无砟轨道测量方法研究概论

无砟轨道测量方法研究
班级: 土木09-2
学号：091020804
姓名：王顺
摘要
本次设计介绍了高速铁路无砟轨道平面和高程控制网设计、GPS测量、各种结构形式无砟轨道施工工艺以及安装控制测量方法。

重点对CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ三级控制网的布设方法和测量精度做了详细的阐述，从前期的接桩复测，到控制网的加密与测量，线下工程的竣工测量，桥涵、路基、隧道的变形监测，均是对后面铺设无砟轨道做好准备，较详细的论述了工程测量技术和方法，以达到铺设的精度要求。

论述要点：
1、概述：主要叙述国内外无砟轨道发展历程，铺设的精度要求，工程测量的基本流程。

2、从控制测量的特点，平面控制测量、高程控制测量等详细说明无砟轨道的测量方法。

3、CPI、C PⅡ、CPⅢ控制网的布设及测量方法。

4、高程控制网的建立。

5、无砟轨道施工工艺及安装测量。

第一章概述
一、概述
无砟轨道是以钢筋混凝土或沥青混凝土道床取代散粒体道砟道床的整体式轨道结构。

与有砟轨道相比，无砟轨道具有以下特点：
(1)良好的结构稳定性、连续性和平顺性；
(2)良好的结构耐久性和少维修性能；
(3)减少工务养护、维修设施；
(4)减少客运专线特级道砟的需求；
(5)免除高速行车条件下有砟轨道的道砟飞溅；
(6)有利于适应地形选线，减少线路的工程投资；
(7)可减轻桥梁二期恒载，降低隧道净空；
(8)一旦基础变形下沉，修复困难，要求有坚实、稳定的基础。

二、国外无砟轨道的应用情况
自20世纪60年代开始，世界各国铁路相继开展了各种类型无砟轨道结构的研究。

在日本，板式轨道已在新干线大量铺设，新建铁路的无砟轨道已超过全线的90﹪，铺设总长度达2700km。

在德国，Rheda、Bögl、Züblin等无砟轨道已在新建的高速线上全面推广，无砟轨道占线路总长度的80﹪以上，铺设总长度达到800km。

国外无砟轨道结构形式众多，应用较广、较为广泛的几种无砟轨道结构形式如下：
1．雷达(Rheda)型无砟轨道
Rheda型无砟轨道是将预制轨枕埋入连续浇筑的混凝土道床板中的无砟轨道结构。

Rheda型无砟轨道于1972年首先铺设于德国比勒菲尔德至哈姆线的雷达车站，经过30多年不断的优化和完善，从最初的Rheda传统型(图1-1)发展到现在的最新结构形式Rheda2000型(图1-2)。

Rheda型无砟轨道在德国得到了广泛应用，其铺设长度达到无砟轨道总长度的一半以上。

2．博格(Bögl)板式无砟轨道
博格板式无砟轨道(图1-3)为预制轨道板结
构，轨道板之间纵向连接，采用数控磨床加工预
制轨道板上的承轨槽，采用高性能沥青水泥砂浆
提供粘结和均匀的支承，并使用高精度、快速便
捷的测量系统保证轨道施工精度，其施工机械化
程度很高。

博格板式无砟轨道为近年来新研制的
一种轨道结构形式，获得了德国联邦铁路管理局
颁发的许可证，并在德国妞伦堡至英戈施塔特的
新建高速线上铺设了35km。

3．旭普林(Züblin)无砟轨道
旭普林无砟轨道(图1-4)系统与雷达型无砟轨道系统相似，都是在混凝土支承层上铺设的双块式轨枕无砟轨道，只是所采用的施工工艺不同。

施工中先灌注道床板混凝土，然后将安装好的双块式轨枕通过振动法嵌入压实的混凝土中，直
图1-3 Bögl 板式无砟轨道图1-1 Rheda型传统型无砟轨道图1-2 Rheda2000型无砟轨道图1-4 Züblin无砟轨道图1-5 板式轨道
至达到精确的位置。

旭普林无砟轨道在科隆至法兰克福高速线上铺设了21km。

4．板式轨道(Slab)
日本板式轨道(图1-5)经历了由温暖地区向寒冷地区、普通轨道板向防振轨道板、坚实基础向土质路基上长达30多年的运营实践和不断完善，并形成了标准。

