无砟轨道技术

工程介绍

武广铁路是我国首条设计时速 350km 的铁路客运专线，是京广客运专线的一部分，与既有京广线平行，并与其构成京广铁路通道。全线设计为双线，总长1068.8km。设计为一次性铺设双块式无砟无缝轨道。

时速350km的武广客运专线双块式无砟轨道的施工机具设备简便、实用、安全、可靠，工具轨、扣件、螺杆调整器等周转材料周转率高，轨道精度满足时速350km客专线的验收标准。

路基上双块式无砟轨道施工技术的关键是无砟轨道的施工 精度和轨道几何形位的控制，这必须依赖于先进的施工工艺、成 熟的施工技术、完整配套的施工机械、训练有素的施工队伍和合 理的施工工期。

工艺原理

时速350km客运专线无砟轨道施工根据无砟轨道道床施工精度要求高和控制困难的特点，采用就近铺设和便于精度控制的原则，在施工道床板的附近将双块式轨枕吊放至待铺位置，再经过钢筋绑扎、轨排组装、综合接地和轨道粗调等关键工序后，用轨检小车测量系统对轨道的几何尺寸进行精调，使其满足设计精度要求，最后浇筑道床混凝土一次成型。该工艺具有操作简便、安全实用和轨道几何尺寸精确、快速定位等特点。

工艺流程

施工工艺流程图见图1。

测量放样

根据设计院交付的武广线铁路基础平面控制网及线路控制网桩和水准基点桩，进行施工区域内的基桩控制网布设。铺设轨枕前，对施工作业段区域内中线控制桩和边桩加密布设，直线间距6.25m、曲线5m。

4.2 布置上、下层纵向主钢筋在施工现场附近进行钢筋下料、加工，并将施工范围内的支承层混凝土面凿毛并清洗干净。按设计文件要求将上、下层纵向主钢筋摆放于支承上。

4.3 轨枕的拼装直接在道床板铺设位置进行，按照轨枕间距散放轨枕，大致调整轨枕中心线位于承轨台同一条直线上。选定轨枕的一侧作为基准侧，将25m工具轨平稳地摆放在挡板座槽内，并与轨下垫板密贴吻合在一起。调整轨枕间距并紧固基准轨上的扣件，再用轨距尺调整轨距并用轨距拉杆固定，最后紧固非基准轨上的扣件。使用手摇式起道机将拼装好的轨排整体起升到接近设计高度。

4.4 安装螺杆调整器每隔2 根轨枕安装1 对，钢轨托盘装到轨底，扣紧压轨块，使轨底与螺杆调整器托板接面处无空隙，使之密贴。在轨排端的第1、2、4 根轨枕前（或后）需要各配一对螺杆调整器，用于精确调整轨道的高低和水平。螺杆调整器中的平移板安装在中间位置，以保证能够向两侧移动。根据超高的不同选择螺杆调整器托盘的倾斜插孔（用于调节与底座面的角度，确保垂直），旋入螺杆，安装PVC管。用扳手拧紧调节螺杆使之接触混凝土支承层。

4.5 轨道的粗调

在轨排的一端，以加密基桩为基标，在基标处使用“L”型轨道卡尺量取基标垂线至钢轨轨头水平距离及基标至轨面的垂直高度，通过横向调整丝杆使轨排横向移动调整轨排方向。调整螺杆调整器支腿处竖向丝杆，调整轨排高程，

4.6 钢筋的绑扎、绝缘及综合接地

在轨道粗调之后，布置横向钢筋，并使用绝缘卡按设计要求绑扎上、下层钢筋，安装接地钢筋。纵向接地钢筋与横向接地钢筋及双块式轨枕块桁架筋间均采用绝缘卡绝缘。横向接地钢筋与其余纵向结构钢筋采用绝缘卡绝缘。将接地端子焊接到纵向钢筋上。利用道床板内两根纵向结构钢筋和一根横向接地钢筋作为综合接地钢筋，综合接地钢筋交叉处采用搭接焊工艺，用φ16 的“L”形钢筋进行焊接。焊缝长度：单面焊焊接长度不小于200mm；双面焊焊接长度不小于100mm；焊接厚度不小于4mm。

