中國鐵道科學研究院集團有限公司2018年度科技成果簡介

1 高速鐵路泡沫輕質土路基關鍵技術及工程應用

項目主要研究內容包括：高速鐵路泡沫輕質土強度發展機理及其性能演變規律；高穩定性發泡劑和高速鐵路高性能泡沫輕質土；高速鐵路泡沫輕質土路基結構形式及設計方法；高速鐵路泡沫輕質土路基成套施工技術。技術創新主要包括：(1)揭示了高速鐵路泡沫輕質土強度發展機理及其性能演變規律，建立了基于經典Powers模型的多因素強度變化函數模型，揭示了泡沫輕質土硬化過程的強度發展機理；揭示了高周、高頻、低荷載作用下泡沫輕質土靜、動態力學性能和破壞形式；掌握了動荷載、干濕循環、凍融循環、浸水、硫酸鹽腐蝕等作用下泡沫輕質土性能演變規律。(2)研發了高穩定性發泡劑和高速鐵路高性能泡沫輕質土，研制了適用于0～45 ℃環境使用的高穩定性發泡劑，揭示了纖維對泡沫輕質土抗壓、抗折強度的增強機制，獲得了不同類型防水劑對泡沫輕質土防水性能的影響規律，研發了高強度、高延性、低滲透、長耐久的高性能泡沫輕質土。(3)提出了高速鐵路泡沫輕質土路基結構形式及設計方法，揭示了泡沫輕質土路基的動態響應規律，提出了路基幫寬、過渡段、軟土路基和陡坡路段等地段的泡沫輕質土路基結構形式，提出了不同層位泡沫輕質土強度、耐久性等控制參數及指標，建立了泡沫輕質土路基設計方法。(4)形成了高速鐵路泡沫輕質土路基成套施工技術，研發了泡沫輕質土“發泡—混合—澆筑”一體式的高精度、全封閉、自動化生產裝備，發明了梳妝撥齒型纖維上料裝置，建立了高速鐵路泡沫輕質土路基施工全過程質量控制與檢驗標準，形成了分層連續式快速施工工藝及成套技術。成果成功應用于7條高速鐵路泡沫輕質土路基工程建設，包括：石濟高鐵引入京滬高鐵德州東站、雄忻高鐵引入大西高鐵忻州西站、滬昆高鐵曲靖北站、商合杭高鐵肥東站、鄭徐高鐵鄭州樞紐、貴陽高鐵樞紐站場工程、滬通鐵路并行既有京滬線幫寬路基工程等七條高速鐵路路基工程，應用泡沫輕質土總量超過280 000 m3，歷經高低溫、行車及環境作用考驗，泡沫輕質土質量穩定，工后沉降小，對臨線擾動少，有效解決了既有高鐵近接幫寬和軟土地基處理的變形控制和安全運營難題，降低了工程造價，縮短了建設工期，取得了顯著的社會和經濟效益。項目于2018年9月通過了中國鐵路總公司科技與信息化部組織的技術評審。

2 鐵路橋梁預應力管道自動壓漿系統應用技術研究

預應力管道壓漿是后張法預應力混凝土橋梁工程預應力施工的主要環節和關鍵工序，作為主流技術，真空輔助壓漿技術對提高管道壓漿質量起到了積極的作用，但是仍然存在人為主觀因素影響大、設備自動化程度不高以及現場粉塵污染嚴重等問題，同時作為隱蔽工程，管道內監控也一直是壓漿施工控制的重點和難點。為提高鐵路橋梁預應力管道壓漿質量和工程管理水平，項目通過研究壓漿施工全過程自動化控制技術和施工數據信息化管理技術，研制成功適用于鐵路橋梁的自動壓漿設備及配套自動化控制和信息化數據管理系統。研究內容包括：(1)關鍵設備和整機集成。研制開發出壓漿連續穩定、結構簡單、維護方便的柱塞式雙向連續自動壓漿泵，并優選真空泵、設備電機和計量測試裝置等部件，形成集“自動計量、自動配料、自動壓漿、自動抽真空”等功能于一體的新型自動壓漿一體機，提高現場工效，降低勞動強度，確保壓漿施工質量穩定可靠。(2)全過程自動控制和數據管理系統。研制出基于PLC的壓漿施工全過程自動控制系統，能夠可靠、穩定、高效地自動協同控制上料、制漿、儲漿、抽真空、壓漿以及除塵和清洗各工序；建立壓漿數據終端和遠程采集、存儲、分析、展示程序及平臺，實現工程數據信息化管理。(3)自動壓漿工藝和關鍵參數。通過反復試驗驗證，形成“單端真空壓漿、兩端排氣放漿”的整套自動化施工工藝，實現管道充分排氣放漿，提高壓漿密實度，同時將靜態稱量、壓漿速度控制、壓漿量計量等研究成果納入整體工藝，確保優質、高效壓漿。(4)壓漿密實度識別技術。運用管道壓漿密實度判定的方法和技術措施，通過實際壓漿量與理論壓漿量的比較，進而判斷出管道狀態和壓漿密實度，解決管道壓漿這一隱蔽工程的質量監控難題。(5)除塵技術。將集塵和粉塵處理技術納入自動壓漿系統，改善傳統壓漿施工過程中粉塵污染環境、威脅職業健康安全的現狀。技術創新點體現在：(1)高度集成的自動壓漿施工一體機；(2)高效、優越的自動壓漿工藝；(3)穩定、高效的全自動控制系統和數據信息化管理系統；(4)連續式雙向柱塞保壓自動壓漿泵；(5)吸塵集塵技術。研究成果應用于魯南客專 、鄭阜客專、京沈客專、京雄高鐵的梁場和現澆梁。項目于2018年9月通過了中國鐵路總公司科技與信息化部組織的技術評審。

