作者：徐伟昌,许玉德,谭社会,毛晓君,仲春艳
出版社：中国铁道出版社有限公司
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高速铁路无砟轨道线路质量等级管理试读：
前言
高速铁路以其安全性能好、运行速度快、乘坐舒适性高等优势成为世界铁路发展的主要趋势之一。我国自1999年秦沈客运专线开工建设以来，经过广大铁路工作者的努力，已成为世界上高速铁路发展速度最快、运营里程最长的国家。
无砟轨道结构作为一种新型的轨道结构形式，改变了容易引起轨道变形的碎石道床结构，具备高整体性、高平顺性和高稳定性等特点，已成为高速铁路主要轨道形式。但由于我国高速铁路运营时间较短，无砟轨道运营维护实践经验缺乏，其设备变化规律以及与之相适应的养护维修管理体系尚处于探索阶段。
本书从科学控制轨道精调质量和综合评价线路设备质量状态入手，在高速铁路轨道精调和运营管理两个阶段提出并实践了线路质量等级管理方法。
在轨道精调阶段线路质量等级管理中，基于“精益管理”理论，应用“等级管理”方法，结合线路条件，拟定相应的精调质量目标，通过绝对和相对相结合的精调测量模式、调整量最小的精调方案设计原则、“先基准股后非基准股”的精调作业流程、质量和经济相结合的精调分析评价以及全过程动态的精调数据管理，提升轨道精调质量，从运营起点就实现线路高品质，为线路质量的全过程管理奠定坚实基础。杭长高速铁路的轨道精调实践表明，线路质量等级管理具有良好的应用效果。
在运营管理阶段线路质量等级管理中，基于“分级养修”理念，应用“等级管理”方法，结合工务设备构筑物特征、多源检测数据，提出不等长单元区段划分方法，构建几何状态与结构状态相结合的评价指标，确定评价指标中参数的阈值与权重，依据养修能力与评价结果给出针对性的措施，建立运营管理阶段无砟轨道线路质量等级评价体系，实现养修资源的合理分配和利用。沪宁高速铁路的运营管理实践表明，线路质量等级管理具有良好的应用效果。
为有效开展上述两个阶段的线路质量等级管理，在大数据背景下，利用信息化手段，分别研发了轨道精调阶段的测控技术应用系统和运营管理阶段的无砟轨道等级管理系统。《高速铁路无砟轨道线路质量等级管理》一书凝聚着科研、建设、运营工作者的集体智慧和辛勤汗水。通过编写本书来总结高速铁路无砟轨道线路养护维修管理方面的新理念、新思路和新方法，既是对我国高速铁路无砟轨道线路养护维修管理方式的一种探究，也是新形势、新背景下高速铁路无砟轨道线路养护维修管理阶段性成果的展示，以期对我国高速铁路无砟轨道线路养护维修管理体系的完善有所裨益。
全书主要著作人员为徐伟昌、许玉德、谭社会、毛晓君、仲春艳。其中，许玉德、徐伟昌、毛晓君负责第一章内容编写；徐伟昌、许玉德、毛晓君、仲春艳负责第二章内容编写；谭社会、邱兴华、毛晓君、沈坚锋负责第三章内容编写；仲春艳、许玉德、徐伟昌、杨建锋负责第四章内容编写；李海锋、罗庄、王胜负责第五章内容编写。
在开展高速铁路无砟轨道线路质量等级管理的研究中，得到了中国铁路总公司运输局吴细水教授级高级工程师，兰州铁路局王峰教授级高级工程师，沪昆铁路客运专线浙江有限责任公司张扬、高静华教授级高级工程师，京福铁路客运专线安徽有限责任公司张骥翼教授级高级工程师、冀福孝高级工程师，北京交通大学高亮教授，上海铁路局工务处宋国亮、李振廷、王永华、龚新斌高级工程师，上海铁路局科研所龚佩毅教授级高级工程师等专家的支持与帮助。同济大学陶佳元、张晚晴、陈睿颖、丁荣、卢野、游堃、孙小辉、邱俊兴、李凤煜、刘婉怡等研究生参加了现场数据测试及分析工作。同济大学王午生教授和上海铁路局李庆鸿教授级高级工程师、张杰高级工程师对本书进行了审阅，并提出了建设性建议。本书还参考了最新颁布的有关规范和国内外相关文献。在此，对他们的辛勤付出表示衷心的感谢！
限于作者水平，本书错误与不当之处在所难免，敬请各位专家及广大读者批评指正。作者2015年12月于上海1高速铁路无砟轨道线路养护维修管理
高速铁路是资源节约型和环境友好型的绿色交通运输方式，以其运行速度高、安全性能好、能耗低、全天候运行等优点受到世界各国的高度重视。本章首先介绍了高速铁路的特点，国内外高速铁路的发展现状，以及高速铁路钢轨、无缝线路、扣件系统、无砟道床和高速道岔。其次，针对目前高速铁路无砟轨道运营阶段出现的结构伤损，指出无砟轨道养护维修应以结构病害整治为主。在概述目前无砟轨道线路设备维修内容、维修标准和状态评定标准的基础上，提出“状态修”与“预防修”相结合的高速铁路无砟轨道养护维修理念，认为其内涵是开展线路质量等级管理，为此需在时间维度上提前把控线路初始质量状态，在空间维度上优化线路管理单元划分方法、完善线路质量综合评价体系。1.1高速铁路概况1.1.1 高速铁路的特点