4.7 模板及固定体系的安装

模板安装时用电钻在支承层面上放置模板的位置钻孔，然后用膨胀螺栓固定特制的模板三角支撑架。每隔2~3 根轨枕，对应轨枕埋设钢制地锚，地锚上设横向调整螺杆，螺杆一端与双块式轨枕块桁架钢筋焊接，可用以轨道微调同时防止浇筑混凝土时轨排上浮。

4.8 轨道精调

使用轨检小车逐一检测每根轨枕处的轨顶高程、轨道中线位置、线间距、轨道平顺度等几何形位。根据轨检小车显示的数据，通过调整螺杆调整器和斜向支撑来精确调整轨道的高低、方向、水平、超高。因为调整每个螺杆调整器都会对其相邻的调整器产生影响，所以此项工作需反复多次方能达到精度。

4.9 浇筑混凝土

混凝土浇筑前，反复测量轨道几何形位、钢筋保护层厚度，检测钢筋网绝缘性能，当全部满足设计要求后，方可进行混凝土的浇筑。混凝土振捣快插慢拔，直到轨枕底部没有气泡为止，但也不得过振，防止混凝土离析。浇筑完的混凝土，经过3 次找平收光：第一次是在浇筑完成后；第二次是在混凝土刚初凝的时候；第三次是在初凝后快产生强度的时候。第三次收光之后，立即清理轨枕和钢轨面的污染。

4.10 混凝土养护及支架拆除

混凝土浇筑后，避免与流动水相接触，并在12h 内覆盖洒水养护，洒水次数应能保持混凝土处于润湿状态，道床混凝土的养护期不少于7d。混凝土初凝后解开夹板螺栓，同时将两根钢轨上支承丝杆放松一圈，再用扳手放松扣件等固定装置，释放钢轨温度应力。待道床混凝土强度达到 5MPa 后，开始拆卸工具轨、模板和支承架。支承架丝杆拆除后，遗留的螺栓孔采用高强度无收缩砂浆封堵。

4.11 铺轨

100m厂制轨经焊轨厂焊接成500m长轨后，运至现场存轨基地，在存轨基地装入长轨支架车运至铺轨现场，由WZ500 型铺轨机铺设，K922 闪光接触焊机焊接成无缝线路。

安装流程

1)铺设轨枕。

在铺设轨枕前，测量人员用画线器将轨枕两端位置直接画在土工织物上；加工制作木块，木块高度与凸台高度齐平或略高于 凸台，木块高度与轨枕底宽一致。在底层钢筋问的土工织物上放 置木块，木块方向与轨道中心线平行，位于轨枕两端。木块边缘与画在土工织物上轨枕端线位置对齐。人工将轨枕从存放地抬

到木垫块上。

2)调整轨枕间距。

将两股钢轨端头放正，并使其对正无砟轨道铺设起点位置处，根据设计图纸，在钢轨上画标识线识出轨枕的中心位置，人工使用套橡胶的撬棍或橡皮锤将轨枕中心调整到标识线位置处。

