2008年第09期
2008-09-16 来源：《世界轨道交通》 作者：刘继峰 浏览次数：
本文摘要：中国铁路的发展，为世界铁路技术进步注入了新的生机与活力，也为世界各国铁路企业参与中国铁路建设提供了广阔的空间。
潜心研究 中国客专基础设备创新技术硕果累累
在软土地基上修筑客运专线，由于软土地基强度低，变性大且持续时间长，不仅要保证其稳定性，还要对其变形、工后沉降进行严格控制，对地基采取相应的处理措施。软土路基的沉降及稳定控制是客运专线路基建造的关键技术之一。
顾湘生（铁道第四勘察设计院副总工程师）：自1964年日本建成世界第一条高速铁路——东海道新干线以时速210公里的最大速度开始运行以来，世界各国相继开展了高速铁路的建设。根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，我国在未来5～10年将修建近万公里客运专线，其中，郑西客运专线、武广客运专线、京津城际轨道交通、哈大客运专线等已开工建设，2020 年以前我国还将建成京沪高速铁路、沪杭客运专线、京哈客运专线、徐兰客运专及杭长客运专线等。路基作为轨道的基础，是保证列车高速、安全、舒适、平顺运行的前提条件。在软土地基上修筑客运专线，由于软土地基强度低，变性大且持续时间长,不仅要保证其稳定性，还要对其变形、工后沉降进行严格控制，对地基采取相应的处理措施。软土路基的沉降及稳定控制是客运专线路基建造的关键技术之一。
为解决郑州至西安铁路客运专线路基工程的湿陷性黄土地基处理难题，铁道部组织开展了湿陷性黄土场地浸水试验、路基桩板结构试验研究，并对实体路基的地基分别采用预钻孔柱锤冲扩水泥土挤密桩、沉管水泥土挤密桩、强夯处理措施的效果进行了对比试验研究。
王应铭（铁道第一勘察设计院地路处高工,副总工程师）：新建铁路郑州至西安客运专线是我国，也是世界上在黄土地区修建的第一条客运专线。线路经过河南、陕西两省，正线全长约460公里，湿陷性黄土是该线遇到的主要特殊工程地质问题，湿陷性黄土在全线均有分布，其湿陷程度从轻微（Ⅰ级）到很严重（Ⅳ级），涵盖了我国湿陷性黄土的全部类型。由于全线铺设无碴轨道对路基工后沉降的严格要求，因此湿陷性黄土路基地基处理是全线工程建设的关键。为解决湿陷性黄土问题，铁道部决定开展了“郑西客运专线湿陷性黄土路基关键技术研究”、“郑西客运专线路基桩板结构试验研究”等研究工作。
时速350公里高速铁路是现代铁路科学技术进步的突出标志，它不仅在机车牵引方式、轻型高速车辆、运行控制指挥自动化和制动系统等机电设备方面产生质的飞跃，而且集中体现在铁路轨道结构系统状态集合（几何状态平顺性和刚度均匀性）的最优化，其中实现无缝线路最大限度的延长，解决无缝线路通过桥梁、隧道、路基和车站的连续铺设，最能彰显铁路轨道技术装备水平的提升。
卢耀荣（铁道科学研究院研究员）：我国幅员辽阔、东西南北气候差异很大，铁路运输任务繁重，为适应列车提速和运量不断增加的要求，长期来，我国铁路致力于扩大无缝线路铺设范围的研究和应用，取得突破，现有无缝线路总长42473km，占营业线路里程56.63％,已铺无缝线路地区最大轨温幅度102℃，线路最大坡度33.3‰,线路最小曲线半径300m ，尤其在桥上无缝线路和无缝道岔的试验研究方面卓有成效。虽然在既有无缝线路上列车运行的最高速度仅为250km/h，但对解决时速350公里高速铁路无缝线路的关键技术─—桥上无缝线路梁轨互制的计算分析、无缝道岔焊联锁定的结构计算，无缝线路新结构（无碴轨道无缝线路和无缝道岔）稳定性的检算，以及相配套的轨道结构的研究和开发，已有技术储备。