我国现行《铁路主要技术政策》规定：高速铁路为新建设计开行250km/h（含预留）及以上动车组列车，初期运营速度不小于200km/h的客运专线铁路。高速铁路的特点可以概括为“五高一低”。（1）高速度
高速度是高速铁路的最主要标志，高速化成为世界铁路发展的两大趋势之一。目前，日本、德国、法国和中国等国家的高速铁路运营速度已经达到300km/h及以上，试验速度更是突破了570km/h。（2）高正点率
高速列车采用自动控制系统，高速铁路设备的高可靠性和较高的运输组织水平保证了旅客列车的高正点率。（3）高安全性
高速列车在全封闭环境中自动化运行，有一系列完善的安全保障系统。相对于其他现代交通运输方式而言，高速列车的事故率大大降低，其安全性是其他交通工具所无法比拟的。（4）高舒适性
高速列车运行平稳，工作、生活设施齐全，座席宽敞舒适，为乘客提供高舒适性旅行环境。（5）高技术标准
高速铁路线路平纵断面、路基、轨道、桥梁、隧道等各方面选用的技术标准都高于一般中低速铁路，其线下基础具有高平顺性、高稳定性、高可靠性等特点，保证列车以规定速度安全、平稳、舒适和不间断地运行。（6）低能源消耗
高速列车采用电力牵引，不消耗石油等液体燃料，更符合节能环保理念。据统计，以“人/公里”单位能耗进行比较，若高速铁路能耗值为1，则大客车、小轿车和飞机能耗值分别为2、5和7。1.1.2 高速铁路的发展现状
高速铁路的发展可划分为三个不同的阶段，即20世纪60年代至80年代末的第一次建设高潮，90年代初期形成的第二次建设高潮，以及90年代中期以后形成的第三次建设高潮。其中以日本、德国、法国、中国的高速铁路建设为典型代表。1.1.2.1 国外高速铁路的发展（1）日本
1964年10月1日，世界第一条高速铁路东海道新干线建成通车，列车最高时速210km。这条专门用于客运的电气化、标准轨距的双线铁路，代表了当时世界一流的高速铁路技术水平，标志着世界高速铁路由试验阶段跨入了商业运营阶段。1971年，日本国会审议并通过了《全国铁道新干线建设法》，掀起了高速铁路建设的浪潮。1975年至1985年间又先后开通了山阳新干线、东北新干线、上越新干线，列车最高时速300km，基本形成了日本高速铁路网骨架，其后又陆续开通了北陆新干线和九州新干线。（2）法国
法国高速铁路称为TGV（Train à Grande Vitesse）。1971年，法国政府批准修建TGV东南线（巴黎至里昂，全长417km，其中新建高速铁路线389km）。TGV东南线于1976年10月正式开工，1983年9月全线建成通车，列车最高时速270km。1989年至2001年间，法国先后建成投入运营的高速铁路有大西洋线、东南延伸线、北方线、巴黎东环线和地中海线，列车最高时速均为300km。（3）德国
德国高速铁路称为ICE（Inter City Express）。1979年试制成第一辆ICE机车，1982年德国高速铁路计划开始实施，1985年首次试车，以时速317km打破德国铁路150年来的纪录，1988年创造了时速406.9km的纪录。但是德国的实用性高速铁路直到20世纪90年代初才开始修建，1991年曼海姆至斯图加特线建成通车，列车最高时速250km；1992年汉诺威至维尔茨堡线建成通车，列车最高时速250km。1998年至2002年间，德国先后建成科隆至法兰克福线和纽伦堡至英戈尔施达特线，列车最高时速300km。1.1.2.2 我国高速铁路的发展
1999年8月16日，秦沈客运专线全面开工，2003年10月12日正式运营。秦沈客运专线是我国自主研究、设计、施工的目标时速200km的第一条铁路客运专线，在该条线路上开展了大量的试验研究，为后建的高速铁路提供了宝贵的经验。
2005年7月4日，京津城际高速铁路开工，2008年8月1日通车运营。京津城际高速铁路是我国《中长期铁路网规划》中环渤海地区城际轨道交通网的重要组成部分，也是我国第一条设计时速为350km的高速铁路。该线首次大面积采用无砟轨道技术，采用500m长钢轨工地焊接施工工艺，铺设跨区间无缝线路。
2005年9月25日，郑西高速铁路正式开工，并于2010年2月6日通车运营。郑西高速铁路是国家《中长期铁路网规划》“四纵四横”中“徐兰客运专线”的中段，沿线80％区段为黄土覆盖，湿陷性黄土区施工技术是最大的技术难题。