3 鐵路隧道結構防排水技術深化研究及應用

項目針對鐵路隧道防排水系統影響工程質量與安全運營的關鍵共性問題，從鐵路隧道防排水機理、新型防排水材料與智能制造、鐵路隧道防排水系統設計理念與方法、鐵路隧道防排水系統施工工藝與智能裝備及可維護技術等方面開展系統研究，重點研究防排水系統長期制約工程質量與威脅運營安全的瓶頸技術與防排水系統性能適應與功能保持方面關鍵技術，研究建立鐵路隧道防排水系統標準技術體系。技術創新點包括：(1)剖析了鐵路隧道傳統防排水系統存在的問題，基于鐵路隧道拱墻、接縫、隧底、洞室等結構部位防排水特性，明確了防排水系統病害類型與表現特征，解析了防排水系統病害成因機理與影響因素。(2)研發了鐵路隧道系列新型防排水材料，揭示了新型防排水材料防排水機理，明確了防排水材料結構形式、性能指標、檢驗方法等要求，創建了關鍵性能指標試驗檢定方法，首次系統建立了鐵路隧道防排水材料技術標準體系。(3)開發了鐵路隧道新型防排水材料信息化監造系統，搭建了智能化生產制造示范線，實現了鐵路隧道防排水材料生產制造的全過程信息化監控與追溯，奠定了鐵路隧道防排水關鍵原材料智能制造基礎。(4)建立了鐵路隧道防排水系統分區、分類、分部及可維護的設計理念，提出了不同環境條件下的鐵路隧道防排水系統類型與結構形式，明確了設計依據及適用范圍，創新了鐵路隧道防排水系統多維選型與自動匹配的設計方法。(5)研發了智能型鋪掛臺車，實現了鐵路隧道防排水系統智能化施工，革新了鐵路隧道防排水系統拱墻粘貼式、隧底裝配式、洞室噴涂式等工藝工法，建立了示范應用工點，提高了綜合工效、工程質量及技術裝備水平。(6)基于微型化、可視化、便捷化的原則，提出了適用于鐵路隧道排水管路可視化探測技術，研發了排水系統高壓疏通設備，形成了不同工況條件下的合理疏通參數配置組合與操作工藝，首次實現了鐵路隧道防排水系統全壽命周期的可維護。(7)形成了鐵路隧道新型防排水系統，建立了具有自主知識產權的鐵路隧道防排水技術體系。鐵路隧道新型防排水系統成功應用于哈牡、成貴、銀西、京沈、蘭渝、京張、貴南、贛深等多條高速鐵路隧道建設工程實踐中，分別納入《鐵路隧道襯砌施工技術規程》《鐵路隧道防排水補充規定》《鐵路隧道防排水通用參考圖》《鐵路隧道防排水材料》《鐵路工程噴膜防水材料》等技術標準或規程，形成了完善的鐵路隧道防排水技術標準體系。項目于2018年9月通過了中國鐵路總公司科技與信息化部組織的技術評審。

4 鐵路隧道防護門結構設計及施工技術研究

項目主要研究內容包括：(1)鐵路隧道防護門應用現狀調查分析；(2)鐵路隧道防護門新型材料及性研究；(3)鐵路隧道防護門結構設計及參數優化研究；(4)鐵路隧道防護門配套安裝工藝及養護維修研究；(5)鐵路隧道防護門通用技術條件和檢驗驗收標準。所研發新型防護門耐火極限3 h，可承受±6 kPa疲勞荷載200萬次，鉸頁開啟不低于10萬次，較金屬防護門，重量減輕2/3，生產效率提高10倍以上，安裝效率提高5倍以上，使用年限提高10年以上。技術創新點體現在：(1)研發了具有輕質、高強、耐腐蝕并滿足防火、抗爆、抗疲勞性能要求的鐵路隧道玻璃纖維增強復合材料防護門，優化了防護門生產工藝；(2)提出了鐵路隧道防護門的結構形式及外部涂裝要求；(3)提出了防護門整體抗疲勞性能指標與檢驗方法；(4)開發了隧道防護門運維狀態智能分析監控系統；(5)形成了隧道防護門模塊化施工安裝工藝；(6)形成了隧道防護門產品質量及施工驗收方法。研究成果應用于徐蘭、杭甬、濟青等多條高速鐵路隧道工程中，技術經濟與社會效益顯著。項目于2018年11月通過了中國鐵路總公司科技與信息化部組織的技術評審。