高速铁路(客运专线)知识

高速铁路(客运专线)知识(客运专线)知识一、国外高速铁路介绍从1964年10月1日日本第一条高速铁路通车至今，经过四十多年的发展，高速铁路以其快速、安全、经济和环保等方面的明显优势，在经济发达国家和地区（特别是在欧州和日本）得到了充分的发展，确立了它在世界运输市场的重要地位。

目前在世界范围内兴建高速铁路方兴未艾，技术进步更是日新月异。

到目前全世界投入运营的新建高速铁路里程已达5500余公里。

其中日本2049公里、法国1576公里，德国815公里。

各国在建高速铁路达3300多公里，其中包括中国台湾345公里。

另外各国还对既有铁路进行技术改造，采用新型的高速列车，改造后的线路行车速度达到200km/h以上。

技术的进步已经使铁路运输由夕阳产业变为极具竞争力的高效、环保的运输方式。

（一）日本高速铁路日本新干线是世界高速铁路技术发展的先驱，从40年前东海道新干线210km/h的运行速度提高到目前的300km/h，日双向列车密度最高达316列/天，安全运行40多年，至今未发生一次旅客伤亡事故，其安全、快速、准点的运行业绩，为全球所瞩目。

新干线在施工技术方面主要有以下特点。

1、路基长度占线路总长度的比例不断减少，路基做为结构工程给予极大的重视。

最早建成的东海道新干线路基占53%，到后来的东北新干线路基占5%，上越新干线路基仅占1%。

东海道新干线通车后不久，路基就出现大量翻浆冒泥的现象，轨道下沉变形，道床固结，弹性功能下降，给轨道的维修养护、列车运行安全带来严重危害，不得不投入巨资对路基病害进行大规模的整治，但问题依然没有得到彻底根治。

以后修建的新干线吸取了经验教训，除不良地基段全部以高架桥形式通过外，更对路基结构进行强化处理。

采取的主要措施为：对沿线地质进行详细调查，以确定地基是否需要进行加固处理和加固处理方案；选用优质填料，严格控制路基填土质量标准；重视过渡段的施工，使不同刚度的结构物和路基平顺过渡并控制沉降差；强化路基基床，设置强化基床表层，由级配碎石（或砂砾石）与沥青混凝土压实构成，或由水硬性级配高炉矿渣压实而成。

2、桥梁长度占线路总长不断增大，特别是高架桥越来越多。

东北新干线桥梁所占比例为71%。

出于抗震考虑，高架桥多为RC连续刚架结构，跨越沟谷的桥则多采用连续或简支梁桥。

为减少养护维修工作量，降低噪声，一般采用混凝土梁或结合梁。

PC简支箱梁最大跨度67m，PC连续梁最大跨度110m。

桥梁多以现浇施工为主，部分大跨梁采用悬臂施工，部分中小跨度桥梁用架桥机架设。

另外新干线还设计有一些新型结构的桥梁，如主跨126m的预应力刚性梁柔性拱组合结构桥，2135m的独塔斜拉预应力砼桥，跨度105m的PC 梁矮塔斜拉桥，采用波形钢腹板、体外预应力的结合箱梁桥等。