2008年4月18日，京沪高速铁路全面开工建设，2011年6月30日通车运营，将中国最大的两个城市北京和上海的旅行时间缩短至4小时48分钟。京沪高速铁路正线全长约1318km，桥梁长度约1140km，占正线长度86.5％；隧道长度约16km，占正线长度1.2％；路基长度约162km，占正线长度12.3％。全线铺设无砟轨道正线约1268km，占线路长度的96.2％。
2007年8月23日，哈大高速铁路正式开工建设，2012年12月1日正式通车运营，是世界上第一条地处高寒地区的高速铁路，也是国家《中长期铁路网规划》“四纵四横”中“京哈客运专线”的重要组成部分。哈大高速铁路全长921km，其中2/3以上路段为高架桥梁形式，将东北三省主要城市连为一线。
截至2015年，我国高速铁路运营里程超过1.9万km，“四纵”干线基本成形，运营里程约占世界高速铁路运营里程的60％，居世界高速铁路里程榜榜首。高速铁路的大规模建设，不仅促进了沿线经济的快速发展，而且改变了我国人民传统的出行习惯，给国家和社会带来了巨大的经济效益和社会效益。1.2高速铁路无砟轨道
无砟轨道由于其整体性好，可为高速铁路列车提供更平顺、稳定的运行基础，已成为高速铁路的发展趋势。目前，一些国家已把无砟轨道作为轨道的主要结构形式全面推广，并成功应用于路基、隧道和高架桥上。日本新建铁路的无砟轨道铺轨里程已超过80％，德国新建高速铁路无砟轨道铺轨里程占线路总长的70％以上，尽管法国在高速有砟轨道上创造了世界上最高的行车时速，但目前也开始尝试铺设无砟轨道。
无砟轨道结构由钢轨、扣件、无砟道床等组成，一般采用跨区间无缝线路、大号码道岔。1.2.1 钢轨（1）分类及成分
根据我国高速铁路相关标准，200km/h及以上高速客运专线应选用U71MnG钢轨，200～250km/h高速客货混运铁路应选用U75VG钢轨。其中，U代表钢轨钢；71、75代表化学成分中碳平均含量为0.71％、0.75％；Mn代表锰元素；V代表钒元素；G代表高速铁路。U71MnG和U75VG钢轨的化学成分及力学性能见表1.1和表1.2。表1.1 钢牌号及化学成分表1.2 抗拉强度、伸长率和轨头顶面硬度注：热锯取样检验时，允许断后伸长率比规定值降低1％（绝对值）。
工厂生产出厂的高速铁路钢轨为100m定尺钢轨，为铺设无缝线路需要对钢轨进行焊接。（2）钢轨焊接
钢轨焊接方式主要有固定式闪光焊接、移动式闪光焊接和铝热焊接。固定式闪光焊接是指闪光焊机在基地（或工厂）焊轨生产线焊接钢轨，焊接电源由电力网经配电变压器供电。移动式闪光焊接是指闪光焊机在铁路轨道上焊接钢轨，焊机及其配套设备的动力源是独立的车载式发电机组。铝热焊接是指以氧化铁为氧化剂，以铝粉为还原剂的一种热剂焊。道岔焊接主要采用铝热焊接方法。1.2.2 无缝线路
高速铁路采用跨区间无缝线路，最大限度地减少了钢轨接头，并取消了缓冲区，线路平顺性好，整体强度高，防爬能力强，钢轨纵向力分布均匀，可保证轨道结构的高平顺性及高稳定性，实现高速列车的平稳安全运行。
无缝线路设计锁定轨温应根据当地最高轨温、最低轨温及无缝线路的允许温升、允许温降计算确定，并考虑一定的修正量。桥上无缝线路设计锁定轨温还应满足钢轨断缝检算要求。
无缝线路设计锁定轨温宜按式（1.1）计算。k式中 ΔT ——设计锁定轨温修正值，一般为0℃～5℃；max
T ——最高轨温；min
T ——最低轨温。ue
设计锁定轨温上限：T =T +（3～5）℃；设计锁定轨温下de限：T =T -（3～5）℃。设计锁定轨温上、下限应满足以下条件：u，maxmaxdud，最大升温幅度ΔT =T -T ≤〔ΔT 〕；最大降温幅度ΔT maxumind =T -T ≤〔ΔT 〕。
高速铁路无缝线路相邻单元轨节间的锁定轨温差不应大于5℃，同一单元轨节左右股钢轨的锁定轨温差不应大于3℃。同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不应大于10℃。1.2.3 扣件系统
无砟轨道主要采用WJ-7型、WJ-8型、W300-1型扣件。按轨下基础或无砟道床形式分为有挡肩和无挡肩扣件两类。1.2.3.1 WJ-7型扣件（1）扣件组成
①WJ-7型扣件由T型螺栓、螺母、平垫圈、弹条、绝缘块、铁垫板、轨下垫板、绝缘缓冲垫板、重型弹簧垫圈、平垫块、锚固螺栓和预埋套管组成，此外，为了钢轨调高的需要，还包括轨下调高垫板（或充填式垫板）和铁垫板下调高垫板，如图1.1所示。图1.1 WJ-7型扣件部件组成
②弹条分为两种，即W1型弹条（直径为14mm）和X2型弹条（直径为13mm），其中，桥上采用小阻力扣件时使用X2型弹条。
③轨下垫板分为A、B两类，A类用于兼顾货运的高速铁路（厚度为12mm），B类用于仅运行客车的高速铁路（厚度为14mm），每类又分为橡胶垫板和桥上采用小阻力扣件时配套使用的复合垫板。（2）主要技术要求
