操作.
2, 可靠性高:10kV配电所保护装置采用DPR系列晶体管集成保护装置,配置了微机联锁自动化监控系统,较以往的电磁式继电保护具有动作可靠性高,故障点少的特点.
3, 10kV配电所调压器控制系统,实现了对供电线路电压远方和微机自动化调整,具有操作更便利的特点.
(十二)我国客运专线电气化工程与普通铁路的区别
1,一般采用AT供电方式或者直供加回流的供电方式.
2,牵引变电所采用微机保护监控当地综合自动化装置.
3,设置牵引供电远动系统.牵引变电所,分区所,负荷隔离开关,电动隔离开关,车站接触网隔离开关按远动化设计.
4,牵引变电所按无人值班,有人值守设计.
(十三)铁路客运专线施工的环境保护工作
1,国家对污染控制和环境管理的要求
近几年,国家对污染控制和环境管理的要求不断提高,对各类污染源控制和污染物排放标准日趋严格.对主要污染物将全面实行总量控制,并对黄河,长江流域水土流失重点地区提出了更加严格的生态环境保护要求.同时,国家正进一步加大执法力度,全面推行工业企业清洁生产,开展GB/T14001环境管理体系和环境标志认证工作;铁路施工环境保护工作正面临新的挑战.国家环境保护总局文件《关于公布《建设项目环境保护分类管理名录》(试行)的通知》(环发[1999]99号)要求新建正线或增建二线电气化技改100km(含)以上,铁路枢纽必须编制环境影响报告书. 铁路客运专线施工中的环境保护工作应紧紧围绕经济建设和铁路发展这个中心,实施可持续发展战略;进一步提高环保意识,强化环境监督,实行依法管理;依靠技术进步和科技创新;坚持生态保护,水土保持与污染防治并重,促进铁路建设与环境保护的协调发展.为此,我们必须在施工中严格遵守铁路环境保护法规标准体系,工程施工期应开展环境监控,环境监理,以保证工程施工期对生态环境,水土保持的破坏和环境污染降至最小,确保环境工程措施与主体工程同时竣工,同时验收,同时投产运行.施工中严格按GB/T14001环境管理体系要求,提高全体员工的环境保护意识,把节约资源,保护环境,实施可持续发展战略融入铁路施工生产全过程之中,使环保工作成为全体施工员工的自觉行为.
2,铁路客运专线施工中的环境保护工作,从两方面考虑:
工程施工期间环境保护工作
工程施工对正式运营的影响(不同于普通铁路)
3, 工程施工期间的环境保护工作
(1)施工期间的环境保护问题.A,占用土地,地形变化,植被破坏及水土流失B,对水环境的影响 C,施工噪声的影响 D,扬尘 E,各种车辆排放尾气F,固体材料及悬浮物 G,施工人员的生活垃圾 主要是指:
a,占用土地,地形变化,植被破坏及水土流失. 除铁路本身占用土地外,铁路建设工程施工期间为修建铁路而建筑的大型临时设施,临时房屋和取弃土场等也占用很多土地;施工过程中机械碾压,施工人员践踏等又会带来青苗损失.若不采取积极措施,会使这些土地长期占用而被废弃.另外,铁路工程修建过程中,由于开挖路堑,取土填筑路堤,开凿隧道等,对山坡及表土搅动较大,使周围植被遭到破坏,若恢复不及时,在大雨条件下,极易引起侵蚀,产生局部水土流失.此外,铁路工程施工中,存在大量的弃土弃渣.若对此处置不当,暴雨作用下产生的泥石流会危害农田,淤积河沟,破坏水利设施,并影响周围自然环境.
b,水环境的影响.某些铁路沿线河塘密集,灌渠密布.施工生产生活废污水的随意排放,会使地面水受到污染,甚至污染饮用水源.在桥墩施工中,挖抗排水,会使水质的含泥沙量有所增加,有时施工也会对地下水径流产生影响.
c,施工噪声的影响. 施工噪声主要包括运输土石方及其它建筑材料的载重汽车行驶所产生的噪声,对铁路两侧一定范围内的居民产生影响;其次,建设施工工地的各种施工机械(例如推土机,挖掘机,装载机等)工作时所产生的噪声对铁路沿线两侧居民会有影响.据观测,推土机噪声级78dB—96dB,搅拌机噪声级75(n3—88dB,重型载重汽车加速时噪声级可达88dB—93dB,在施工期间对环境可造成较重的影响,有的甚至影响周围居民的正常生活.
d,扬尘.施工扬尘主要来自两方面,其一为运输材料过程中由于道路凹凸不平或装运过饱满等原因造成的抛洒及车辆身后真空吸力所造成的铁路扬尘;其二为施工工地装卸,堆放材料及施工过程中由于地面干燥松散由吹风所引起的风扬灰尘.扬尘不仅会严重影响沿线居民的生活及环境卫生,还能大大增加大气浮尘含量,甚至给沿线路旁农作物带来不良影响.
e,种车辆排放尾气. 施工期间各种车辆和施工机械在行驶和作业过程中要排放大量尾气,而尾气中含有许多有害成分如C0,NO2,碳氢化合物等,这些有害成分分布在铁路两旁的一定地域内,最终进入大气或土壤中,对环境造成危害.
f,料及悬浮物.铁路建设施工期间,由于种种原因要废弃大量固体材料,如隧道弃碴,砂石料,石灰块,水泥块等,这些固体材料有相当一部分散失在施工工地周围,造成土壤污染.另一方面,来自施工现场的土石粉粒,粉煤灰,石灰,水泥等粉状建筑材料中的悬浮物在施工期间由于地表水的冲刷而流失,一部分沉积在工地周围土壤中,而另一部分进入当地河流中,对土壤和河水都会造成污染.
g,施工人员的生活垃圾.在铁路施工工地,每天都有大量的施工人员工作和生活,这些施工人员每天都要产生一定量的废水,粪尿及生活垃圾,这些废物总量虽然很少,但如不及时处理,也将造成土壤及环境污染.
3,施工单位在铁路工程施工阶段的环境保护
(1)树立环境意识.施工单位的领导应组织广大施工技术与管理人员学习环保知识和有关法规,提高施工过程中的环保意识,在施工过程中认真贯彻执行有关环保法规.
(2)查环保设计.在施工前期准备阶段,认真调杏收集沿线相关资料,结合环保要求对设计单位的工程设计进行检杏和现场核对,对不利于环保的设计提出修改意见,注意抓好以下几个主要方面:①充分考虑铁路环保措施,严格控制铁路占地面积和临时用地规模;减少对耕地和植被的破坏:避开环境敏感性区域,如学校,工厂,医院,名胜古迹,自然保护区,精密仪器基地和军事设施等.②重视视水土资源,减少水土流失.工程设计应充分考虑水土流失预防措施,一是注意填挖平衡,减少土石方量,减少借土弃土:二是做好边坡防护设计工作,确保边坡稳定,以减少将来使用过程中的不良病害发生,并应根据地质情况多采用种草植树的绿化护坡方法:三是做好沿线排水设计:四是合理取土,规范弃土,保护耕地,少占良田,应尽量在荒地或低产耕地集中取土,取土后对取土坑进行后期利用:弃方应集中堆弃,不占农田,堆弃后应上覆表土,播种绿化.③注意保持原有的灌溉系统和自然水网体系.桥梁布置尽量避免影响河流水文,水流特征,做到顺应地形和原水体流向:避免改移或堵塞大型河沟:对小型排灌系统如遭破坏应予以恢复或加以调整,合理设置小桥涵位置,必要时对原有排灌体系进行改移;做好项目自身的排水体系,增加必要构造设施以防止路基路面排水对农田水利的冲击.④做好铁路沿线景观设计工作.首先路线要尽量与地形地貌相吻合,减少土石方量,减少对自然风景的破坏,避开受保护的景观空间;还要加强铁路沿线绿化,以补充和改善沿线景观,如边坡尽量采用种草植树的护坡方式.⑤做好铁路防尘降噪设计工作.可通过沿线种树绿化达到减噪防尘的目的,对噪音超标路段应设置隔音屏障.
