高速鐵路背景下既有線路改造關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要:本文基于筆者多年從事鐵路工程施工的相關(guān)工作經(jīng)驗，以既有線路改造為研究對象，從軌道工程、路基工程、橋涵工程等方面探討了高速鐵路背景下既有線路改造的關(guān)鍵技術(shù)細節(jié)，全文是筆者長期工作實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

鐵路既有線提速是目前我國鐵路發(fā)展的主要方向之一，它可緩解我國鐵路運輸緊張狀況，提高鐵路客、貨運輸效率。其不同于傳統(tǒng)的新建鐵路建設(shè)，又加上在我國起步較晚，尚無大量成功經(jīng)驗可供借鑒。對既有鐵路的提速，其有關(guān)的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)提高。在正確評估既有鐵路的現(xiàn)有設(shè)備狀況的基礎(chǔ)上，確定相應(yīng)的提速目標(biāo)值，經(jīng)濟、合理地對線路、路基、橋涵、通信信號等工程進行改造，使其滿足提速后列車的安全舒適運行要求。為滿足提速要求，需要進行線路平面(縱斷面)新建、改建，針對由此引起路基新(改)建、既有橋涵接長、橋涵改建、路基加固、更換道碴、更換軌枕等工程問題進行探討。

1速度目標(biāo)值

只有對提速后的速度目標(biāo)值確定后，才能進行線路、路基、橋涵等專業(yè)設(shè)計。速度目標(biāo)值確定的原則應(yīng)該是保證提速后列車安全運行(安全)，投資盡量少(經(jīng)濟)，設(shè)計和施工方案合理可行(合理)。確定其值時一般考慮以下因素:既有鐵路目前的設(shè)計行車速度;既有鐵路各種設(shè)備目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)狀態(tài);擬定提速后列車運行組織形式(客貨混行或只有客運);擬定的投資規(guī)模。在上述因素中，既有線路目前的設(shè)計行車速度是最主要的決定因素，根據(jù)國內(nèi)外已有的鐵路提速改造情況，建議當(dāng)既有鐵路目前的最高運行速度為80km/h、120km/h、160km/h時，提速改造后的最高運行速度為120km/h、140～160km/h、200km/h。

2線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)選定好的提速目標(biāo)值和列車運行組織形式，以及既有鐵路線路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，首先需要確定改造后線路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要確定以下參數(shù)。(1)鐵路等級:目前我國提速改造的線路主要還是針對Ⅰ級鐵路，提速后仍為Ⅰ級鐵路。(2)正線數(shù)目:單線鐵路可改造成雙線，雙線鐵路可維持不變，或修建第三線。(3)限制坡度:如能滿足提速后的要求，不要改變限制坡度，以避免線路高程變動較大。(4)最小曲線半徑:針對提速改造后的列車運行速度等參數(shù)的要求，確定改造后的最小曲線半徑，將既有線的小曲線半徑增大。(5)牽引種類:主要依據(jù)改建后列車運行組織形式，是客貨混行或只有客運，則選擇電力牽引或內(nèi)燃牽引。(6)機車類型:根據(jù)選用的牽引種類和運輸要求，選用相應(yīng)的機車類型。(7)到發(fā)線有效長:盡量維持既有，以避免引起站場的大規(guī)模改造。(8)閉塞類型:我國干線鐵路采用的為自動閉塞，對其改造，保證其滿足提速要求。(9)線間距:對于雙線鐵路，線間距應(yīng)滿足列車安全匯車的要求。一般直線地段線間距:時速200km為4.4m，時速160km為4.2m，時速120km為4.0m。曲線地段線間距加寬按《鐵路線路設(shè)計規(guī)范》(GB50090-99)執(zhí)行。既有線路線間距不滿足上述要求時，需要加大。10豎曲線:時速160km及以上地段，坡度差大于等于1‰設(shè)豎曲線，豎曲線半徑為15000m;時速140km及以下地段，坡度差大于等于3‰設(shè)豎曲線，豎曲線半徑為10000m。

3軌道工程

需要確定以下內(nèi)容:(1)線路形式:對于提速目標(biāo)V≤140km/h線路，采用普通線路;140km/h

4路基工程

路基作為軌道的基礎(chǔ)，隨著我國既有鐵路的提速改造，對路基的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)提高，具體包括:路基基床表層不能滿足提速后行車要求時，即基床表層強度不夠時，需要進行基床表層加固;在小半徑加大、線間距加寬及雙繞提速地段的路堤需要幫寬或新建，為了增強新老填土的整體穩(wěn)定性，接觸面必須采取強化措施，對新舊路堤過渡地段也需認真處理。對路堤幫寬地段和新舊路堤過渡地段，需要研究提速路基的動力特性，提出保證路基的強度和穩(wěn)定性的工程措施。

既有路基(不改建地段)基床表層承載力不滿足設(shè)計要求時，采用水泥土擠密樁進行加固;例如，如基床設(shè)計承載力為190kPa(即提速目標(biāo)值為200km/h)，水泥土擠密樁可設(shè)計為:樁徑0.26m，縱向按枕距、橫向間距0.5m～0.6m，當(dāng)原承載力為110kPa～130kPa時樁長1.2m，當(dāng)原承載力為140kPa～150kPa時樁長1.0m，成樁后要求樁身28d無側(cè)限抗壓強度≥1MPa，樁身干密度≥1.8g/cm3，樁身含灰比為10%。

5橋涵工程

由于軌道結(jié)構(gòu)不平順的存在，列車在線路上運行將產(chǎn)生一定的振動，使橋梁上的車體、鋼軌、梁體本身和墩臺形成一個整體的振動體系。對橋梁來說，主要產(chǎn)生的是豎向和橫向的振動，其振幅隨列車速度的增加而增大，列車提速后，應(yīng)從橋梁的動強度、脫軌安全度以及舒適度等3個方面來判斷一座橋梁的使用性能，而不能僅采用沖擊系數(shù)來考慮橋梁的動力響應(yīng)。

6既有線施工注意事項問題

既有線施工一般是在不中斷行車的條件下進行的，均采用要點封鎖、要點慢行或利用天窗時間作業(yè)，包括利用天窗時間換軌、換枕、換碴，利用要點封鎖散放軌料、放散鋼軌應(yīng)力、鎖定線路以及拆除、頂進橋涵或架空線路等;橋涵拆除、接長、加固施工，應(yīng)考慮列車正常運行，為此需要加固線路;道岔采用提前預(yù)鋪要點封鎖橫移和縱移的方法進行施工。在運營線上進行的各項施工對既有線的運營干擾較大，施工過渡較為復(fù)雜。處理好施工與運營的關(guān)系，是確保施工總工期、實行“施工運輸兩不誤”的關(guān)鍵所在。為此，各項工程開工前應(yīng)與運營部門聯(lián)系，注意做好施工防護及前期準(zhǔn)備工作，簽訂相關(guān)的施工協(xié)議，采取必要的安全措施，與運營部門密切配合，確保運營、施工的安全。