高速铁路隧道工程
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大部分隧道位于新老黄土地层,为浅埋双线黄土隧 道,隧道开挖断面大,施工难度大,其 中难度之最 为秦东隧道。 7686米的秦东隧道,位于陕西潼关境 内,为双线黄土隧道,是郑西铁路客运专线的控制性 工程,最大开挖断面达164平 方米,也是目前世界上 最大断面的黄土隧道,是我国特有的高原地质隧道。 在湿陷性黄土地区进行隧道施工,由于土质松软,承 载力极低,遇水就要沉落,隧道施工的风险非常大。 而在湿陷性砂质黄土地 质条件下进行特大断面双线 高速铁路隧道开挖,在全世界尚属首次,毫无经验参 考。
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Mach数,它是高速流的一个相似参数。我们平时所说的飞机的Mach数是 指飞机的飞行速度与当地大气(即一定的高度、温度和大气密 度)中的音速 之比。比如Ma1.6表示飞机的速度为当地音速的1.6倍。 马赫数以奥地利物理学家马赫(1836-1916)命名,简称M数,表示为: M=V/a,M数是衡量空气压缩性的 最重要的参数(见马赫波)。定义为 物体速度与音速的比值,即音 速的倍数。其中又有细分多种马赫数,如 飞行器在空中飞行使用的飞行马赫数、气流速度的气流马赫数、复杂流 场中 某点流速的局部马赫数等等。
在铁路上,“砟”的意思是小块的石头。常规铁路都在小块石 头的基础上,再铺设枕木或水泥钢轨,但这种铁路不适于列车高 速行驶。世界高速铁路的发展证实,高速铁路基础工程如果使用 常规的轨道系统,道砟粉化严重,线路维修频繁,安全性、舒适 性、经济性相对较差。无砟轨道是高速铁路工程技术的发展方向 。
无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成,而路基也不用碎石, 铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。无砟轨道是当今世界先进的轨 道技术,可以减少维护、降低粉尘、美 化环境,而且列车时速可 以达到200公里以上。
如果没有加工、运输、施工上的困难,从 理论上讲,“无缝线路”可以无限长。这种彻 底消灭轨缝的办法,我国铁路正在一些主要干 道上采用。假如你是个细心人, 当你乘火车 进京就会注意到,昔日的“咔哒咔哒”声已经 大为较少。
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一般铁路轨道的处理方式: 将每根12.5m或25m长的钢轨联结成轨道,很
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物质不灭定律告诉我们,任何一种物质都不 会消失,只不过从一种形式转化为另一种形式 。钢轨的温度力也同样如此,它不可能消失, 是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定 轨道,限制了钢轨的自由伸缩。在我国是采用 高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢 轨进 行约束。实验表明,直径24mm的高强螺栓, 六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力。弹 条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。
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中国中西部第一条高速铁路郑州至西安高速铁路正 式投入运营。列 车运营时速350公里,开通后列车直 达最短时间由6个多小时缩短至2小时以内。
郑州至西安高速铁路全长505公里,郑西高铁全线 正线桥梁达137座,312公里,全线隧道38座,总计 78.2公里。这条铁路全线大量采用了“以桥代路”和 大量隧道,桥隧长度占到线路总长的77%,是目前国 内建成的高速铁路中桥隧所占比重较大的。这不仅大 大提高了线路基础稳固程度,有效地减少了铁路对沿 线城镇的切割,更重要的是节省了大量土地。
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显然每隔12.5m或25m就会有一个接头。接头之 间还有一道轨缝,大约为6mm。留轨缝的道理 很简单, 是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生的 温度力。不要小看这个温度力,但钢轨温度每 改变1℃,每根钢轨就会承受1.645吨的压力或 拉力。轨温变化幅度为50℃ 时,一根钢轨则要 承受高达82.25吨的压力或拉力。 疑问: 难道“无缝线路”就不存在热胀的问题吗?
在河南巩义隧道设计中,铁四院的设计人员通过大断面黄 土隧道合理支护参数的选择和确定,提出了国内首套时速350公 里双线黄土隧道衬砌设计 图,在下穿310国道段施工中实现了 路面零沉降。
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无碴轨道是以混凝土或沥青砂浆取代散粒道碴道床而组成的 轨道结构型式,它具有轨道稳定性高,刚度均匀性 好,结构耐久 性强和维修工作量显著减少等特点,对于高速铁路较传统的有碴 轨道有更好的适应性。
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津京城际的无碴轨道
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郑西高铁全线广泛应用了具有世界先进水平的无缝线 路和无碴轨道技术,让乘坐舒适度大幅提高。那么什么是 无缝线路和无碴轨道技术呢? 下面我们详细的为您介绍 一下:
无缝技术工人在打磨钢轨
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无缝线路:所谓“无缝线路”,就是把不钻孔 、不淬火的25m长的钢轨,在基地工厂用气压 焊或接触焊的办法,焊成200m到500m的长轨 ,然后运到铺轨地点,再焊接 成1000m到 2000m的长度,铺到线路上就成为一段无缝线 路。
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优点: 无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容,经济 效益显著。据有关部门方面统计,与普通线路 相比,无缝线路至少能节省15%的经常维修费 用,延长25%的钢轨使 用寿命。此外,无缝线 路还具有减少行车阻力、降低行车振动及噪声 等优点。
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郑西高速铁路90%的线路处于黄土覆盖区,绝大部分处在湿 陷性黄土地层。如何使长达近400公里的湿陷性黄土保持 稳定 ,特别是如何保证铺设无砟轨道的沉降控制要求,成为郑西高 速铁路建设成败的关键。针对湿陷性黄土地区修建高速铁路的 世界级难题,2005年工程开工 前,铁四院在铁道部组织下,分 段选取全线代表性工点,展开湿陷性黄土的浸水试验。