高速铁路无砟轨道施工技术分析

刘津

（中铁十一局集团第三工程有限公司，湖北十堰 442000）

0 引言

随着高速铁路的迅速发展，作为一种新兴的铁路轨道技术，无砟轨道得到了越来越多的关注和应用。无砟轨道不仅具有降噪、减振、保持稳定性等功能，还可以提高列车的运行速度和安全性，已成为高速铁路建设的主流技术之一。尽管无砟轨道技术在高速铁路建设中表现出了许多优势，但在其施工过程中仍存在一些难点和问题，如轨道基础地基沉降变形规律难以控制、精密测量难和轨道平顺度控制难等，这些问题直接会影响无砟轨道施工效率和质量，因此有必要加强技术分析，解决这些施工难点。

1 高速铁路无砟轨道施工技术的应用价值

随着高速铁路的不断发展和铁路运输需求的增加，作为一种新型的铁路轨道技术，无砟轨道越来越受到关注和重视。在高速铁路建设中，无砟轨道具有独特的优势和应用价值。其采用集成式设计和施工方式，不仅具有较高的铺设效率和较快的施工速度，而且可以大幅降低施工成本，还能有效避免对周边环境的影响。无砟轨道在使用过程中也具有显著的优势，不仅可以使轨道平整、稳定，减少噪声和振动，而且能提高列车的运行安全性和舒适性。此外，无砟轨道具有使用寿命长、维护成本低、可靠性高等优点，其也因此在高速铁路建设中得到了广泛应用。总之，无砟轨道在高速铁路建设中有重要的应用价值，对提高铁路建设质量、效率，降低成本，保障运输安全有重要意义。随着技术的不断发展和应用范围的不断扩大，无砟轨道技术在未来的高速铁路建设中会继续发挥重要作用。

2 无砟轨道施工关键技术

2.1 不同线路地段轨道系统的组成

在高速铁路无砟轨道施工过程中，施工方需要根据不同线路地段的特点，选择不同的轨道系统组成方案，以保证轨道的平稳性、耐久性和安全性。通常情况下，轨道系统主要包括轨道板、轨枕、弹性垫板、固定螺栓和轨距调整器等部分。轨道板是无砟轨道施工中的核心部件，其主要作用是承受列车的荷载，同时具有良好的抗变形和抗疲劳性能。轨道板的形式一般为混凝土梁式结构，也可以采用U 形钢板，其长宽高等参数需根据不同线路的要求来确定。轨枕主要起承载轨道板的作用，传统的轨枕主要采用木材制作，但由于其存在易腐烂、易变形等缺点，现在多改用混凝土或塑料等材质制作。

2.2 无砟轨道测量

无砟轨道测量在高速铁路无砟轨道施工中有非常重要的作用，能够保证施工精度和质量，提高铁路线路的安全性和可靠性。无砟轨道测量主要包括前期勘测、设计测量和施工控制测量三个阶段。前期勘测主要是为了获取施工地形地貌和工程条件等基础信息，通过分析和预测线路走向，为设计测量和施工控制测量提供数据支持。设计测量主要是为了确定轨道线路的几何形态和轨道纵断面的参数，包括轨道的中心线位置、坡度、曲率、横坡等。设计测量的结果将直接影响后续的施工控制测量和无砟轨道施工的精度。施工控制测量是无砟轨道施工的关键环节，主要是根据设计测量结果进行现场控制，确保施工过程中轨道的精度和质量。施工控制测量的主要内容包括轨道中心线的控制、坡度控制、曲线控制、横向坡度控制等。在无砟轨道测量中，使用的主要工具包括全站仪、激光测距仪、水准仪等。这些工具能够提供高精度的测量结果，并且应用方便、快捷，能够满足轨道施工中的测量精度和效率要求。在高速铁路无砟轨道施工中，测量精度非常重要，一般要求将轨道中心线误差控制在±3mm 以内，曲率半径控制在700m以上。

2.3 水硬性混凝土支承层铺设

2.3.1 施工准备

第一，对施工现场进行认真的勘测和测量，确定施工方案和方向，设计好铺设线路和控制点，制定好施工计划和时间节点。第二，需要对材料进行检查和确认，包括水泥、砂子、石子等原材料，确保其符合相关标准和质量要求。同时需确定好材料的配比，进行试验验证，确保施工质量。第三，配备好施工所需的机械设备和人员，安排好施工人员的培训和安全教育，确保施工安全、顺利进行。这些前期准备可以为水硬性混凝土支承层的铺设奠定良好的基础，提高施工效率和质量。