(3)制定环保措施.施工单位应制定详细有效的环保措施,施工时加强环保管理,可采取如下措施:①减少水土流失:根据实际填挖土质合理设置边坡的坡度,合理设置土石方填挖施工现场临时排水系统,及时疏导雨水,以减少雨水对挖填土坡坡面的冲蚀;填方坡面应及时夯实并进行边坡绿化;合理确定借土弃土位置,合理开采砂石料场,注意料场弃土弃渣分离处理.②合理确定土石方弃方位置:多余的土方尽量就地用来整理坡面,当不得不外运时,应该运至无自然保护价值的规定场所.弃土不得破坏或掩埋地表植物,弃土场应进行绿化设计,以便及早恢复植被,减少水土流失.当堆弃高度较高时还应进行护面设计并应设挡土构造物以免将来发生坍塌.③防施工噪声:主要是科学安排施工,合理选择和调整施工时间和机械配置.在铁路施工过程中,应对施工进行科学安排,尽可能将施工作业时间安排在白天,在居民区附近路段,严禁晚上进行大规模施工活动,以减少对居民的干扰.除此之外,还应从施工工序方面进行合理选择,在一些环境敏感区附近施工时,要及时调整施工设备,增加轻型震动设备,减薄路基每一层填料厚度,增加铺筑层数,增加碾压遍数,减少施工设备震动和噪声对沿线居民产生的影响.④防大气污染:材料堆放应采取必要挡风措施,减少扬尘;组织好材料和土方运输,防止扬尘和材料散落造成环境污染.材料运输宜采用封闭性较好的自卸车运输或采取覆盖措施,对施工场地,材料运输及进出料场的铁路应经常洒水防尘.⑤防止水质污染:加强对施工队伍的生活污水处理,严禁将其直接排入河道水流中;对路基清除淤泥表土应回收到路上处理或运到指定地点堆弃;弃石弃土应运到合理地点,不得任意堆放,更不能淤寒河道.对桥梁围堰施工,应注意围堰土在施工结束后的清除工作,避免阻塞河道,桥梁施工机械还应避免油污的污染.⑥临时施工用地及料场选择:严格控制临时用地规模,减少或避免占用农田耕地,同时还要避免用地范围以外的耕地被机械碾压或堆放材料,临时用地在竣工后应及时复耕还田或恢复植被.选择料场时,应评价其对生态的影响,优先考虑生态环境破坏最小的料场.隧道掘进及料场开采过程中的各种弃渣要集中处理,不得随便堆弃. ⑦绿化:对已完成施工的边坡,取土弃土范围内及时进行绿化,以缓解因铁路施工给沿线地区带来的各种影响,保护和改善自然环境.铁路建设的绿化指在铁路沿线植树种草以改善周边的环境,使铁路具有优美的生态环境,舒适的视觉效果,安全的运输能力.铁路建设绿化的进一步完善是铁路建设质的飞跃.铁路建设绿化的意义可归纳如图:
4,工程施工对正式运营的影响(不同于普通铁路)
高速铁路的工程质量与运营后的环境影响紧密相关.环境保护问题主要有振动,噪声和电磁辐射等.
(1)噪声及其防治.高速铁路产生的噪声分为滚动噪声,建筑物噪声,受电弓噪声,车辆空气动力噪声等.列车运行速度越高,噪声和振动也越大.为了减少噪声问题,世界各国从声源,传播途径及受声点等方面采取了相应的措施.①在控制声源方面:为了减少轮轨噪声,采用无缝铁路,可动心轨道岔,轨顶平面打磨,弯道涂油,弹性枕木;为了减少建筑物噪声,采用了防振消音结构的轨道;为了减少受电弓噪声,采用了缩小接触网上吊弦间距,以减少脱弓现象;为了减少空气动力噪声,采用了高速列车车辆头部流线形设计,减少车体断面尺寸,车体表面平滑化等措施.②在控制传播途径方面:一方面提高车底架的防噪声性能,降低车室噪声,另一方面在铁路两侧有住宅,医院,学校等需限制噪声地点建立防噪声屏障,如隔音墙.③在受声点处理方面:建立住宅,医院,学校等敏感点的噪声防护工程.
(2)电磁波及其防治.高速铁路带来的电磁干扰会造成电视接收机及电视收转设备,调幅广播接收机,城市移动通信等声音失真图象不清,要解决电磁干扰问题,首先要改进接触网的参数,提高结构质量,消除电力机车在运行中受电弓离线产生的无线电辐射干扰
5,其他环保问题及其防治 .高速铁路大部分采用电力牵引,实现了机车对大气无污染的零排放,减轻了对沿线城镇大气污染问题,但高速铁路仍有排放废物等对环境的污染问题,主要有以下几点:工厂,运转区段,机务段,车辆段排放的含油类,硫等有害物质的污染水,电力机车蓄电池废液,列车厕所污水污物处理等会对水质造成污染.为减少这些污染,可在相应地点设置油污的处理,回收装置,对于用后脏水及厕所污物采用密封收集,灭菌,定点排放的集中处理技术,且污水污物需经处理后才能排放.特别是高速列车对粪便处理,各国高速列车均采用集便方式进行污物处理,这不仅是环保的要求,也是因为列车高速运行时强大的空气动力不允许采用直排的厕所.目前高速列车使用的集便器有循环式,喷射式和真空式集便装置,其中真空式集便装置是集便器发展的主流.
中 铁 十 局 集 团 二 公 司 工 程 技 术 部
二 O O 六 年 七 月
高 速 铁 路 知 识
(一)国外客运专线的发展简况
随着人们工作节奏的加快和生活质量的提高,传统的铁路已经不能适应旅客运输的需要.而高速公路形成的四通八达的网络,对于短途客货运输显示出其方便,快捷的优势.同时随着汽车工业的迅猛发展,私人汽车的拥有量越来越大,人们更多地选择公路运输.另外,航空运输业也在蓬勃发展,乘飞机出行已不再是困难的事情,豪华舒适的巨型运输机对于想节省时间的长途旅客有很大的吸引力.因此,铁路面对公路和航空的激烈竞争,出现了短途运输被公路排挤,长途客运受航空威胁,货物运输由大型集装箱卡车取代的被动局面.
但是世界各国都在为交通运输面临的石油短缺,环境污染,事故多发等"三大难题"而深感忧虑.而高速铁路以其速度快,运能大 ,耗能低,污染小,占地少和安全性好等一系列突出的技术经济优势,引起了世界各国的重视.1964年日本建成世界上第一条高速铁路——东海道新干线,而后法国,德国,意大利,西班牙,瑞典等国竞相发展.目前兴建高速铁路方兴未艾,而技术进步更是日新月异.可以说高速铁路是用现代高新技术改造传统产业的典范,它使铁路运输事业重新焕发了青春.
高速列车运行速度最高运行速度在20世纪60年代大体上是210～240km/h,70～80年代为270km/h ,90年代为300km/h,21世纪初将达到330～350km/h.
