中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司2018年度科技成果簡介

1 高速鐵路泡沫輕質(zhì)土路基關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用

項目主要研究內(nèi)容包括：高速鐵路泡沫輕質(zhì)土強(qiáng)度發(fā)展機(jī)理及其性能演變規(guī)律；高穩(wěn)定性發(fā)泡劑和高速鐵路高性能泡沫輕質(zhì)土；高速鐵路泡沫輕質(zhì)土路基結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計方法；高速鐵路泡沫輕質(zhì)土路基成套施工技術(shù)。技術(shù)創(chuàng)新主要包括：(1)揭示了高速鐵路泡沫輕質(zhì)土強(qiáng)度發(fā)展機(jī)理及其性能演變規(guī)律，建立了基于經(jīng)典Powers模型的多因素強(qiáng)度變化函數(shù)模型，揭示了泡沫輕質(zhì)土硬化過程的強(qiáng)度發(fā)展機(jī)理；揭示了高周、高頻、低荷載作用下泡沫輕質(zhì)土靜、動態(tài)力學(xué)性能和破壞形式；掌握了動荷載、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)、浸水、硫酸鹽腐蝕等作用下泡沫輕質(zhì)土性能演變規(guī)律。(2)研發(fā)了高穩(wěn)定性發(fā)泡劑和高速鐵路高性能泡沫輕質(zhì)土，研制了適用于0～45 ℃環(huán)境使用的高穩(wěn)定性發(fā)泡劑，揭示了纖維對泡沫輕質(zhì)土抗壓、抗折強(qiáng)度的增強(qiáng)機(jī)制，獲得了不同類型防水劑對泡沫輕質(zhì)土防水性能的影響規(guī)律，研發(fā)了高強(qiáng)度、高延性、低滲透、長耐久的高性能泡沫輕質(zhì)土。(3)提出了高速鐵路泡沫輕質(zhì)土路基結(jié)構(gòu)形式及設(shè)計方法，揭示了泡沫輕質(zhì)土路基的動態(tài)響應(yīng)規(guī)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(zhì)土路基結(jié)構(gòu)形式，提出了不同層位泡沫輕質(zhì)土強(qiáng)度、耐久性等控制參數(shù)及指標(biāo)，建立了泡沫輕質(zhì)土路基設(shè)計方法。(4)形成了高速鐵路泡沫輕質(zhì)土路基成套施工技術(shù)，研發(fā)了泡沫輕質(zhì)土“發(fā)泡—混合—澆筑”一體式的高精度、全封閉、自動化生產(chǎn)裝備，發(fā)明了梳妝撥齒型纖維上料裝置，建立了高速鐵路泡沫輕質(zhì)土路基施工全過程質(zhì)量控制與檢驗標(biāo)準(zhǔn)，形成了分層連續(xù)式快速施工工藝及成套技術(shù)。成果成功應(yīng)用于7條高速鐵路泡沫輕質(zhì)土路基工程建設(shè)，包括：石濟(jì)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(yīng)用泡沫輕質(zhì)土總量超過280 000 m3，歷經(jīng)高低溫、行車及環(huán)境作用考驗，泡沫輕質(zhì)土質(zhì)量穩(wěn)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(shè)工期，取得了顯著的社會和經(jīng)濟(jì)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(shù)評審。

2 鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力管道自動壓漿系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究

預(yù)應(yīng)力管道壓漿是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程預(yù)應(yīng)力施工的主要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵工序，作為主流技術(shù)，真空輔助壓漿技術(shù)對提高管道壓漿質(zhì)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(shè)備自動化程度不高以及現(xiàn)場粉塵污染嚴(yán)重等問題，同時作為隱蔽工程，管道內(nèi)監(jiān)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(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)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(shù)和施工數(shù)據(jù)信息化管理技術(shù)，研制成功適用于鐵路橋梁的自動壓漿設(shè)備及配套自動化控制和信息化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。研究內(nèi)容包括：(1)關(guān)鍵設(shè)備和整機(jī)集成。研制開發(fā)出壓漿連續(xù)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便的柱塞式雙向連續(xù)自動壓漿泵，并優(yōu)選真空泵、設(shè)備電機(jī)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(jī)，提高現(xiàn)場工效，降低勞動強(qiáng)度，確保壓漿施工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。(2)全過程自動控制和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。研制出基于PLC的壓漿施工全過程自動控制系統(tǒng)，能夠可靠、穩(wěn)定、高效地自動協(xié)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(shù)據(jù)終端和遠(yuǎn)程采集、存儲、分析、展示程序及平臺，實現(xiàn)工程數(shù)據(jù)信息化管理。(3)自動壓漿工藝和關(guān)鍵參數(shù)。通過反復(fù)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(xiàn)管道充分排氣放漿，提高壓漿密實度，同時將靜態(tài)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(yōu)質(zhì)、高效壓漿。(4)壓漿密實度識別技術(shù)。運用管道壓漿密實度判定的方法和技術(shù)措施，通過實際壓漿量與理論壓漿量的比較，進(jìn)而判斷出管道狀態(tài)和壓漿密實度，解決管道壓漿這一隱蔽工程的質(zhì)量監(jiān)控難題。(5)除塵技術(shù)。將集塵和粉塵處理技術(shù)納入自動壓漿系統(tǒng)，改善傳統(tǒng)壓漿施工過程中粉塵污染環(huán)境、威脅職業(yè)健康安全的現(xiàn)狀。技術(shù)創(chuàng)新點體現(xiàn)在：(1)高度集成的自動壓漿施工一體機(jī)；(2)高效、優(yōu)越的自動壓漿工藝；(3)穩(wěn)定、高效的全自動控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息化管理系統(tǒng)；(4)連續(xù)式雙向柱塞保壓自動壓漿泵；(5)吸塵集塵技術(shù)。研究成果應(yīng)用于魯南客專 、鄭阜客專、京沈客專、京雄高鐵的梁場和現(xiàn)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(shù)評審。

