京沈客運專線無砟軌道選型

牛鳳鳴

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

京沈客運專線無砟軌道選型

牛鳳鳴

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142)

以京沈客運專線項目為背景，從無砟軌道結構本身技術特點、環境適應性、經濟合理性、運營管理、施工以及養護維修便利性等方面進行分析，得出京沈客運專線無砟軌道選型結論：推薦采用CRTSⅢ型板式無砟軌道。

無砟軌道 結構選型 軌道結構

1 概況

北京至沈陽鐵路客運專線是國家鐵路網“四縱四橫”高速主骨架京哈通道的重要組成部分，該線建設將以北京為中心的京津冀地區和以沈陽為中心的遼中南城市群地區緊密連接起來，充分發揮鐵路經濟橋梁和交通紐帶作用，對加快區域發展戰略實施，促進城鎮化進程，加快區域經濟協調具有重大現實意義。

京沈鐵路客運專線自北京鐵路樞紐星火站引出，向東北方向依次經過河北省承德市、遼寧省朝陽市、阜新市、錦州市，到達沈陽市既有沈陽站，正線長度696.8 km，設計時速350 km。

2 軌道結構形式

國內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、穩定性強、剛度均勻、耐久性好、平順性高、使用壽命長等特點。無砟軌道建設成本高于有砟軌道，但線路養護維修設備減少，維修費用大幅度降低，其綜合經濟效益明顯。

京沈客運專線是高速鐵路客運專線，設計行車速度為350 km/h。綜合考慮技術可靠、經濟合理等因素，正線原則上采用無砟軌道結構形式。

3 無砟軌道類型

無砟軌道結構形式應根據全線線下工程、環境條件等具體情況，經技術經濟比較后合理選擇。我國高速鐵路客運專線主要采用以下四種無砟軌道結構形式： 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構特點、對環境的適應性及經濟性等方面有所不同。

3.1 不同形式無砟軌道結構特點對比

(1)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式及CRTSⅠ型雙塊式砟軌道結構簡單、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整層為結構的薄弱環節，影響結構耐久性；CRTSⅢ型板式無砟軌道采用配置鋼筋、強度等級為C40的自密實混凝土調整層，消除結構的薄弱環節。

(3)CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道的軌道板為雙向預應力結構，可以有效控制結構裂紋，確保軌道結構的耐久性，對嚴寒地區適應性較好。CRTSⅡ型板式無砟軌道為縱連結構，軌道板間設置寬、窄接縫，并二次澆筑混凝土，結構易出現裂縫；CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道為現澆混凝土結構，結構裂紋不易控制。因此，CRTSⅡ型板式無砟軌道與CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道后期養護維修工作量較大，對嚴寒地區的適應性較差。

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

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

3.2 無砟軌道對氣候條件的適應性

(1)沿線地區氣候特點

沿線地區氣象資料如表1。

表1 沿線地區氣象資料 ℃

《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》(TB/T 10005—2010)中對嚴寒條件、寒冷條件和微凍條件的規定為：嚴寒條件、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性

CRTSⅠ型板式無砟軌道：

CRTSⅠ型板式無砟軌道采用雙向預應力軌道板，設計采用預應力鋼筋配合普通結構鋼筋，避免表面裂縫的產生。根據哈大客運專線設計經驗，通過增加軌道板厚度，特別是我國針對嚴寒地區的實際情況，對CA砂漿相關技術性能指標進行了研究?？紤]以上技術措施并結合哈大客運專線的開通運營，可以認為CRTSⅠ型板式無砟軌道能夠適應嚴寒地區的氣候特點。

CRTSⅡ型板式無砟軌道：

CRTSⅡ型板式無砟軌道采用單向預應力軌道板，軌道板間存在寬、窄接縫，需要二次澆筑混凝土，在新老混凝土結合處容易產生裂縫；同時，橋上縱連底座結構也按允許開裂進行設計。嚴寒地區冬季漫長多雨雪，軌道系統長期在凍脹的作用下，裂縫會加速發展，將導致無砟軌道的承載強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點，采用雙向預應力軌道板，可有效控制軌道系統的開裂，同時取消了結構中薄弱的CA砂漿層，結構設計滿足溫暖、寒冷及嚴寒等不同氣候條件要求，可以適應本線的氣候環境。

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道：

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道為非預應力結構，且路基和隧道地段道床板為連續結構，其道床板在荷載作用下必然產生裂紋，軌道系統長期在凍融循環作用下，裂縫會加速發展，進而影響結構耐久性和安全性。

CRTSⅠ型與CRTSⅢ型板式無砟軌道可適用于嚴寒地區。CRTSⅡ型板式與CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道由于自身結構特點導致其結構在荷載作用下易產生裂縫，不適于嚴寒地區應用。目前，CRTSⅡ型板式與CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道尚無在嚴寒地區大規模應用的工程實例。

3.3 不同形式無砟軌道經濟比較

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

表2 軌道類型經濟比較

注：CRTSⅡ型板式無砟軌道端刺費用另計，60萬/處。

表3 不同形式無砟軌道造價

采用CRTSⅢ型板式無砟軌道較采用CRTSⅠ型板式無砟軌道工程費用少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型板式無砟軌道經濟性較好。

4 結論

綜上所述，京沈客運專線線路大部分位于嚴寒地區，CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅡ型板式無砟軌道結構容易產生裂縫，軌道系統在凍融循環作用下，裂縫會加速發展，影響軌道結構的耐久性，對嚴寒地區環境適應性較差；與CRTSⅠ型板式無砟軌道相比，CRTSⅢ型板式無砟軌道采用C40自密實混凝土取代CA砂漿，結構上取消了薄弱環節，且工程造價較CRTSⅠ、CRTSⅡ型低。因此，京沈客運專線區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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BallastlessTrackselectionoftheBeijing-Shenyangpassengerdedicatedline

NIU Feng-ming

2014-10-10

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

1672-7479(2014)06-0081-02

U238

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