【正文】 4)無砟 有砟軌道經(jīng)常維修費(fèi)用(維修工作量)對比分析日本山陽新干線有砟 無砟軌道1990年前歷年從事各項(xiàng)維修費(fèi)用及年平均費(fèi)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，資料顯示：歷年板式軌道維修費(fèi)用與有砟軌道維修費(fèi)用之比大約為1：，其主要原因是有砟軌道的維修工作主要用于“綜合搗固”、“起道”及道床作業(yè)有關(guān)的“其他”作業(yè)。而無砟軌道則沒有“綜合搗固”、“起道”作業(yè)，并且“其他”作業(yè)也大量減少，剩下的“扣件”及“填層”作業(yè)量相對較少。德國鐵路對無砟軌道和有砟軌道維修費(fèi)用也進(jìn)行過大量的統(tǒng)計(jì)分析：無砟軌道主要用于過渡段處理（(平均每過渡段平均維修費(fèi)用1920馬克)，其次是用于軌道檢查(每年每千米軌道檢查費(fèi)用720馬克)，而真正用于線路維修和其他作用的費(fèi)用很少。(5)無砟、有砟軌道經(jīng)濟(jì)效益對比分析根據(jù)國外的經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行有砟軌道和無砟軌道的經(jīng)濟(jì)對比分析時(shí)，只比較結(jié)構(gòu)本身的工程費(fèi)和維修費(fèi)，并不涉及到線下部結(jié)構(gòu)的費(fèi)用。德國鐵路于1998年對無砟軌道和有砟軌道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了系統(tǒng)的比驕傲分析。在“經(jīng)濟(jì)性比較”中指出，過去，有砟軌道的工程投資明顯低于無砟軌道。在研究開發(fā)初期，無砟軌道的工程造價(jià)是有砟軌道的好幾倍，而目前的價(jià)格比值有利于無砟軌道。1974年日本板式軌道正式鋪設(shè)，到20年后的1994年進(jìn)行總結(jié)的時(shí)候，在新干線上鋪設(shè)的板式軌道合計(jì)935Km，加上在窄軌鐵路上鋪設(shè)的板式軌道共計(jì)有2400多延長公里。在工程造價(jià)的總結(jié)中指出：～，板式軌道中增加的投資可以在9年內(nèi)得到償還。通過國外有關(guān)無砟軌道工程投資的合理償還分析，結(jié)合我國秦沈線、京津城際客運(yùn)專線的鋪設(shè)了無砟軌道的鐵路線路的使用運(yùn)營情況，證明無砟軌道比有砟軌道具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。(6)無砟、有砟軌道維修天窗時(shí)間對比分析目前，有高速鐵路的國家，由于鐵路未能成網(wǎng)，高速鐵路的運(yùn)營距離和時(shí)間都不能很長，在一定時(shí)間內(nèi)沒有客運(yùn)需求，一般都作為線路維修“天窗”。無砟軌道沒有有砟軌道床的養(yǎng)護(hù)與維修作業(yè)，其維修作業(yè)量和作業(yè)人員大大減少，并免除了與道床養(yǎng)護(hù)和維修有關(guān)的大型養(yǎng)路機(jī)械上到作業(yè)，其綜合維修天窗時(shí)間的設(shè)置時(shí)間就可以大大縮短。在有砟軌道條件下，綜合維修天窗時(shí)間決定于線路維修作業(yè)需求，這就必須預(yù)留很長的時(shí)間。由于無砟軌道的維修作業(yè)時(shí)間很短，綜合維修天窗的設(shè)置時(shí)間將取決于接觸網(wǎng)的維修作業(yè)需要。根據(jù)有關(guān)研究，接觸網(wǎng)維修作業(yè)時(shí)間為2小時(shí)左右。我國在大量建設(shè)客運(yùn)專線的情況下，使用無砟軌道可以大大減少綜合維修天窗時(shí)間，大大增加列車的運(yùn)行速度的往返站點(diǎn)間的頻率，有效地增加線路的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 國外無砟軌道類型及特點(diǎn)無砟軌道是一種少維修的軌道結(jié)構(gòu)，它利用成型的組合材料代替道砟，將輪軌力分布并傳遞到路基基礎(chǔ)上。