3、隧道数量多、长度长。

山阳、北陆新干线隧道长度占线路总长的50%以上。

青函海底隧道（53.6km）为世界第一长隧，已建成的岩手一户隧道长25.8km，在建的八甲田隧道长26.46km。

隧道断面较小，有效断面为64m2，小于欧洲高速铁路的90100m2。

通过增设洞口缓冲结构，增加洞身粗糙度，优化列车机车线型，增强列车密封性能等措施解决微压波和车内压力波动的问题。

隧道多采用矿山法施工，如26km多的八甲田隧道，设4个辅助导坑，分六个工区实行长隧短打。

单口月均成洞在150m左右。

隧道施工机械化程度很高，施工作业十分规范、以人为本、文明施工体现在每一个环节，地质超前预报全部采用超前钻探的方法。

4、大量采用无碴轨道，截止目前新干线共铺设无碴板式轨道1600多公里。

其中上越新干线无碴轨道占线路长91%。

无碴轨道结构型式单一，全部采用板式轨道结构。

通过不断地研究和推广应用，形成了适用于各种不同使用范围的轨道板系列和板式轨道综合技术。

（二）德国高速铁路德国高速铁路已有4条线路投入运营，前三条为客货共用，客车运行速度250280km/h，货车运行速度120km/h。

2002年12月开通的科隆法兰克福高速铁路为客运专线，运行速度300km/h，最高可达330km/h，代表了当今世界高速铁路技术的先进水平。

德国地基条件和填料条件较好，路基施工质量控制严格，在路基表层设置防冻层（相当于中国的基床表层）。

对有碴和无碴轨道采用统一的标准。

工后沉降控制十分严格，在列车运行后，路基工后沉降不大于10mm，每年不超过2mm，并避免在短距离内发生不均匀沉降，桥台附近不得有任何沉降。

科隆法兰克福铁路利用无碴轨道纵、横向稳定性好的条件，线路选线尽可能适应地形，减少对环境的影响和破坏，减少工程投资，在300km/h 行车速度的条件下曲线半径仅为3300多米，线路最大坡度达到40。

桥梁长度所占比例不大，梁部多为箱形预应力砼连续梁或简支梁。

施工多采用就地支架浇筑、移动支架现浇和连续顶推的方法。

无碴轨道结构型式比较多，技术先进。

自上世纪70年代起，开始研究无碴轨道，先后试铺过十余种无碴轨道结构。

目前德国高速铁路共铺设无碴轨道360km，德铁正式批准的无碴轨道结构型式有6种。

（三）法国高速铁路法国第一条高速铁路1981年投入运营，目前已通车的高速铁路共有6条，2001年建成的地中海线行车速度高达350km/h。

法国曾于1990年创造了515.3km/h的世界记录。

法国高速铁路对工后沉降的控制也是十分严格，提出工后沉降应小于20mm，并要求在最后一次捣固和运行第一列高速列车之前，沉降应完全稳定。

法国高速铁路采用有碴轨道，对道碴质量要求十分严格，并一再提高道碴的各项技术指标，如粒径级配、颗粒形状、洛杉机磨耗率和硬度系数等。

但也出现了道碴粉化严重、轨道几何尺寸难以保持、维修工作大大增加的情况，东南线运营10年后不得不全面大修。

鉴于有碴轨道存在的问题，法铁也开始对无碴轨道进行研究和试验，并试铺了一段双块式的无碴轨道。

（四）韩国和台湾高速铁路韩国高速铁路于1992年开工建设，但在施工前期发生严重失误。

外国工程咨询公司在审查设计时发现存在技术问题，法铁咨询公司评估后认为其土建工程的设计思想还停留在150200km/h的水平。

只得重新修改设计。

修改后土建工程造价大增，比预算投资增加了63%，工期比原计划延长6年多。

台湾高速铁路全长345km，高架桥和桥梁占73%，其中157km为连续高架桥，隧道占15%，路基仅占12%。

全部采用无碴轨道，轨道结构区间多为日本板式轨道结构，车站及两端各300m的范围（包括道岔）为Rheda型结构。

原计划2005年底建成。

二、国外高速铁路无碴轨道技术无碴轨道具有以下技术特点；轨道稳定性好、轨道几何尺寸能持久保持；线路养护维修工作量显著减少，线路利用率高；耐久性好，服务期长；平顺性和刚度均匀性好；自重轻，结构高度低，可减轻桥梁二期恒载，减小隧道断面；高速运行时无道碴飞溅；一旦下部基础残余变形超出其扣件调整范围或导致轨道结构裂损，修复比较困难。