①对T型螺栓应进行定期涂油，防止螺栓锈蚀。
②预埋套管中应保证有一定的防护油脂。
③安装铁垫板时，轨底坡方向应朝向轨道内侧。
④弹条养护标准：弹条中部前端下颚与绝缘块不宜接触，两者间隙不得大于1mm；或使用扭矩扳手检测T型螺栓扭矩时，W1型弹条为100～140N·m，X2型弹条为70～90N·m。
⑤锚固螺栓扭矩为300～350N·m。
⑥钢轨与绝缘块、绝缘块与铁垫板挡肩间缝隙之和不大于1mm。
⑦钢轨左右位置调整量：±6mm。
⑧高低调整量：-4～+26mm。1.2.3.2 WJ-8型扣件（1）扣件组成
①WJ-8型扣件由螺旋道钉、平垫圈、弹条、绝缘轨距块、轨距挡板、轨下垫板、铁垫板、铁垫板下弹性垫板和预埋套管组成，此外，为了钢轨高低位置调整的需要，还包括轨下微调垫板和铁垫板下调高垫板，如图1.2所示。图1.2 WJ-8型扣件部件组成
②弹条分两种，即W1型弹条（直径为14mm）和X2型弹条（直径为13mm），其中，桥上采用小阻力扣件时使用X2型弹条。
③轨距挡板分为两种，即一般地段用轨距挡板和夹板处用接头轨距挡板。
④铁垫板下弹性垫板分为A、B两类（厚度均为12mm）。A类弹性垫板用于兼顾货运的高速铁路，B类弹性垫板用于仅运行客车的高速铁路。
⑤螺旋道钉分为S2型和S3型两种，在扣件正常状态安装或钢轨调高量不大于15mm时用S2型螺旋道钉，调高量大于15mm时用S3型螺旋道钉。（2）主要技术要求
①预埋套管中应保证有一定的防护油脂。
②夹板处应采用接头轨距挡板和绝缘轨距块。
③弹条养护标准：弹条中部前端下颚与绝缘轨距块不宜接触，两者间隙不得大于1mm；或使用扭矩扳手检测螺旋道钉扭矩时，W1型弹条为130～170N·m，X2型弹条为90～120N·m。
④轨距挡板应与承轨槽挡肩密贴，间隙不大于1mm；钢轨与绝缘轨距块、绝缘轨距块与铁垫板挡肩间缝隙之和不大于1mm。
⑤钢轨左右位置调整量：±5mm。
⑥高低调整量：-4～+26mm。1.2.3.3 W300-1型扣件（1）扣件组成
①W300-1型扣件分为W300-1a型和W300-1u型两种。扣件由弹条、绝缘垫片、轨距挡板、螺栓、轨下垫板、铁垫板、弹性垫板和预埋套管等组成，为满足高低调整需要，还包括调高垫板，如图1.3所示。图1.3 W300-1型扣件部件组成
②弹条分为两种，即SKL15型弹条（直径为15mm）和SKLB15型弹条（直径为13mm），其中，桥上采用小阻力扣件时使用SKLB15型弹条。
③标准规格螺栓（Ss36-230）长度为230mm。为满足高低调整需要，配有长度为240mm和250mm的螺栓。
④标准规格轨下垫板（Zw692-6）厚度为6mm。为满足高低调整需要，配有厚度为2mm、3mm、4mm、5mm、7mm和8mm的轨下垫板。
⑤标准规格轨距挡板分为Wfp15a型挡板（适用于W300-1a型扣件）和Wfp15u型挡板（适用于W300-1u型扣件）两种。为满足钢轨左右位置调整需要，配有Wfp15a±1（Wfp15u±1）～Wfp15a±8（Wfp15u±8）各16种规格。（2）主要技术要求
①预埋套管中应保证有一定的防护油脂。
②弹条养护标准：弹条中部前端与轨距挡板前端突起部分不宜接触，两者间隙不大于1mm，或使用扭矩扳手检测螺旋道钉扭矩时，SKL15型弹条为210～250N·m，SKLB15型弹条为150～180N·m。
③轨距挡板应与承轨槽挡肩密贴，钢轨与轨距挡板间隙不大于1mm。
④钢轨左右位置调整量：±8mm。
⑤高低调整量：-4～+26mm。1.2.4 无砟道床
无砟道床是以混凝土或沥青混合料等取代散粒碎石道床而组成的结构形式。目前，我国常用的无砟道床有CRTSⅠ型板式、CRTSⅡ型板式、CRTSⅢ型板式、双块式以及道岔区轨枕埋入式、道岔区板式等几种结构形式。（1）CRTSⅠ型板式无砟道床
CRTSⅠ型板式无砟道床是在现浇的钢筋混凝土底座上铺装预制轨道板，通过砂浆充填层调整高低水平，通过凸形挡台进行限位的单元板式无砟道床结构形式，如图1.4所示。图1.4 CRTSⅠ型板式无砟道床结构
混凝土轨道板有预应力平板（P）、预应力框架板（PF）、普通钢筋混凝土框架板（RF）等多种形式，目前多采用预应力平板，即P型轨道板。
充填层采用低弹模水泥乳化沥青砂浆，主要采用袋装法施工，充填层厚度设计值为50mm，弹性模量为100～300MPa。