高速铁路,客运专线特点和建设管理模式,各国因国情不同而异.大致有四种类型:
⑴是新建高速铁路双线,专门用于旅客快速运输,如日本新干线和法国高速铁路,均为客运专线,白天行车,夜间维修;
⑵是新建高速铁路双线,实行客货共线运行,如意大利罗马—佛罗伦萨高速铁路,客运速度250km/h,货运速度120km/h;
⑶是部分新建高速线与部分既有线混合运行,如德国柏林—汉诺威线,承担着客运和货运任务;
⑷是在既有线上使用摆式列车运行,这在欧洲国家多见,在美国,"东北走廊"摆式列车速度为240km/h.
(二)国内客运专线的发展简况
在开展高速铁路技术研究的同时,铁道部大力研究既有线改造和提高旅客列车速度问题.首先在广州至深圳铁路进行技术改造,最高运行速度为160km/h的客货混合运行,后来最高运行速度提高到200km/h.1995年6月28日铁道部做出了在繁忙干线提高旅客列车速度的决定,最高旅客列车速度提高到140～160km/h,最高货物列车速度提高到85～90km/h.
在沪宁,京秦,沈山,郑武线提速成功的基础上,京沪,京广,京哈等大干线相继提速.创出了一大批"夕发朝至","朝发夕归","行包快运"等品牌列车,为铁路树立了良好形象,受到了人民群众的热烈欢迎 ,社会各界给予高度评价.
秦沈客运专线是我国自行设计建造的第一条开通时速160km以上的双线电气化铁路,全长404.65km,是当前我国新建铁路中设计和运营速度最高的铁路.其各项设计,施工技术均为我国第一次采用,科技含量极高,是世纪之交中国铁路建设水平的标志性工程.
京沪高速铁路全长1300多km.路基,桥隧,轨道等基础设施按最高运行速度350km/h,建设开通初期最高运行速度300km/h.
郑西高速铁路试验段,郑州到西安段共有桥梁四座,长2150米,桥梁跨度全采用32米预应力混凝土单片整孔简支箱梁,每片梁重约898吨.白龙涧特大桥为37-32m,平均桥高18米左右;南场特大桥孔跨样式为[2-32m+(54+90+54)m+11-32m],平均桥高13米左右,跨西潼高速公路.赵平沟大桥孔跨样式为5-32m,平均桥高15米左右.砖场大桥孔跨样式为7-32m,平均桥高10米左右.依据现场实际情况及整孔箱梁的施工经验:当梁重超过600t时,采用预制架设方案,会出现施工荷载大于运营荷载情况,增大运营中下部工程不必要的浪费.所以易主要采用移动模架造桥机的施工方法.另外在湿陷性黄土中进行钻孔桩施工,基础的沉降量控制是关键.必须通过试桩确定施工中控制参数.
按照〖中长期铁路网规划〗,我国铁路将形成以京沪,京广,京哈,沪甬深及徐兰,杭长,青太及沪汉蓉"四纵四横"等客运专线为主体,到2020年建设约1.2万公里的客运专线,新线约1.6万公里.
国家已经批准立项的客运专线项目有:郑西,武广,京津,石太,合宁,合武,甬温,温福,福厦.沪—汉—蓉通道.
高速铁路在我国称作客运专线,它的确是现代高新技术集合的产物.根据客运专线出现的新特点,新技术的应用,主要采用大标段(40~60km,30~35亿),小业主,大咨询,设计,施工工程总承包,中外联合体投标;试验段先行,全线紧跟;无碴轨道,350km/h速度,路基"零"工后沉降的目标要求等.
施工中要迎接挑战,科研先导,科技领军,边尝试边施工,加强对外联合.要从设计理念,施工组织与管理,质量检验等方面提高施工队伍的综合素质.
(三)高速铁路特点
高速铁路速度快,能力大,运输量大,准点率高,外部运输成本低,安全可靠而且社会经济效益良好.因此就决定了高速铁路必须具备以下特点:
高平顺性;2,高稳定性;3,高精度,小残变,少维修;4,宽大,独行的线路空间;5,高标准的环境保护;
开通运行之日即以设计速度运行;7,运营中,实行科学的轨道管理及严密的防灾安全监控.
(四)高速铁路,客运专线使用规范及标准
1,京沪高速铁路设计依据
(1)《京沪高速铁路设计暂行规定》(上册修订稿)2003-10,以下简称"暂规").
(2)铁建设[1999]139号文批准的以下规范(统一简称"桥规")
《铁路桥涵设计基本规范》(TBl0002.1-99)
《铁路桥涵钢筋混凝土预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-99)
《铁路桥涵地基和基础设计规范》(Till0002.5-99)
《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(B10002.4-99)
(3)《新建铁路桥无缝线路设计暂行规定》(以下简称"无缝线路暂规".
2,高速铁路,客运专线线路设计主要技术参数(京沪高速铁路试验段(郑州到西安段)线路设计)
(1)铁路等级:客运专线;
(2)正线数目:双线,线间距5m;
(3)设计速度目标值:基础工程满足350km/h以上;
(4)限制坡度:12‰,困难地段不宜超过20‰
(5)最小曲线半径:一般地段9000m,困难地段7000m;
(6) 机车类型:电动车组;
(7) 到发线有效长:700m;
(8)列车运行方式:自动控制;
(9) 行车指挥方式:综合调度集中;
(10)轨道类型:无碴轨道,雷达或博格型.
(五)客运专线桥梁技术
1,总结各国高速铁路选用的桥梁结构及型式,可归纳为如下几点:
1)桥梁均采用标准化设计,精简规格品种,并优先选用预应力混凝土结构.
2)桥梁较长,墩身不高的高架桥在高速铁路中占很大比例.
3)高架线路均采用双线整体桥跨,以保证桥梁具有良好的整体性与横向刚度.
4)由于高架线路长,桥跨集中,一般在工地设置专业化桥梁厂预制梁体,逐孔架设.
5)尽管连续结构或不等跨布置的桥梁动力性能好,但建成的高速铁路,绝大部分桥梁都选用了等跨布置的简支结构.
2,国内客运专线桥梁特点
高速铁路上的桥梁设计,除须满足一般铁路桥梁的要求外,还需满足一些特殊的要求:
1)在高速列车运行条件下,结构的动力响应加剧,从而使列车运行的安全性,旅客乘坐的舒适度,荷载冲击,材料疲劳,列车运行噪声,结构耐久性等等问题都与普通铁路不同.
2)高速铁路桥梁结构必须具有足够的强度,加强上部结构的竖向刚度,横向刚度和抗扭刚度,使其满足刚度限值的要求,同时加强结构的整体性,保证可靠的稳定性和保持桥上轨道的高平顺状态,使高速铁路的桥梁结构能够承受较大的动力作用,具备良好的动力特性.
3)高速列车的运营要求较高,能用于检查,维修的时间有限.
3,与普通铁路桥梁不同之处
1)设计荷载不同:采用zK活载.
也就是《暂规》条文上列出的ZK标准活载图式.即为UIC标准活载
2)沉降量控制不同
普通铁路24m,32m简支梁墩台允许均匀沉降量分别为98mm,113mm.客运专线桥梁墩台的均匀沉降量要求很严,有碴轨道要求控制在30mm以内,无碴轨道要求控制在20mm以内.地质条件较差时,必须按桩基沉降量,桩基承载力双控进行基础设计.
3)高速铁路上桥梁结构形式不同
与普通铁路桥梁相比,高速铁路桥梁在结构形式上与构造上通常要求刚度大,整体性能好的结构,如简支梁,连续梁,组合梁,刚架拱等.
优先选用双线整孔箱形梁桥.双线桥不仅提供很大的横向刚度,在经常承受列车荷载时,竖向刚度比单线桥增加一倍.当小跨度桥梁采用多片式T梁时,应有较强的横隔板和整体桥面,以保证其整体性.