無砟軌道按照結(jié)構(gòu)可以分為整體結(jié)構(gòu)式和直接支撐式。路基上的無砟軌道一般由基礎(chǔ)防凍層、支撐層、承載層、防排水系統(tǒng)、軌道扣件系統(tǒng)，以及其他附屬設(shè)施共同構(gòu)成。而橋梁和隧道中的無砟軌道，直接在結(jié)構(gòu)的混凝土上鋪設(shè)。各國無砟軌道的系統(tǒng)構(gòu)成具有不同特點(diǎn)。 博格板式無砟軌道博格板式無砟軌道系統(tǒng)的前身是1979年鋪設(shè)在德國卡爾斯費(fèi)爾德一達(dá)豪的一種預(yù)制板式無砟軌道。通過對其進(jìn)行包括預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)尺寸、縱向連接等方面的優(yōu)化改進(jìn)；采用先進(jìn)的數(shù)控磨床來加工預(yù)制軌道板上的承軌槽；使用快速方面的測量系統(tǒng)，使用精度容易滿足高速鐵路對軌道幾何尺寸的高要求。高性能瀝青水泥沙漿墊層可以為軌道提供適當(dāng)?shù)膭偠群蛷椥?。博格公司軌道板施工研制生產(chǎn)了成套的設(shè)備，使得博格板式軌道機(jī)械化程度高于一般軌道結(jié)構(gòu)。博格板式無砟軌道已獲得了德國聯(lián)邦鐵路管理局頒發(fā)的許可證，目前正在德國紐倫堡至英戈?duì)柺┧氐男陆ǜ咚倬€上鋪設(shè)。系統(tǒng)組成：(1)系統(tǒng)構(gòu)成路基上博格板式軌道系統(tǒng)和構(gòu)造見下圖。其層次構(gòu)成依次為：級配碎石構(gòu)成的防凍層(FSS)30cm厚的水硬性混凝土支承層(HGT)、3cm厚的瀝青水泥沙漿層、20cm厚的軌道板，在軌道板上安裝扣件。博格板式軌道系統(tǒng)軌頂至水硬性混凝土頂面的距離為474mm。(2)軌道板預(yù)制軌道板是在預(yù)應(yīng)力臺座上生產(chǎn)出來的，混凝土強(qiáng)度等級為C45/55，可以采用普通混凝土或鋼纖維混凝土。預(yù)制軌道板的橫向?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋，縱向?yàn)槠胀ㄤ摻?，板與板之間在縱向通過伸出鋼筋進(jìn)行傳力連接。采用這種預(yù)制軌道板的軌道均勻性好 耐久性強(qiáng)，橫向及縱向的抗滑移阻力高。在混凝土預(yù)制軌道板的收縮徐變完成后，使用數(shù)控磨床對承軌臺進(jìn)行機(jī)械加工(承軌臺在生產(chǎn)時(shí)已留出了加工余量)，可以達(dá)到極好的精度，大大減少了現(xiàn)場調(diào)試工作。軌道板進(jìn)行安裝定位時(shí)不需過渡軌，只需對承軌臺上指定的測量點(diǎn)進(jìn)行精確定位即可。預(yù)制軌道板有以下3種形式：1)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制軌道板,板厚200mm的單向預(yù)應(yīng)力混凝土板，板與板之間有縱向連接，適用于路基、橋長25m及以下的橋梁和隧道。2)特殊預(yù)制軌道板。板厚300mm的鋼筋混凝土板，可用在長度大于25m的橋梁上。特殊預(yù)制軌道板設(shè)有減振系統(tǒng)(質(zhì)量彈簧系統(tǒng))，必要時(shí)還可在特殊預(yù)制板里安裝信號設(shè)備。3)其他補(bǔ)充型預(yù)制軌道由于存在著橋梁、隧道、道岔和新線與既有線路的接處等控制點(diǎn)，必要時(shí)需對預(yù)制軌道板的長度進(jìn)行調(diào)整。(3)水硬性材料支承層(HGT)該層厚度為300mm，由素混凝土構(gòu)成。水硬性材料支承層的作用是保證系統(tǒng)剛度從防凍層經(jīng)預(yù)制軌道板到鋼軌的遞增。