3)轨排精调施工。

根据双块式无砟轨道施工工艺要求，在精调检测中的小车有两种测量模式：定点三维测量模式，简称定点测量模式；连续相对不平顺测量模式，简称连续相对测量模式。

精调施工内容如下：a．确定全站仪坐标。全站仪采用自由设站法定位，通过观测附近8个固定在接触网杆上的控制点棱镜，自动平差，计算确定位置。改变测站位置，必须至少交叉观测后方利用过的4个控制点。为加快进度，每工作面配备2台具有自动搜索，跟踪，计算，传输数据功能的全站仪。b．测量轨道数据。全站仪测量轨道精测小车顶端棱镜，小车自动测量轨距，超高。 c．反馈信息。接收观测数据，通过配套软件，计算轨道平面位置，水平，超高，轨距等数据，将误差值迅速反馈到精测小车的电脑显示屏幕上，指导轨道调整。d．调整标高。用普通六角螺帽扳手，旋转竖向螺杆，调整轨道水平，超高。高度只能往上调整，不能下调。e．调整中线。采用双头调节扳手，调整轨道中线。精调好轨道后，尽早浇筑混凝土。浇筑混凝土前，如轨道放置时间过长或环境温度变化超过l5℃，或受到外部条件影响，必须重新检查或调整。 。

浇筑和养护

1)混凝土浇筑前准备工作。

道床板混凝土和易性采用二次搅拌的方法来控制。先在试验室进行混凝土配合比设计，确定混凝土外加剂的最佳掺量。混凝土的坍落度应控制在70 iTl/n~140 FfI1TI之间。当所有的模板都固定、紧固与密封后，用空压机将碎片垃圾清除，保持轨道板范围内清洁。在混凝土中间层上洒水，直到混凝土表面处于饱和状态。在轨枕和扣件上覆盖保护层，在浇筑}昆凝土期问不能损坏保护层，防止在浇筑？昆凝土过程中污染轨枕和扣件。对调整螺栓涂刷油脂，便于混凝土浇筑后调整螺栓可以拆下。轨枕底部必须湿润。当混凝土浇筑高度高于轨枕底部时，向前变换浇筑位置。人工使用3根振捣棒进行振捣。禁止在一个地方长时间振捣，造成 混凝土离析。混凝土振捣完成10 ITI后，将轨枕扣件和钢轨上的覆盖物移除。当混凝土开始产生强度时，进行二次抹灰找平。

2)调整螺栓及扣件拆除。

当混凝土初凝后，松开调整螺栓。先用扳手将调整螺栓放松一圈，用螺栓紧松机松开扣件，再用套筒扳手放松调整螺栓支架。钢轨连接处鱼尾板用扳手松开。松开扣件的时间取决于混凝土性能和环境温度，由混凝土质检工程师根据现场混凝土硬化情况确定。

3)混凝土养护。

混凝土采用化合物进行养护。养护用化合物使用在整个道床混凝土表面，用棉/麻布袋材料覆盖，在混凝土浇筑后，至少要覆盖3 d且应保持棉 麻布袋湿润。双块式无砟轨道道床容易开裂，为保证道床板的施工质量，在施工过程中采取以下防开裂措施：a．根据环境温度和混凝土产生强度的情况及时松开钢轨扣件，让钢轨处于自由伸缩状态。b．根据工艺试验的情况考虑在混凝土中掺加纤维以增加混凝土的抗开裂性能的可能性。c．加强混凝土养护。环境温度小于5℃ 或大于30℃时，不宜浇筑？昆凝土。当环境温度大于25℃时，应采取防护措施以免阳光直射。对道床？昆凝土覆盖进行充分养护。当环境温度大于30℃时禁止在上午浇筑？昆凝土，浇筑时间最好选择在气温稍低的下午和晚间。

各国研究

德国

德国是世界上研究及应用无碴轨道较早的国家。德国铁路研究开发无碴轨道采用的体制是由德铁制定统一设计基本要求，有公司、企业自行研制开发。新开发的无碴轨道在进入德铁路网之前，必须通过指定试验室的实尺模型激振试验及性能综合评估，并经EBA（德铁技术检查团）认证、批准后，方有资格在铁路线上进行有线长度的试铺。试铺的无碴轨道要经过5年的运营考验并经EBA的审定，通过后方可正式使用。

