客运专线监理人员培训教材(施组)

铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术403客运专线铁路施工组织探讨高速铁路有限责任公司筹备组何志军第一章客运专线铁路概述一、高速铁路界定的标准高速列车运行速度是一项重要的技术指标，也是铁路现代化水平的重要体现。最高运行速度在20世纪60年代大体是210～240ｋｍ／ｈ,70～80年代为270km／h，90年代为300km／h，21世纪初达到330～350km／h。关于高速铁路界定的标准，60年代日本把新干线速度定为200km／h以上。随着高速铁路技术的发展，欧洲铁路联盟于1996年9月发布的互通运营指导文件（96/0048/EC）对高速铁路有了更确切的规定：新建铁路运行速度达到或超过250km／h；既有线通过改造使基础设施适应速度200km／h；线路能够适应高速，在某些地形困难、山区或城市环境下，速度可以根据实际情况进行调整。目前，我国尚没有明确的高速铁路界定标准，但业内普遍认同欧洲铁路联盟于1996年9月发布的互通运营指导文件（96/0048/EC）对高速铁路的界定标准。新建客运专线铁路的速度目标值在200km／h及以上。二、高速铁路最主要的四个基本的技术特征1.轮轨方面：持久高平顺性的轨道，轻量化高走行稳定性的列车；2.弓网方面：大张力的接触网，高性能的受电弓；3.空气动力方面：流线形、密封的列车，较大的线间距和隧道断面；4.牵引与制动方面：大功率的交-直-交列车和大容量的牵引供电设施，大能力的盘形、再生、涡流列车制动系统和车载信号为主的列控模式。高速铁路是由高质量的铁路新线、性能先进的机车车辆和控制系统组成的庞大技术系统，它集中采用了当代高新技术成就，从涉及到的四个方面实际上可以延伸到整个高速铁路系统，是一项系统工程。铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术404三、高速铁路建运管理模式各国因国情不同而异。大致有四种类型：一是新建高速铁路双线，专门用于旅客快速运输，如日本新干线和法国高速铁路，均为客运专线，白天行车，夜间维修；二是新建高速铁路双线，实行客货共线运行，如意大利罗马—佛罗伦萨高速铁路，客运速度250km／h，货运速度120km／h；三是部分新建高速线与部分既有线混合运行，如德国柏林—汉诺威线，承担着客运和货运任务；四是在既有线上使用摆式列车运行，这在欧洲国家多见，在美国“东北走廊”摆式列车速度为240km／h。我国的客运专线铁路是新建的高速铁路双线，专门用于旅客快速运输。近期采用本线旅客列车和跨线旅客列车混合运行的模式。四、客运专线铁路的主要技术标准我国客运专线铁路的主要技术标准在拟定之中。目前已颁布的京沪高速铁路设计《暂规》的主要技术条件如下：1、铁路等级：高速铁路；2、正线数目：双线；3、设计速度：列车最高运行速度350Km/h，最低运行速度200Km/h；4、运输模式:高中速混跑；5、线间距：5米；6、最小曲线半径：一般7000米、困难5500米；7、最大坡度：12‰；8、到发线有效长度：700米；9、牵引种类及列车类型：电力、动车组；10、列车运行控制方式：自动控制；11、行车指挥方式：综合调度集中。根据《中长期铁路网规划》，我国铁路将形成以京沪、京广、京哈、沪甬深及陇海、浙赣、青太及沪汉蓉“四纵四横”等客运专线为主体，到2020年建设约1万公里的客运专线，约2万公里的客货混跑快速线路，总规模铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术405达到3万公里的客运网络。十余年来，围绕京沪高速铁路，在借鉴世界高速铁路先进技术和经验教训的基础上，结合我国国情路情进行的技术攻关已取得了丰硕的研究成果。这些成果将为即将展开的大规模客运专线铁路建设提供有力的技术支持。第二章工程特点与难点一、客运专线铁路结构工程的技术要求客运专线铁路路基、桥梁、隧道、轨道等的建设标准和技术要求比一般铁路高得多，根本原因是由于客运专线铁路必须保证高速轨道具有持久稳定的高平顺性。