牛鳳鳴

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

京沈客運(yùn)專線無砟軌道選型

牛鳳鳴

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

以京沈客運(yùn)專線項(xiàng)目為背景，從無砟軌道結(jié)構(gòu)本身技術(shù)特點(diǎn)、環(huán)境適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)合理性、運(yùn)營管理、施工以及養(yǎng)護(hù)維修便利性等方面進(jìn)行分析，得出京沈客運(yùn)專線無砟軌道選型結(jié)論：推薦采用CRTSⅢ型板式無砟軌道。

無砟軌道 結(jié)構(gòu)選型 軌道結(jié)構(gòu)

1 概況

北京至沈陽鐵路客運(yùn)專線是國家鐵路網(wǎng)“四縱四橫”高速主骨架京哈通道的重要組成部分，該線建設(shè)將以北京為中心的京津冀地區(qū)和以沈陽為中心的遼中南城市群地區(qū)緊密連接起來，充分發(fā)揮鐵路經(jīng)濟(jì)橋梁和交通紐帶作用，對加快區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施，促進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

京沈鐵路客運(yùn)專線自北京鐵路樞紐星火站引出，向東北方向依次經(jīng)過河北省承德市、遼寧省朝陽市、阜新市、錦州市，到達(dá)沈陽市既有沈陽站，正線長度696.8 km，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km。

2 軌道結(jié)構(gòu)形式

國內(nèi)外高速鐵路軌道主要分為有砟軌道和無砟軌道兩種形式。與有砟軌道相比，無砟軌道具有軌道變形小、穩(wěn)定性強(qiáng)、剛度均勻、耐久性好、平順性高、使用壽命長等特點(diǎn)。無砟軌道建設(shè)成本高于有砟軌道，但線路養(yǎng)護(hù)維修設(shè)備減少，維修費(fèi)用大幅度降低，其綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯。

京沈客運(yùn)專線是高速鐵路客運(yùn)專線，設(shè)計(jì)行車速度為350 km/h。綜合考慮技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理等因素，正線原則上采用無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。

3 無砟軌道類型

無砟軌道結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)全線線下工程、環(huán)境條件等具體情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后合理選擇。我國高速鐵路客運(yùn)專線主要采用以下四種無砟軌道結(jié)構(gòu)形式： CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道及CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。四種無砟軌道自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、對環(huán)境的適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性等方面有所不同。

3.1 不同形式無砟軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對比

(1)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式及CRTSⅠ型雙塊式砟軌道結(jié)構(gòu)簡單、傳力明晰、便于施工。

(2)對于板式無砟軌道而言，CRTSⅠ型、Ⅱ型板式無砟軌道砂漿調(diào)整層為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，影響結(jié)構(gòu)耐久性；CRTSⅢ型板式無砟軌道采用配置鋼筋、強(qiáng)度等級為C40的自密實(shí)混凝土調(diào)整層，消除結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。

(3)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道的軌道板為雙向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可以有效控制結(jié)構(gòu)裂紋，確保軌道結(jié)構(gòu)的耐久性，對嚴(yán)寒地區(qū)適應(yīng)性較好。CRTSⅡ型板式無砟軌道為縱連結(jié)構(gòu)，軌道板間設(shè)置寬、窄接縫，并二次澆筑混凝土，結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)裂縫；CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)裂紋不易控制。因此，CRTSⅡ型板式無砟軌道與CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道后期養(yǎng)護(hù)維修工作量較大，對嚴(yán)寒地區(qū)的適應(yīng)性較差。

(4)CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道的軌道板均采用工廠化預(yù)制，效率高，進(jìn)度快，軌道板施工質(zhì)量易于控制；CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道現(xiàn)場混凝土澆筑量大，施工質(zhì)量不易控制。

(5)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道在路橋隧地段均采用單元結(jié)構(gòu)，具有較好的修復(fù)性；CRTSⅡ型板式及路隧地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道采用縱連結(jié)構(gòu)，可修復(fù)性較差。

3.2 無砟軌道對氣候條件的適應(yīng)性

(1)沿線地區(qū)氣候特點(diǎn)

沿線地區(qū)氣象資料如表1。

表1 沿線地區(qū)氣象資料 ℃

《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB/T 10005—2010)中對嚴(yán)寒條件、寒冷條件和微凍條件的規(guī)定為：嚴(yán)寒條件、寒冷條件和微凍條件下年最冷月的平均氣溫t分別為：t≤-8 ℃、-8 ℃