4,桥梁设计原则
1)按《暂规》06.2.9条中的"ZK"列车活载设计.活载按影响线加载计算.
2)桥跨的选择
优先采用32m跨,其次是24m跨.基础持力层很好,后沉降较小时,选择连续箱梁,否则采用简支箱梁.跨越公(道)路,航道,铁路时,常用结构形式有预应力混凝土箱梁,连续结合梁,连续刚构等.为降低路肩高程,可采用连续刚构或框架桥.为保证运梁车在工作状态能穿过跨越客运专线的立交,立交桥梁的有效净跨应大于14m.
3)墩台的选择
桥台采用双线矩形空心台;桥墩一般采用矩形(圆端形)空心墩,实体墩及双矩形柱式墩等.
4)桥梁基础一般采用扩大基础和桩基[s:10]p≤40m的桥梁桩基的桩径一般用φ0.55m预应力混凝土管桩和φ1.0m或φ1.25m钻孔桩.Lp>40m的桥梁桩基的桩径一般用φ1.0m,φ1.25m,φ1.5m,φ1.8m钻孔桩.
5,我国客运专线桥梁施工技术特点
基础采用抽水或井点降水开挖施工,墩,台身及构筑物模板均采用专业设计制造的大块钢模,混凝土均采用混凝土输送车运送到工点,用混凝土输送泵输送入模.
简支箱梁施工采取了以现场制造,架桥机架设为主,桥位现浇和造桥机法相结合的施工方法.对于桥群密集区,根据梁型数量及分布,设置制梁场,配置重型运梁,架梁设备进行制架施工;对于远离桥群的个别桥梁,采用了桥位现浇的方法.随着大跨度,大吨位梁体结构的要求不断提高,箱梁制造和架设所用的机械设备要求也越来越高.
钢梁由宝桥,山桥,沈桥等桥梁厂制造,厂内拼焊成可运输单元,用火车或汽车运至工地后再组拼成钢梁,然后采用拖拉方法,膺架拼装法进行架设.
跨度16m+3×24m+16m等刚构连续梁新结构采用满布支架整体灌筑施工.预应力混凝土连续梁采用挂篮悬臂灌筑法施工.
6,架桥机,造桥机等机械设备的应用
秦沈客运专线现场预制的整体箱梁体积大,梁体重,架桥机和运梁车在吊装和运输能力设计上从过去的160t飞跃至400-600t,施工中箱梁的运输和架设采用了国产和国外引进的架桥机,运梁车进行架设.其起吊能力,运输方式,功能设置,架梁程序,操作方式,安全监控等方面较常规的架设方式有了新的突破,且针对工程特点采用多种形式的架设方法.工程总公司的四台运架桥机有三台采用轮胎式,一台采用轮轨式.中铁四局用国产的DF450架桥机和轮胎式DCY450运梁车,架设单线箱梁;架设双线箱梁的有中铁大桥局自产的JQ600轮轨式架桥机和运梁车,中铁二局的国产JQ600架桥机配以意大利NICOLA运梁车;中铁五局引进意大利NICOLA运架一体机,运梁速度在3～5km/h,架梁平均效率为l跨/d.
7,桥梁质量要求及检验要求
1)质量要求
⑴钻孔桩:混凝强度等级不得低于设计强度.用中国建筑科学研究院地基所研究开发的灌注桩后压浆技术.
⑵箱梁:①混凝土及水泥浆的强度等级不得低于设计强度,梁体的弹性模量不低于设计值(35GPa);②静载弯曲抗裂性能试验及挠跨比试验必须达到合格要求;③箱梁的外观及尺寸偏差(入库时)应符合要求;④箱梁架设后,应保证四支点受力均匀.
2)试验检验方法
⑴桩基应进行成桩工艺性试验及成桩相关检测.
⑵箱梁方面:①箱梁在下列条件下应进行静载抗裂试验:a.正常生产条件下批量生产抽检时(每50孔抽检1孔);b.生产条件有较大变化可能影响产品的使用性能时;c.出现可能影响承载能力和刚度的缺陷时;d.交库技术资料不全或对资料发生怀疑时. ② 检验规则:a.箱梁产品应逐孔检查验收并签发技术证明书;b.产品质量应符合规定.③保管及运输:a.箱梁在场内存梁(包括顶梁,移梁)以及出厂装运时的梁端容许悬出长度:20m箱梁为2.6m,24m箱梁3.0m,32m箱梁为3.0;b.验收交库后的箱梁才能装车发运,装车时还应注意方向性;c.箱梁在运输时应确保四个支座位于同一平面,相对高差不得超过4mm;运输支点间距:20m箱梁为3.5m,24m箱梁为4.0m,32m箱梁为4.0m.
8,客运专线桥梁建设有待进一步研究解决的问题
1)箱梁运输,架设时几个问题的思考; 由于32m箱梁重达899t,所以运输架设32m箱梁成为控制施工的一道重要环节,《京沪高速铁路900t级运架设备研制技术条件》在考虑到架桥机在转场穿过立交时,要求"其结构轮廓的宽度一般宜小于17m,高度宜小于7.7m",一般架桥机在研制时均满足此条件.基于此,架桥机通过下承式钢桁梁,隧道等净空受到限制的工作状况(例如钢桁梁等下承式特殊桥梁结构位于桥梁中间时简支梁的施工),如何让架桥机穿过下承式钢桁梁成为关注的焦点.
2)特殊结构桥梁设计施工
特种跨度的桥跨有曲线上独塔斜拉桥,曲线上系杆拱桥,直曲线上钢桁拱桥,直曲线连续梁桥,框架墩等.这些特种跨度的桥梁都有各自的特性,所以要深入进行分析试验,为设计提供可靠依据.
3)试验方面:不良地质,高标号混凝土试验和箱梁检测没有成熟的现场经验和科学的理论依据. 高标号混凝土的配比试验需要很长的验证时间,掺加剂的种类选择,用量,水灰比的定夺等直接影响到工程的质量和经济效益.
4)客运专线的桥梁要保证高速运行的安全性,还要确保乘坐舒适性.客运专线桥梁结构均采用了车线桥动力响应仿真分析,在箱梁成品检测中,除了静载弯曲抗裂性能试验及挠跨比试验外,车线桥动力响应仿真试验的内容有待出台.
(六)客运专线隧道施工技术
隧道作为铁路基础设施的基本类型之一,一直发挥着十分重要的作用.我国是多山的国家,隧道工程技术发展比较快.隧道工程经历了50年代及以前的人工操作时代,60,70年代的小型机具时代,80年代的大型机械施工时代;进入90时年代,随着新奥法的技术成熟,隧道施工能力有了长足发展,TBM技术也开始使用.至2003年年底,我国大陆修建铁路隧道7400座—4200公里,公路隧道1970座—1000公里,地铁200公里.铁路和公路隧道每年以300和150公里速度在增加.客运专线建设规划宏伟,标准高,技术新.在重视环保,以人为本,追求科学发展观的今天,隧道工程也一定会在客运专线的建设中发挥其独特的不可替代的作用.
1,京沪高速铁路隧道设计暂行规定
1)隧道断面及内轮廓,双线隧道断面有效面积要求大于100平米,单线要求大于70平米.线间距与洞外相同,曲线不再加宽.
2)隧道衬砌,优先采用复合式,结构混凝土强度不低于C25.钢筋混凝土不低于C30.Ⅰ,Ⅱ级以下设置仰拱.二次衬砌施工缝设橡胶止水带.
3)隧道防水一律设置防水板.衬砌结构防水等级满足〖地下工程防水技术规范〗(GB50108)的一级标准.
