高速鐵路無(wú)砟軌道施工技術(shù)分析

劉津

（中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北十堰 442000）

0 引言

隨著高速鐵路的迅速發(fā)展，作為一種新興的鐵路軌道技術(shù)，無(wú)砟軌道得到了越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用。無(wú)砟軌道不僅具有降噪、減振、保持穩(wěn)定性等功能，還可以提高列車的運(yùn)行速度和安全性，已成為高速鐵路建設(shè)的主流技術(shù)之一。盡管無(wú)砟軌道技術(shù)在高速鐵路建設(shè)中表現(xiàn)出了許多優(yōu)勢(shì)，但在其施工過(guò)程中仍存在一些難點(diǎn)和問(wèn)題，如軌道基礎(chǔ)地基沉降變形規(guī)律難以控制、精密測(cè)量難和軌道平順度控制難等，這些問(wèn)題直接會(huì)影響無(wú)砟軌道施工效率和質(zhì)量，因此有必要加強(qiáng)技術(shù)分析，解決這些施工難點(diǎn)。

1 高速鐵路無(wú)砟軌道施工技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

隨著高速鐵路的不斷發(fā)展和鐵路運(yùn)輸需求的增加，作為一種新型的鐵路軌道技術(shù)，無(wú)砟軌道越來(lái)越受到關(guān)注和重視。在高速鐵路建設(shè)中，無(wú)砟軌道具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。其采用集成式設(shè)計(jì)和施工方式，不僅具有較高的鋪設(shè)效率和較快的施工速度，而且可以大幅降低施工成本，還能有效避免對(duì)周邊環(huán)境的影響。無(wú)砟軌道在使用過(guò)程中也具有顯著的優(yōu)勢(shì)，不僅可以使軌道平整、穩(wěn)定，減少噪聲和振動(dòng)，而且能提高列車的運(yùn)行安全性和舒適性。此外，無(wú)砟軌道具有使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，其也因此在高速鐵路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用?？傊瑹o(wú)砟軌道在高速鐵路建設(shè)中有重要的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)提高鐵路建設(shè)質(zhì)量、效率，降低成本，保障運(yùn)輸安全有重要意義。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，無(wú)砟軌道技術(shù)在未來(lái)的高速鐵路建設(shè)中會(huì)繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

2 無(wú)砟軌道施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 不同線路地段軌道系統(tǒng)的組成

在高速鐵路無(wú)砟軌道施工過(guò)程中，施工方需要根據(jù)不同線路地段的特點(diǎn)，選擇不同的軌道系統(tǒng)組成方案，以保證軌道的平穩(wěn)性、耐久性和安全性。通常情況下，軌道系統(tǒng)主要包括軌道板、軌枕、彈性墊板、固定螺栓和軌距調(diào)整器等部分。軌道板是無(wú)砟軌道施工中的核心部件，其主要作用是承受列車的荷載，同時(shí)具有良好的抗變形和抗疲勞性能。軌道板的形式一般為混凝土梁式結(jié)構(gòu)，也可以采用U 形鋼板，其長(zhǎng)寬高等參數(shù)需根據(jù)不同線路的要求來(lái)確定。軌枕主要起承載軌道板的作用，傳統(tǒng)的軌枕主要采用木材制作，但由于其存在易腐爛、易變形等缺點(diǎn)，現(xiàn)在多改用混凝土或塑料等材質(zhì)制作。

2.2 無(wú)砟軌道測(cè)量

無(wú)砟軌道測(cè)量在高速鐵路無(wú)砟軌道施工中有非常重要的作用，能夠保證施工精度和質(zhì)量，提高鐵路線路的安全性和可靠性。無(wú)砟軌道測(cè)量主要包括前期勘測(cè)、設(shè)計(jì)測(cè)量和施工控制測(cè)量三個(gè)階段。前期勘測(cè)主要是為了獲取施工地形地貌和工程條件等基礎(chǔ)信息，通過(guò)分析和預(yù)測(cè)線路走向，為設(shè)計(jì)測(cè)量和施工控制測(cè)量提供數(shù)據(jù)支持。設(shè)計(jì)測(cè)量主要是為了確定軌道線路的幾何形態(tài)和軌道縱斷面的參數(shù)，包括軌道的中心線位置、坡度、曲率、橫坡等。設(shè)計(jì)測(cè)量的結(jié)果將直接影響后續(xù)的施工控制測(cè)量和無(wú)砟軌道施工的精度。施工控制測(cè)量是無(wú)砟軌道施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要是根據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，確保施工過(guò)程中軌道的精度和質(zhì)量。施工控制測(cè)量的主要內(nèi)容包括軌道中心線的控制、坡度控制、曲線控制、橫向坡度控制等。在無(wú)砟軌道測(cè)量中，使用的主要工具包括全站儀、激光測(cè)距儀、水準(zhǔn)儀等。這些工具能夠提供高精度的測(cè)量結(jié)果，并且應(yīng)用方便、快捷，能夠滿足軌道施工中的測(cè)量精度和效率要求。在高速鐵路無(wú)砟軌道施工中，測(cè)量精度非常重要，一般要求將軌道中心線誤差控制在±3mm 以內(nèi)，曲率半徑控制在700m以上。