在隧道和明洞里不設(shè)水硬性混凝土支承層，直接鋪設(shè)在結(jié)構(gòu)底板上。(4)防凍層路基上應(yīng)鋪設(shè)一層防凍層，以防止路基因凍融循環(huán)所引起的凍脹。防凍層由級配碎石組成，也具有防止毛細(xì)作用發(fā)生的功能。(5)溝槽為防止軌道扣件處混凝土出現(xiàn)裂縫，在承軌臺之間預(yù)設(shè)了溝槽。(6)承軌臺軌道扣件安裝在承軌臺上。承軌臺用數(shù)控機(jī)床磨削加工。(7)軌道扣件預(yù)制軌道板磨削工序完成之后，在工廠里預(yù)安裝軌道扣件。圖31 橋長小于25m橋上博格板無砟軌道截面博格板式軌道除了完全滿足德國鐵路對于軌道的技術(shù)要求外，還具有以下特點(diǎn)。1)軌道板在工廠批量生產(chǎn)，進(jìn)度不受施工現(xiàn)場條件制約。2)每塊板上有10對承軌臺，承軌臺的精度用機(jī)械打磨并由計(jì)算機(jī)控制。工地安裝時(shí)，不需對每個軌道支撐點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使工地測量工作可大大減少。3)預(yù)制軌道板可用汽車在普通施工便道上運(yùn)輸，并通過龍門吊直接在線路上鋪設(shè)，無須二次搬運(yùn)。4)現(xiàn)場的主要工作是瀝青水泥沙漿層的灌注，灌漿層在灌注5~6h后即可硬化。5)具有可修復(fù)性，除在每個鋼軌支撐點(diǎn)處(軌道扣件)調(diào)高余量外，還可調(diào)整預(yù)制板本身的高度。6)博格板式軌道的缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，成本相對較高。 圖32 橋長大于25m橋上博格板式軌道板標(biāo)準(zhǔn)截面適應(yīng)不同基礎(chǔ)設(shè)施條件的博格板式無砟軌道：1)路基博格板式無砟軌道在路基上的標(biāo)準(zhǔn)截面，見圖32。為了將工后沉降控制在允許范圍內(nèi)，必要時(shí)應(yīng)對地基進(jìn)行加固處理。在路基上鋪設(shè)預(yù)制軌道板(間隙為50mm)，首先使用調(diào)高裝置對軌道板進(jìn)行調(diào)整和精確定位，再將軌道板與水硬性材料支承層之間的間隙進(jìn)行密封處理，灌漿后密封灌漿孔。接下來進(jìn)行軌道板的連接。先在窄縫處灌漿然后連接張拉預(yù)制軌道板兩端露出的螺紋鋼筋，使接縫處始終處于壓應(yīng)力狀態(tài)下，最后在寬接縫處澆注混凝土，起到保護(hù)作用。2)長度小于25m的橋梁對于長度小于25m的短橋來說，氣候變化對橋梁變形影響很小。因此，在短橋上可使用博格板式軌道系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制軌道板。見圖34為短橋上的博格板式無砟軌道標(biāo)準(zhǔn)截面圖。3)長度大于25m的橋梁當(dāng)橋梁長度超過25m時(shí)，受溫度變化和活載引起的橋梁撓度的影響，橋面在縱向和橫向會發(fā)生位移。因此，橋上需使用特殊預(yù)制軌道板，設(shè)置限位塊，以避免這種位移對軌道板產(chǎn)生不良影響。4)隧道隧道內(nèi)的博格板式無砟軌道標(biāo)準(zhǔn)截面見圖33。圖33 隧道內(nèi)博格板式無砟軌道標(biāo)準(zhǔn)截面圖34 短橋上的博格板式無砟軌道標(biāo)準(zhǔn)截面圖 圖35 減振降噪博格板式無砟軌道5)減振降噪措施：在對環(huán)境要求比較高的地段，無砟軌道需要降噪和防振處見圖35，為減振降噪博格板式無砟軌道。 雷達(dá)型無砟軌道 雷達(dá)型無砟軌道于1972年鋪設(shè)于德國比勒非爾德至哈姆的一段線路上，以雷達(dá)車站而命名。在使用過程中不斷優(yōu)化，從最初的雷達(dá)普通型發(fā)展到現(xiàn)在的雷達(dá)2000型，并且針對路基、橋梁、隧道不同基礎(chǔ)進(jìn)行了部分修改。