这是因为轨道不平顺是引起列车振动、轮轨动作用力增大的主要原因。在高平顺性的轨道上，高速列车的振动和轮轨间的动作用力均较小，行车安全和平稳性、舒适性能够得到保证，轨道和机车车辆部件的使用寿命和维修周期也较长。反之，即使轨道、路基和桥梁结构在强度方面完全满足要求，而平顺性不良时，在高速行车条件下，各种轨道不平顺引起的车辆振动和轮轨动作用力将大幅度提高，使平稳、舒适、安全性严重恶化，甚至导致列车脱轨。为保障高速行车的平稳、安全和舒适，必须严格控制轨道的平顺性。高速铁路轨道的高平顺性主要体现在以下几个方面：钢轨的原始平直度公差要小；焊缝的几何尺寸公差要小；道岔区不能有接头轨缝、有害空间等不平顺；高低、轨向、水平、扭曲和轨距偏差等局部孤立存在的不平顺幅值要小；敏感波长和周期性不平顺的幅值要小；轨道不平顺各种波长的功率谱密度值都要小。保证高速铁路轨道高平顺性，必须满足以下条件：1、路基设计和施工必须满足路基的工后沉降小、不均匀沉降小，在动力作用下的变形小、稳定性高等要求。铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术406高平顺性、高稳定性的路基是确保轨道高平顺性的前提条件。因此：首先，路基必须严格控制工后沉降。京沪高速铁路设计暂行规定中规定“路基工后沉降量一般地段不应大于5cm，沉降速率应小于2cm/年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm”。其次，要严格控制路基的不均匀沉降。在100m范围内的路基不均匀沉降，将直接造成幅值较大的轨道长波高低不平顺，更短范围内的路基不均匀沉降，将直接造成路基的稳固和安全。其三，要控制路基的初始不平顺。这是由于路基的初始不平顺过大，将导致道床厚度不均，道床弹性和残余变形积累不均匀，也会逐渐形成轨道的中长波不平顺。2、桥梁的动挠度等变形必须满足高平顺性的要求桥梁的挠度、折角、扭曲等变形直接影响轨道的平顺性，因此，桥梁梁跨的组合、桥梁的刚度、自振频率等设计应满足轨道的平顺性条件。多跨等距桥梁更要严格控制动挠度形成的周期性不平顺，跨度选择应避开敏感波长，尤其要避免形成最不利周期性轨道不平顺。因此，在一般的桥梁设计中，经常采用多跨等距桥梁，便于施工组织，降低工程造价的设计思路，在高速铁路设计中需要有所改变，而应采用小跨度、大刚度、不等距桥梁梁跨设计，这样比较容易满足平顺性条件。3、道床必须选用硬质、耐磨的道碴，并在铺枕前整平压实选用硬质、耐磨的道碴，并压实道床，对于保证平顺性、提高开通速度、减少道床残余变形积累、降低轨道的养护维修工作量非常有效。近十多年来国外重载、高速铁路均已采用。铁科院轨道动力学试验室进行的试验也证实了国外这一重要措施的效果。在完全相同的货车滚压条件下，经过123万吨通过总重，道床下层经压实的轨道与未经压实的轨道相比，最大残余变形前者为15mm，后者为50mm，相差3.3倍，接头部最大不平顺，前者为13mm，后者为42mm，相差3.2倍，压实道床的效果十分明显。4、严格控制轨道的初始不平顺轨道初始不平顺是运营后各种轨道不平顺发生、发展和恶化的根源，铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术407若不进行严格控制，将造成运营过程中难以处置的无穷后患。根据欧洲的研究，轨道初始不平顺状态对以后轨道长期的平顺状态和维修工作量有决定性影响。初始状态好的轨道，维修周期长，能长期保持良好的水平；初期状态不好的轨道，不仅维修周期短，增加维修作业次数也很难改变轨道初期“先天”的不良水平。日、法、德、瑞等国都制定了非常严格的轨道铺设精度标准。因此，要提高轨道的铺设精度标准，严格控制轨道的初始不平顺。总之，高速铁路是否能够安全、平稳、舒适运行，是通过轨道的平顺性来体现的，但真正影响高速列车安全、平稳、舒适运行的不仅仅是轨道，而是由路基、桥梁和轨道等组成的基础设施整体。因此，高速铁路各结构物的设计，不仅要强调各结构物本身的高平顺性和稳定性，还要强调各结构物组合后的平顺性和稳定性，要对车、线、桥（或路基）的组合进行动力仿真分析，确保高速列车安全和舒适地运行。