凸形挡台有圆形和半圆形两种，其中，半圆形凸形挡台主要应用于梁端和过渡段等特殊部位。凸形挡台半径260mm，高250mm，圆形凸形挡台圆心位于板缝中心线上，半圆形凸形挡台圆心位于相连轨道板端面。凸形挡台和轨道板半圆缺口之间灌注凸台树脂，与凸形挡台一起限制轨道板的纵横向位移，抵抗纵横向作用力，并传递荷载。同时，凸台树脂可以提供合适的弹性，有效地缓解列车纵横向的冲击。
混凝土底座分段设置。路基地段2～4块轨道板设置一道底座伸缩缝；桥梁地段每块轨道板设置独立混凝土底座；隧道地段一般2块轨道板设置一道底座伸缩缝，遇隧道沉降缝对应设置伸缩缝。（2）CRTSⅡ型板式无砟道床
CRTSⅡ型板式无砟轨道是将预制CRTSⅡ型轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现场摊铺的混凝土支承层（路基、隧道）或现场浇筑的钢筋混凝土底座（桥梁）上的纵连板式无砟道床结构形式。
路基及隧道地段CRTSⅡ型板式无砟道床结构由轨道板、水泥乳化沥青砂浆调整层、支承层等部分组成，如图1.5所示。桥梁地段CRTSⅡ型板式无砟道床结构由轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层、底座板、滑动层、高强度挤塑板、侧向挡块及弹性限位板等部分组成。台后路基设置锚固结构（包括摩擦板、土工布、端刺）及过渡板。图1.5 CRTSⅡ型板式无砟道床结构
轨道板分为三类：标准轨道板（铺设于区间线路的一般区间，长度6450mm）、特殊轨道板（铺设于起终点和岔区两端，长度6365mm）、补偿板（根据线路情况合理布置，长度由布板软件计算确定）。板间采用张拉锁件张拉连接，混凝土封填。
充填层采用高弹模水泥乳化沥青砂浆，设计厚度为30mm，弹性模量7000～10000MPa。
路基、隧道地段采用连续的混凝土支承层结构，宽度为3250mm、2950mm，厚度为300mm。桥上采用连续的钢筋混凝土底座，宽度为2950mm，直线地段厚度为190mm，曲线地段厚度根据设计确定。
滑动层为桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道系统的组成部分，为“两布一膜”结构，即两层土工布夹一层土工膜，其中下层土工布通过胶粘剂粘在梁面防水层或梁面上。隔离桥梁和轨道间的相互作用，减小桥梁伸缩引起的钢轨和板内纵向附加力，可在大跨度连续梁上取消小阻力扣件和伸缩调节器。
高强度挤塑板材质为挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板，宽度为2.95m，长度为1.45m，厚度为50mm，布置在梁端。采用粘结剂固定在梁面加高平台的凹槽内，可减小梁端转角对无砟轨道结构的影响，确保轨道结构的安全。
扣压式侧向挡块长度一般为800mm。限位板设置在侧向挡块与底座板的接触面上，通过锚固连接件与侧向挡块内的钢筋固定。（3）CRTSⅢ型板式无砟道床
CRTSⅢ型板式无砟道床是在现浇的钢筋混凝土底座或混凝土支承层上铺装预留连接钢筋的预制混凝土轨道板，中间设置自密实混凝土层的无砟道床结构形式，如图1.6所示。
轨道板采用预应力结构，板顶面设置承轨台，板底预留连接钢筋，通过轨道板与自密实混凝土之间的粘结以及连接钢筋限制轨道板纵横向位移。轨道板类型有P5350、P5600、P4925和P4856等；轨道板宽度为2500mm，厚度为190mm或210mm；扣件间距分687mm、630mm、617mm等。图1.6 CRTSⅢ型板式无砟道床结构
自密实混凝土层强度等级C40，四周与轨道板侧面齐平，厚度设计值一般为100mm左右。自密实混凝土层间设置钢筋网片或冷轧焊网。
底座（支承层）现场浇筑完成，路基地段宽度为3100mm，厚度为200～300mm；桥梁和隧道区段宽度为2900mm，厚度一般为200mm左右。当轨道板纵向连续设置时，采用混凝土支承层；当轨道板单元设置时，采用混凝土底座，顶面限位凹槽。路基地段2～4块轨道板设置一道底座伸缩缝；桥梁地段对应每块轨道板设置独立混凝土底座；隧道地段一般2块轨道板设置一道底座伸缩缝，遇隧道沉降缝对应设置伸缩缝。
灌注自密实混凝土，通过其良好的流动性，在底座限位凹槽处形成凸台。凹槽四周设置弹性缓冲垫层，与凸台一起限制轨道板的纵横向位移，抵抗纵横向作用力，并传递荷载。同时，弹性缓冲垫层可提供合适的弹性，有效缓解列车纵横向的冲击。（4）双块式无砟道床
双块式无砟道床包括CRTSⅠ型和CRTSⅡ型双块式无砟道床两种。CRTSⅠ型双块式无砟道床是将预制双块式轨枕组装成轨排，以现浇混凝土的方式将轨枕埋入道床板中。CRTSⅡ型双块式无砟道床是将预制双块式轨枕组装成轨排，以机械振动方式将轨排压入混凝土中。两种类型双块式无砟道床差异主要在施工工艺上，故统称为双块式无砟道床结构，如图1.7所示。