4)初期支护C25喷射混凝土,掺加聚丙烯微纤维网,水泥砂浆锚杆.
5)工后沉降预防措施有:隧底换填,灰土挤密桩,树根桩等方式.
6)施工方法宜采用CD法,双侧壁导坑法,台阶法.
2,客运专线隧道与传统铁路隧道的不同之处
先介绍几个概念:空气微压波,断面阻塞系数(β列车横截面积/隧道有效面积).由于客运专线行车速度要求在200KM/H～350KM/H,高速度产生的空气动力学效应会对隧道结构工程和隧道道床设计与施工带来许多新的变化,与传统隧道相比要求更高.
1)断面加大.由于考虑空气动力学效应的影响,为了降低阻塞系数,提高乘客的舒适度,隧道断面需加大;长隧道预留安全救援通道等因素断面需加大;双线隧道,线间距需加大.跨度的增加会使软弱围岩和不良地质的施工难度增加许多.双线隧道衬砌内轮廓高度加大108cm,宽度加大388cm.
2)普遍设置仰拱.道床结构大多为无渣道床,因此一般隧道都会设计有仰拱,而且仰拱的施工工艺要求会提高.传统仰拱脱后和分半边先后施工的做法肯定行不通.
3)软弱地基处理应同路基一样重视.软弱地基和路基一样会出现工后沉降,因此对于象湿陷性黄土,断层破碎带糜棱岩等不良地质的仰拱基底则需要进行加固处理.
4)要解决好过渡段问题.客运专线要求线路要非常平顺.因此要解决好隧道与路基,桥梁,以及隧道本身地基软硬变化的过渡处理,保证整体道床纵向刚度的均匀连续.
5)衬砌整体性要求提高.由于高速列车进入隧道,会产生气动冲击荷载.该荷载虽不至于造成衬砌结构的直接破坏,但会加剧衬砌裂缝的发展.因此对衬砌整体性要求将提高.传统衬砌工艺将不能满足结构质量要求.中铁西南科学研究院已提出全环整体模注衬砌结构的概念.
6)防水要求提高,衬砌防水要求将更高.衬砌渗漏一直是隧道病害的常见类型,渗漏会带来许多不良后果.另外,由于黄土的湿陷问题,黄土隧道防水尤为重要.
7)结构耐久性要求高.现在提出寿命期概念,结构物的耐久性问题会被突出强调.
环保要求高.会更强调隧道早进晚出,软弱围岩条件下的洞口施工难度会加大;场地布置,废渣处理,对地下水的影响等等问题会更尖锐.
有些隧道需设置缓冲结构物.此做法将会增加洞口缓冲结构以消减微气压波的影响.消减微气压波的途径有三个:增加断面粗糙度;增加侧壁开孔的明洞或棚洞(类似枪炮管);加大车头流线型长细比.
宏观讲,出于环保,线型顺畅等考虑,今后客运专线在越岭地段将会更多的选用特长隧道方案.特长隧道的快速施工仍然是研究的课题;另外,动态设计,信息化施工将会逐步真正被提上议事日程.
3,客运专线隧道施工应解决的主要问题
1)树立全新理念,建立科学的管理体系. 摒弃固有的不规范的习惯做法,全面熟悉相关技术标准,设计验收规范,在试验段施工中,开发新的施工方法和工艺.
2)高度重视动态设计,信息化施工.优化设计,动态设计,真正做到设计科学合理,施工科学.由于地质的不确定性和不连续性的特点,决定了隧道工程不可能象其他结构在设计阶段就能够把问完全解决.因此才有了新奥法.但新奥法的真正意义上的采用还远远不够.国外在这方面的起步早,随着技术的进步,我们必须跟上时代步伐,同时这也是经济效益的必然要求.
3)引进必要的新设备,改善传统工艺,提高工序施工效率和质量.比如喷射混凝土机械手,臂式软岩掘进机,TB特长隧道也可以研究TBM以及皮带输送机的引进.
4)加快步伐,自行研究开发必要的新型衬砌和配套设备,如全环整体衬砌台车,仰拱施工栈桥等.
5)对特长隧道总体方案给予充分重视.方案决定进度,决定效益.决定一个隧道的施工成败,不能光凭经验,要借鉴经验,更要创新.在通风方面,我们曾经有6.2公里的记录,但这决不是极限.斜井作为通风井没有竖井有利.有轨运输也要慎重采用.
6)加强对不良地质施工辅助措施和工艺的研究.对施工中的降水,堵水,疏水,排水措施,如注浆,桩墙,冷冻,锚固,喷护等施工措施或工法要尽快掌握.超前预支护手段必须有实实在在的技术措施,碰到不良地质就能立即实施.黄土隧道土石分界地段施工.
7)重视地质预报工作.地质预报要真正重视.在多做的基础上要收集资料,分析总结,逐步建立自己的数据库系统.要各种手段相互印证.
(七)客运专线无碴轨道施工技术
1,旅客列车设计时速
客运专线:本线列车200～250km/h,跨线列车不低于160km/h;
高速铁路:本线列车最高350km/h,初期300km/h;跨线列车不低于200km/h.
2,主要技术标准
类 别
高速铁路
客运专线
项 目
300-350km/h
250Kmn/h
200km/h
正线数目
正线
双 线
正线线间距(m)
5.0
4.6
4.4
最小曲线半径(m)
7000
4000
2200
最大坡度
12‰
20‰
到发线有效长(m)
700
牵引种类
电力动车组
列车运行控制方式
自动控制
调度指挥方式
综合调度
3,轨道设计标准
1)正线轨道.正线轨道按一次铺设跨区间无缝线路设计.正线按照线下工程类型选择轨道结构型式,基础稳定的路基地段,桥梁及隧道等地段宜铺设无碴轨道.有碴轨道与无碴轨道应集中铺设.
2)站线轨道.①车站到发线按一次铺设无缝线路设计.②到发线铺设 60 kg/m 无螺栓孔钢轨; 其它站线铺设25m的50kg/m标准轨.③车站到发线在站台范围内采用无碴轨道或混凝土宽枕轨道. 站线其它地段铺设碎石道床.
3)道岔号数.①正线间渡线及正线与到发线和到发线与到发线连接采用侧向允许通过速度为80 km/h 的18号可动心轨单开道岔.②联络线与正线连接的道岔根据列车最高通过速度确定,采用侧向允许通过速度为 160 km/h 或 200 km/h 的可动心轨单开道岔.
4)无缝线路.①区间单元轨节长度为1000～2000m,单组或相邻多组一次锁定的道岔及其间线路按一个单元轨节计.②无缝线路应在设计锁定轨温范围内锁定,且相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于5℃,同一单元轨节左右股钢轨的锁定轨温差不应大于3℃, 同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不应大于10℃.③无缝道岔的设计锁定轨温与两端区间无缝线路的设计锁定轨温一致. ④隧道内距隧道口200m 范围内无缝线路的设计锁定轨温与两端区间无缝线路的设计锁定轨温一致;隧道口轨温过渡区段应加强锁定 ⑤钢轨焊接接头:基地钢轨焊接应采用接触焊,工地钢轨焊接宜优先采用接触焊,道岔内及两端与线路连接的钢轨锁定焊可采用铝热焊.
5)胶接绝缘接头①绝缘接头采用胶接绝缘接头,其钢轨与相邻钢轨应同轨型,同钢种 ;②左右两股钢轨的绝缘接头应相对铺设,且绝缘轨缝绝缘端板宜设于轨枕盒中央,距轨枕边缘不应小于100mm .
