高速铁路和普速铁路土建工程标准选择的差别

高速铁路和普速铁路土建工程标准选择的差别根据UIC（国际铁道联盟）的定义，高速铁路是指营运速度达到每小时200～250公里的铁路系统。在我国，一般将高速铁路统称为客运专线，采用“高速铁路”这个名称的只有京沪高速铁路，之所以采用这个名称，是历史上延续下来的结果。由于运行速度的不同，高速铁路和普速铁路在标准选择上存在着极大的差异，下面就以时速350km/h的高速铁路和140km/h的普速铁路作为比较对象，分几个方面来进行阐述、比较。一、线路的平面和限制坡度的选择1、最小曲线半径的选择曲线半径选择和列车的运行速度、超高以及欠超高有密切关系。详见以下公式：R≥11.8V2/（Hmax+Hq）式中：R——计算采用的曲线半径，以m计；V——列车最高的行车速度（km/h）；Hmax——最大超高（mm）；Hqx——允许欠超高（mm）高速铁路（时速350km/h）：最小曲线半径一般为为7000m，困难为5500m，最大曲线半径为12000m，一般采用曲线半径为8000～10000m。曲线半径太小需要限速，曲线半径太大，养护维修很困难。普速铁路（时速140km/h）：最小曲线半径为1600m，困难条件下采用1200m；最大曲线半径为12000m，一般采用曲线半径为2000～4000m。2、线间距的选择正线线间距要保证列车在高速运行会车之时不至于产生危险，考虑风压力、列车限界等因素，标准采用如下：高速铁路（时速350km/h）：正线线间距采用5.0m；普速铁路（时速140km/h）：正线线间距采用4.0m。高速铁路正线同既有普速铁路相邻之时，线间距不能小于5.3m，这是考虑到普速铁路需要设置自动闭塞高柱信号机的要求，如果，两线间还需要设置接触网以及其他行车设备，则线间距需要根据计算进行确定。对于车站而言，站内正线线间距，当线间没有其他设备之时，不管高速还是普速均需要采用5.0m，或者5.3m，这是考虑到车站道岔的铺设要求，以及高柱信号机的设置要求。如果站内正线采用4.0m，那么很多交叉渡线和单渡线无法进行铺设。3、缓和曲线的选择缓和曲线的设置，主要是保证线路圆曲线和直线之间的过渡衔接问题，速度越高，对缓和曲线要求越高，同时，缓和曲线和曲线半径成非线性的反比关系，即曲线半径越大，缓和曲线长度越小。铁路上的缓和曲线一般均采用三次抛物线线形。高速铁路（时速350km/h）：当曲线半径采用12000m之时，缓和曲线最大采用280m，一般采用250m，最小采用220m。当曲线半径采用7000m之时，缓和曲线最大采用670m，一般采用590m，最小采用540m。普速铁路（时速140km/h）：当曲线半径采用12000m之时，缓和曲线采用40m。当曲线半径采用1200m之时，缓和曲线一般采用150m，最小采用130m。4、最小夹直线和圆曲线的选择缓和曲线间夹直线和圆曲线的最小长度主要是受列车运行平稳性和旅客乘坐的舒适度控制。夹直线和圆曲线长度的选择，考虑列车在缓和曲线的出入口产生的振动不至于叠加，同列车的振动、衰减特性以及运行速度有关。根据实际测验，车辆振动的周期为1s，列车经过缓和曲线之时产生的振动需要1.5~2个周期才能衰减完，因此，如果按照两个周期进行考虑，按照下面公式计算：Lmin=2×Vmax/3.6≈0.6Vmax。高速铁路（时速350km/h）：夹直线和圆曲线最小长度一般采用280m，困难条件下采用210m。普速铁路（时速140km/h）：夹直线和圆曲线最小长度一般采用110m，困难条件下采用70m。5、限制坡度的选择线路的限制坡度标准的选择，同列车的牵制定数、牵引质量、机车类型、制动能力、空重车运行方向以及地形地貌等有很大关系。高速铁路（时速350km/h）：由于牵引定数小，列车质量轻，最大限坡一般采用20‰，困难条件下可以采用25‰，但是在设计中很少采用。动车出入段线的最大限坡可以达到30‰。普速铁路（时速140km/h）：一般而言，当牵引定数为6000t时，线路的限制坡度一般不大于4‰，最大采用12%（大秦线空车方向）。二、轨道标准的选择对于普速铁路而言，由于列车通过速度低，旅客对舒适度要求不高，对线路的磨损没有高速铁路那么厉害，因此，为了降低造价，均采用有砟轨道。对于高速铁路而言，当时速达到300km/h以上之时，列车对轨道的损害要高得多，况且，高速铁路对旅客的舒适度以及列车运行的平稳性要求极高，这就需要采用无砟轨道，无砟轨道属于刚性结构，一旦铺就，很多年也不用更换维修，节省大量的养护维修工作量和费用，当然，前期投资要比有砟轨道高得多。无砟轨道技术在国外已经很成熟，一般而言，在国外经常采用的无砟轨道有以下三种：1、长枕埋入式。