京津城际铁路主要技术及无碴轨道制造与铺设.ppt
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1、京津城际铁路技术管理及无碴轨道制造与铺设,目录,工程概况建设理念技术管理 无碴轨道板制造无碴轨道板铺设设备,一、工程概况,概况,京津城际铁路连接北京和天津两大直辖市,线路由北京南站引出,沿京津塘高速公路,经亦庄工业园区、永乐新城至天津杨村后,沿既有京山线北侧至天津站。线路全长119.4km。设北京南、亦庄、永乐、武清、天津等5座车站,其中永乐车站为预留站。线路以路基和桥梁工程为主。路基分布于京、津市内和亦庄、永乐、武清车站,总延长为18.9km(6处);桥梁总延长为100.5km,其中北京环线、凉水河、杨村、永定新河、新开河5座特大桥累计长度为99.5km,桥梁梁部以32m预应力混凝土双线简支
2、箱梁为主,跨越道路、河流时以连续梁形式通过,连续梁最大跨度为128m。全线除车站到发线为有砟轨道外,其余地段均采用CRTSII型板式无砟轨道,一次性铺设跨区间长大无缝线路,共铺设26组大号码无砟道岔。四电工程按铁道部安排,采用系统集成。,路基和桥梁工程分布表,主要技术标准,(1)铁路等级:客运专线(2)正线数目:双线(3)速度目标值:300km/h及以上(4)最小曲线半径:一般地段7000m,困难地段5500m,北京、天津枢纽根据 减、加速情况确定(5)线间距:5.0m,北京、天津减、加速地段按设计速度确定(6)最大坡度:一般地段12,困难地段20(7)到发线有效长度:700m(8)牵引种类:
3、电力(9)列车类型:动车组(10)列车运行控制方式:自动控制(11)行车指挥方式:综合调度集中(12)建筑限界:按京沪高速铁路设计暂行规定设计。,项目目标,安全、优质、高效、按期完成建设任务,把京津城际轨道交通工程建成“标志性工程,示范性工程”,建成“世界一流的铁路客运专线”。全线建成世界一流客运专线。工程质量具体指标:杜绝设计、施工重大质量事故。单位工程一次验收合格率100%。一次开通成功,基础设施满足行车速度350km/h要求。竣工文件真实可靠,齐全整洁,实现一次交接合格。,进度目标,2005年11月15日开工,2008年8月1日开通,总工期32.5个月。1、全线开通时间:2008年8月1
4、日;2、综合调试开始时间:2008年2月1日;3、四电工程上道时间:武清站至天津2007年11月1日;武清站至北京2007年12月1日;4、四电工程施工准备及辅助施工开始时间:2007年4月1日;5、钢轨铺设及锁定时间:2007年10月7日至2007年11月30日;6、无碴轨道铺设时间:2007年3月27日至2007年11月6日;7、预制箱梁架设时间:2006年9月23日至2007年9月29日;8、桥梁主体工程施工时间:2005年11月3日至2007年8月24日;9、路基主体工程施工时间:2005年11月15日至2007年7月30日。,工程难点、重点,京津城际轨道交通工程为我国建设中的第一条城
5、际轨道交通线路,具有历史性意义。全线采用无碴轨道并一次铺设跨区间无缝线路,并要满足高速列车开行高安全性和舒适度的要求(沉降控制)。质量标准高、施工技术新、施工难度大,全部工程要在2008年7月底前竣工,2008年8月1日开通。施工工期紧是本项目最主要的特点,工期之短为世界同类型项目之最。按照建设世界一流客运专线的要求,为确保主要承重结构的使用寿命满足100年的要求(耐久性),主体工程质量实现“零缺陷”,并满足高速列车开行安全性和舒适度的要求,需解决的主要工程技术难点有:,路基工程,路基工程作为土工结构物,要具有高稳定性与平顺性。因此,必须严格控制路基的工后沉降和沉降率,减少过渡段的不均匀沉降,