6),钢轨伸缩调节器①钢轨伸缩调节器应尽量少用或不用;②钢轨伸缩调节器宜设置在直线地段;③钢轨伸缩调节器基本轨与相邻钢轨应同轨型,同钢种,尖轨采用AT轨 ;④采用曲线型尖轨钢轨伸缩调节器,其技术性能应符合有关技术条件的规定.
7),位移观测桩①区间线路,钢轨伸缩调节器和道岔均按单元轨节设置位移观测桩 ;②位移观测桩必须预先埋设牢固,在单元轨节两端就位后立即进行标记,标记应明显,耐久,可靠.
8)轨道附属设备.正线线路应设置线路基桩.
4,无碴轨道结构
1)无碴轨道的特征:
无碴轨道:是建在混凝土防冻层或沥青层上具有递减的弹性和阻尼的一种轨道结构.无碴轨道之所以经久耐用的重要因素是在路基和土木工程之间对过渡段的沉降或刚性差异的均衡.
2)分类
正线无碴轨道:采用板式,轨枕埋入式,弹性支承块式或其它结构型式.根据环境要求,还可采用减振型无碴轨道.桥上无碴轨道通过桥面预埋钢筋与桥梁相连.无碴轨道与有碴轨道分界处铺设弹性过渡段.无碴轨道形式分类[s:2]1)普通型板式无碴轨道(日本),普通型板式无碴轨道由弹性分开式扣件,预制混凝土轨道板,乳化沥青水泥砂浆(简称CA砂浆),混凝土凸型挡台及混凝土底座等部分组成.(2)新型板式无碴轨道(框架式)(3)梯子式无碴轨道(4),博格公司的板式无碴道床(德国).(5),早期的轨枕埋入式无碴轨道,轨枕埋入式无碴轨道由弹性分开式扣件,预制混凝土轨枕,混凝土道床板,隔离层及混凝土底座等到部分组成.(6),新型的轨枕埋入式无碴道床(德国雷达2000)(7),弹性支承块式无碴轨道之一,弹性支承块式无碴轨道由弹性分开式扣件,混凝土支承块,块下弹性垫板,橡胶套靴,混凝土道床板隔离层及混凝土底座等部分组成.(8),钢轨埋入式无碴轨道.
3),无碴轨道施工
各种无碴轨道施工系统之间的主要区别在于:
- 扣件的支撑: 用或不用轨枕
- 轨枕的支承: 放在U形槽中或是板上
- 防冻层是混凝土还是沥青
- 现浇混凝土还是预制构件
4)无碴轨道的沉降吸收:在建造无碴轨道时应该注意,只能允许有很小的沉降, 并保证该沉降能够通过调整轨道扣件吸收掉.工后沉降最多只能为15毫米,这样才能均衡由于荷载产生的5毫米的额外弹性位移,如果土方工程的沉降均匀的话可以允许更大的沉降.
5,客运专线铁路无碴轨道施工组织建议
1)进度指标:无碴道床施工, 博格板式无碴道床 0.2km/天×24天/月=4.8km/月;雷达2000型轨枕埋入式无碴道床, 0.15km/天×24天/月=3.6km/月.
2)500m长钢轨铺设
2km/天×24天/月=48km/月
3)无缝线路工地钢轨焊接及应力放散和锁定
1.5km/天×24天=36km/月
6,无碴轨道主要施工方法
⑴ 轨道部件供应:博格轨道板或雷达2000型轨枕由预制厂预制后,用汽车运至桥下,用轮胎式吊车吊上桥面铺设;路基地段和隧道内可运至铺轨基地或峒口,装平板车经轨道运至工地,用龙门吊铺设.
⑵ CA砂浆或混凝土供应:集中搅拌后由专用运输车运至工地,用输送泵直接供给作业面施工.
⑶ 500m长钢轨铺设:在成型的无碴道床上用长轨放送,车纵向放送500m长钢轨直接入槽就位
⑷ 无缝线路施工:按常规进行单元轨节应力放散或拉伸锁定成无缝线路.
7,无碴轨道施工组织要点
⑴ 无碴轨道建议分为若干段分别施工,每段长20km为宜,每段工期控制在 2个月以内.
⑵ 铺轨宜从铺轨基地端向另一端连续进行.
⑶ 正线岔位铺轨通过后,采用专用机械换铺法铺设正式道岔.
⑷ 轨道板和轨枕等轨道部件应提前一年预制.
⑸ 焊轨厂应提前半年建成并开始进料焊轨.
⑹ 施工便道应通达全线(包括隧道口,隧道内除外).
我国客运专线(高速)铁路拟在500 m以上隧道和3000m以上特大桥上铺设无碴轨道,客运专线试验段将以引进国外无碴轨道设计及施工技术为主,无碴轨道将占新建客运专线铁路全长60%以上.
(八)客运专线路基工程
1,客运专线路基工程的特点和作用
路基在线路中占有重要的份量 ;路基变形复杂,是控制线路变形最关键的构筑物 ;路基是保持线路平顺性的基础.
2,过渡段的处理
(1)加强路基:增大基床刚度,减少路堤沉降.主要采取方法:加筋方法 ,碎石类优质材料填筑 ,轻型优质材料填筑法 , EPS耗材 ,FCB工法.(2)加强轨道系统:增大竖向刚度.(3)在过渡段较硬一侧,通过设置轨下,枕下,碴底橡胶垫块(板)来调整轨道竖向刚度 .
3,路基质量检验
在路基方面:我国在新线路基中采用强化基床结构,对其结构尺寸,填筑材料,压实标准,变形控制及检测指标均有严格的规定和要求;严格控制路基变形沉降,在松软,软土地基上路基工后沉降一般地段不大于15厘米,路桥过渡段不大于8厘米,沉降率不大于4厘米/a;通过大量路基沉降观测数据,得出了在施工过程中不同地段的时间—沉降曲线,为调整预压土高度及卸荷时间,确定基床底层顶面抬高量及铺设轨道的合理工期提供了依据;研究并实施路桥,路涵及路堤,路堑过渡段的多种路基结构形式,大量采用了高强度,高模量土工合成材料.为我国京沪高速铁路的建设进行了早期准备.
4,高速铁路与普通铁路最大的区别:
(1)要求路基具有较大的刚度,并且连续,均匀.保证刚度的措施: ①表层 (0.7m级配碎石)或混凝土,沥青混凝土等,②基床 底层(2.3m A,B或改良土), ③路基本体( A,B,粗粒C或改良土).
(2)保证刚度的连续,均匀性的措施:严格控制工后沉降刚度的连续,均匀性上部(路桥,涵等).
渡段下部(地基处理).
5,路基施工中应注意的问题
(1) 补钻,进一步探明地质情况.
(2) 软土及松软土地基地段应选择代表性地段提前修筑实验路堤,以检验设计(地基处理方式,确定最佳含水量),指导施工.
(3)软土及松软土地基上填筑路堤时,应进行水平,垂直位移观测.其目的:一是控制填土速率;二是动态设
(4)建立专门实验室.
(5)施工过程中要加强排水.
(6) 要注意和站后专业密切配合.
路基——控制沉降和纵向刚度均匀性变化,是高速铁路路基设计和施工的关键.在路基施工方面:客运专线路基工程施工经验,加强路基填料和地基勘探工作,重视路基的强度,刚度,沉降和过渡段的施工质量,严格控制施工工序和施工质量监测,确保高速铁路轨下基础纵向刚度连续均匀变化.
(九)客运专线通信系统与普通铁路的区别
铁路通信网是保证铁路安全,有效运输的基础设施,不同等级及性质的铁路应具有与之相适应的通信网,实现时钟,图像,广播,会议电视等通信自动化.与普通铁路相比,高速铁路及客运专线除具有列车运行速度高,站间距大等基本特征外,还在通信网,调度系统,运营管理,维护管理等方面都存在着很大差异.