2.3.2 两布一膜铺设

两布一膜铺设是水硬性混凝土支承层铺设中的关键技术之一，其施工过程主要包括以下几个步骤：一是清洁基层。在施工前应该对基层进行彻底清理，确保无尘、无杂质。二是铺设防水膜。基层清理后，先铺设一层防水膜，用于保护基层不受水泥浆侵蚀。三是铺设第一层钢筋网布。在防水膜上铺设第一层钢筋网布，并将钢筋网布固定在基层上。四是浇筑第一层水硬性混凝土。将第一层水硬性混凝土浇筑在第一层钢筋网布上，并进行充分的压实。五是铺设第二层钢筋网布。在第一层水硬性混凝土上铺设第二层钢筋网布，并将其固定在第一层水硬性混凝土上。六是浇筑第二层水硬性混凝土。将第二层水硬性混凝土浇筑在第二层钢筋网布上，并进行充分的压实。在施工过程中，应该控制好水泥浆的配合比例，以确保水泥浆的性能稳定。同时，应该注意控制施工的温度和湿度，以避免出现开裂等问题。据统计，两布一膜铺设技术能够大大提高无砟轨道的稳定性和承载能力。在实际施工中，使用这种铺设技术能将无砟轨道的承载能力提高至200t/m3以上，相较于传统的有砟铁路轨道，无砟轨道的承载能力能提高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层的重要组成部分之一。底座混凝土的作用是支撑轨道，使轨道保持稳定的形态，支持轨道承载荷载，以及消除轨道的不平整度。在施工过程中，底座混凝土应按照设计规范和施工工艺要求进行，需要注意混凝土的配合比、混凝土的浇筑均匀性以及混凝土的养护等问题。第一，底座混凝土的配合比，一般是按照设计要求中的强度等级和稠度等级来确定。第二，底座混凝土施工前需进行基础处理，包括基础清理和填补。对于底座基础表面的破损和不平整点，需要进行修补和填平处理，以保证底座混凝土的施工质量。第三，需要根据设计规范要求，进行底座混凝土浇筑。浇筑前需根据设计要求进行拌和和运输，以保证混凝土质量。在浇筑过程中，需要注意控制浇筑的速度和均匀性，同时应控制混凝土的坍落度和施工速度，确保混凝土在浇筑后能够得到充分的压实和凝固。第四，需要对底座混凝土的质量进行检测和控制。在施工过程中，应进行现场检测，如采用温度计和激光仪等设备，以保证混凝土的质量符合设计要求。第五，需采用科学的养护措施，保证混凝土得到充分的养护，防止出现龟裂、开裂等质量问题。

2.3.4 轨道板粗铺

轨道板粗铺是底座混凝土施工的后续工作，主要目的是保证轨道板的铺设质量和精度。轨道板粗铺的施工过程主要包括轨道板放线、轨道板铺设和粗铺调整等环节。铺设时需要注意铺设的位置、高度和平整度等问题。轨道板的位置应按照设计要求进行摆放，轨道板的高度应该符合施工图中的标准，轨道板的平整度则需要通过相应的工具进行调整和修正。

3 无砟轨道施工技术难点

3.1 轨道基础地基沉降变形规律难以控制

轨道基础地基沉降变形规律难以控制是多种原因引起的。一方面地质条件存在不确定性。由于不同地质地段的性质不同，其地基沉降变形规律也不同，因此无法完全控制地基沉降变形。另一方面，铁路车辆的荷载作用也是地基沉降变形的原因之一。高速列车的荷载特点是快速、重载、高频，这种荷载会加速地基的沉降变形。此外，施工技术水平也会影响地基沉降变形的规律和程度。如果施工技术不合理或施工质量不达标，会导致地基沉降变形更加明显。

3.2 对测量精度要求高

无砟轨道施工对精度的要求很高，且施工现场地形复杂，环境条件不稳定，传统的测量方法难以满足高精度的要求。需要使用高精度、高稳定性的现代化测量设备，但这种设备通常价格昂贵，使用难度较大。同时施工现场空间狭小，常常需要在夜间或限时条件下施工。这就需要在短时间内进行大量的测量工作，同时需要确保测量数据的准确性和可靠性，这对现场测量人员的技术水平和工作效率提出了较高的要求。此外，由于无砟轨道的特殊性质，施工方需要对其进行持续测量和监测，这要求测量技术不仅需要有高精度、高稳定性，还需要具备实时性、连续性和自动化等特点。这对现有的测量技术提出了更高的要求，需要研究人员不断进行创新和改进[1]。