6、保证轨下基础刚度的均衡过渡。地基处理、路基填筑、基床表层、边坡防护、支挡结构、路基排水及沉降观测等要作为一个完整的系统工程来组织实施。在施工工期仅18.5个月的前提下,控制填料含水率、保证压实质量,特别是控制和保证路基及过渡段轨下基础沉降、刚度均匀过渡是路基施工的难点,北京枢纽京山线改建保证既有线行车安全将是施工重点。,桥梁工程,桥梁基础采用钻孔桩,墩身多采用圆端型桥墩、单圆柱墩或矩形墩,桥梁跨度大于或等于20m的梁部结构采用双线简支箱梁;跨度小于20m的梁部结构采用钢筋混凝土连续刚构。由于沿线城镇密集,公路、铁路等基础交通设施发达,大跨度的连续梁和钢混结合梁等特殊结构工点较多。全线除新开河特
7、大桥简支箱梁采取支架法现浇外(移动模架法),其他双线简支箱梁均采用集中预制、架桥机架设。由于大吨位简支箱梁预制(900T)、运输、安装在国内尚是首次,且工期紧、工程量大、架设作业的时间集中,因此施工组织难度大。解决桥梁混凝土结构的耐久性,控制桥梁墩台间的不均匀沉降与现浇梁的徐变,组织好冬季施工等是桥梁施工的重点与难点。,轨道工程,全线一次铺设跨区间无缝线路及大号道岔,从轨下基础、轨节焊接、铺轨、应力放散与锁定、轨道精整等工序,均采用大量新技术,需要特大型专用施工机械,工艺标准要求严格。无碴轨道板设厂集中预制,轨道板的运输安装,CA砂浆的搅拌、运输、灌注等应借鉴世界上先进、成熟的工艺技术,研制或
8、引进成套的工装设备组织施工。由于缺乏技术和经验,轨枕板的制造与安装分别受技术转让、核心制造设备国外引进,路基与桥梁的沉降、变形工前稳定周期长等因素的影响,也是控制线上工程施工进度的关键。,四电工程,采用系统集成,接口管理难度大。区间干线光电缆、电气化支柱及站后输变电设备应尽量组织与站前工程交叉或平行施工。其中:接触网导线架设及信号轨旁设备安装受铺轨作业进度控制,是控制综合调试和试运行的关键。,系统集成的概念(一),美国IDC 公司认为:系统集成是将软件、硬件与通信技术组合起来为用户解决信息处理问题的业务。IBM公司认为:系统集成是将信息技术、产品与服务结合起来实现特定功能的业务。美国大型系统集
9、成商INPUT公司认为:系统集成是由一家厂商全面承包用户的大型复杂系统,负责系统设计,利用硬件、软件与通信技术实施包括资源调查、文档管理、用户培训与运行支持在内的全面项目管理。美国信息技术协会(ITAA)的定义:系统集成是根据一个复杂的系统或多个子系统的要求把多种产品和技术验明,并接入到一个完整的解决方案的过程。,系统集成的概念(二),归纳国内系统集成的经验来看,系统集成是一种系统的思想、方法和技术的集合,不是单纯的硬件或软件技术的问题。定义:系统集成是一个寻求整体最优的过程,是根据总体系统的目标和要求,对分散的现有子系统或多种硬软件产品和技术,以及相应的组织机构和人员进行组织、结合、协调或重