日本最早使用的是平板型板式无砟轨道，后为适应新干线沿线的环境，开发了防振型板式轨道。

此外，为减少材料用量、降低造价，所开发的框架型板式轨道也得以应用。

目前定型的结构形式主要包括A型、框架型、用于特殊减振区段的防振G型等，构成了适应各种不同使用范围的板式轨道系列。

5．弹性支承块式无砟轨道(Low vibration track)
弹性支承块式无砟轨道(图1-6)
为减振型轨道，通过在支承块下设置橡胶弹
性垫层和橡胶靴套，为轨道结构提供好良好
的弹性。

弹性支承块式无砟轨道自瑞士国有
铁路1966年首次采用以来，在很多国家(如
英国、丹麦、葡萄牙、法国、比利时、美国
等)的铁路和地铁中得到应用，铺设长度达
到360km。

6．PACT型无砟轨道(Paved concrete
track)
英国从1969年开始进行PACT型无砟
轨道(图1-7)的研究。

PACT型轨道为就地灌筑钢筋混凝土道床，钢轨直接与道床相连接，并连续支承在轨道板上的连续带状橡胶垫层上，在英国、新西兰、西班牙、加拿大和荷兰等国铁路及轴重30t的重载线上应用，铺设总长度约80km。

图1-7 PACT型无砟轨道
7．梯子型轨道(Ladder track)
梯子型轨道(图1-8)是日本开发的新型轨道结构。

该
结构将两根预制纵向轨枕通过横向连接形成轨枕框架，
图1-6 弹性支承块式无砟轨道
既能用于有砟轨道，也能与基础结合在一起成为无砟轨道。

梯子型轨道已在试验线上通过大轴重试验，取得了成功，在日本的城市轨道交通中已开始使用。

无砟梯子型轨道具有自重轻、易维修、低造价等优点。

三、国内无砟轨道应用情况
目前国内几条主要客运专线轨道结构形式为：郑西客运专线全线铺设CRTS Ⅱ型双块式无砟轨道；京津城际客运专线采用CRTSⅡ型板式轨道；武广客运专线主要采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道，部分地段铺设CRTSⅠ型板式轨道。

1．CRTSⅠ型板式无砟轨道(CRTSⅠS)
CRTSⅠS是将预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现在浇筑的钢筋混凝土底座上，由凸形挡台限位，适应于ZPW-2000轨道电路的单元轨道板无砟轨道结构形式。

CRTSⅠS系统主要由钢轨、扣件系统、轨道板、CA砂浆垫层、混凝土底座、凸形挡台等部分组成。

在路、桥、隧等不同线下基础上，CRTSⅠ型板式无砟轨道的结构组成相同，见图1-9~图1-12。

图1-9 CRTS I型板式轨道结构组成
图1-10 路基CRTS I型板式轨道横断面
图1-11 桥梁CRTS I型板式轨道横断面
图1-12 隧道CRTS I型板式轨道横断面
CRTSⅠS轨道板为部分预应力或非预应力混凝土板结构，分为平板型、框架型和减振型等几种形式。

轨道板采用工厂化生产，并提前预制存储。

在线下基础沉降稳定，通过无砟轨道铺设条件评估达到轨道施工要求后，进行底座混凝土及凸形挡台的灌筑，利用运板车及龙门吊将轨道板运输并铺设至线路上，再对轨道板进行精确调整(图1-13)后灌注CA砂浆，铺设无缝线路。

图1-13 CRTS I型板定位测量
CRTSⅠS轨道的特点如下：
(1)轨道板在工厂批量生产，进度不受现场施工条件制约，施工进度快；
(2)轨道结构高度低，自重轻；
(3)具有可修复性，可通过板下CA砂浆进行高度调整；
(4)现场调整工作量较大，初期投资高于双块式轨道。

2．CRTSⅡ型板式无砟轨道(CRTSⅡS)
CRTSⅡS是将预制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或现场浇筑的具有滑动层的钢筋混凝土底座(桥梁)上，适应于ZPW-2000轨道电路的连续轨道板无砟轨道结构形式。

CRTSⅡS系统主要由钢轨、扣件系统、轨道板、水泥沥青砂浆层、混凝土支承层或钢筋混凝土底座、侧向挡块、滑动层(隔离层)(桥上)等部分组成。

在路基、隧道基础上的CRTSⅡ型板式无砟轨道的结构组成相同，见图1-14和图1-15。

路基地段轨道板连续铺设于混凝土支层承上，隧道内轨道板铺设于混凝土支承层上或隧底仰拱回填层上，轨道板间通过纵向预留钢筋和连接器进行纵向连接。

图1-14 路基CRTSⅡ型板式无砟轨道横断面
图1-15 隧道CRTSⅡ型板式无砟轨道横断面
桥上轨道结构与路基地段有所不同，轨道板铺设于钢筋混凝土底座上并进行纵向连接，下部钢筋混凝土底座连续浇筑，并在底座与梁面保护层之间设置滑动层，底座板两侧设置侧向限位挡块，在桥梁两端路基上设置摩擦板、过渡板和端刺。