3 鐵路隧道結(jié)構(gòu)防排水技術(shù)深化研究及應(yīng)用

項目針對鐵路隧道防排水系統(tǒng)影響工程質(zhì)量與安全運營的關(guān)鍵共性問題，從鐵路隧道防排水機(jī)理、新型防排水材料與智能制造、鐵路隧道防排水系統(tǒng)設(shè)計理念與方法、鐵路隧道防排水系統(tǒng)施工工藝與智能裝備及可維護(hù)技術(shù)等方面開展系統(tǒng)研究，重點研究防排水系統(tǒng)長期制約工程質(zhì)量與威脅運營安全的瓶頸技術(shù)與防排水系統(tǒng)性能適應(yīng)與功能保持方面關(guān)鍵技術(shù)，研究建立鐵路隧道防排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)體系。技術(shù)創(chuàng)新點包括：(1)剖析了鐵路隧道傳統(tǒng)防排水系統(tǒng)存在的問題，基于鐵路隧道拱墻、接縫、隧底、洞室等結(jié)構(gòu)部位防排水特性，明確了防排水系統(tǒng)病害類型與表現(xiàn)特征，解析了防排水系統(tǒng)病害成因機(jī)理與影響因素。(2)研發(fā)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(jī)理，明確了防排水材料結(jié)構(gòu)形式、性能指標(biāo)、檢驗方法等要求，創(chuàng)建了關(guān)鍵性能指標(biāo)試驗檢定方法，首次系統(tǒng)建立了鐵路隧道防排水材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。(3)開發(fā)了鐵路隧道新型防排水材料信息化監(jiān)造系統(tǒng)，搭建了智能化生產(chǎn)制造示范線，實現(xiàn)了鐵路隧道防排水材料生產(chǎn)制造的全過程信息化監(jiān)控與追溯，奠定了鐵路隧道防排水關(guān)鍵原材料智能制造基礎(chǔ)。(4)建立了鐵路隧道防排水系統(tǒng)分區(qū)、分類、分部及可維護(hù)的設(shè)計理念，提出了不同環(huán)境條件下的鐵路隧道防排水系統(tǒng)類型與結(jié)構(gòu)形式，明確了設(shè)計依據(jù)及適用范圍，創(chuàng)新了鐵路隧道防排水系統(tǒng)多維選型與自動匹配的設(shè)計方法。(5)研發(fā)了智能型鋪掛臺車，實現(xiàn)了鐵路隧道防排水系統(tǒng)智能化施工，革新了鐵路隧道防排水系統(tǒng)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(yīng)用工點，提高了綜合工效、工程質(zhì)量及技術(shù)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(shù)，研發(fā)了排水系統(tǒng)高壓疏通設(shè)備，形成了不同工況條件下的合理疏通參數(shù)配置組合與操作工藝，首次實現(xiàn)了鐵路隧道防排水系統(tǒng)全壽命周期的可維護(hù)。(7)形成了鐵路隧道新型防排水系統(tǒng)，建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鐵路隧道防排水技術(shù)體系。鐵路隧道新型防排水系統(tǒng)成功應(yīng)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(shè)工程實踐中，分別納入《鐵路隧道襯砌施工技術(shù)規(guī)程》《鐵路隧道防排水補(bǔ)充規(guī)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程，形成了完善的鐵路隧道防排水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)評審。

4 鐵路隧道防護(hù)門結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工技術(shù)研究

項目主要研究內(nèi)容包括：(1)鐵路隧道防護(hù)門應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查分析；(2)鐵路隧道防護(hù)門新型材料及性研究；(3)鐵路隧道防護(hù)門結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化研究；(4)鐵路隧道防護(hù)門配套安裝工藝及養(yǎng)護(hù)維修研究；(5)鐵路隧道防護(hù)門通用技術(shù)條件和檢驗驗收標(biāo)準(zhǔn)。所研發(fā)新型防護(hù)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(hù)門，重量減輕2/3，生產(chǎn)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(shù)創(chuàng)新點體現(xiàn)在：(1)研發(fā)了具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、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(qiáng)復(fù)合材料防護(hù)門，優(yōu)化了防護(hù)門生產(chǎn)工藝；(2)提出了鐵路隧道防護(hù)門的結(jié)構(gòu)形式及外部涂裝要求；(3)提出了防護(hù)門整體抗疲勞性能指標(biāo)與檢驗方法；(4)開發(fā)了隧道防護(hù)門運維狀態(tài)智能分析監(jiān)控系統(tǒng)；(5)形成了隧道防護(hù)門模塊化施工安裝工藝；(6)形成了隧道防護(hù)門產(chǎn)品質(zhì)量及施工驗收方法。研究成果應(yīng)用于徐蘭、杭甬、濟(jì)青等多條高速鐵路隧道工程中，技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shù)評審。