二、工程特点与难点以京沪高速铁路为例。1、路基设计理念新。为保证轨道具有持久的平顺性，路基结构设计首次采用了变形和强度结合控制的原则。目的为轨道提供一个强度高、刚度大且纵向变化均匀、长久稳定、顶面平顺的弹性基础。结构标准高。路基基床由表层和底层组成,表层厚度应为0.7m，底层厚度应为2.3m，总厚度为3.0m。其中，基床表层由5～10cm厚的沥青混凝土防水层和65～60cm厚的级配碎石或级配砂砾石组成。基床底层填筑A、B组填料。路基与桥台及路基与横向结构物间过渡段、地层变化较大处和不同地基处理措施连接处，是不均匀沉降容易产生的常见部位，在地基处理和路堤设计中采取了逐渐过渡的方法，减少不均匀沉降，以满足轨道平顺性要求。工后沉降和沉降率控制严格。规定路基工后沉降一般地段（含软土路基）不大于5cm，年沉降率不大于2cm；过渡段，工后沉降不大于3cm。对沉降控制较困难的软土及松软土地质地段的路基均采取了地基加固措施。铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术408填料标准高。路基结构所使用的材料质量必须先期选择和确定。基床表层和各种过渡段增加了一项反映土体动应力特性的质量控制指标----动态变形模量EVd，要求K30、EVd、n三项指标同时检测，均必须满足压实标准。基床表层所采用的级配碎石或级配砂砾石等材料，基床底层采用的A、B组填料均有严格的材质、粒径和级配要求，为保证达到设计标准，设级配碎石拌合站或填料改良场，对填料进行集中拌合或改良。路堤施工的工期长。根据国外及国内秦沈客运专线、京沪高速铁路昆山试验段的施工经验，良好地基的有碴轨道路堤填筑后一般放置1个月以上，地基不良地段路堤放置6个月以上；黏土地基上路堤支承板式轨道时需放置6个月以上，其他地基放置3个月以上；同时，要预先进行详细地质地基勘察，进行必要的沉降观测，并测算沉降稳定时间，以保证预压时间，达到稳定时间和沉降要求。铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术409附：高速铁路与普速铁路主要技术参数对比表路基技术参数对比序号项目名称高速铁路Ⅰ级铁路（重载）1路基宽度路堤13.8米11.6米2路堑13.8米11.2米3路基基床表层厚度0.7米0.6米4底层厚度2.3米1.9米5填料基床表层必须使用级配碎石或级配砂砾石可使用A、B组填料，有条件地使用C组填料6底层应采用A、B组填料或改良土可使用A、B、C组填料，有条件地使用D组填料7路堤下部可采用A、B、C组及改良土可采用A、B、C、D组填料8压实标准基床表层细粒土不使用K30≥90、Kｈ＜0.919粗粒土K30≥190、Evd≥55、ｎ＜18%K30≥120、Dｒ＜0.7510基床底层细粒土K30≥110、K＜0.95K30≥80、Kｈ＜0.8911粗粒土K30≥130、ｎ＜28%K30≥100、Dｒ＜0.7012路堤下部细粒土K30≥90、K＜0.90K30≥70、Kｈ＜0.8613粗粒土K30≥110、ｎ＜31%K30≥80、Dｒ＜0.6514沉降控制标准工后沉降≯5厘米，年沉降率＜2厘米；过渡段工后沉降≯3厘米沉降比控制（C＝0.005～0.025）15过渡段20m范围内基床表层的级配碎石内掺入3～5%的水泥，表层以下以级配碎石分层填筑,填筑压实标准应满足K30≥150MPa/m、Evd≥50MPa和孔隙率n＜28%。末设过渡段铁路客运专线监理人员培训教材铁路客运专线主要技术标准及施工监理技术410要建立先进、可靠、精确、完整、有效的质量控制与检测体系，保证：（1）地质勘察深度及所采用的设计方法和计算参数正确；（2）填料特性、工程措施及适用范围全过程受控。（3）路基均匀或不均匀沉降及其沉降数值得到持续正确的检查。路基上的各种设备宜与路基同步修建，并不得因其设置而损坏和危及路基的稳固与安全。2、桥梁高速铁路的桥梁设计，除满足一般铁路桥梁的要求外，还需满足一些特殊的要求，这是因为在高速列车运行条件下，结构的动