路基地段无砟道床由双块式轨枕、道床板、支承层等部分组成，道床板为纵向连续的钢筋混凝土结构。
桥梁地段无砟道床由双块式轨枕、道床板、隔离层、底座（或钢筋混凝土保护层）、凹槽（或凸台）周围弹性垫层等部分组成。道床板及底座沿线路纵向分块。道床板宽度范围的底座或保护层顶面应设置隔层。
隧道地段无砟道床由双块式轨枕、道床板等部分组成，道床板为纵向连续的钢筋混凝土结构。（5）轨枕埋入式无砟道床
路基上岔区轨枕埋入式无砟道床由岔枕、道床板及混凝土支承层（下部基础）组成。混凝土支承层直接铺设在路基基床表层上。在桥上使用时，道床板与梁面上铺设的底座板连接。图1.7 双块式无砟道床结构
混凝土岔枕为梯形截面，内部设置有纵、横向普通钢筋和预应力钢筋。岔枕通过枕底预设的桁架钢筋、枕端部伸出钢筋以及转辙机位置岔枕侧面伸出锚固钢筋等方式与混凝土道床、支承层（底座）构成轨道结构。
道床板采用强度等级为C40的混凝土，通过门形连接钢筋、板底与基础通过设凸台和凹槽以及表面拉毛等方式进行连接，从而形成整体，满足轨道结构纵、横向限位的要求。（6）道岔区板式无砟道床
道岔区板式无砟道床在桥上和路基上都可应用，自上而下依次为：预制混凝土道岔板、底座、垫层等。
道岔板采用C55普通钢筋混凝土结构，根据不同的道岔型号，纵向上按扣件间距及电务设备安装要求等因素合理分块。除转辙机安装位置外，道岔板间连接缝宽度为100mm。
底座采用流动性较好的自密实混凝土，强度等级为C40。底座厚度为180mm，横向宽度较相应的道岔板宽400mm。突出的边缘向轨道系统外侧设置4％的排水坡。
垫层混凝土强度等级为C25，可不配筋。垫层厚度为130～200mm，横向宽度较相应的底座宽300mm。
道岔板板底预留门形桁架钢筋植入底座，从而将道岔板和底座连接为整体。通过道岔板和底座的黏结力、摩擦力以及门形桁架钢筋的抗剪作用保证轨道结构的稳定。1.2.5 高速道岔及钢轨伸缩调节器
高速道岔是指高速铁路、客运专线或城际铁路正线铺设的道岔。1.2.5.1 道岔分类
按直向容许通过速度可分为250km/h道岔和350km/h道岔两类。
我国的高速道岔研究采取自主创新与技术引进相结合的方式进行，按技术类型可分为我国自主研发的高速道岔系列（客专线系列）、中德合资生产的高速道岔系列（CN高速道岔系列）、引进法国技术的高速道岔系列（CZ高速道岔系列）。（1）客专线系列
自主研发的高速道岔按号码分为18号、42号、62号，后为满足城际铁路建设的需要，又研发了12号道岔。按轨下基础类型可以分为有砟道岔和无砟道岔两种，其中无砟道岔采用混凝土岔枕或道岔板。62号道岔属于试验道岔，只在哈大高速铁路长春西站铺设了两组无砟道岔，尚未有其他应用。客专线系列的参数见表1.3。表1.3 客专线系列参数表（2）CN高速道岔系列
CN高速道岔系列按号码分为18号、39.113号、42号、50号，其中39.113号只在京津城际高速铁路铺设了两组。按轨下基础分为有砟道岔和无砟道岔，无砟道岔采用混凝土岔枕或道岔板，其中50号道岔主要用于武广高速铁路。CN高速道岔参数见表1.4。表1.4 CN高速道岔系列参数表（3）CZ高速道岔系列
CZ高速道岔系列按号码分为18号、41号，按轨下基础分为有砟道岔和无砟道岔。CZ高速道岔系列主要用于合宁客运专线、合武客运专线、郑西高速铁路，目前主要限于大修使用。CZ高速道岔系列参数见表1.5。表1.5 CZ高速道岔系列参数表1.2.5.2 道岔结构组成
高速铁路道岔由转辙器、辙叉和导曲线三部分组成。尖轨和心轨使用特种矮型钢轨制造。客专线系列的高速道岔翼轨使用特种断面轧制翼轨制造，心轨为拼装结构，扣件系统垫板采用硫化设计。CZ系列的高速道岔翼轨采用锰钢铸造结构，心轨为拼装结构。CN系列的高速道岔翼轨采用60kg/m钢轨制造，心轨前端为合金钢整体锻造结构，扣件系统垫板采用硫化设计。1.2.5.3 钢轨伸缩调节器
高速铁路长大连续梁上铺设无缝线路通常需要设置调节器。调节器的功能是协调因温度引起的长大桥梁梁端伸缩位移和长钢轨伸缩位移之间的位移差，使桥上长钢轨自动调整温度力，从而减小轨道及桥梁所承受的荷载。
高速铁路钢轨伸缩调节器左右股对称，按伸缩方向分成单向调节器和双向调节器两种类型。
单向调节器由基本轨、尖轨、铁垫板、轨道板组成；双向调节器由基本轨、双向尖轨、铁垫板、轨道板组成。调节器尖轨工作边提供轨距线，其基本轨伸缩，尖轨锁定。1.3无砟轨道线路养护维修管理1.3.1 无砟轨道线路养护维修特点