2.3 水硬性混凝土支承層鋪設(shè)

2.3.1 施工準(zhǔn)備

第一，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行認(rèn)真的勘測(cè)和測(cè)量，確定施工方案和方向，設(shè)計(jì)好鋪設(shè)線路和控制點(diǎn)，制定好施工計(jì)劃和時(shí)間節(jié)點(diǎn)。第二，需要對(duì)材料進(jìn)行檢查和確認(rèn)，包括水泥、砂子、石子等原材料，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。同時(shí)需確定好材料的配比，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，確保施工質(zhì)量。第三，配備好施工所需的機(jī)械設(shè)備和人員，安排好施工人員的培訓(xùn)和安全教育，確保施工安全、順利進(jìn)行。這些前期準(zhǔn)備可以為水硬性混凝土支承層的鋪設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)，提高施工效率和質(zhì)量。

2.3.2 兩布一膜鋪設(shè)

兩布一膜鋪設(shè)是水硬性混凝土支承層鋪設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，其施工過(guò)程主要包括以下幾個(gè)步驟：一是清潔基層。在施工前應(yīng)該對(duì)基層進(jìn)行徹底清理，確保無(wú)塵、無(wú)雜質(zhì)。二是鋪設(shè)防水膜?；鶎忧謇砗?，先鋪設(shè)一層防水膜，用于保護(hù)基層不受水泥漿侵蝕。三是鋪設(shè)第一層鋼筋網(wǎng)布。在防水膜上鋪設(shè)第一層鋼筋網(wǎng)布，并將鋼筋網(wǎng)布固定在基層上。四是澆筑第一層水硬性混凝土。將第一層水硬性混凝土澆筑在第一層鋼筋網(wǎng)布上，并進(jìn)行充分的壓實(shí)。五是鋪設(shè)第二層鋼筋網(wǎng)布。在第一層水硬性混凝土上鋪設(shè)第二層鋼筋網(wǎng)布，并將其固定在第一層水硬性混凝土上。六是澆筑第二層水硬性混凝土。將第二層水硬性混凝土澆筑在第二層鋼筋網(wǎng)布上，并進(jìn)行充分的壓實(shí)。在施工過(guò)程中，應(yīng)該控制好水泥漿的配合比例，以確保水泥漿的性能穩(wěn)定。同時(shí)，應(yīng)該注意控制施工的溫度和濕度，以避免出現(xiàn)開裂等問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，兩布一膜鋪設(shè)技術(shù)能夠大大提高無(wú)砟軌道的穩(wěn)定性和承載能力。在實(shí)際施工中，使用這種鋪設(shè)技術(shù)能將無(wú)砟軌道的承載能力提高至200t/m3以上，相較于傳統(tǒng)的有砟鐵路軌道，無(wú)砟軌道的承載能力能提高50%以上。

2.3.3 底座混凝土

底座混凝土是水硬性混凝土支承層的重要組成部分之一。底座混凝土的作用是支撐軌道，使軌道保持穩(wěn)定的形態(tài)，支持軌道承載荷載，以及消除軌道的不平整度。在施工過(guò)程中，底座混凝土應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)范和施工工藝要求進(jìn)行，需要注意混凝土的配合比、混凝土的澆筑均勻性以及混凝土的養(yǎng)護(hù)等問(wèn)題。第一，底座混凝土的配合比，一般是按照設(shè)計(jì)要求中的強(qiáng)度等級(jí)和稠度等級(jí)來(lái)確定。第二，底座混凝土施工前需進(jìn)行基礎(chǔ)處理，包括基礎(chǔ)清理和填補(bǔ)。對(duì)于底座基礎(chǔ)表面的破損和不平整點(diǎn)，需要進(jìn)行修補(bǔ)和填平處理，以保證底座混凝土的施工質(zhì)量。第三，需要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，進(jìn)行底座混凝土澆筑。澆筑前需根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拌和和運(yùn)輸，以保證混凝土質(zhì)量。在澆筑過(guò)程中，需要注意控制澆筑的速度和均勻性，同時(shí)應(yīng)控制混凝土的坍落度和施工速度，確?；炷猎跐仓竽軌虻玫匠浞值膲簩?shí)和凝固。第四，需要對(duì)底座混凝土的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和控制。在施工過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，如采用溫度計(jì)和激光儀等設(shè)備，以保證混凝土的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。第五，需采用科學(xué)的養(yǎng)護(hù)措施，保證混凝土得到充分的養(yǎng)護(hù)，防止出現(xiàn)龜裂、開裂等質(zhì)量問(wèn)題。