德国自1959年开始研究、试铺无碴轨道，首先在希尔塞德车站试铺了3种结构，随后又在雷达车站和奥尔德车站试铺了2种结构，1977年又在慕尼黑试验线试铺了6种。1959-1988年是德国无碴轨道的试铺期，共铺设无碴轨道36处，累积21.6km。在此期间先后在土质路基、高架桥及隧道内试铺了各种混凝土道床的无碴轨道。经过不断改进、优化和完善，形成了德国铁路无碴轨道系列和比较成熟的技术规范及管理体系，研制了成套的施工机械设备和工程质量检测设备，为无碴轨道在德铁的推广应用创造了良好的条件。经过几十年的开发和研究，德国已经成功研发了雷达型、Bogl型、Zubin型、ATD型、Getrac型、BTD型、SATO型、FFYS型、Walter型、Heitkamp型等十几种无碴轨道结构形式。到2003年，德国铁路无碴轨道总铺设长度600多公里。德国无碴轨道的主要结构式轨枕埋入式和博格板式无碴轨道。初期铺设的雷达型和博格板式轨道都经历了30年的运营考研，轨道状态始终良好。

日本

日本式发展无碴轨道较早的国家之一，从20世纪60年代中期开始进行板式无碴轨道的研究到目前大规模地推广应用，走过40年的历程。日本的高速无碴轨道占当年铺设铁路的比例，在20世纪70年代达到60%以上，而90年代则达到80%。目前，其累计铺设里程已达2700多km（其中新干线约1600多km），为世界上铺设无碴轨道最长的国家。在规模发展的同时，日本还不断改进、完善结构设计参数和技术条件，最终将普通A型和框架型板式结构作为标准定型。框架型在混凝土和CA砂浆用量上较A型板少，可减少板的成本，也可减少日温差引起的板的翘曲。最初的A型和框架型板为普通钢筋混凝土结构，适用于温暖地区和隧道内，在东北、上越新干线等寒冷地区则采用双向预应力A型板。

另外，为解决新干线的噪声及振动问题，实现客运专线高速铁路发展与社会环保兼容的目的，经试验后，将减振G型板式轨道作为标准形式，规定在减震降噪区段铺设。

法国

法国是以有碴轨道为代表的高速铁路国家，一直以有碴轨道能以270~300km/h运营而感到骄傲。但后来发现在早期建造的东南线、大西洋线上，道碴的粉化严重，使轨道几何尺寸难于保持，维修周期缩短，维修费用大大增加，甚至影响正常的运营，结果使用不到10年就不得不全面大修，更换道碴，且不得不通过提高道碴标准及采取一些辅助措施来维持有碴轨道的高速运营。于是法国也逐渐认识到无碴轨道的优越性，开始了无碴轨道的研究和试验。法国开发的VSB-STEDEF是双块式无碴轨道，属于LVT型无碴轨道。

英国

英国的无碴轨道主要有两种，即LVT型无碴轨道和PACT型无碴轨道。LVT型无碴轨道是在双块式轨枕（或两个独立支撑块）的下部及周围设橡胶套靴，在块底与套靴间设橡胶弹性垫层，在双块式轨枕周围及底下灌注混凝土而成形，为减振型轨道，现已铺设总长度约为360km。

PACT型无碴轨道：这种轨道为就地灌注的钢筋混凝土道床，钢轨直接与道床相连接，轨底与道床相连接，轨底与道床之间设连接带状橡胶衬垫，钢轨为连续支承，现已铺设总长度约为80km。

韩国

韩国首尔至釜山的高速铁路全长412km，分2期工程建设，一期工程由首尔至大邱，全长289.3km，二期工程由大邱至釜山南段，全长122.7km。一期工程在光明车站和章上、花信、黄鹤3个隧道铺设了53.841km无碴轨道，主要采用德国普通雷达型无碴轨道。二期工程已于2002年6月开工，预计2010年12月竣工，计划全部铺设雷达2000型无碴轨道。

目前，韩国铁路无碴轨道建设中采用较多的是Rheda双块式轨道（德国）、Zublin双块式轨道（德国）、Bogl板式轨道（德国）、日本板式轨道。