1,客运专线通信网与既有铁路的区别.多样化的业务,高安全可靠性,数据及图像业务将成为主要业务,完善的旅客服务系统
2,调度系统.由于客运专线车速较普通铁路车速高,客运专线调度系统应具备如下功能:个别选呼,组呼,广播呼叫,系统全呼,电话互联呼叫,繁忙排队/自动回叫,紧急呼叫,限时通话,优先级呼叫,广域租户,强插强拆,呼叫转移,呼叫监测,组呼监测,动态重组.
3,运营,维护管理
客运专线通信网的运营维护管理工作主要分为网络管理,维护管理,维护作业三个部分.
(十)客运专线信号系统与普通铁路的区别
铁路发展追求的"高速,高效"的目标必将决定信号技术未来发展的走向.经过近几年的不断提速,列车速度的不断提高,靠地面信号行车已不能保证行车安全,必须靠车载信号设备对列车实施运行控制.
1,通信信号一体化是现代铁路信号的另一个重要发展方向.实现对移动体的控制,移动通信是最便捷的手段,无线移动通信是今后的重要发展方向.
2,区域计算机联锁和数字轨道电路的信号控制技术,以实现车站,区间一本化,地面,车载一体化,取消地面通过信号.
(十一)客运专线电力技术与普通铁路的区别
客运专线电力系统与普通铁路电力系统相比在技术上有了进一步的发展,实现了系统的遥控,遥测,遥信,遥视四大功能.它与普通铁路电力系统相比主要有了以下的发展:
1,操作直接:客运专线电力系统通过电力远动系统实现了电力调度员对远方电力设备的直观监测和直接操作.
2, 可靠性高:10kV配电所保护装置采用DPR系列晶体管集成保护装置,配置了微机联锁自动化监控系统,较以往的电磁式继电保护具有动作可靠性高,故障点少的特点.
3, 10kV配电所调压器控制系统,实现了对供电线路电压远方和微机自动化调整,具有操作更便利的特点.
(十二)我国客运专线电气化工程与普通铁路的区别
1,一般采用AT供电方式或者直供加回流的供电方式.
2,牵引变电所采用微机保护监控当地综合自动化装置.
3,设置牵引供电远动系统.牵引变电所,分区所,负荷隔离开关,电动隔离开关,车站接触网隔离开关按远动化设计.
4,牵引变电所按无人值班,有人值守设计.
(十三)铁路客运专线施工的环境保护工作
1,国家对污染控制和环境管理的要求
近几年,国家对污染控制和环境管理的要求不断提高,对各类污染源控制和污染物排放标准日趋严格.对主要污染物将全面实行总量控制,并对黄河,长江流域水土流失重点地区提出了更加严格的生态环境保护要求.同时,国家正进一步加大执法力度,全面推行工业企业清洁生产,开展GB/T14001环境管理体系和环境标志认证工作;铁路施工环境保护工作正面临新的挑战.国家环境保护总局文件《关于公布《建设项目环境保护分类管理名录》(试行)的通知》(环发[1999]99号)要求新建正线或增建二线电气化技改100km(含)以上,铁路枢纽必须编制环境影响报告书. 铁路客运专线施工中的环境保护工作应紧紧围绕经济建设和铁路发展这个中心,实施可持续发展战略;进一步提高环保意识,强化环境监督,实行依法管理;依靠技术进步和科技创新;坚持生态保护,水土保持与污染防治并重,促进铁路建设与环境保护的协调发展.为此,我们必须在施工中严格遵守铁路环境保护法规标准体系,工程施工期应开展环境监控,环境监理,以保证工程施工期对生态环境,水土保持的破坏和环境污染降至最小,确保环境工程措施与主体工程同时竣工,同时验收,同时投产运行.施工中严格按GB/T14001环境管理体系要求,提高全体员工的环境保护意识,把节约资源,保护环境,实施可持续发展战略融入铁路施工生产全过程之中,使环保工作成为全体施工员工的自觉行为.
2,铁路客运专线施工中的环境保护工作,从两方面考虑:
工程施工期间环境保护工作
工程施工对正式运营的影响(不同于普通铁路)
3, 工程施工期间的环境保护工作
(1)施工期间的环境保护问题.A,占用土地,地形变化,植被破坏及水土流失B,对水环境的影响 C,施工噪声的影响 D,扬尘 E,各种车辆排放尾气F,固体材料及悬浮物 G,施工人员的生活垃圾 主要是指:
a,占用土地,地形变化,植被破坏及水土流失. 除铁路本身占用土地外,铁路建设工程施工期间为修建铁路而建筑的大型临时设施,临时房屋和取弃土场等也占用很多土地;施工过程中机械碾压,施工人员践踏等又会带来青苗损失.若不采取积极措施,会使这些土地长期占用而被废弃.另外,铁路工程修建过程中,由于开挖路堑,取土填筑路堤,开凿隧道等,对山坡及表土搅动较大,使周围植被遭到破坏,若恢复不及时,在大雨条件下,极易引起侵蚀,产生局部水土流失.此外,铁路工程施工中,存在大量的弃土弃渣.若对此处置不当,暴雨作用下产生的泥石流会危害农田,淤积河沟,破坏水利设施,并影响周围自然环境.
b,水环境的影响.某些铁路沿线河塘密集,灌渠密布.施工生产生活废污水的随意排放,会使地面水受到污染,甚至污染饮用水源.在桥墩施工中,挖抗排水,会使水质的含泥沙量有所增加,有时施工也会对地下水径流产生影响.
c,施工噪声的影响. 施工噪声主要包括运输土石方及其它建筑材料的载重汽车行驶所产生的噪声,对铁路两侧一定范围内的居民产生影响;其次,建设施工工地的各种施工机械(例如推土机,挖掘机,装载机等)工作时所产生的噪声对铁路沿线两侧居民会有影响.据观测,推土机噪声级78dB—96dB,搅拌机噪声级75(n3—88dB,重型载重汽车加速时噪声级可达88dB—93dB,在施工期间对环境可造成较重的影响,有的甚至影响周围居民的正常生活.
d,扬尘.施工扬尘主要来自两方面,其一为运输材料过程中由于道路凹凸不平或装运过饱满等原因造成的抛洒及车辆身后真空吸力所造成的铁路扬尘;其二为施工工地装卸,堆放材料及施工过程中由于地面干燥松散由吹风所引起的风扬灰尘.扬尘不仅会严重影响沿线居民的生活及环境卫生,还能大大增加大气浮尘含量,甚至给沿线路旁农作物带来不良影响.
e,种车辆排放尾气. 施工期间各种车辆和施工机械在行驶和作业过程中要排放大量尾气,而尾气中含有许多有害成分如C0,NO2,碳氢化合物等,这些有害成分分布在铁路两旁的一定地域内,最终进入大气或土壤中,对环境造成危害.
f,料及悬浮物.铁路建设施工期间,由于种种原因要废弃大量固体材料,如隧道弃碴,砂石料,石灰块,水泥块等,这些固体材料有相当一部分散失在施工工地周围,造成土壤污染.另一方面,来自施工现场的土石粉粒,粉煤灰,石灰,水泥等粉状建筑材料中的悬浮物在施工期间由于地表水的冲刷而流失,一部分沉积在工地周围土壤中,而另一部分进入当地河流中,对土壤和河水都会造成污染.
g,施工人员的生活垃圾.在铁路施工工地,每天都有大量的施工人员工作和生活,这些施工人员每天都要产生一定量的废水,粪尿及生活垃圾,这些废物总量虽然很少,但如不及时处理,也将造成土壤及环境污染.