随着高速铁路开通运营里程的不断增加，我国高速铁路已迈入运营维护阶段。针对高速铁路无砟轨道特点，结合基础研究和运营实践建立的维修管理模式正在逐步积累完善中。
无砟轨道结构是为解决高速条件下有砟轨道残余变形累积快、养护维修工作量大等问题而出现的。高速铁路无砟轨道开通运营后，随着时间的发展，在列车荷载、外部环境、线下基础结构变化等因素共同作用下，一些潜在结构问题逐渐发展成结构伤损及病害。无砟轨道结构伤损因其维修难度大、成本高、安全风险大成为无砟轨道线路养护维修的重点。
高速铁路无砟轨道部分结构伤损表现形式及原因初步分析见表1.6。表1.6 高速铁路无砟轨道部分结构伤损表现形式及原因初步分析
从已开通运营的高速铁路无砟轨道养护维修实践来看，无砟轨道钢轨、扣件、无砟道床等结构在运营后均出现不同类型、不同程度的伤损。施工阶段遗留的隐患在运营阶段长期反复列车荷载、外部环境及线下基础变形等因素共同作用下，逐渐发展劣化，形成结构病害。
对无砟轨道结构伤损产生的原因分析可知，无砟轨道结构伤损的预防和修理涉及施工和运营管理两个阶段。由于线路开通运营后的列车荷载及外部环境等因素不可避免，因此，应尤其注重无砟轨道结构部件在建设施工阶段的初始质量控制。1.3.2 无砟轨道线路设备维修内容
高速铁路无砟轨道线路维修遵循“预防为主、防治结合、严检慎修”的原则，坚持精确检测、精心分析和精细修理的过程控制，按照各设备状态的变化规律和伤损等级，适时安排养护维修作业，有效预防和整治病害。目前，无砟轨道线路维修工作分为周期检修、经常保养、临时补修三种。（1）周期检修
周期检修是指根据线路及其各部件的变化规律和特点，对钢轨、道岔、扣件、无砟道床、无缝线路及轨道几何形位等按相应周期进行的全面检查和修理，以恢复线路完好技术状态。其基本内容包括：
①线路设备质量动态检查；
②轨道几何尺寸和扣件螺栓扭矩静态检查；
③钢轨探伤；
④采用打磨列车对钢轨进行预打磨、预防性打磨和修理性打磨；
⑤联结零件成段涂油、复拧；
⑥根据刚度变化情况，成段更换弹性垫板；
⑦有计划地对无砟道床进行检查及补修；
⑧无缝线路钢轨位移、钢轨伸缩调节器伸缩量的周期观测和分析；
⑨对沉降量较大地段的轨道状态进行周期观测和分析；
⑩精测网检查、复测。（2）经常保养
经常保养是指根据动、静态检测结果及线路状态变化情况，对线路设备进行的经常性修理，以保持线路质量经常处于均衡状态。其基本内容包括：
①对轨道质量指数（TQI）超过管理值的区段或轨道几何尺寸超过经常保养容许偏差管理值的处所进行整修；
②根据钢轨表面伤损、光带及线路动态检测情况，对钢轨进行修理；
③整修焊缝；
④整修伤损扣件、道岔及调节器等轨道部件；
⑤无缝线路应力调整或放散；
⑥修补达到Ⅱ级及以上伤损的无砟道床；
⑦疏通排水；
⑧精测网维护；
⑨沉降地段轨道状态观测和分析；
⑩修理、补充和刷新标志、标识；根据季节特点对线路进行重点检查；其他需要经常保养的工作。（3）临时补修
临时补修是指对轨道几何尺寸超过临时补修容许偏差管理值或轨道设备伤损状态影响其正常使用的处所进行临时性修理，以保证行车安全和舒适。其主要内容包括：
①及时整修轨道几何尺寸超过临时补修容许偏差管理值的处所；
②处理伤损钢轨（含焊缝）和失效胶接绝缘接头；
③更换伤损的道岔护轨螺栓、可动心轨咽喉和叉后间隔铁螺栓、长心轨与短心轨联结螺栓等；
④更换伤损失效的扣件、道岔及调节器等轨道部件；
⑤更换或整治失效无砟道床；
⑥处理线路故障；
⑦其他需要临时补修的工作。1.3.3 无砟轨道线路设备维修标准《高速铁路无砟轨道线路维修规则》对高速铁路线路、道岔、调节器静态几何尺寸允许偏差管理值及曲线正矢允许偏差管理值、不平顺动态管理值、轨道质量指数（TQI）管理值、车辆动力学指标管理值、钢轨焊接接头平直度等维修标准都做出了明确规定。（1）线路静态几何尺寸允许偏差管理值
检查项目为轨距、高低、轨向、水平和扭曲五项，各项偏差又分作业验收、经常保养、临时补修和限速四个等级，轨道静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.7和表1.8。表1.7 200～250km/h线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值注：（1）高低和轨向偏差为10m及以下弦测量的最大矢度值；（2）扭曲偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量。表1.8 250（不含）～350km/h线路轨道静态几何尺寸容许偏差管理值注：（1）高低和轨向偏差为10m及以下弦测量的最大矢度值；（2）扭曲偏差不含曲线超高顺坡造成的扭曲量。（2）正线道岔静态几何尺寸允许偏差管理值