CRTSⅡS轨道板在工厂预制，标准尺寸为6450mm×2550mm×200mm，为部分预应力混凝土板结构。

制造过程中采用先进的数控磨床对预制轨道板承轨槽进行精加工，现场采用专用测量滑架进行轨道板的定位测量，使其精度容易满足高速铁路对轨道几何尺寸的高要求。

轨道板铺设于混凝土支承层或钢筋混凝土底座上，在铺装定位后灌注30mm厚的高性能水泥沥青砂浆作为施工调整层，再进行板的纵向连接。

CRTSⅡS轨道的特点如下：
(1) 轨道板在工厂批量生产，进度不受现场施工条件制约；
(2) 承轨台精度用机械打磨并由计算机控制，可大大减少现场测量工作量。

(3) 可通过板下水泥沥青砂浆层进行高程调整，但维修时需对连续轨道板进行切割，可修复性不及CRTSⅠS轨道；
(4) 轨道板通用性差；
(5) 制造工艺复杂，成本高。

3．CRTSⅢ型板式无砟轨道(CRTSⅢs)
CRTSⅢs是将预制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或现场浇注的钢筋混凝土底座(桥梁)上，并对每块板限位，适应ZPW-2000轨道电路的连续轨道板无砟轨道结构形式。

CRTⅢs系统主要由钢轨、扣件系统、充填式垫板、轨道板、水泥沥青砂浆层、限位销钉、混凝土支承层或钢筋混凝土底座、侧向挡块、滑动层(桥上)等部分组成。

轨道板为预制部分预应力混凝土板，标准板的外形尺寸为4930mm×2400mm×190mm。

在路基上的轨道CRTSⅢS型轨道板铺设于混凝土支承层上，隧道内轨道板铺设于隧底仰拱回填层上。

轨道板精确就位后灌注水泥沥青砂浆，通过连接器进行纵向连接，再用弹性混凝土填缝，板两端设置定位销水平限位。

桥梁上轨道板铺设于钢筋混凝土底座上，在底座与梁面保护层之间设置滑动层，以降级梁、轨之间的相互作用力，在底座两侧设置侧向限位挡块。

CRTSⅢs型轨道的特点：
(1) 与CRTSⅠS轨道相比，取消了凸形挡台，将轨道板连为整体，定位销或水平限位挡块在铺板后施工，可减少原设凸形挡台对施工的干扰，提高铺轨精度。

路基及隧道地段底座为普通混凝土支承层，可降低建设成本，同时还可减少钢筋网对信号轨道电路参数的影响；
(2) 与CRTSⅡS相比，轨道板不需打磨，可简化生产过程、降低成本，轨道精调通过扣件及充填式垫板调整完成。

4．CRTSⅠ型双块式无砟轨道(CRTSⅠb)
CRTSⅠb是将预制的双块式轨枕组装轨排，以现场浇筑混凝土方式将轨枕浇入均匀连续的钢筋混凝土道床内，并适应于ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构形式。

CRTSⅠb系统主要由钢轨、扣件系统、双块式轨枕、道床板、混凝土支承层或钢筋混凝土底座(桥上)等部分组成，双块式轨枕为工厂预制件。

CRTSⅠb型双块式轨道的特点：
(1)结构整体性较强；
(2)制造、施工简单，运输方便，初期投资相对较少；
(3)对于路、桥、隧、道岔区可采用统一结构类型，技术要求及标准相对单
一；
(4)现场混凝土浇筑量大，施工进度较慢；
(5)出现病害时修复较为困难。

5．CRTSⅡ型双块式无砟轨道(CRTSⅡb)
CRTSⅡb是将预制的双块式轨枕通过机械振动法嵌入现场浇筑的均匀连续的钢筋混凝土道床内形成整体，并适应于ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构形式。

CRTSⅡb系统由钢轨、扣件系统、双块式轨枕、道床板、混凝土支承层或钢筋混凝土底座(桥梁)等部分组成。

CRTSⅡb型双块式轨道的特点：
(6)结构整体性强，轨枕采用振动方式压入混凝土中，避免了灌筑过程中的振捣不踏实，加强了新老混凝土结合面的连接；
(7)施工机械化程度高，施工进度相对较快；
(8)施工必须由专业人员操作，设备规模大，施工灵活性较差；
(9)出现病害时修复较为困难。