【正文】 自高精度鋪設(shè)完成之后，軌道幾何狀態(tài)變化很小。(4)無砟 有砟軌道經(jīng)常維修費(fèi)用(維修工作量)對(duì)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(duì)較少。德國鐵路對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(jí)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(tái)座上生產(chǎn)出來的，混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(duì)承軌臺(tái)進(jìn)行機(jī)械加工(承軌臺(tái)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(duì)承軌臺(tái)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(hào)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(duì)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(jí)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(tái)之間預(yù)設(shè)了溝槽。(6)承軌臺(tái)軌道扣件安裝在承軌臺(tái)上。承軌臺(tái)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(duì)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(duì)承軌臺(tái)，承軌臺(tái)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(duì)每個(gè)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(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于長度小于25m的短橋來說，氣候變化對(duì)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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(hào)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(duì)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(hào)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(tái)灣省的臺(tái)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?，雷達(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(duì)各種型號(hào)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(duì)不同等級(jí)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(hào)的板式無砟軌道。為了區(qū)分各種型號(hào)的無砟軌道，日本規(guī)范了軌道板的型號(hào)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(gè)位數(shù)為扣件類型，最后一位英文字母表示適用范圍，括號(hào)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)