高鐵發(fā)展前景與工程質(zhì)量控制課件

高鐵發(fā)展前景與工程質(zhì)量控制二O一O滬漢蓉快速客運通道武漢火車站密集試車內(nèi)容提要⒈高速鐵路的概念⒉高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別⒊高速鐵路的主要技術(shù)特征⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⒈高速鐵路的概念⑴列車速度的分檔:

時速100～120km稱為常速;時速120～160km稱為中速或準高速;時速160～200km稱為快速;時速200～400km稱為高速;時速400km以上稱為特高速。⒈高速鐵路的概念我國客運專線發(fā)展規(guī)劃：

“四縱”線路①北京—上海高速鐵路②杭州—寧波—福州—深圳客運專線③北京—武漢—廣州客運專線④北京—沈陽—哈爾濱客運專線“四橫”線路

①徐州—鄭州—蘭州客運專線②杭州—南昌—長沙客運專線③青島—石家莊—太原客運專線④南京—武漢—重慶—成都客運專線⒈高速鐵路的概念⑶城際鐵路

高速鐵路的一種，是指在人口稠密的都市圈或城市帶規(guī)劃和修建的高速鐵路客運專線系統(tǒng)，特點是相對短距離、公交化。我國城際客運系統(tǒng)規(guī)劃

①環(huán)渤海圈鐵路快速客運系統(tǒng)②長江三角洲鐵路快速客運系統(tǒng)③珠江三角洲鐵路快速客運系統(tǒng)⒈高速鐵路的概念⑷城際鐵路和客運專線的區(qū)別:①《鐵路主要技術(shù)政策》明確指出："運輸緊張的繁忙干線修建四線或多線，實行客貨分線運輸。在大中城市間發(fā)展客運專線，在人口稠密地區(qū)發(fā)展城際鐵路，加快形成覆蓋我國主要城市的快速客運網(wǎng)。"②城際鐵路：主要是短途而且沿線都是人口密集的。像珠江三角洲中的廣州-東莞-深圳，北京－天津。③客運專線：主要是指長途的大城市之間。像北京-上海。⒈高速鐵路的概念⑹高速鐵路類型

當前，根據(jù)所采用的不同技術(shù)，高速鐵路分為輪軌接觸技術(shù)類型和磁懸浮技術(shù)類型。輪軌技術(shù)有非擺式車體和擺式車體兩種；磁懸浮技術(shù)又根據(jù)所采用的懸浮技術(shù)分為超導和常導兩種。

我國高鐵采用輪軌接觸技術(shù)類型非擺式車體。上海龍陽地鐵站到浦東機場唯一采用了磁懸浮列車常導技術(shù)，也是世界第一條磁懸浮列車示范運營線。磁懸浮列車實現(xiàn)了正真的零高度飛行，成為當今“陸上最快的交通工具”。（速度：430km/h）上海龍陽地鐵站山海磁懸浮列車示范線上海磁懸浮列車示范線工程一角山海磁懸浮列車示范線⒉高速鐵路與普通鐵路的主要區(qū)別

在輪軌接觸的鐵路技術(shù)中，隨著速度的提高，將會出現(xiàn)一些新的問題。對基礎(chǔ)設(shè)施和移動的車輛都提出了新的要求，主要可以歸結(jié)為兩個方面，即：-----當速度超過250km/h以后，空氣動力特性的顯著變化，對車輛結(jié)構(gòu)和鐵路基礎(chǔ)設(shè)施提出新的要求；------高速運行的列車要求具備持久穩(wěn)定、高平順性、能供列車安全舒適運行的軌下基礎(chǔ)。

試驗證明，高速鐵路對車輛的密封性能有很高的要求（這包括對車輛空調(diào)、門、窗、排污設(shè)施等方面的要求），以滿足高速運行的空氣動力學特性。此外，還要求具有高性能的制動系統(tǒng)和較高的乘座舒適度。而且，高速行駛的列車在會車時所產(chǎn)生的空氣壓力波明顯高于既有線，因此，高速鐵路在進行線路規(guī)劃時，適當加大了線間距（包括站臺安全距離）。通過隧道時，洞口空氣阻力與高速列車在瞬間產(chǎn)生的壓力，形成巨大的微氣壓波，對行車安全、乘客舒適度以及環(huán)境都產(chǎn)生了明顯的影響。因此，要適當加大隧道斷面積，改善洞口及輔助結(jié)構(gòu)的設(shè)置等。⑵高速列車動力學的特性：