严寒酷暑季节无缝线路承受巨大温度力的作用，有关结构计算的内容与温度力密切相关，我国无缝线路计算理论和与之配套的轨道结构装备经过长期研究，并成功应用于各种气候、地形条件、各种结构复杂的桥梁及无缝道岔的设计，经受了重载运输和列车提速的考验。因此，只要在原有基础上针对高速铁路运输条件作必要的补充试验，则可用于时速350公里高速铁路的设计。我国无缝线路计算理论和技术装备是在应用中得到发展，深信通过时速350公里高速铁路的实践，进一步改进完善，并吸取国外成功经验，定能提高到更高水平。高速铁路大量采用无砟轨道、无缝道岔等新型轨道结构，传统的无缝线路稳定性检算应增添新的内容，这既是保障高速列车运营安全的需要，又是在新的运输条件下无缝线路稳定性研究的新发展。
国外无砟轨道客运专线铁路软弱土地基大都采用了以刚性桩复合地基为主的处理措施，只是在工期较长线路（法国地中海线）的少数段落采用了少量的排水固结法处理。目前，中国客运专线铁路（尤其是无碴轨道）软土地基大都采用了以柔性、刚性桩复合地基为主的处理措施。
顾湘生：工后沉降是指路基建成、铺轨完成（交付运营）后，路基产生的沉降量，也称为“残余沉降量”。路基工后沉降一般由路基填土压密沉降和地基在路堤自重及上部建筑作用下产生的残余沉降组成。路基填土压密沉降与路堤填料和压实质量有密切关系。主要通过填料、压实度来控制。工程实践表明，绝对消除工后沉降是非常困难的。比较可行的办法是将工后沉降量控制在允许范围之内，最大限度地减少对客运专线运营的影响。我国相关规范规定有砟轨道路基工后沉降量不应大于5cm，沉降速率应小于2cm/年。国外高速铁路建设实践经验表明：如此高的工后沉降控制标准，路基等土建工程必须按“沉降控制”的土工构筑物进行设计与修建。所谓按沉降控制设计是指以建筑物或构筑物的沉降量作为控制目标，在正常使用状态下，对地基结构体系进行设计计算的理论和方法。
自上世纪60年代开始，世界上很多国家在强化有砟轨道的同时，相继研发了以“高平顺性”和“少维修”为主要目标的多种型式无砟轨道结构，通过技术经济性的不断完善，无砟轨道结构在高速客运专线上的推广应用范围愈来愈广。
江成（铁道科学研究院 铁建所副所长）：随着列车速度的不断提高，有砟轨道面临严峻的挑战，道砟粉化及道床累积变形的速率随之加快，必须通过一系列轨道结构强化措施（诸如：铺设重型钢轨、重型轨枕、弹性扣件、 无缝线路、优质道砟，优化道床尺寸，铺设砟下胶垫、枕下胶垫等），来满足高速铁路对线路的高平顺性、稳定性、减少频繁线路维修工作的要求。自上世纪60年代开始，世界上很多国家在强化有砟轨道的同时，相继研发了以“高平顺性”和“少维修”为主要目标的多种型式无砟轨道结构，通过技术经济性的不断完善，无砟轨道结构在高速客运专线上的推广应用范围愈来愈广，日本、德国、韩国、我国台湾等后期修建的客运专线铁路无砟轨道所占比例均在90%以上。
高速铁路无砟轨道运营实践表明，多种无砟轨道结构型式均能满足高速线路平顺性、稳定性、耐久性和列车运行安全性和舒适性的要求。由于国情路情、研发机制的不同，各国根据线下结构物（桥梁、隧道和路基等）的情况、地质地形条件、气候条件，考虑结构的安全可靠性、工程材料的耐久性、与线下工程的适应性、制造施工费用和难易程度、经济性、减振降噪性能、可维护性等多方面进行综合技术经济性分析，确定合理的无砟轨道结构型式。
近几年来，中国多条客运专线开工建设，桥梁是铁路客运专线重要工程结构，对于客运专线列车运行的平稳性、旅客乘坐舒适性和安全性具有重要影响。