振动噪声较大；建设期投资大于有碴轨道，但综合经济效益高。

国外无碴轨道研究已经过40多年，取得了比较成功的经验。

无碴轨道结构可分为整体结构式和直接支承式。

整体结构式又分为现浇砼式和预制板式。

日本和德国的无碴轨道最具代表性。

（一）日本新干线板式轨道日本板式轨道最早应用在隧道、桥梁上，后来发展到土质路基上。

定型的有A型轨道板、框架式轨道板、适用于土质路基的RA型轨道板和特殊减振区段用的防振G型轨道板。

A型轨道板先为普通钢筋砼结构，后来为适应寒冷地区又研制出双向预应力钢筋砼结构的轨道板，以防止砼裂纹的发生与冻胀扩展。

为节约板式轨道成本，在标准A型轨道的基础上，研制出框架式轨道板。

板式无碴轨道从下至上由砼基础及凸型挡台、CA砂浆、轨道板和钢轨扣件组成。

主要施工工序为：绑扎底座及凸型挡台钢筋设置伸缩缝现浇底座及凸型挡台砼轨道板铺设CA砂浆灌注铺设钢轨。

防振型板式轨道结构与其它板式轨道结构基本相同，只是在CA砂浆层和轨道板之间加设一层橡胶垫层和泡沫聚乙烯。

为改善RA型板式轨道结构存在的问题（作为道床的沥青材料温度敏感性高和耐久性差），在土路基上将沥青砼道床改为砼道床，并使用统一的A型轨道板。

板式轨道施工的关键技术是乳化沥青水泥砂浆（CAM），CA砂浆由水泥、细骨料、沥青乳剂、掺合料、水、铝粉和外加剂配合而成。

目前国内存在的主要问题是沥青乳剂和掺合料性能不稳定。

为保证板式轨道的质量，板式轨道在路基沉降基本稳定，预测工后沉降值小于允许值时方可铺设。

在桥梁上铺设时，必须对墩台沉降加以严格控制，预应力砼梁张拉完毕至桥上无碴轨道砼底座施工要有较长的间隔时间（要求在半年以上），要求在半年以上，以尽量消除梁体徐变上拱对板式轨道结构的影响。

（二）德国高速铁路无碴轨道德国无碴轨道研究和应用较早，最早应用于土质路基。

目前经德铁技术检查团批准并应于用高速铁路的无碴轨道结构形式有六种，其中现浇砼整体结构三种，板式整体结构一种，直接支承结构二种。

下面主要介绍现浇砼结构的Rheda2000型和预制板的博格型。

1、Rheda型无碴轨道Rheda型无碴轨道是德铁最早使用的结构型式，因1972年试铺于Rheda 车站而得名，从最早的普通型（长枕埋入式）发展到目前的Rheda2000型，并可用于道岔区。

Rheda系统无碴轨道在德铁铺设的无碴轨道中约占一半以上。

Rheda2000型无碴轨道是新近研制开发出的一种结构形式，用于正在建设的德国、荷兰和台湾高速铁路上。

其结构为采用两根桁架形配筋与两块砼支撑块联结的结构形式，属双块式的一种。

在路基、桥梁、隧道上采用同一型式，并可用于道岔。

支撑块只保留承轨和预埋扣件螺栓部位的预制砼，其余为钢筋骨架，使之与现场灌筑砼的新、老界面减至最少，有利于提高施工质量和结构的整体性。

轨道结构高度472mm，有利于降低轨道结构与整个工程的造价。

其主要施工工序为：在路基基床表层使用摊铺机铺水硬性材料支承层，（标号较低的砼），绑扎道床纵横向钢筋，采用架轨法铺设双块式轨枕，轨道精确调整定位，立模浇筑道床板砼，铺设钢轨。

2、博格板式无碴轨道博格板式轨道结构类似于日本的板式结构，是一种新开发出的轨道结构型式，轨道板厚20cm，横向为预应力钢筋、纵向为普通钢筋，板与板之间通过钢筋连接，在板顶面预留切缝，以便于维修更换。

整个无碴轨道结构从上至下由钢轨、轨道板、3cm水泥沥青砂浆灌浆层和水硬性材料支承层组成。

施工方法与日本板式轨道类似。

3、无碴轨道对下部结构的技术要求轨道扣件扣除施工误差后的可调高量的20mm，再减去预留轨道部件变形调高量5mm。

即为对路基的残余变形量的要求。

路基刚度由下自上逐步提高，各层采用弹性模量和压实系数控制质量标准。

对工后沉降无法预测、地下水位高于轨顶面以下1.5m的地段不铺设无碴轨道。

在处于活动断裂带，基础不稳定和有地下水涌流的隧道内，原则上不用无碴轨道。