3.3 轨道平顺度控制

轨道平顺度是指轨道的横向和纵向平顺度，这是影响列车运行稳定性和安全性的重要因素。然而，在无砟轨道施工中，轨道平顺度控制是一个相对困难的问题。主要原因有以下几点：第一，无砟轨道施工工艺复杂，对施工精度的要求高。无砟轨道在铺设过程中没有砟石作为支撑，需要精密的铺轨和调整，而且施工过程中需要考虑多种因素的影响，如基础地质、气候环境等，这便对轨道平顺度控制提出了更高的要求。第二，轨道平顺度的控制需要依靠先进的技术手段和设备。例如，需要使用高精度的激光测量仪、全站仪等测量设备，以及先进的轨道整形机、道岔机等施工设备，以保证轨道的平顺度和整体性。第三，不同类型的无砟轨道的平顺度控制存在不同的难点。例如，对于预应力混凝土无砟轨道，需要控制不同段轨道的张拉预应力力值，对于弹性垫圈支座无砟轨道，则需要控制支座高度的精度。

4 提升无砟轨道施工效果的对策

4.1 加强对精密测量技术研究和应用

想要提高无砟轨道施工效果，就要加强对精密测量技术的研究，以探索更加精确的测量方法和更加高效的数据处理方法。为提高轨道平顺度控制效果，需要研究出精度更高的轨道测量方法，保证数据的准确性。同时，需要研究如何快速处理测量数据，以便于及时调整轨道平顺度，提高施工效率。

此外，精密测量技术的应用离不开先进的仪器设备，因此也应加强对仪器设备的更新和升级。新一代测量仪器具有更高的精度和更强的抗干扰能力，可以更好地满足轨道施工的需求。在使用过程中，需要严格按照操作规程使用测量仪器，避免因操作不当出现误差。

同时，加强人才培养，提高工程技术人员的专业素质和实践能力。精密测量技术的应用需要技术人员具备一定的专业知识和实践经验，因此需要加强对相关专业的人才培养。可以通过增加相关专业的课程设置和开设试验课程，并鼓励学生参加相关实践活动，提高他们的实践能力。对于已经从事轨道施工工作的工程技术人员，也应该加强技术培训，提高他们的精密测量技术水平[2]。

4.2 优化施工工艺和加强人员培训

为了优化施工工艺，需要针对不同地段和条件进行研究和探索，以找到最佳的施工方案。例如，在地形起伏较大的地区，可以在高差较小的区间进行施工，避免因高差大而造成施工质量不稳定。此外，还应准确选择施工材料和设备，以确保施工效率和质量。在加强人员培训方面，可以通过培训课程、实践操作等多种方式进行。对于新进人员，需要进行系统性的培训，让其熟悉施工流程、操作规范和安全措施等方面的知识和技能。对于老员工，需要定期进行培训和技能提升，使其能够更好地适应不断变化的技术和工艺需求。此外，需要建立完善的施工标准和质量检测制度，规范施工流程和施工质量，加强对施工过程的监督和管理。这不仅可以提高施工效率和质量，也可以避免施工过程中出现安全事故和质量问题，从而保证施工顺利进行。

4.3 加强数据分析和信息共享

第一，要建立全面的数据采集体系。无砟轨道施工中需要大量的数据支持，包括地质勘探、材料性能、设备参数等多个方面的数据，因此需要建立全面的数据采集体系，加强数据采集、整理和存储。第二，建立有效的数据分析模型。通过对数据的分析和处理，找出其中的规律和问题，以指导施工实践和优化工艺。第三，需要引入人工智能、大数据等技术，提高数据处理和分析的效率和精度。第四，加强信息共享平台建设，通过数据和信息的共享，协同参与方共同解决问题，提高工作效率和质量。第五，加强人员培训和管理。加强对相关人员的培训和管理，提高他们的专业技能和数据分析能力，推动数据分析和信息共享在无砟轨道施工中的应用。

5 结语

综上所述，无砟轨道施工技术是高速铁路建设中的重要技术之一。该技术应用价值显著，可以有效提高高速铁路的运营效率和安全性，在节能环保方面也有一定的贡献。然而，该技术在实践中仍然面临着一些难点和挑战，如轨道基础地基沉降变形规律难以控制、精密测量难及轨道平顺度控制难等。为应对这些问题，可以采取加强精密测量技术研究和应用、优化施工工艺、加强人员培训、加强数据分析和信息共享等方式。相信未来随着无砟轨道施工技术水平的不断提高，其应用会更普遍，能够更好地服务于高速铁路建设。