(2)無砟軌道對氣候條件的適應(yīng)性

CRTSⅠ型板式無砟軌道：

CRTSⅠ型板式無砟軌道采用雙向預(yù)應(yīng)力軌道板，設(shè)計(jì)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋配合普通結(jié)構(gòu)鋼筋，避免表面裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)哈大客運(yùn)專線設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過增加軌道板厚度，特別是我國針對嚴(yán)寒地區(qū)的實(shí)際情況，對CA砂漿相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行了研究。考慮以上技術(shù)措施并結(jié)合哈大客運(yùn)專線的開通運(yùn)營，可以認(rèn)為CRTSⅠ型板式無砟軌道能夠適應(yīng)嚴(yán)寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)。

CRTSⅡ型板式無砟軌道：

CRTSⅡ型板式無砟軌道采用單向預(yù)應(yīng)力軌道板，軌道板間存在寬、窄接縫，需要二次澆筑混凝土，在新老混凝土結(jié)合處容易產(chǎn)生裂縫；同時(shí)，橋上縱連底座結(jié)構(gòu)也按允許開裂進(jìn)行設(shè)計(jì)。嚴(yán)寒地區(qū)冬季漫長多雨雪，軌道系統(tǒng)長期在凍脹的作用下，裂縫會加速發(fā)展，將導(dǎo)致無砟軌道的承載強(qiáng)度以及使用壽命的下降。

CRTSⅢ型板式無砟軌道：

CRTSⅢ型板式無砟軌道吸收了CRTSⅠ型板式無砟軌道的優(yōu)點(diǎn)，采用雙向預(yù)應(yīng)力軌道板，可有效控制軌道系統(tǒng)的開裂，同時(shí)取消了結(jié)構(gòu)中薄弱的CA砂漿層，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足溫暖、寒冷及嚴(yán)寒等不同氣候條件要求，可以適應(yīng)本線的氣候環(huán)境。

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道：

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道為非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，且路基和隧道地段道床板為連續(xù)結(jié)構(gòu)，其道床板在荷載作用下必然產(chǎn)生裂紋，軌道系統(tǒng)長期在凍融循環(huán)作用下，裂縫會加速發(fā)展，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)耐久性和安全性。

CRTSⅠ型與CRTSⅢ型板式無砟軌道可適用于嚴(yán)寒地區(qū)。CRTSⅡ型板式與CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)在荷載作用下易產(chǎn)生裂縫，不適于嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)用。目前，CRTSⅡ型板式與CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道尚無在嚴(yán)寒地區(qū)大規(guī)模應(yīng)用的工程實(shí)例。

3.3 不同形式無砟軌道經(jīng)濟(jì)比較

京沈客運(yùn)專線全線鋪設(shè)無砟軌道范圍暫按(星火站)CK12+200～DIK686+300(沈陽樞紐外)計(jì)，根據(jù)每鋪軌公里指標(biāo)，經(jīng)初步測算，得出本線采用不同形式無砟軌道造價(jià)(如表2、表3)。

表2 軌道類型經(jīng)濟(jì)比較

注：CRTSⅡ型板式無砟軌道端刺費(fèi)用另計(jì)，60萬/處。

表3 不同形式無砟軌道造價(jià)

采用CRTSⅢ型板式無砟軌道較采用CRTSⅠ型板式無砟軌道工程費(fèi)用少5.6億元，較采用CRTSⅡ型板式無砟軌道少3.2億元，較采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道多12.1億元。CRTSⅢ型板式無砟軌道經(jīng)濟(jì)性較好。

4 結(jié)論

綜上所述，京沈客運(yùn)專線線路大部分位于嚴(yán)寒地區(qū)，CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生裂縫，軌道系統(tǒng)在凍融循環(huán)作用下，裂縫會加速發(fā)展，影響軌道結(jié)構(gòu)的耐久性，對嚴(yán)寒地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性較差；與CRTSⅠ型板式無砟軌道相比，CRTSⅢ型板式無砟軌道采用C40自密實(shí)混凝土取代CA砂漿，結(jié)構(gòu)上取消了薄弱環(huán)節(jié)，且工程造價(jià)較CRTSⅠ、CRTSⅡ型低。因此，京沈客運(yùn)專線區(qū)間正線無砟軌道形式推薦采用CRTSⅢ型板式無砟軌道。

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NIU Feng-ming

2014-10-10

牛鳳鳴(1974—)，男，1997年畢業(yè)于上海鐵道大學(xué)鐵道工程專業(yè)，高級工程師。

1672-7479(2014)06-0081-02

U238

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