10、建,形成一个和谐的整体系统,为组织提供全面的支持。在系统集成的过程中,首先必须确定集成系统的目标,调查分析现有系统,确定对集成系统的需求,在集成系统的总体规划指导下,确定最优的技术方案,按照一定的过程和步骤,实现全方位的集成,即以集成为目标,功能的集成为基本结构,平台的集成为技术基础,以人员的集成为根本保证。,客运专线系统集成,系统集成并不是简单的系统堆积,最新的设备不一定是最好的设备,最好的设备不一定是最适用的设备,最新最好的设备堆积在一起并不一定是最好的系统。客运专线系统集成,旨在解决各系统之间的互连性和互动性,协调各类设备和自系统之间众多的界面和接口,使各子系统有机地融合为一体,实现智能
11、化和整体化功能。,客运专线系统集成,没有系统集成?系统建设中,子系统可能各自为政,结果往往是子系统正常,整体系统却难以稳定运行。系统验收后,参与各方对系统使用中出现的问题责任界限难以区分,业主将面临长期、永久性的协调和技术谈判之中;系统使用中,任何系统性问题的解决,需要各方的参与同时出现,业主必须面对多个供应商和系统承包商的售后服务。对客运专线建设而言,系统集成可以有效避免系统建设过程中相互扯皮、设计方案中互不相干、系统投入运行后处理问题的互不衔接、信息不能互通、资源不能共享、管理不能集中等问题。作为客运专线综合性系统的建设采取系统集成是一种提高系统工程质量、加快系统工程进度、降低系统工程造价
12、、简化协调关系的先进模式。,二、建设理念,高速铁路特点,高速铁路速度快,能力大,运输量大,准点率高,外部运输成本低,安全可靠而且社会经济效益良好.因此就决定了高速铁路必须具备以下特点:1、高平顺性;2、高稳定性;3、高精度,小残变,少维修;4、宽大,独行的线路空间;5、高标准的环境保护;6、开通运行之日即以设计速度运行;7、运营中,实行科学的轨道管理及严密的防灾安全监控。,客运专线铁路,客运专线铁路,运行追踪时间短,无砟轨道,高平顺性 高稳定性高精度小残变 少维修,舒适度要求高,无砟轨道具有稳定性好、维修量少、使用寿命长等优点、可以减少线路维修天窗的占用时间。,CRTS型板式无砟轨道,按照铁道
13、部“引进、消化、吸收、再创新”的战略部署,2005年我国系统引进了德国博格板式无砟轨道设计、制造、施工、养护维修及工装、工艺等成套技术,但我国信号制式不同于德国ICE高速线,且京津城际铁路以桥梁工程为主的线下工程条件和德国以路基为主的情况存在显著差别。京津城际轨道铁路建设过程中,在引进的博格板式无砟轨道技术基础上,针对以桥梁为主的线下工程条件及轨道电路等站后技术标准开展了系统的技术攻关。初步构建了以列车荷载、温度影响为主线,充分考虑裂缝限制与耐久性、刚度匹配与动力特性、站前站后接口与经济性等控制条件的无砟轨道设计理论体系,形成了CRTS型板式无砟轨道几何计算、轨道板布板及预制件设计、不同基础无
14、砟轨道系统理论计算及结构设计、不同过渡段设计等成套设计技术;实现了原材料、制造工艺及工装的国产化,并初步实现了产业化。,CRTS型板式无砟轨道关键技术,CRTS型板式无砟轨道的关键技术包括布板设计、混凝土预制件结构设计、不同地段无砟轨道系统结构设计、过渡段设计、原材料技术标准制定及工艺研究、设备研发等。,CRTS型板,CRTS型板式无砟轨道主要包括用于区间线路的轨道板和用于板式道岔区的道岔板,均采用工厂预制的方式生产。标准轨道板(6.45m2.55 m0.2m)道岔板 轨道板分标准轨道板、特殊轨道板和补偿板。其中标准轨道板铺设于区间线路的一般区段,特殊轨道板铺设于CRTS型板式无砟轨道的起终点
