高速鐵路背景下既有線路改造關鍵技術研究

摘 要:本文基于筆者多年從事鐵路工程施工的相關工作經驗，以既有線路改造為研究對象，從軌道工程、路基工程、橋涵工程等方面探討了高速鐵路背景下既有線路改造的關鍵技術細節(jié)，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

鐵路既有線提速是目前我國鐵路發(fā)展的主要方向之一，它可緩解我國鐵路運輸緊張狀況，提高鐵路客、貨運輸效率。其不同于傳統(tǒng)的新建鐵路建設，又加上在我國起步較晚，尚無大量成功經驗可供借鑒。對既有鐵路的提速，其有關的技術要求和技術標準也相應提高。在正確評估既有鐵路的現(xiàn)有設備狀況的基礎上，確定相應的提速目標值，經濟、合理地對線路、路基、橋涵、通信信號等工程進行改造，使其滿足提速后列車的安全舒適運行要求。為滿足提速要求，需要進行線路平面(縱斷面)新建、改建，針對由此引起路基新(改)建、既有橋涵接長、橋涵改建、路基加固、更換道碴、更換軌枕等工程問題進行探討。

1速度目標值

只有對提速后的速度目標值確定后，才能進行線路、路基、橋涵等專業(yè)設計。速度目標值確定的原則應該是保證提速后列車安全運行(安全)，投資盡量少(經濟)，設計和施工方案合理可行(合理)。確定其值時一般考慮以下因素:既有鐵路目前的設計行車速度;既有鐵路各種設備目前的技術標準及相應狀態(tài);擬定提速后列車運行組織形式(客貨混行或只有客運);擬定的投資規(guī)模。在上述因素中，既有線路目前的設計行車速度是最主要的決定因素，根據(jù)國內外已有的鐵路提速改造情況，建議當既有鐵路目前的最高運行速度為80km/h、120km/h、160km/h時，提速改造后的最高運行速度為120km/h、140～160km/h、200km/h。

2線路主要技術標準

根據(jù)選定好的提速目標值和列車運行組織形式，以及既有鐵路線路的技術標準，首先需要確定改造后線路的技術標準。主要確定以下參數(shù)。(1)鐵路等級:目前我國提速改造的線路主要還是針對Ⅰ級鐵路，提速后仍為Ⅰ級鐵路。(2)正線數(shù)目:單線鐵路可改造成雙線，雙線鐵路可維持不變，或修建第三線。(3)限制坡度:如能滿足提速后的要求，不要改變限制坡度，以避免線路高程變動較大。(4)最小曲線半徑:針對提速改造后的列車運行速度等參數(shù)的要求，確定改造后的最小曲線半徑，將既有線的小曲線半徑增大。(5)牽引種類:主要依據(jù)改建后列車運行組織形式，是客貨混行或只有客運，則選擇電力牽引或內燃牽引。(6)機車類型:根據(jù)選用的牽引種類和運輸要求，選用相應的機車類型。(7)到發(fā)線有效長:盡量維持既有，以避免引起站場的大規(guī)模改造。(8)閉塞類型:我國干線鐵路采用的為自動閉塞，對其改造，保證其滿足提速要求。(9)線間距:對于雙線鐵路，線間距應滿足列車安全匯車的要求。一般直線地段線間距:時速200km為4.4m，時速160km為4.2m，時速120km為4.0m。曲線地段線間距加寬按《鐵路線路設計規(guī)范》(GB50090-99)執(zhí)行。既有線路線間距不滿足上述要求時，需要加大。10豎曲線:時速160km及以上地段，坡度差大于等于1‰設豎曲線，豎曲線半徑為15000m;時速140km及以下地段，坡度差大于等于3‰設豎曲線，豎曲線半徑為10000m。

3軌道工程

需要確定以下內容:(1)線路形式:對于提速目標V≤140km/h線路，采用普通線路;140km/h

4路基工程

路基作為軌道的基礎，隨著我國既有鐵路的提速改造，對路基的技術要求和技術標準也相應提高，具體包括:路基基床表層不能滿足提速后行車要求時，即基床表層強度不夠時，需要進行基床表層加固;在小半徑加大、線間距加寬及雙繞提速地段的路堤需要幫寬或新建，為了增強新老填土的整體穩(wěn)定性，接觸面必須采取強化措施，對新舊路堤過渡地段也需認真處理。對路堤幫寬地段和新舊路堤過渡地段，需要研究提速路基的動力特性，提出保證路基的強度和穩(wěn)定性的工程措施。

既有路基(不改建地段)基床表層承載力不滿足設計要求時，采用水泥土擠密樁進行加固;例如，如基床設計承載力為190kPa(即提速目標值為200km/h)，水泥土擠密樁可設計為:樁徑0.26m，縱向按枕距、橫向間距0.5m～0.6m，當原承載力為110kPa～130kPa時樁長1.2m，當原承載力為140kPa～150kPa時樁長1.0m，成樁后要求樁身28d無側限抗壓強度≥1MPa，樁身干密度≥1.8g/cm3，樁身含灰比為10%。

5橋涵工程

由于軌道結構不平順的存在，列車在線路上運行將產生一定的振動，使橋梁上的車體、鋼軌、梁體本身和墩臺形成一個整體的振動體系。對橋梁來說，主要產生的是豎向和橫向的振動，其振幅隨列車速度的增加而增大，列車提速后，應從橋梁的動強度、脫軌安全度以及舒適度等3個方面來判斷一座橋梁的使用性能，而不能僅采用沖擊系數(shù)來考慮橋梁的動力響應。

6既有線施工注意事項問題

既有線施工一般是在不中斷行車的條件下進行的，均采用要點封鎖、要點慢行或利用天窗時間作業(yè)，包括利用天窗時間換軌、換枕、換碴，利用要點封鎖散放軌料、放散鋼軌應力、鎖定線路以及拆除、頂進橋涵或架空線路等;橋涵拆除、接長、加固施工，應考慮列車正常運行，為此需要加固線路;道岔采用提前預鋪要點封鎖橫移和縱移的方法進行施工。在運營線上進行的各項施工對既有線的運營干擾較大，施工過渡較為復雜。處理好施工與運營的關系，是確保施工總工期、實行“施工運輸兩不誤”的關鍵所在。為此，各項工程開工前應與運營部門聯(lián)系，注意做好施工防護及前期準備工作，簽訂相關的施工協(xié)議，采取必要的安全措施，與運營部門密切配合，確保運營、施工的安全。