道岔静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.9和表1.10。表1.9 200～250km/h道岔静态几何尺寸容许偏差管理值注：（1）支距偏差为实际支距与计算支距之差，导曲线支距测量应从尖轨根端开始直至道岔导曲线结束；（2）导曲线下股高于上股限值，12号道岔作业验收为2mm，经常保养为3mm，临时补修为5mm；18号及以上道岔作业验收为0mm，经常保养为2mm，临时补修为3mm。表1.10 250（不含）～350km/h道岔静态几何尺寸允许偏差管理值注：（1）支距偏差为实际支距与计算支距之差；（2）导曲线下股高于上股限值；18号及以上道岔作业验收为0mm，经常保养为2mm，临时补修为3mm。（3）调节器静态几何尺寸容许偏差管理值
温度调节器静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.11和表1.12。表1.11 200～250km/h调节器静态几何尺寸容许偏差管理值表1.12 250（不含）～350km/h调节器静态几何尺寸容许偏差管理值（4）长弦测量作业验收容许偏差管理值
长弦测量作业验收容许偏差管理值见表1.13。表1.13 长弦测量作业验收容许偏差管理值注：（1）表中a为扣件节点间距，单位为m；（2）当弦长为48a时，相距8a的任意两测点实际矢度差与设计矢度差的偏差不得大于2mm；当弦长为480a时，相距240a的任意两测点实际矢度差与设计矢度差的偏差不得大于10mm；（3）容许偏差指相距测点间距的任意两测点实际矢度差与设计矢度差的偏差。（5）曲线轨道曲线正矢允许偏差管理值
曲线正矢静态几何尺寸允许偏差管理值见表1.14和表1.15。表1.14 200～250km/h线路曲线正矢容许偏差管理值注：曲线正矢用20m弦在钢轨踏面下16mm处测量。表1.15 250（不含）～350km/h线路曲线正矢容许偏差管理值注：曲线正矢用20m弦在钢轨踏面下16mm处测量。（6）轨道不平顺动态管理值
综合检测车对轨道动态局部不平顺（峰值管理）检查项目为轨距、水平、轨向、高低、扭曲、车体垂向振动加速度、车体横向振动加速度、轨距变化率等，各项偏差又分经常保养、舒适度、临时补修和限速四级，各级动态管理值见表1.16和表1.17。表1.16 200～250km/h线路轨道动态质量容许偏差管理值续上表注：（1）表中管理值为轨道不平顺实际幅值的半峰值；（2）水平限值不包含曲线按规定设置的超高值及超高顺坡量；（3）扭曲限值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；（4）车体垂向加速度采用20Hz低通滤波，车体横向加速度Ⅰ、Ⅱ级标准采用0.5～10Hz带通滤波处理的值进行评判，Ⅲ、Ⅳ级标准采用10Hz低通滤波处理的值进行评判；（5）避免出现连续多波不平顺和轨向、水平逆向复合不平顺。表1.17 250（不含）～350km/h线路轨道动态质量容许偏差管理值注：（1）表中管理值为轨道不平顺实际幅值的半峰值；（2）水平限值不包含曲线按规定设置的超高值及超高顺坡量；（3）扭曲限值包含缓和曲线超高顺坡造成的扭曲量；（4）车体垂向加速度采用20Hz低通滤波，车体横向加速度Ⅰ、Ⅱ级标准采用0.5～10Hz带通滤波处理的值进行评判，Ⅲ、Ⅳ级标准采用10Hz低通滤波处理的值进行评判；（5）复合不平顺指水平和轨向逆向复合不平顺，按水平和1.5～42m轨向代数差计算，避免出现连续多波不平顺。（7）轨道质量指数（TQI）管理值
除峰值管理外，还实行区段轨道质量指数（TQI）管理值管理（均值管理），见表1.18和表1.19。表1.18 200～250km/h线路轨道质量指数（TQI）管理值（mm）注：波长范围为1.5～42m的单项标准差计算长度200m。表1.19 250（不含）～350km/h线路轨道质量指数（TQI）管理值（mm）注：波长范围为1.5～42m的单项标准差计算长度200m。（8）车辆动力学指标管理值
车辆动力学指标包括脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力，横向力和垂向力通过综合检测列车的测力轮对来测量，动力学指标管理值见表1.20。表1.20 车辆动力学指标管理值
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