2.3.4 軌道板粗鋪

軌道板粗鋪是底座混凝土施工的后續(xù)工作，主要目的是保證軌道板的鋪設(shè)質(zhì)量和精度。軌道板粗鋪的施工過(guò)程主要包括軌道板放線、軌道板鋪設(shè)和粗鋪調(diào)整等環(huán)節(jié)。鋪設(shè)時(shí)需要注意鋪設(shè)的位置、高度和平整度等問(wèn)題。軌道板的位置應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行擺放，軌道板的高度應(yīng)該符合施工圖中的標(biāo)準(zhǔn)，軌道板的平整度則需要通過(guò)相應(yīng)的工具進(jìn)行調(diào)整和修正。

3 無(wú)砟軌道施工技術(shù)難點(diǎn)

3.1 軌道基礎(chǔ)地基沉降變形規(guī)律難以控制

軌道基礎(chǔ)地基沉降變形規(guī)律難以控制是多種原因引起的。一方面地質(zhì)條件存在不確定性。由于不同地質(zhì)地段的性質(zhì)不同，其地基沉降變形規(guī)律也不同，因此無(wú)法完全控制地基沉降變形。另一方面，鐵路車輛的荷載作用也是地基沉降變形的原因之一。高速列車的荷載特點(diǎn)是快速、重載、高頻，這種荷載會(huì)加速地基的沉降變形。此外，施工技術(shù)水平也會(huì)影響地基沉降變形的規(guī)律和程度。如果施工技術(shù)不合理或施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致地基沉降變形更加明顯。

3.2 對(duì)測(cè)量精度要求高

無(wú)砟軌道施工對(duì)精度的要求很高，且施工現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜，環(huán)境條件不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的測(cè)量方法難以滿足高精度的要求。需要使用高精度、高穩(wěn)定性的現(xiàn)代化測(cè)量設(shè)備，但這種設(shè)備通常價(jià)格昂貴，使用難度較大。同時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)空間狹小，常常需要在夜間或限時(shí)條件下施工。這就需要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量的測(cè)量工作，同時(shí)需要確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員的技術(shù)水平和工作效率提出了較高的要求。此外，由于無(wú)砟軌道的特殊性質(zhì)，施工方需要對(duì)其進(jìn)行持續(xù)測(cè)量和監(jiān)測(cè)，這要求測(cè)量技術(shù)不僅需要有高精度、高穩(wěn)定性，還需要具備實(shí)時(shí)性、連續(xù)性和自動(dòng)化等特點(diǎn)。這對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)提出了更高的要求，需要研究人員不斷進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)[1]。

3.3 軌道平順度控制

軌道平順度是指軌道的橫向和縱向平順度，這是影響列車運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性的重要因素。然而，在無(wú)砟軌道施工中，軌道平順度控制是一個(gè)相對(duì)困難的問(wèn)題。主要原因有以下幾點(diǎn)：第一，無(wú)砟軌道施工工藝復(fù)雜，對(duì)施工精度的要求高。無(wú)砟軌道在鋪設(shè)過(guò)程中沒(méi)有砟石作為支撐，需要精密的鋪軌和調(diào)整，而且施工過(guò)程中需要考慮多種因素的影響，如基礎(chǔ)地質(zhì)、氣候環(huán)境等，這便對(duì)軌道平順度控制提出了更高的要求。第二，軌道平順度的控制需要依靠先進(jìn)的技術(shù)手段和設(shè)備。例如，需要使用高精度的激光測(cè)量?jī)x、全站儀等測(cè)量設(shè)備，以及先進(jìn)的軌道整形機(jī)、道岔機(jī)等施工設(shè)備，以保證軌道的平順度和整體性。第三，不同類型的無(wú)砟軌道的平順度控制存在不同的難點(diǎn)。例如，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土無(wú)砟軌道，需要控制不同段軌道的張拉預(yù)應(yīng)力力值，對(duì)于彈性墊圈支座無(wú)砟軌道，則需要控制支座高度的精度。

4 提升無(wú)砟軌道施工效果的對(duì)策

4.1 加強(qiáng)對(duì)精密測(cè)量技術(shù)研究和應(yīng)用

想要提高無(wú)砟軌道施工效果，就要加強(qiáng)對(duì)精密測(cè)量技術(shù)的研究，以探索更加精確的測(cè)量方法和更加高效的數(shù)據(jù)處理方法。為提高軌道平順度控制效果，需要研究出精度更高的軌道測(cè)量方法，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，需要研究如何快速處理測(cè)量數(shù)據(jù)，以便于及時(shí)調(diào)整軌道平順度，提高施工效率。