高宗余（中铁大桥勘测设计院总工程师）：上世纪90年代以来，我国一直在进行高速铁路大跨度桥梁的研究设计工作。近几年，随着我国多条客运专线开工建设，桥梁是铁路客运专线重要工程结构，对于客运专线列车运行的平稳性、旅客乘坐舒适性和安全性具有重要影响。目前，多座客运专线大跨度桥梁正在设计或建造之中。客运专线大跨度桥梁，除必须满足传统的强度要求外，首要考虑的是需要更大的刚度和更高的耐久性，桥梁需要具有良好的横向、竖向刚度、扭转刚度及较小的梁端转角。钢桁梁结构是铁路大跨度桥梁最常采用的结构形式，为了满足高速行车的要求，必须进行技术创新，因此在几座大桥（如武汉天兴洲公铁两用长江大桥、南京大胜关长江大桥、郑州黄河公铁两用大桥、京沪高速铁路济南黄河大桥等）的设计中采用了大量的新材料、新结构、新设备、新工艺。
由于国情、路情的不同，国外无砟轨道引进技术在我国客运专线应用过程中存在一些适应性问题。为此，我国铁路在前期研究成果和消化吸收无砟轨道引进技术的基础上，针对我国国情和客运专线具体条件，2006年开始系统开展无砟轨道技术再创新工作。
江成：时速350公里客运专线无砟轨道技术是一个系统工程，涉及到轨道、桥梁、隧道、路基、工程材料、环保、信号、牵引供电等多专业、多部门之间的协调配合。只有通过工程建设前的系统设计，明确各专业间的接口关系；制订详细的设计技术标准、工艺细则和操作规程；加强制造和施工过程中的各工序质量过程控制、监督和验收，才能确保客运专线无砟轨道线路的高平顺性、稳定性和长期耐久性，实现高速列车的安全、舒适运行。
与先进国家相比，我国针对高速客运专线无砟轨道的试验研究起步相对较晚，为满足我国客运专线的建设需要，2005年我国全面引进了国外无砟轨道先进技术，针对京津城际轨道交通、武广和郑西客运专线建设，分别引进了德国Bogl板式、Rheda2000、Züblin型和日本新干线板式轨道的设计、制造、施工、检测和养护维修等成套技术。由于国情、路情的不同，国外无砟轨道引进技术在我国客运专线应用过程中存在一些适应性问题。为此，我国铁路在前期研究成果和消化吸收无砟轨道引进技术的基础上，针对我国国情和客运专线具体条件，2006年开始系统开展无砟轨道技术再创新工作。
2005年6月，铁道部成立了产、学、研、用相结合的道岔联合研制组，通过原始创新，自行研发生产时速250公里道岔，着力打造中国铁路道岔品牌，实现中国铁路道岔研究、设计、制造技术的新飞跃，这是铁道部实施自主创新战略举措的一项重要步骤。
王平（西南交通大学教授）：目前国内道岔整体技术水平与建设世界一流客运专线的要求尚有差距，为保证我国客运专线的建设成功，及在第六次大提速中能在有条件地段实现250km/h，2005年6月，铁道部成立了产、学、研、用相结合的道岔联合研制组，通过原始创新，自行研发生产时速250公里道岔，着力打造中国铁路道岔品牌，实现中国铁路道岔研究、设计、制造技术的新飞跃，这是铁道部实施自主创新战略举措的一项重要步骤。联合课题组先后攻克了时速250公里18号客运专线道岔理论研究、系统设计、结构比选、标准制定、厂内试制、组装验收、现场铺设、动力试验等一道道难题，2006年12月通过了铁道部科学技术司组织的技术评审，2007年在京沪线、京广线、胶济线共铺设了61组，在600多公里范围内实现了时速250的提速改造。该道岔在理论研究、结构设计等方面取得了重大突破，是具有自主知识产权的重大科技创新成果。实践证明，其性能达到世界同类产品先进水平，为进一步研发我国铁路时速350公里的新型道岔积累了宝贵经验。
我们在沪宁线、郑武线、胶济线时速250km提速区段上道使用了61组，现场反映该道岔的使用情况良好，养护维修工作量很少。将在福厦、甬台温、温福、武合、石太、广珠等客运专线上推广应用。可为上述新线建设节约投资近6亿元。为我国提速道岔的升级换代及350km/h高速道岔的研制奠定了基础，创造了中国道岔品牌 。
在软土地基上修筑客运专线，由于软土地基强度低，变性大且持续时间长，不仅要保证其稳定性，还要对其变形、工后沉降进行严格控制，对地基采取相应的处理措施。软土路基的沉降及稳定控制是客运专线路基建造的关键技术之一。
