高速客运专线无碴轨道设计与施工技术

预制的框架式轨道板
框架式板式轨道的应用 隧道内 露天区间
日本板式轨道在土质路基上的应用
• 板式轨道在土质路基的应用从80年代开始研究，90年 代初开始试铺；
• 北陆新干线应用前，确定路基沉降目标值为30mm，在
铺设60m试验段后，观测下沉6.2mm，1993年在北陆新
干线铺设了10.8km，占土质路基上的的1/4；
高速客运专线
无碴轨道的设计与施工技术
1. 前言
2. 国外无碴轨道应用现状
3. 国内无碴轨道发展概况 4. 无碴轨道设计技术要求 5. 无碴轨道施工技术要点 6. 结束语
1. 前 言
高速客运专线轨道结构从总体上可分为两类：一类是以 碎石道床、轨枕为基础的有碴轨道，另一类是以混凝土或沥 青混合料为基础的无碴轨道，实践表明，两种轨道结构均可 保证高速列车的安全运营。但由于两类轨道结构在技术经济 性方面的差异，各国均根据自己的国情、铁路的特点合理选 用，以取得最佳的技术经济效益。
桥梁： 控制预应力混凝土桥梁的徐变上拱、梁端转角及
两相邻梁跨间的横向和竖向相对位移等。
梁端转角对轨道状态的影响
压应力 拉应力
v

I
2.3 其它国家和地区无碴轨道
（1）弹性支承块式无碴轨道自瑞士国有铁路1966年首次采用
到预应力混凝土桥上，为全区间推广应用无碴轨道创造了
条件。
对于不同的无碴轨道结构，其下部基础的要求都是统
一的。相应的规范： 桥梁：DS804 ；路基：DS836；隧道：DS853
路基工后沉降要求
① 长期运营中的路基残余变形量必须小于等于扣件的调高量 减去5mm（为列车荷载产生变形所留出的余量）；
② 如在长度大于20m的线路范围产生较均匀的轨道下沉，则
日本新干线无碴轨道所占比例
0%
东海道新干线 (东京～新大阪） 山阳新干线 (新大阪～冈山） 山阳新干线 (冈山～博多） 东北新干线 (东京～盛冈） 上越新干线 (大宫～新泻） 北陆新干线 (高崎～长野）
20%
40%
100 95
60%
80%
100%
5 69 82 91 85 8 4
31 10 5 15
Rheda型无碴轨道的发展历程
普通Rheda型无碴轨道横断面
（韩国高速铁路三座隧道内应用了这种结构型式）
桥上普通Rheda型无碴轨道横断面
桥上普通Rheda型无碴轨道
土质路基上普通Rheda型无碴轨道
道岔区无碴轨道
伸缩调节器区段无碴轨道
Rheda-2000型的主要特点
• 用钢筋桁架组成的双块式轨枕取代了普通Rheda型中的 预应力轨枕，减少了新、老混凝土的结合面，提高了结 构的整体性； • 轨道建筑高度降低（650→ 473mm），降低工程造价。
线路 柏林～汉诺威 科隆～法兰克福 纽伦堡～英戈城
设计速度 线路长度 无碴轨道 （km/h） 280 330 330 （km） 264 177 89 （km） 约 90 150 75
开通时间 1998.9 2002.8 2006（计划）
柏林～汉诺威：Rheda Classic、 Zublin 、 FFC、ATD、BTD型 科隆～法兰克福：Rheda Classic、Zublin、Rheda Berlin型
磨削后的轨道板承轨台
路基上Bö GL板式轨道的主要施工工序
a）防冻层（渗透率10-5m/s～10-4m/s，EV2>120N/mm2）
b）水硬性胶结层（HGT）（厚度300mm）
c）轨道板铺设 d）轨道板精确定位
e）CA砂浆灌注
f）封填窄接缝 g）板间连接 h）封填宽接缝 i）长钢轨铺设
（a）防冻层
无碴轨道的定义
无碴轨道是以混凝土或沥青混合料等取代
散粒体道碴道床而组成的轨道结构型式。
无碴轨道的特点（一）
• 轨道稳定性好，线路养护维修工作量显著减少，从而减小
对列车运营的干扰，线路利用率高；
• 轨道几何形位能持久保持，提高列车运行的安全性； • 平顺性及刚度均匀性好； • 耐久性好，服务期长； • 避免优质道碴的使用及环境破坏，无高速运行时的道碴飞 溅； • 自重轻，可减轻桥梁二期恒载；结构高度低，可减小隧道
Bö GL板式轨道的组成（二）
(1) 级配碎石层(防冻层) (2) 水硬性胶结层 (3) CA砂浆层 (4) Bogl轨道板 (5) 伸缩缝 (6) 承轨台 (7) 支撑螺栓孔 (8) CA砂浆灌注孔 (9) 连接钢筋
长桥（L＞25m）上的Bö GL轨道板
(非预应力结构、无伸缩缝）
长桥（L＞25m）上的Bö GL板式轨道
路基结构要求
路基结构采用自下至上
刚度逐步提高的多层支承
系统，包括：钢筋混凝土 （BTS）/沥青混凝土支承
层（ATS）、水硬性材料胶
结 层 （ HGT ） 及 防 冻 层 （FSS）等，各层的变形模 量（Ev2 ）和压实系数（Dpr） 均有明确的规定。