此外，精密測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用離不開先進(jìn)的儀器設(shè)備，因此也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)儀器設(shè)備的更新和升級(jí)。新一代測(cè)量?jī)x器具有更高的精度和更強(qiáng)的抗干擾能力，可以更好地滿足軌道施工的需求。在使用過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程使用測(cè)量?jī)x器，避免因操作不當(dāng)出現(xiàn)誤差。

同時(shí)，加強(qiáng)人才培養(yǎng)，提高工程技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐能力。精密測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用需要技術(shù)人員具備一定的專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)。可以通過(guò)增加相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)置和開設(shè)試驗(yàn)課程，并鼓勵(lì)學(xué)生參加相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)，提高他們的實(shí)踐能力。對(duì)于已經(jīng)從事軌道施工工作的工程技術(shù)人員，也應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高他們的精密測(cè)量技術(shù)水平[2]。

4.2 優(yōu)化施工工藝和加強(qiáng)人員培訓(xùn)

為了優(yōu)化施工工藝，需要針對(duì)不同地段和條件進(jìn)行研究和探索，以找到最佳的施工方案。例如，在地形起伏較大的地區(qū)，可以在高差較小的區(qū)間進(jìn)行施工，避免因高差大而造成施工質(zhì)量不穩(wěn)定。此外，還應(yīng)準(zhǔn)確選擇施工材料和設(shè)備，以確保施工效率和質(zhì)量。在加強(qiáng)人員培訓(xùn)方面，可以通過(guò)培訓(xùn)課程、實(shí)踐操作等多種方式進(jìn)行。對(duì)于新進(jìn)人員，需要進(jìn)行系統(tǒng)性的培訓(xùn)，讓其熟悉施工流程、操作規(guī)范和安全措施等方面的知識(shí)和技能。對(duì)于老員工，需要定期進(jìn)行培訓(xùn)和技能提升，使其能夠更好地適應(yīng)不斷變化的技術(shù)和工藝需求。此外，需要建立完善的施工標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量檢測(cè)制度，規(guī)范施工流程和施工質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)督和管理。這不僅可以提高施工效率和質(zhì)量，也可以避免施工過(guò)程中出現(xiàn)安全事故和質(zhì)量問(wèn)題，從而保證施工順利進(jìn)行。

4.3 加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析和信息共享

第一，要建立全面的數(shù)據(jù)采集體系。無(wú)砟軌道施工中需要大量的數(shù)據(jù)支持，包括地質(zhì)勘探、材料性能、設(shè)備參數(shù)等多個(gè)方面的數(shù)據(jù)，因此需要建立全面的數(shù)據(jù)采集體系，加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集、整理和存儲(chǔ)。第二，建立有效的數(shù)據(jù)分析模型。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理，找出其中的規(guī)律和問(wèn)題，以指導(dǎo)施工實(shí)踐和優(yōu)化工藝。第三，需要引入人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提高數(shù)據(jù)處理和分析的效率和精度。第四，加強(qiáng)信息共享平臺(tái)建設(shè)，通過(guò)數(shù)據(jù)和信息的共享，協(xié)同參與方共同解決問(wèn)題，提高工作效率和質(zhì)量。第五，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和管理。加強(qiáng)對(duì)相關(guān)人員的培訓(xùn)和管理，提高他們的專業(yè)技能和數(shù)據(jù)分析能力，推動(dòng)數(shù)據(jù)分析和信息共享在無(wú)砟軌道施工中的應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)砟軌道施工技術(shù)是高速鐵路建設(shè)中的重要技術(shù)之一。該技術(shù)應(yīng)用價(jià)值顯著，可以有效提高高速鐵路的運(yùn)營(yíng)效率和安全性，在節(jié)能環(huán)保方面也有一定的貢獻(xiàn)。然而，該技術(shù)在實(shí)踐中仍然面臨著一些難點(diǎn)和挑戰(zhàn)，如軌道基礎(chǔ)地基沉降變形規(guī)律難以控制、精密測(cè)量難及軌道平順度控制難等。為應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，可以采取加強(qiáng)精密測(cè)量技術(shù)研究和應(yīng)用、優(yōu)化施工工藝、加強(qiáng)人員培訓(xùn)、加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析和信息共享等方式。相信未來(lái)隨著無(wú)砟軌道施工技術(shù)水平的不斷提高，其應(yīng)用會(huì)更普遍，能夠更好地服務(wù)于高速鐵路建設(shè)。