圖36為最早的雷達(dá)普通型無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。圖37為雷達(dá)2000型無砟軌道結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化過程。圖36 最早的雷達(dá)普通型無砟軌道結(jié)構(gòu)形式雷達(dá)型無砟軌道最初為整體軌埋人式軌道，到雷達(dá)柏林(READBERLIN)已經(jīng)發(fā)展為鋼筋木行梁支撐的雙塊埋入式無砟軌道，但承載層仍然是槽形。發(fā)展到雷達(dá)2000型時(shí)，成為由鋼筋木行架連接的雙塊埋入式軌道，其混凝土承載層改成平板。圖37為雷達(dá)2000型軌道截面圖，圖38為雷達(dá)2000型無砟軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖，圖39為標(biāo)準(zhǔn)支承塊結(jié)構(gòu)組裝圖。圖37 雷達(dá)2000型軌道截面圖圖38 雷達(dá)2000型無砟軌道系統(tǒng)構(gòu)成：雷達(dá)2000型無砟軌道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：基礎(chǔ)為水硬性混凝土支承層，厚度300mm，強(qiáng)度不應(yīng)低于15Nmm2。B355W60M型雙塊式軌枕按照650mm的間距排列，每組軌枕枕塊下依靠兩個鋼筋木行架支撐，軌枕塊精確定位后澆注混凝土，混凝土標(biāo)號為B35。軌枕與軌道承載層整體相連，現(xiàn)澆軌道板厚240mm，軌枕上安裝IOARV高彈性膠墊，采用Vossloh300型扣件系統(tǒng)?？奂菟ㄥ^在雙塊式軌枕內(nèi)，使用UIC60鋼軌。無砟軌道的混凝土板(B35)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。%~%，可防止連接鋼筋受到腐蝕。雷達(dá)2000型無砟軌道具有如下特點(diǎn)：(1)與雷達(dá)普通型軌道相比，軌頂?shù)剿残曰炷辽媳砻娴木嚯x減少到473mm，軌道板各層的厚度累計(jì)減少了177mm；在軌距不變的前提下。所用混凝土量大大減少。(2)埋入長軌優(yōu)化為短枕，后期澆注混凝土與軌枕之間的裂縫減少。(3)對土質(zhì)路基、橋梁、高架橋、隧道、道岔區(qū)段以及減振要求區(qū)段，可以采用統(tǒng)一結(jié)構(gòu)類型，技術(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)相對單一，施工質(zhì)量容易控制，更適應(yīng)于高速鐵路。(4)槽形板的取消，使得軌道混凝土承載層的灌注混凝土的搗固作業(yè)質(zhì)量易于保證。(5)兩軌枕塊之間用鋼筋木行梁連接，軌距保持穩(wěn)定。(6)表面簡潔、平整，美觀漂亮。圖39 橋梁上的雷達(dá)型無砟軌道適用不同基礎(chǔ)設(shè)施條件的雷達(dá)2000型無砟軌道：1)路基對于安裝于土質(zhì)路基上的無砟軌道，根據(jù)ZTVTStB規(guī)定，在厚度為30cm的水硬性混凝土支承層上鋪設(shè)軌道承栽層。水硬性混凝土支承層是一種拌合水泥加以穩(wěn)定的支承層，該支承層在適應(yīng)性試驗(yàn)中顯示的最低強(qiáng)度應(yīng)為15Nmm2。該層每隔5m設(shè)溝槽，以控制裂縫的形成。在ZTVTStB規(guī)定中，水硬性混凝土支承層下應(yīng)鋪設(shè)防凍層。防凍層位于土質(zhì)路基之上，而土質(zhì)路基的鋪設(shè)應(yīng)遵照DS836中的要求。2)橋梁、隧道圖39為橋梁上和隧道中的雷達(dá)2000型結(jié)構(gòu)圖。橋梁上的雷達(dá)2000型上部結(jié)構(gòu)與路基上基本相同，主要差別是，由于要保持混凝土承載層與橋面混凝土板的橫向穩(wěn)定，兩者縱向之間接觸面設(shè)計(jì)成了凸凹結(jié)構(gòu)。