顾湘生（铁道第四勘察设计院副总工程师）：自1964年日本建成世界第一条高速铁路——东海道新干线以时速210公里的最大速度开始运行以来，世界各国相继开展了高速铁路的建设。根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，我国在未来5～10年将修建近万公里客运专线，其中，郑西客运专线、武广客运专线、京津城际轨道交通、哈大客运专线等已开工建设，2020 年以前我国还将建成京沪高速铁路、沪杭客运专线、京哈客运专线、徐兰客运专及杭长客运专线等。路基作为轨道的基础，是保证列车高速、安全、舒适、平顺运行的前提条件。在软土地基上修筑客运专线，由于软土地基强度低，变性大且持续时间长,不仅要保证其稳定性，还要对其变形、工后沉降进行严格控制，对地基采取相应的处理措施。软土路基的沉降及稳定控制是客运专线路基建造的关键技术之一。
为解决郑州至西安铁路客运专线路基工程的湿陷性黄土地基处理难题，铁道部组织开展了湿陷性黄土场地浸水试验、路基桩板结构试验研究，并对实体路基的地基分别采用预钻孔柱锤冲扩水泥土挤密桩、沉管水泥土挤密桩、强夯处理措施的效果进行了对比试验研究。
王应铭（铁道第一勘察设计院地路处高工,副总工程师）：新建铁路郑州至西安客运专线是我国，也是世界上在黄土地区修建的第一条客运专线。线路经过河南、陕西两省，正线全长约460公里，湿陷性黄土是该线遇到的主要特殊工程地质问题，湿陷性黄土在全线均有分布，其湿陷程度从轻微（Ⅰ级）到很严重（Ⅳ级），涵盖了我国湿陷性黄土的全部类型。由于全线铺设无碴轨道对路基工后沉降的严格要求，因此湿陷性黄土路基地基处理是全线工程建设的关键。为解决湿陷性黄土问题，铁道部决定开展了“郑西客运专线湿陷性黄土路基关键技术研究”、“郑西客运专线路基桩板结构试验研究”等研究工作。
时速350公里高速铁路是现代铁路科学技术进步的突出标志，它不仅在机车牵引方式、轻型高速车辆、运行控制指挥自动化和制动系统等机电设备方面产生质的飞跃，而且集中体现在铁路轨道结构系统状态集合（几何状态平顺性和刚度均匀性）的最优化，其中实现无缝线路最大限度的延长，解决无缝线路通过桥梁、隧道、路基和车站的连续铺设，最能彰显铁路轨道技术装备水平的提升。
卢耀荣（铁道科学研究院研究员）：我国幅员辽阔、东西南北气候差异很大，铁路运输任务繁重，为适应列车提速和运量不断增加的要求，长期来，我国铁路致力于扩大无缝线路铺设范围的研究和应用，取得突破，现有无缝线路总长42473km，占营业线路里程56.63％,已铺无缝线路地区最大轨温幅度102℃，线路最大坡度33.3‰,线路最小曲线半径300m ，尤其在桥上无缝线路和无缝道岔的试验研究方面卓有成效。虽然在既有无缝线路上列车运行的最高速度仅为250km/h，但对解决时速350公里高速铁路无缝线路的关键技术─—桥上无缝线路梁轨互制的计算分析、无缝道岔焊联锁定的结构计算，无缝线路新结构（无碴轨道无缝线路和无缝道岔）稳定性的检算，以及相配套的轨道结构的研究和开发，已有技术储备。
严寒酷暑季节无缝线路承受巨大温度力的作用，有关结构计算的内容与温度力密切相关，我国无缝线路计算理论和与之配套的轨道结构装备经过长期研究，并成功应用于各种气候、地形条件、各种结构复杂的桥梁及无缝道岔的设计，经受了重载运输和列车提速的考验。因此，只要在原有基础上针对高速铁路运输条件作必要的补充试验，则可用于时速350公里高速铁路的设计。我国无缝线路计算理论和技术装备是在应用中得到发展，深信通过时速350公里高速铁路的实践，进一步改进完善，并吸取国外成功经验，定能提高到更高水平。高速铁路大量采用无砟轨道、无缝道岔等新型轨道结构，传统的无缝线路稳定性检算应增添新的内容，这既是保障高速列车运营安全的需要，又是在新的运输条件下无缝线路稳定性研究的新发展。