高速運行出現(xiàn)的高頻振動，要求橋梁及建筑物除了滿足靜態(tài)荷載的條件，還必須滿足高速列車動力學的特性要求。概括地講，除了保證“強度”這一基本要求（即使用期不致破壞）以外，更要嚴格控制其“變形”。因此，保持軌道持續(xù)穩(wěn)定的高平順性，是對高速鐵路工程提出的最基本的功能性要求。但是，軌道的高平順性又是路基、橋梁、軌道變形的最終表現(xiàn)，要求軌道高平順性，必須從控制上述工程變形著手。具體表現(xiàn)在：

①控制路基工程變形

控制路基工程變形將是很重要的一個內(nèi)容。除了線路平面有較大的曲線半徑和適當長度的緩和曲線、夾直線長度以外，設(shè)計、施工都要將重點放在控制路基的工后沉降、不均勻沉降及路基頂面的初始不平順性客運專線鐵路設(shè)計暫規(guī)規(guī)定，允許最大工后沉降<30mm(無砟軌道的工后沉降<15mm)；過渡段差異沉降＜5mm。一般地基固結(jié)系數(shù)達到90~95%。③一次鋪成跨區(qū)間無縫線路軌道結(jié)構(gòu)無論有砟或無砟均必須嚴格控制鋪軌的初始不平順，保證精度達到高平順性的要求。鋼軌的物理化學性能都有新的要求。根據(jù)高速鐵路對軌道平順性的要求，傳統(tǒng)邊鋪邊架的施工組織及方法已不適用。⑶接觸網(wǎng)方面列車高速運行時對接觸網(wǎng)作用，導線產(chǎn)生較高頻率的波動。為了降低弓網(wǎng)離線率，要求接觸網(wǎng)具有較大的張力體系、高度的平順性，以保證良好的受流供電。⑷列車及牽引動力

高速列車采用動車組的形式，牽引有動力分散、動力集中兩種方式，采用大功率交流傳動GTO及IGBT或IPM元件，大幅度提高牽引功率。為了提高速度、減小對軌道結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)施的影響，高速鐵路要求降低車體重量并限制軸重。這包括：合理的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、良好的空氣動力學性能和氣密性、制動裝置的特殊要求，降噪措施，車載微機故障監(jiān)控診斷系統(tǒng)，集便裝置的特殊設(shè)計等。

⑸其他主要區(qū)別

由于高速行車的特殊情況，高速鐵路配置了風、雨、雪、地震等自然災(zāi)害告警系統(tǒng)，監(jiān)測信息經(jīng)過通信網(wǎng)與調(diào)度中心直接相連，以保證高速行車的安全。沿高速線設(shè)置的跨線橋需安裝墜落物告警裝置，高速全線必須封閉，不設(shè)平交道口。由于高速行駛中列車與空氣摩擦產(chǎn)生了大量噪音，因此，高速鐵路途經(jīng)人口密集的地區(qū)時，沿線需采取降低噪音的措施，安裝隔音墻。⒊高速鐵路的主要技術(shù)特征

采用輪軌技術(shù)的高速鐵路具有以下四個方面的主要技術(shù)特征：

1.輪軌方面：持久高平順性的軌道，輕量化、高穩(wěn)定性的列車；2.弓網(wǎng)方面：大張力的接觸網(wǎng)，高性能的受電弓；3.空氣動力方面：流線形、密封的列車，較大的線間距和隧道斷面；4.牽引與制動方面：大功率的交-直-交列車和大容量的牽引供電設(shè)施，大能力的盤形、再生、渦流列車制動系統(tǒng)和車載信號為主的列控模式。我國高速鐵路的主要技術(shù)標準：鐵路等級：高速鐵路；正線數(shù)目：雙線；設(shè)計速度：列車最高運行速度350km/h，最低運行速度200km/h；運輸模式：高中速混跑；線間距：5米；

最小曲線半徑：一般7000米、困難5500米；最大坡度：12～20‰；到發(fā)線有效長度：520～700米；牽引種類及列車類型：電力、動車組；列車運行控制方式：自動控制；行車指揮方式：綜合調(diào)度集中。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點本部分從高速鐵路建設(shè)、運營的安全性、舒適性、可靠性、經(jīng)濟性、和可施工性的角度對路、橋、隧、軌道工程的特點和質(zhì)量控制的難點重點結(jié)合現(xiàn)階段施工情況做一些分析。

⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點總體技術(shù)要求①路基變形是影響列車運行速度的重要因素之一，控制沉降和縱向剛度的變化是高速鐵路路基設(shè)計、施工的關(guān)鍵問題。②橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計強調(diào)結(jié)構(gòu)的耐久性和良好的動力特性，嚴格控制橋梁結(jié)構(gòu)的縱橫向剛度、基頻和鋪軌后的殘余(工后)沉降，滿足高速列車安全運行和旅客乘座舒適度的要求。③隧道設(shè)計考慮空氣動力學效應(yīng)，隧道有效斷面積目前都采用≥100m2，并洞口設(shè)置了緩沖結(jié)構(gòu)。④軌道結(jié)構(gòu)的可靠性、穩(wěn)定性和高平順性是高速鐵路安全可靠、平穩(wěn)舒適、經(jīng)濟耐久運行的關(guān)鍵。主要設(shè)計特點是采用一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路，推廣采用少維修的無砟軌道，轉(zhuǎn)線地段采用大號碼高速道岔。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑴路基①設(shè)計理念新

為保證軌道具有持久的平順性，路基結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了變形與強度結(jié)合控制的原則。目的為軌道提供一個強度高、剛度大且縱向變化均勻、長久穩(wěn)定、頂面平順的彈性基礎(chǔ)。

⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑴路基②結(jié)構(gòu)標準高

路基基床由表層和底層組成,表層厚度應(yīng)為0.7m，底層厚度應(yīng)為1.9～2.3m，總厚度為2.5～3.0m。其中：基床表層由5～10cm厚的瀝青混凝土防水層和65～60cm厚的級配碎石或級配砂礫石組成；基床底層填筑A、B組填料。路基與橋臺及橫向結(jié)構(gòu)物間均設(shè)置過渡段（剛度過渡、沉降過渡），以滿足軌道平順性要求。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑴路基③工后沉降和沉降率需嚴格控制

規(guī)定路基鋪軌后的殘余(工后)沉降：有砟軌道路基（含軟土路基）≯5cm，年沉降率≯2cm；過渡段，工后沉降≯3cm；無砟軌道路基殘余沉降≯10mm/10m或15mm/20m。對沉降控制較困難的軟土、松軟土及新黃土地質(zhì)地段的路基均采取了地基加固措施。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑴路基④填料標準高，路基結(jié)構(gòu)所使用的材料質(zhì)量必須先期選擇和確定基床表層所采用的級配碎石或級配砂礫石等材料，基床底層采用的A、B組填料均有嚴格的材質(zhì)、粒徑和級配要求。為保證達到設(shè)計標準，設(shè)級配碎石拌合站或填料改良場，對填料進行集中拌合或改良。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑴路基⑤路堤施工的工期長

根據(jù)國外及國內(nèi)秦沈客運專線、京滬高速鐵路昆山試驗段的施工經(jīng)驗，良好地基的有砟軌道路堤填筑后一般放置1個月以上，地基不良地段路堤放置6個月以上；黏土地基上的路堤支承板式軌道時放置6個月以上，其他地基放置3個月以上；同時要進行詳細地基地質(zhì)勘察，進行必要的沉降觀測，并測算沉降穩(wěn)定時間，以保證沉降時間，滿足穩(wěn)定和沉降要求（施工工期、固結(jié)工期）。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑴路基⑥要建立先進、可靠、精確、完整、有效的質(zhì)量控制與檢測體系，保證：1）地質(zhì)勘察深度及所采用的設(shè)計方法和計算參數(shù)正確；2）填料特性、工程措施及適用范圍全過程受控。3）路基均勻或不均勻沉降及其沉降值得到持續(xù)正確的檢查。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑴路基⑦施工前路基試驗段主控考察因素：Ⅰ.一般地基、處理后地基在填筑過程中沉降量隨時間變化關(guān)系曲線；Ⅱ.填筑路堤沉降量隨時間變化關(guān)系曲線，并分析測算路基達到穩(wěn)定或達到要求工后沉降量；Ⅲ.在符合要求的機械組合下，確定某材料最佳松鋪厚度和碾壓變數(shù)。客專路基施工質(zhì)量控制講座路基施工前質(zhì)量控制探討路基填料室內(nèi)試驗試驗檢測工作交流現(xiàn)場路基壓實質(zhì)量Evd檢測現(xiàn)場路基壓實質(zhì)量Evd檢測路基質(zhì)量檢測（EV2和K30）⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑵橋梁①剛度大