橋梁上的雷達(dá)2000型可以使二期恒載大大降低。由于雷達(dá)2000型的結(jié)構(gòu)高度較低，為減少隧道斷面面積提供了有利條件。實(shí)例是德國科?。ㄌm克福線雙線高速鐵路(300kmh1)，隧道斷面92m2。3)道岔區(qū)為了整個軌道系統(tǒng)(用于干線和道岔區(qū)段)一致性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工程的相互銜接，調(diào)整了用于雷達(dá)2000型無砟軌道系統(tǒng)的道岔區(qū)段設(shè)計(jì)，以降低軌道高度。該項(xiàng)開發(fā)的核心是基于B355W60M雙塊式軌枕對混凝土道岔軌枕進(jìn)行設(shè)計(jì)和定位。圖310 韓國高速鐵路雷達(dá)型普通無砟軌道結(jié)構(gòu)圖雷達(dá)型無砟軌道的應(yīng)用情況：現(xiàn)在德國鋪設(shè)的無砟軌道線路50%以上為雷達(dá)型無砟軌道。這種無砟軌道除了在德國成規(guī)模地應(yīng)用外，在世界其他國家和地區(qū)也得到認(rèn)同并使用。韓國高速鐵路一期工程雖然以有砟軌道為主，但在新建段(漢城－大邱)的3座隧道和光明車站的6股站線(車站側(cè)線)上也鋪設(shè)了幾段無砟軌道，采用的是德國雷達(dá)普通型無砟軌道結(jié)構(gòu)型式(見圖310)。目前，韓國認(rèn)為已充分掌握該項(xiàng)技術(shù)，計(jì)劃在第二階段大邱至釜山新建高速線上全部采用無砟軌道。印度(寬軌)和荷蘭新建鐵路中的無砟軌道也采用了德國雷達(dá)2000型(見圖31圖312和圖313)。圖311 印度寬軌線路雷達(dá)2000無砟軌道結(jié)構(gòu)圖圖312 荷蘭雷達(dá)2000型無砟軌道結(jié)構(gòu)圖我國在秦沈線的沙河橋和渝懷線魚嘴2號隧道(曲線)分別鋪設(shè)了長枕埋入式無砟軌道692m和710m。正在建設(shè)的遂渝線無砟軌道綜合試驗(yàn)段岔區(qū)(路基)也將采用軌枕埋入式無砟軌道。我國臺灣省的臺北－高雄高速鐵路的道岔區(qū)也部分采用了雷達(dá)型無砟軌道?？傊走_(dá)型無砟軌道在不同的國家和地區(qū)運(yùn)用，還需要根據(jù)不同國家和地區(qū)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)本國鐵路的發(fā)展。圖313 荷蘭采用的雷達(dá)型無砟軌道 日本板式無砟軌道日本無砟軌道技術(shù)主要以新干線板式軌道結(jié)構(gòu)為代表。20世紀(jì)70年代，板式軌道作為日本鐵路建設(shè)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行推廣。因此，日本的板式軌道應(yīng)用非常廣泛，到目前為止，其板式軌道累計(jì)鋪設(shè)里程已達(dá)到2700多延長公里。目前常用的有普通A型軌道板、框架型軌道板、用于特殊減振區(qū)段上的防振G型軌道板及早期用于路基上的RA型軌道板等。日本板式軌道型式及其基本特征：日本對各種型號的板式無砟軌道的開發(fā)是統(tǒng)一有序的。在多年的試驗(yàn)研究實(shí)踐中，對不同等級的線路、不同自然條件、不同車速和不同要求開發(fā)出不同型號的板式無砟軌道。為了區(qū)分各種型號的無砟軌道，日本規(guī)范了軌道板的型號表示方法，其中的板式無砟軌道板按照支承方式分類可以表示為()。橫杠前為英文字母，表示板式軌道的結(jié)構(gòu)形式，橫杠后的阿拉伯?dāng)?shù)字如果是2位，表示在新干線上使用，3位表示既有線上使用。十位數(shù)表示板的公稱長度，個位數(shù)為扣件類型，最后一位英文字母表示適用范圍，括號內(nèi)為鋼軌類型。例如：A152表示A型軌道板，長5m，在既有線上鋪設(shè)。A155NC表示寒冷地區(qū)使用防振板。日本板式軌道適用范圍及幾何尺寸