国外无砟轨道客运专线铁路软弱土地基大都采用了以刚性桩复合地基为主的处理措施，只是在工期较长线路（法国地中海线）的少数段落采用了少量的排水固结法处理。目前，中国客运专线铁路（尤其是无碴轨道）软土地基大都采用了以柔性、刚性桩复合地基为主的处理措施。
顾湘生：工后沉降是指路基建成、铺轨完成（交付运营）后，路基产生的沉降量，也称为“残余沉降量”。路基工后沉降一般由路基填土压密沉降和地基在路堤自重及上部建筑作用下产生的残余沉降组成。路基填土压密沉降与路堤填料和压实质量有密切关系。主要通过填料、压实度来控制。工程实践表明，绝对消除工后沉降是非常困难的。比较可行的办法是将工后沉降量控制在允许范围之内，最大限度地减少对客运专线运营的影响。我国相关规范规定有砟轨道路基工后沉降量不应大于5cm，沉降速率应小于2cm/年。国外高速铁路建设实践经验表明：如此高的工后沉降控制标准，路基等土建工程必须按“沉降控制”的土工构筑物进行设计与修建。所谓按沉降控制设计是指以建筑物或构筑物的沉降量作为控制目标，在正常使用状态下，对地基结构体系进行设计计算的理论和方法。
自上世纪60年代开始，世界上很多国家在强化有砟轨道的同时，相继研发了以“高平顺性”和“少维修”为主要目标的多种型式无砟轨道结构，通过技术经济性的不断完善，无砟轨道结构在高速客运专线上的推广应用范围愈来愈广。
江成（铁道科学研究院 铁建所副所长）：随着列车速度的不断提高，有砟轨道面临严峻的挑战，道砟粉化及道床累积变形的速率随之加快，必须通过一系列轨道结构强化措施（诸如：铺设重型钢轨、重型轨枕、弹性扣件、 无缝线路、优质道砟，优化道床尺寸，铺设砟下胶垫、枕下胶垫等），来满足高速铁路对线路的高平顺性、稳定性、减少频繁线路维修工作的要求。自上世纪60年代开始，世界上很多国家在强化有砟轨道的同时，相继研发了以“高平顺性”和“少维修”为主要目标的多种型式无砟轨道结构，通过技术经济性的不断完善，无砟轨道结构在高速客运专线上的推广应用范围愈来愈广，日本、德国、韩国、我国台湾等后期修建的客运专线铁路无砟轨道所占比例均在90%以上。
高速铁路无砟轨道运营实践表明，多种无砟轨道结构型式均能满足高速线路平顺性、稳定性、耐久性和列车运行安全性和舒适性的要求。由于国情路情、研发机制的不同，各国根据线下结构物（桥梁、隧道和路基等）的情况、地质地形条件、气候条件，考虑结构的安全可靠性、工程材料的耐久性、与线下工程的适应性、制造施工费用和难易程度、经济性、减振降噪性能、可维护性等多方面进行综合技术经济性分析，确定合理的无砟轨道结构型式。
近几年来，中国多条客运专线开工建设，桥梁是铁路客运专线重要工程结构，对于客运专线列车运行的平稳性、旅客乘坐舒适性和安全性具有重要影响。
高宗余（中铁大桥勘测设计院总工程师）：上世纪90年代以来，我国一直在进行高速铁路大跨度桥梁的研究设计工作。近几年，随着我国多条客运专线开工建设，桥梁是铁路客运专线重要工程结构，对于客运专线列车运行的平稳性、旅客乘坐舒适性和安全性具有重要影响。目前，多座客运专线大跨度桥梁正在设计或建造之中。客运专线大跨度桥梁，除必须满足传统的强度要求外，首要考虑的是需要更大的刚度和更高的耐久性，桥梁需要具有良好的横向、竖向刚度、扭转刚度及较小的梁端转角。钢桁梁结构是铁路大跨度桥梁最常采用的结构形式，为了满足高速行车的要求，必须进行技术创新，因此在几座大桥（如武汉天兴洲公铁两用长江大桥、南京大胜关长江大桥、郑州黄河公铁两用大桥、京沪高速铁路济南黄河大桥等）的设计中采用了大量的新材料、新结构、新设备、新工艺。