15、,补偿板根据线路情况,通过布板设计计算确定。,轨道板打磨,、轨道板混凝土强度等级为C55;、为获得高精度的轨道几何,采用数控机床对每个扣件承轨槽进行精密加工(精度0.1mm);、相对线路每块轨道板具有唯一性,故分别编号;、纵横向钢筋间采用塑料夹和收缩软管绝缘。,桥梁博格无碴轨道,路基博格无碴轨道,更新理念,投资渠道多样化 京津公司四个股东:铁道部、北京市、天津市、中海油。学习型建设管理 客运专线建设对我们来说,是一个从未接触过的新领域,其设计理念、技术标准、施工工艺、运营管理都不同于普速铁路。京津线采用了大量现代化的新技术、新工艺、新设备。如全线采用博格无砟轨道系统,四电工程系统集成:大功率、
16、流线型动车组;监控及信息管理系统;现代化的养护维修模式及实时线路状态监测动态系统和大型养修设备等。,管理模式,采用“建设运营筹资还贷”三位一体、“小业主、大咨询”管理模式。建设组织与管理遵循“依据合同,规范运作;过程控制,强化管理;逐级监控,争创精品”的原则。按照“一流管理”的目标要求,实行“小业主、大咨询”的建设管理模式。实行以“质量”管理为前提、“三控制”(质量、进度、投资)为目标、合同管理为基础的项目管理。施工招标采用施工总承包方式。工程咨询采取过程咨询,设计阶段采用设计咨询、地质勘察监理的方式;施工阶段采用施工监理、施工咨询方式;并通过引进国外一流的咨询公司和专家担任咨询或监理技术总监
17、。,环保管理,设计采用了降低噪音、振动对环境的干扰和影响的声屏障,运营采用了流线型车体以减轻空气动力噪音等诸多措施。,混凝土声屏障,承插式高速声屏障,客运专线对土建工程的沉降要求非常严格,国外一般铁路土建工程完成一年后再铺设无砟轨道。针对京津城际,设计要求路基预压8个月,梁部架设6个月后进行;对于岩石地基等沉降量很小的桥梁,无砟轨道铺设也应在梁体预应力终张拉后60天进行。在工程统筹安排中路基及其他需要考虑较大沉降的工程必须提前施工,工序间应充分考虑梁体徐变、基础沉降、路基变形稳定所需的时间。,重新认识重点工程,重视工程测量,工程测量是客运专线建设的基础,是工程建设质量的保证之一,也是最关键的环
18、节。必须一次建立好平面、高程控制网,它的精度要求是普速铁路无法比拟的,它关系着工程的施工放样、预埋件埋设、轨道板的铺设、工程沉降变形观测等等诸多施工精确的保证。,无砟轨道板铺设对控制网的要求,控制测量的控制网通常分为三级,分别为:基础平面控制网(CPI)、线路控制网(CPII)/加密控制网(GVN)和基桩控制网(CPIII)/轨道基准网(GRN)。铺设轨道板的前提是有一个稳定且高精度大地基础控制网,而且其结构必须相应于各阶段的施工进程不断提高控制网的精度。,京津城际控制网布置结构,路基上的控制点(接触网基础),桥梁上的控制点(固定端防撞墙)(上部距墙顶面95mm),GRP点,定位锥,计算测量数
19、据流程图,博格板精调,客运专线无砟轨道铺设工后沉降值要求不大于15mm,因此必须重视桥梁、路基的基础沉降和梁体变形观测工作,选择专业队伍进行该项工作,仪器精度必须符合要求,尽量使用电子水准仪,操作人员必须是测量专业,监理人员也必须有相关资质,不然的话,就会影响工程沉降的评估工作。关注区域沉降问题。,重视沉降观测,路基观测断面设置示意图,剖面沉降管观测桩,路堤高度H1.0m,观测断面设剖面沉降管、观测桩及沉降板;路堤高度H1.0m时,只设沉降板。,沉降板,剖面沉降管的埋设:在路基桩加固处理后的桩顶混凝土板或碎石加筋层施工完毕后填料到0.6m高度碾压密实后,开槽宽2030cm深,至垫层顶面回填0.