由横向穿孔轨枕、道床板、底座等构件组成，结构耐久可靠，制造、施工简单，初期投资相对较小，可修复。2、弹性支承块式。由弹性支承块(支承块、橡胶套靴、块下大橡胶垫板)、道床板、底座等构件组成，该结构减振、降噪性能好，结构简单，施工方便，初期投资较大，可修复。实际采用之时，也称为双块式无砟轨道。（1）路基地段路基地段双块式无砟轨道结构由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板及混凝土支承层组成，如图1所示。图1路基地段双块式无砟轨道横断面图（2）桥梁地段（含站内桥梁、刚构及无填土框构）桥梁地段双块式无砟轨道结构由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板及混凝土底座组成，如图2所示。图2桥梁地段双块式无砟轨道横断面图3、板式轨道。由预制轨道板(PC或RC)、CA砂浆调整层、凸形挡台、底座等构件组成，轨道高度低、自重轻，现场组装工作量少，需专门制造、施工设备，初期投资大，可修复。其中板式无砟轨道还分为I型板式无砟轨道和II型板式无砟轨道。CRTSI型板式无砟轨道横断面见图1。图1路基地段CRTSI型板式无砟轨道断面图CRTSⅡ型板式无砟轨道横断面见图2。图2路基地段CRTSⅡ型板式无砟轨道横断面图京津城际采用的是和德国博格公司合作生产的CRTSII型板式无砟轨道。三、道岔标准的选择道岔标准的选择也是和列车的运行速度密切相关的。一般而言，对于普速铁路而言，列车直向通过速度不大于200km/h，正线与到发线连接用道岔不得小于12号，侧向允许通过速度为80km/h时，道岔号数不得小于18号；侧向允许通过速度为50km/h时，道岔号数不得小于12号。对于高速铁路而言，列车直向通过速度大于200km/h，正线与到发线连接用道岔不得小于18号。联络线和高速正线衔接的道岔，当侧向通过速度大于200km/h之时，采用50号道岔，这种道岔还在研制期间，在国内还未采用过。联络线和高速正线衔接的道岔，当侧向通过速度不大于160km/h之时，采用42号道岔，这种道岔由宝鸡桥梁厂研制生产，在京沪高速铁路上正在采用。四、路基标准的选择高速铁路对路基的标准要求很严格，主要是考虑路基沉降会对无砟轨道造成损害，所以控制路基沉降是首先要解决的问题。普速铁路：1、路基标准横断面型式一次修筑单、双线路基的路拱形状为三角形，由中心向两侧设4％的横向排水坡。曲线加宽时，仍保持三角形路基面形状不变。单线路基路拱形状为三角形，曲线加宽时仍保持三角形路基面形状不变。另外基床底层顶部做成向外4％的横向排水坡。路肩宽度：路堤两侧均为0.8m；路堑两侧均为0.6m。设电缆槽时两侧路肩进行加宽。碎石类土、砂土及其它类型土质路堑，在侧沟外侧设置平台，平台宽度为2.0m。2、基床结构型式、填料规格及压实标准基床由表层与底层组成。基床厚度为2.5m，其中基床表层0.6m，基床底层1.9m。跨线列车联络线、动车组走行线、京山线、津浦线基床表层采用A组填料，基床底层采用A、B组填料；II级铁路基床表层优先采用A组填料，其次为B组填料，基床底层采用A、B、C组填料，采用C组填料时，其塑性指数不得大于12，液限不得大于32％，否则采取土质改良或加固措施。高速铁路：1、路基面宽度及形状路基面宽度一览表线别路基面宽线间距350km/h有碴轨道13.85.0350km/h无碴轨道13.65.0路基面宽路基面宽线间距路堤(m)5.0路堑(m)13.85.013.65.0轨道结构高度(m)轨枕底面以下0.35根据采用的轨道结构确定有碴轨道路基面形状为三角形，由路基面中心向两侧设4%的横向排水坡,路基面加宽时，仍保持三角形形状。基床底层顶面、基床以下路基面自中心向两侧设4%排水坡。无碴轨道路基面形状直线地段为梯形，轨道的混凝土底座范围为平面，边缘以外设向两侧不小于4%的横向排水坡。基床底层顶面、基床以下路基面自中心向两侧设4%排水坡。2、路基基床结构及相关要求高速铁路路基基床由基床表层和底层双层结构组成。基床表层采用级配碎石填筑。基床底层采用A、B组填料或改良土填筑。有碴轨道基床表层由5～10cm的沥青混凝土和65～60cm厚的级配碎石组成，厚度为0.7m，底层厚度为2.3m，总厚度3.0m。无碴轨道基床表层与混凝土支承层总厚度为0.7m，底层厚度为2.3m，其中基床表层由不小于0.4m厚的级配碎石填筑，并在无碴轨道双线之间和混凝土支承层外至电缆槽内侧设0.1m厚沥青混凝土防渗层。除此之外，为了保证路基稳定和控制沉降量，路基设计之时，还在路基基床底层以下设置CFG桩进行加固。