由于国情、路情的不同，国外无砟轨道引进技术在我国客运专线应用过程中存在一些适应性问题。为此，我国铁路在前期研究成果和消化吸收无砟轨道引进技术的基础上，针对我国国情和客运专线具体条件，2006年开始系统开展无砟轨道技术再创新工作。
江成：时速350公里客运专线无砟轨道技术是一个系统工程，涉及到轨道、桥梁、隧道、路基、工程材料、环保、信号、牵引供电等多专业、多部门之间的协调配合。只有通过工程建设前的系统设计，明确各专业间的接口关系；制订详细的设计技术标准、工艺细则和操作规程；加强制造和施工过程中的各工序质量过程控制、监督和验收，才能确保客运专线无砟轨道线路的高平顺性、稳定性和长期耐久性，实现高速列车的安全、舒适运行。
与先进国家相比，我国针对高速客运专线无砟轨道的试验研究起步相对较晚，为满足我国客运专线的建设需要，2005年我国全面引进了国外无砟轨道先进技术，针对京津城际轨道交通、武广和郑西客运专线建设，分别引进了德国Bogl板式、Rheda2000、Züblin型和日本新干线板式轨道的设计、制造、施工、检测和养护维修等成套技术。由于国情、路情的不同，国外无砟轨道引进技术在我国客运专线应用过程中存在一些适应性问题。为此，我国铁路在前期研究成果和消化吸收无砟轨道引进技术的基础上，针对我国国情和客运专线具体条件，2006年开始系统开展无砟轨道技术再创新工作。
2005年6月，铁道部成立了产、学、研、用相结合的道岔联合研制组，通过原始创新，自行研发生产时速250公里道岔，着力打造中国铁路道岔品牌，实现中国铁路道岔研究、设计、制造技术的新飞跃，这是铁道部实施自主创新战略举措的一项重要步骤。
王平（西南交通大学教授）：目前国内道岔整体技术水平与建设世界一流客运专线的要求尚有差距，为保证我国客运专线的建设成功，及在第六次大提速中能在有条件地段实现250km/h，2005年6月，铁道部成立了产、学、研、用相结合的道岔联合研制组，通过原始创新，自行研发生产时速250公里道岔，着力打造中国铁路道岔品牌，实现中国铁路道岔研究、设计、制造技术的新飞跃，这是铁道部实施自主创新战略举措的一项重要步骤。联合课题组先后攻克了时速250公里18号客运专线道岔理论研究、系统设计、结构比选、标准制定、厂内试制、组装验收、现场铺设、动力试验等一道道难题，2006年12月通过了铁道部科学技术司组织的技术评审，2007年在京沪线、京广线、胶济线共铺设了61组，在600多公里范围内实现了时速250的提速改造。该道岔在理论研究、结构设计等方面取得了重大突破，是具有自主知识产权的重大科技创新成果。实践证明，其性能达到世界同类产品先进水平，为进一步研发我国铁路时速350公里的新型道岔积累了宝贵经验。
我们在沪宁线、郑武线、胶济线时速250km提速区段上道使用了61组，现场反映该道岔的使用情况良好，养护维修工作量很少。将在福厦、甬台温、温福、武合、石太、广珠等客运专线上推广应用。可为上述新线建设节约投资近6亿元。为我国提速道岔的升级换代及350km/h高速道岔的研制奠定了基础，创造了中国道岔品牌 。
近年来，中国铁路取得的成就让世界铁路“刮目相看”。如今，中国已初步建立起具有中国特色的客运专线技术标准体系。目前，客运专线、京沪高速铁路主要技术标准已经发布了62项，在编25项，通用设计参考图已经发布了100余项，技术标准内容包括勘察、设计、产品制造、施工、监理、验收以及运营管理等成套技术。10多年来，尤其是铁路大提速的近5年，堪称是一部中国铁路的创新发展史。特别在全国铁路第六次大提速中，时速超过200公里的动车组投入运用，这标志着中国铁路既有线提速水平已经跻身世界先进行列。