20、2m中粗砂,在槽内安放沉降管,管内传入拉动测头的铟钢丝绳,其上再回填中粗砂至碾压面。沉降观测管两端设0.50.50.95m C15素砼保护墩,并在管口处设观测桩。,设于桥墩上的沉降观测点,每个桥墩台均设承台观测标和墩身观测标;承台观测标在小里程左侧和大里程右侧平台面上对称设置。墩身观测标,当墩身全高大于14m时,埋设两个观测标;小于14m时,只埋设一个观测标。,由于客运专线面临新技术多,必须重视施工技术交底工作,了解施工注意事项,结构预埋件及综合接地的埋设等要求。,重视技术交底,施工前必须有满足施工进度需要且专业齐全的施工图,客运专线涉及专业多,各专业联系紧密,如综合接地、接触网基础、电缆上桥
21、、过轨等等,都必须在站前施工时一并综合考虑,同时施工。,重视四电预埋问题,工程检测手段现代化,普速铁路桥梁钻孔桩基础长度大都不超过50m,采用小应变方法检测桩的完整性;而客运专线桥梁钻孔桩基础长度超过50m居多,特别是连续梁,有的钻孔桩基础深达75m以上,必须采用声测管检测桩的完整性,检测方法发生了变化。同样路基要求提高,检测也引入了EV2检测设备。,重视检测,三、技术管理,京津新技术-桥梁,桥梁刚度设计,满足高速行车的要求;桥梁徐变控制和基础沉降控制技术,满足轨道平顺性要求;区域沉降地段的桥梁首次采用可调高支座技术;桥梁耐久性设计主体结构使用寿命100年;研发了900吨箱梁设计、制造、运输、
22、架设综合技术。,京津新技术-路基,第一次在铁路沉降控制设计中引入桩板结构,并引入预应力管桩、CFG桩等刚度较大桩型,以适应高标准沉降控制要求;在高路堤地段采用扶壁式挡土墙,节约用地,减少地基处理面积,节省工程费用;在桩网结构设计中首次采用了格栅+格室模式组成加筋网,满足无砟轨道技术要求。,京津新技术-无砟轨道,第一次在国内大规模铺设无砟轨道,解决了理论分析难题,以及与无砟轨道关联的测量、沉降控制、桥梁路基预留设施等综合系统问题。建立了无砟轨道铺设评估体系,无砟轨道设计、制造、安装、运输及测量新技术(精密测量技术),为今后客运专线的建设起到了重要的示范作用。第一,从设计理论和关键技术参数、结构设
23、计、材料标准、与其它系统接口以及制造、施工等方面,通过引进,实现了消化、吸收、再创新。第二,通过自主试验研究,确定了无砟轨道绝缘处理措施及接地技术,解决了我国无砟轨道高频无绝缘轨道电路及接地系统的技术难题。第三,在对国内外相关技术规范进行对比分析的基础上,合理确定符合我国实际的技术参数、结构设计及材料标准。第四,开发研制适合我国国情的配套工装、设备,其技术性能达到国外同类产品水平,经济性优于国外产品。,京津新技术-精密测量,建立了精测网并应用沉降变形计算和观测评估技术,解决了不同地质条件和不同工程措施下的结构物沉降变形技术难题。施工中采用卫星GPS测量系统,徕卡1800和2003全站仪,高精度
24、电子水准仪,轨道板制造激光测量系统,轨道板安装精调测量系统,GRP1000轨道检测小车等先进的测量设备,并应用了多种测量软件和技术,形成了成套的测量技术。,京津新技术-节约用地与环保,线路走向充分考虑与既有公路、铁路共用通道,亦庄站将铁路生产用房全部布设在桥下,充分做到铁路建设用地集约化。根据速度合理选择曲线半径及线间距。优先采用桥梁,全线桥梁比例达到86.1,路基地段采用扶壁式挡土墙,较采用普通路基节省土地约50%。国内第一次采用承插式高速声屏障设备,基本满足了环保要求。,京津新技术-牵引供电及电力供电,通过京津城际铁路的工程实践,掌握了时速300-350公里高速铁路牵引供电设计施工的关键工
25、艺和方法,特别是高速接触网导线架设和调整技术,并形成了一套完整的安装工艺、联调联试、质量评价标准体系。,京津新技术-信号系统,京津城际铁路信号系统由联锁系统、列控系统、CTC系统和信号集中监测系统组成。通过京津城际铁路的工程实践,在技术方案、系统设计、牵引计算、安全防护、控车模式、车地信息传输、车载接口、土建接口等方面,掌握了时速300-350公里高速铁路列控系统应用技术。,京津新技术-通信系统,京津城际铁路通信系统由传输和接入、电话交换、数据网、专用移动通信(GSM-R)、调度通信、动力和环境监控(SCADA,含视频监控)、救援指挥、同步和时钟、综合网管、通信电源、通信线路和综合布线12个子
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