3,施工单位在铁路工程施工阶段的环境保护
(1)树立环境意识.施工单位的领导应组织广大施工技术与管理人员学习环保知识和有关法规,提高施工过程中的环保意识,在施工过程中认真贯彻执行有关环保法规.
(2)查环保设计.在施工前期准备阶段,认真调杏收集沿线相关资料,结合环保要求对设计单位的工程设计进行检杏和现场核对,对不利于环保的设计提出修改意见,注意抓好以下几个主要方面:①充分考虑铁路环保措施,严格控制铁路占地面积和临时用地规模;减少对耕地和植被的破坏:避开环境敏感性区域,如学校,工厂,医院,名胜古迹,自然保护区,精密仪器基地和军事设施等.②重视视水土资源,减少水土流失.工程设计应充分考虑水土流失预防措施,一是注意填挖平衡,减少土石方量,减少借土弃土:二是做好边坡防护设计工作,确保边坡稳定,以减少将来使用过程中的不良病害发生,并应根据地质情况多采用种草植树的绿化护坡方法:三是做好沿线排水设计:四是合理取土,规范弃土,保护耕地,少占良田,应尽量在荒地或低产耕地集中取土,取土后对取土坑进行后期利用:弃方应集中堆弃,不占农田,堆弃后应上覆表土,播种绿化.③注意保持原有的灌溉系统和自然水网体系.桥梁布置尽量避免影响河流水文,水流特征,做到顺应地形和原水体流向:避免改移或堵塞大型河沟:对小型排灌系统如遭破坏应予以恢复或加以调整,合理设置小桥涵位置,必要时对原有排灌体系进行改移;做好项目自身的排水体系,增加必要构造设施以防止路基路面排水对农田水利的冲击.④做好铁路沿线景观设计工作.首先路线要尽量与地形地貌相吻合,减少土石方量,减少对自然风景的破坏,避开受保护的景观空间;还要加强铁路沿线绿化,以补充和改善沿线景观,如边坡尽量采用种草植树的护坡方式.⑤做好铁路防尘降噪设计工作.可通过沿线种树绿化达到减噪防尘的目的,对噪音超标路段应设置隔音屏障.
(3)制定环保措施.施工单位应制定详细有效的环保措施,施工时加强环保管理,可采取如下措施:①减少水土流失:根据实际填挖土质合理设置边坡的坡度,合理设置土石方填挖施工现场临时排水系统,及时疏导雨水,以减少雨水对挖填土坡坡面的冲蚀;填方坡面应及时夯实并进行边坡绿化;合理确定借土弃土位置,合理开采砂石料场,注意料场弃土弃渣分离处理.②合理确定土石方弃方位置:多余的土方尽量就地用来整理坡面,当不得不外运时,应该运至无自然保护价值的规定场所.弃土不得破坏或掩埋地表植物,弃土场应进行绿化设计,以便及早恢复植被,减少水土流失.当堆弃高度较高时还应进行护面设计并应设挡土构造物以免将来发生坍塌.③防施工噪声:主要是科学安排施工,合理选择和调整施工时间和机械配置.在铁路施工过程中,应对施工进行科学安排,尽可能将施工作业时间安排在白天,在居民区附近路段,严禁晚上进行大规模施工活动,以减少对居民的干扰.除此之外,还应从施工工序方面进行合理选择,在一些环境敏感区附近施工时,要及时调整施工设备,增加轻型震动设备,减薄路基每一层填料厚度,增加铺筑层数,增加碾压遍数,减少施工设备震动和噪声对沿线居民产生的影响.④防大气污染:材料堆放应采取必要挡风措施,减少扬尘;组织好材料和土方运输,防止扬尘和材料散落造成环境污染.材料运输宜采用封闭性较好的自卸车运输或采取覆盖措施,对施工场地,材料运输及进出料场的铁路应经常洒水防尘.⑤防止水质污染:加强对施工队伍的生活污水处理,严禁将其直接排入河道水流中;对路基清除淤泥表土应回收到路上处理或运到指定地点堆弃;弃石弃土应运到合理地点,不得任意堆放,更不能淤寒河道.对桥梁围堰施工,应注意围堰土在施工结束后的清除工作,避免阻塞河道,桥梁施工机械还应避免油污的污染.⑥临时施工用地及料场选择:严格控制临时用地规模,减少或避免占用农田耕地,同时还要避免用地范围以外的耕地被机械碾压或堆放材料,临时用地在竣工后应及时复耕还田或恢复植被.选择料场时,应评价其对生态的影响,优先考虑生态环境破坏最小的料场.隧道掘进及料场开采过程中的各种弃渣要集中处理,不得随便堆弃. ⑦绿化:对已完成施工的边坡,取土弃土范围内及时进行绿化,以缓解因铁路施工给沿线地区带来的各种影响,保护和改善自然环境.铁路建设的绿化指在铁路沿线植树种草以改善周边的环境,使铁路具有优美的生态环境,舒适的视觉效果,安全的运输能力.铁路建设绿化的进一步完善是铁路建设质的飞跃.铁路建设绿化的意义可归纳如图:
4,工程施工对正式运营的影响(不同于普通铁路)
高速铁路的工程质量与运营后的环境影响紧密相关.环境保护问题主要有振动,噪声和电磁辐射等.
(1)噪声及其防治.高速铁路产生的噪声分为滚动噪声,建筑物噪声,受电弓噪声,车辆空气动力噪声等.列车运行速度越高,噪声和振动也越大.为了减少噪声问题,世界各国从声源,传播途径及受声点等方面采取了相应的措施.①在控制声源方面:为了减少轮轨噪声,采用无缝铁路,可动心轨道岔,轨顶平面打磨,弯道涂油,弹性枕木;为了减少建筑物噪声,采用了防振消音结构的轨道;为了减少受电弓噪声,采用了缩小接触网上吊弦间距,以减少脱弓现象;为了减少空气动力噪声,采用了高速列车车辆头部流线形设计,减少车体断面尺寸,车体表面平滑化等措施.②在控制传播途径方面:一方面提高车底架的防噪声性能,降低车室噪声,另一方面在铁路两侧有住宅,医院,学校等需限制噪声地点建立防噪声屏障,如隔音墙.③在受声点处理方面:建立住宅,医院,学校等敏感点的噪声防护工程.
(2)电磁波及其防治.高速铁路带来的电磁干扰会造成电视接收机及电视收转设备,调幅广播接收机,城市移动通信等声音失真图象不清,要解决电磁干扰问题,首先要改进接触网的参数,提高结构质量,消除电力机车在运行中受电弓离线产生的无线电辐射干扰
5,其他环保问题及其防治 .高速铁路大部分采用电力牵引,实现了机车对大气无污染的零排放,减轻了对沿线城镇大气污染问题,但高速铁路仍有排放废物等对环境的污染问题,主要有以下几点:工厂,运转区段,机务段,车辆段排放的含油类,硫等有害物质的污染水,电力机车蓄电池废液,列车厕所污水污物处理等会对水质造成污染.为减少这些污染,可在相应地点设置油污的处理,回收装置,对于用后脏水及厕所污物采用密封收集,灭菌,定点排放的集中处理技术,且污水污物需经处理后才能排放.特别是高速列车对粪便处理,各国高速列车均采用集便方式进行污物处理,这不仅是环保的要求,也是因为列车高速运行时强大的空气动力不允许采用直排的厕所.目前高速列车使用的集便器有循环式,喷射式和真空式集便装置,其中真空式集便装置是集便器发展的主流.
中 铁 十 局 集 团 二 公 司 工 程 技 术 部
二 O O 六 年 七 月
高 速 铁 路 知 识