隧道： 在岩层断裂、基础不稳定及地下水涌流的隧道内， 原则上不宜铺设无碴轨道。
利、韩国、我国台湾省等。
无碴轨道结构型式的分类
整体结构 现浇混凝土式 预制板式 带轨枕或支承块 RHEDA Zü BLIN BERLIN HEITKAMP 弹性支承块式 不带轨枕或支承块 FFC BES BTE HOCHETIEF RESENGLEIS PACT
Bö 板式 GL 普通 A 型板式 框架板式 减振 G 型 IPA 板式
路基残余变形量影响达到第①项的2倍； ③ 路基的下沉能按竖曲线R＝0.4v2（v为线路的设计速度）
进行圆顺；
④ 如路基残余变形量大于扣件调高量减去余量的4倍或变形 量无法进行圆顺的路基上不能铺设无碴轨道。 对于使路基产生不可预测的残余变形区段、地下水位高出 钢轨顶面以下1.5m的路基区段均不应铺设无碴轨道。
• 在软弱路基上慎用。
土质路基上板式轨道
减振G型板式轨道
为使高速列车运行 满足社会环保对振动、 噪声的要求，在特殊要
求区段铺设减振型板式
轨道。
减振G型轨道板底橡胶垫层的厂内粘贴
减振G型板式轨道在车站高架桥上的应用
橡胶垫层
CA砂浆
2.2 德国高速铁路无碴轨道
• 德铁无碴轨道从理论分析、室内试验、运营线上短区段试铺
Rheda-2000型横断面
Rheda-2000型的轨道排架
Rheda-2000型无碴轨道
软基上的Rheda2000型无碴轨道（荷兰高速铁路）
桥上无碴轨道横断面（台湾高速铁路）
（2）Zü blin 型无碴轨道
主要特点： • 双块式轨枕； • 采用特殊施工设备，用固 定架替代钢轨支撑架 ，将
轨排振入预先浇筑的混凝
土中。
Zublin型无碴轨道施工（一）
Zublin型无碴轨道施工（二）
Zublin型无碴轨道施工（三）
隧道内的 Zü blin型无碴轨道
桥上 Zü blin型无碴轨道
（3）Bö GL（博格）型板式轨道
• 钢轨、300型扣件； • 轨道板（6450×2550×200mm )； （横向先张预应力，纵向非预应力） • 乳化沥青水泥砂浆调整层； • 混凝土底座（长桥上设）。
纽伦堡～英戈城：Rheda2000、Bö gl型
2.2.2 德铁无碴轨道的结构型式
• 德国无碴轨道结构型式繁多，基于统一的设计基本要求，立 足于企业开发研制。 • 尽管德铁的无碴轨道结构型式多种多样，但对扣件系统、下 部结构物（土质路基、桥梁和隧道）的技术要求都是统一的。 • 任何无碴轨道新结构在纳入德铁路网之前，必须获得德铁技
• 框架式 －－RC型 • 减振G型 －－PRC 型
普通A型板式轨道（RC、PRC）
最初为普通混凝
土结构，为应用于
东北、上越新干线 的寒冷地区，后来 又研制出双向预应 力结构的轨道板，
防止开裂和冻胀。
桥上板式轨道（含伸缩调节器区段）
框架式板式轨道
为节省板式轨道的建 设成本，减小轨道板的翘 曲，在标准A型轨道板的 基础上，研制出框架式轨 道板，并推广应用。
Bö GL型板式轨道的优点
• 由于线路设计与轨道板承轨台设计相结合，轨道板铺 设完成后的轨道状态调整工作量少，轨道铺设精度高。 • 轨道板可与高弹性的Vossloh扣件相匹配，轨道弹性好； • 现场混凝土灌注工作量少，施工速度较快； • 轨道可修复性较好。
Bö GL型板式轨道的缺点
• 桥上与路基上Bö GL轨道板的结构型式不统一，轨道板 在线路上的位臵固定，通用性较差。 • 轨道板需要在工厂进行机械加工，成本较高；
（b）HGT层（30cm）
（c）轨道板铺设
（d）轨道板精确定位
（e）板底填充CAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ浆
（f）板间窄接缝封填
（g）板间连接
（h）封填宽接缝
（i）长钢轨铺设
（j） 轨道竣工
（4）ATD与GETRAC型无碴轨道
ATD型 GETRAC型
2.2.3 德铁无碴轨道对下部基础的要求
由于德国全境的地质条件较好，德铁最开始主要针对 土质路基和隧道区段的无碴轨道开展研究，以后逐步扩大
开挖断面。
无碴轨道的特点（二）
• 轨道必须建于坚实、稳定、不变形或有限变形的基础
上，一旦下部基础残余变形超出扣件调整范围或导致
轨道结构裂损，修复和整治困难； • 初期投资相对较大； • 振动、噪声相对较大。
无碴轨道线路的修复
无碴轨道线路的减振措施
无碴轨道线路的降噪措施
适于无碴轨道铺设的范围
到目前大规模铺设经过近40年的发展历程。
• 尽管由于初期技术不成熟，造价相对较高而引起了较多的批
评，但随着高速线有碴轨道道碴磨损速率加快，维修工作量
增大，以及无碴轨道技术的逐渐成熟、区段试铺无碴轨道的