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客运专线铁路施工组织探讨
高速铁路筹备组 何志军
第一章 客运专线铁路概述
一、高速铁路界定的标准
高速列车运行速度是一项重要的技术指标,也是铁路现代化水平的重要体现。最高运行速度在20世纪60年代大体是21的幅值要小；
轨道不平顺各种波长的功率谱密度值都要小。
保证高速铁路轨道高平顺性,必须满足以下条件：
1、路基设计和施工必须满足路基的工后沉降小、不均匀沉降小,在动力作用下的变形小、稳定性高等要求。
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高平顺性、高稳定性的路基是确保轨道高平顺性的前提条件。因此：
首先,路基必须严格控制工后沉降。京沪高速铁路设计暂行规定中规定"路基工后沉降量一般地段不应大于5cm,沉降速率应小于2cm/年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm"。
其次,要严格控制路基的不均匀沉降。在100m围的路基不均匀沉降,将直接造成幅值较大的轨道长波高低不平顺,更短围的路基不均匀沉降,将直接造成路基的稳固和安全。
其三,要控制路基的初始不平顺。这是由于路基的初始不平顺过大,将导致道床厚度不均,道床弹性和残余变形积累不均匀,也会逐渐形成轨道的中长波不平顺。
2、桥梁的动挠度等变形必须满足高平顺性的要求
桥梁的挠度、折角、扭曲等变形直接影响轨道的平顺性,因此,桥梁梁跨的组合、桥梁的刚度、自振频率等设计应满足轨道的平顺性条件。
多跨等距桥梁更要严格控制动挠度形成的周期性不平顺,跨度选择应避开敏感波长,尤其要避免形成最不利周期性轨道不平顺。因此,在一般的桥梁设计中,经常采用多跨等距桥梁,便于施工组织,降低工程造价的设计思路,在高速铁路设计中需要有所改变,而应采用小跨度、大刚度、不等距桥梁梁跨设计,这样比较容易满足平顺性条件。
3、道床必须选用硬质、耐磨的道碴,并在铺枕前整平压实
选用硬质、耐磨的道碴,并压实道床,对于保证平顺性、提高开通速度、减少道床残余变形积累、降低轨道的养护维修工作量非常有效。近十多年来国外重载、高速铁路均已采用。铁科院轨道动力学试验室进行的试验也证实了国外这一重要措施的效果。在完全相同的货车滚压条件下,经过123万吨通过总重,道床下层经压实的轨道与未经压实的轨道相比,最大残余变形前者为15mm,后者为50mm,,接头部最大不平顺,前者为13mm,后者为42mm,,压实道床的效果十分明显。
4、严格控制轨道的初始不平顺
轨道初始不平顺是运营后各种轨道不平顺发生、发展和恶化的根源,若不进行严格控制,将造成运营过程中难以处置的无穷后患。根据欧洲的研究,轨道初始不平顺状态对以后轨道长期的平顺状态和维修工作量有决定性影响。初始状态好的轨道,维修周期长,能长期保持良好的水平；初期状态不好的轨道,不仅维修周期短,增加维修作业次数也很难改变轨道初期"先天"的不良水平。日、法、德、瑞等国都制定了非常严格的轨道铺设精度标准。因此,要提高轨道的铺设精度标准,严格控制轨道的初始不平顺。
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总之,高速铁路是否能够安全、平稳、舒适运行,是通过轨道的平顺性来体现的,但真正影响高速列车安全、平稳、舒适运行的不仅仅是轨道,而是由路基、桥梁和轨道等组成的基础设施整体。因此,高速铁路各结构物的设计,不仅要强调各结构物本身的高平顺性和稳定性,还要强调各结构物组合后的平顺性和稳定性,要对车、线、桥〔或路基〕的组合进行动力仿真分析,确保高速列车安全和舒适地运行。
二、工程特点与难点
以京沪高速铁路为例。
1、路基
设计理念新。为保证轨道具有持久的平顺性,路基结构设计首次采用了变形和强度结合控制的原则。目的为轨道提供一个强度高、刚度大且纵向变化均匀、长久稳定、顶面平顺的弹性基础。
结构标准高。路基基床由表层和底层组成,,,。其中,基床表层由5～10cm厚的沥青混凝土防水层和65～60cm厚的级配碎石或级配砂砾石组成。基床底层填筑A、B组填料。路基与桥台与路基与横向结构物间过渡段、地层变化较大处和不同地基处理措施连接处,是不均匀沉降容易产生的常见部位,在地基处理和路堤设计中采取了逐渐过渡的方法,减少不均匀沉降,以满足轨道平顺性要求。
工后沉降和沉降率控制严格。规定路基工后沉降一般地段〔含软土路基〕不大于5cm,年沉降率不大于2cm；过渡段,工后沉降不大于3cm。对沉降控制较困难的软土与松软土地质地段的路基均采取了地基加固措施。
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填料标准高。路基结构所使用的材料质量必须先期选择和确定。基床表层和各种过渡段增加了一项反映土体动应力特性的质量控制指标----动态变形模量EVd,要求K30、EVd、n三项指标同时检测,均必须满足压实标准。基床表层所采用的级配碎石或级配砂砾石等材料