除控制撓度，梁端轉(zhuǎn)角，扭轉(zhuǎn)變形，結(jié)構(gòu)自振頻率，還要限制預應(yīng)力徐變、不均勻溫差引起的結(jié)構(gòu)變形。并進行車橋耦合動力響應(yīng)分析。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑵橋梁②耐久性要求高主要承重結(jié)構(gòu)按100年使用要求設(shè)計，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細節(jié)，強調(diào)要使結(jié)構(gòu)易于檢查維修以保證橋梁的安全使用等（設(shè)計、施工、維護三個階段共同來保障）。

⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑵橋梁③墩臺基礎(chǔ)的沉降控制嚴格

其鋪軌后(工后沉降)殘余沉降不應(yīng)超過下列容許值：墩臺均勻沉降量：對于有砟橋面橋梁：30mm

對于無砟橋面橋梁：20mm

靜定結(jié)構(gòu)相鄰墩臺沉降量之差：對于有砟橋面橋梁：Δ=15mm

對于無砟橋面橋梁：Δ=5mm

因此，在施工中要嚴格按照程序檢查控制樁基基底質(zhì)量和樁基澆筑質(zhì)量，對于檢測不合格的樁基堅決給于返工處理。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑵橋梁④上部結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、噪音低，由溫度變化引起的結(jié)構(gòu)位移對線路結(jié)構(gòu)的影響小。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑵橋梁⑤大跨度的特殊孔跨結(jié)構(gòu)多

跨越主要交通干線或通航河流大量采用鋼混結(jié)合梁、連續(xù)梁、斜拉橋、鋼桁拱等特殊結(jié)構(gòu)的大跨度梁式。技術(shù)復雜，施工難度大。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑵橋梁⑥雙線簡支箱梁制、架需特殊的大型施工裝備

32米跨度的雙線簡支箱梁重約900t、梁寬13.4m，制、運、架需專門的大型施工設(shè)施與裝備。修建中的溫福海上大云特大橋修建中的溫福白馬河特大橋溫福鐵路寧德海上特大橋（8km長）鐵路橋梁施工過程鐵路橋梁施工過程⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道①.三大空氣動力效應(yīng)

A.瞬變壓力。

B.洞口微氣壓波

C.行車阻力②解決三大空氣動力效應(yīng)的措施

A.采用大斷面（A=100m2

），低阻塞比，洞口設(shè)緩沖結(jié)構(gòu)。以減輕高速行車條件下瞬間氣壓變化對車內(nèi)旅客帶來的舒適度降低和微氣壓波給環(huán)境帶來的噪聲污染。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道B.重視構(gòu)造設(shè)計

由于隧道的橫斷面較大，受力比較復雜，且列車運行速度較高，維修有一定的時間限制。隧道結(jié)構(gòu)按二次襯砌設(shè)計，中間設(shè)防水板，隧道邊墻與仰拱的連接方式采用順接（必要時需做特殊加固）。二襯、仰拱、仰拱填充及底板混凝土強度等級均較一般鐵路有所提高。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道③施工中質(zhì)量控制的重點難點A.隧道洞門易忽視的問題隧道洞門各結(jié)構(gòu)物(端墻、翼墻、擋土墻)基底的地基承載力是結(jié)構(gòu)安全的重要環(huán)節(jié),基底開挖至工程設(shè)計高程后必須進行驗收和地基承載力檢測,質(zhì)量檢測合格后方可進行下一步施工。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道③施工中質(zhì)量控制的重點難點B.洞身開挖控制欠挖問題突出隧道開挖的質(zhì)量控制有兩個方面的因素要考慮,一是爆破開挖時應(yīng)盡量避免或減少爆破對圍巖的擾動;二是隧道開挖輪廓尺寸、中線、高程要符合工程設(shè)計要求。對欠挖可按三個層次處理,首先應(yīng)確保隧道不應(yīng)欠挖;其次是當圍巖完整、石質(zhì)堅硬時,允許巖石個別突出部分(每m2不大于0.1m2)侵入襯砌不應(yīng)大于5cm;最后控制拱腳和墻腳以上1m內(nèi)斷面的欠挖。隧底開挖質(zhì)量控制重點有兩點:一是邊墻基礎(chǔ)及隧底的開挖高程要符合工程設(shè)計要求,尤其是邊墻基礎(chǔ)深度寧超勿欠,避免邊墻基礎(chǔ)嵌入深度不夠影響隧道結(jié)構(gòu)的整體受力情況;二是要求澆筑邊墻基礎(chǔ)及隧底混凝土時,必須清理干凈無積水浮渣,保證結(jié)構(gòu)與圍巖緊密結(jié)合。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道③施工中質(zhì)量控制的重點難點C.濕噴混凝土施作控制難度大

因濕噴混凝土所用水、水泥、粗細骨料、外加劑等材料噴射前經(jīng)過正確的計量和充分拌和,水灰比能準確控制,有利于水泥的水化,因而施工中其噴射質(zhì)量容易控制且回彈率低,混凝土均質(zhì)性好,強度也較高。所以,應(yīng)采用濕噴方式。噴射混凝土施工需分段分層作業(yè)。自下而上可避免先噴上部時松散回彈物污染下部未噴射混凝土的基面,且噴好下部的混凝土可對上部噴射的混凝土起到支托的作用。但在實際施工中，濕噴工藝推行難度特別大，干噴砼強度又難以達到，值得深思和研究。⑶隧道③施工中質(zhì)量控制的重點難點D.二襯厚度和超挖回填控制

襯砌厚度的檢驗要求進行兩次,一次是支立模板時,測量開挖面與模板之間的凈距,第二次是襯砌完成后且回填注漿前用無損檢測法進行檢測;隧道超挖回填控制,規(guī)定墻腳以上1m范圍內(nèi)和整個拱部超挖部分應(yīng)采用同級混凝土進行回填。超挖回填時應(yīng)有專人監(jiān)控檢驗。保證二襯厚度要從掌子面開挖斷面及斷面量測開始控制，后續(xù)二襯時控制又費時又費力。不然二襯厚度會非出問題不可。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道③施工中質(zhì)量控制的重點難點E.仰拱、仰拱填充一同澆筑的現(xiàn)象時有發(fā)生

底板、仰拱、仰拱填充分別獨立檢驗,一是為了體現(xiàn)過程控制,二是通過將仰拱與仰拱填充分別進行檢驗,達到仰拱與仰拱填充分開施工的目的。底板、仰拱都屬于混凝土結(jié)構(gòu),控制的關(guān)鍵是灌筑混凝土前必須對基底進行檢查,隧底虛碴、雜物和積水必須清除干凈。當隧底有超挖時,仰拱的超挖部分用同級混凝土回填。按施工標準規(guī)定底板、仰拱、仰拱填充混凝土應(yīng)分段連續(xù)澆筑,一次成型,不留縱向施工縫。特殊情況下可按設(shè)計要求分部施工。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道③施工中質(zhì)量控制的重點難點F.施工縫和變形縫的質(zhì)量控制:

一是應(yīng)對原材料的各種性能指標進行現(xiàn)場檢驗;二是對施工縫和變形縫的細部做法進行檢驗;三是對防水效果進行檢查;四是對用做沉降的變形縫應(yīng)按設(shè)計要求設(shè)置沉降觀測點并進行施工期間的沉降觀測。邊墻縱向施工縫應(yīng)留置在高處地板頂面≮30cm,且宜在水溝蓋板底面以下的位置上。⒋高速鐵路工程特點及質(zhì)量控制的難點⑶隧道③施工中質(zhì)量控制的重點難點G.防水板防水的質(zhì)量控制重點:

一是檢查防水板的厚度、耐久性、耐水性、耐腐蝕性及物理力學性能指標是否符合工程設(shè)計要求;二是看焊接效果,要確保焊縫寬度,并不得有焊焦、焊穿等現(xiàn)象;三是鋪設(shè)防水板的基面,要求堅實、平整、圓順,無明顯漏水現(xiàn)象;四是看防水板鋪設(shè)質(zhì)量,環(huán)向鋪設(shè)應(yīng)先拱后墻,下部防水板壓住上部防水板,同時應(yīng)保持一定的松弛度。要防止二襯拱頂脫空、混凝土打到防水板里面或拱頂防水