京津、武广、郑西客运专线工程咨询重大技术问题汇编.doc

京津、武广、郑西客运专线工程咨询重大技术问题汇编铁道部工程管理中心二○○六年七月 北京 1 京津城际铁路工程咨询重大技术问题京津城际铁路为新建时速350公里的无碴轨道客运专线铁路，建设单位为京津城际铁路有限责任公司，线下工程由铁三院设计为引进、消化、借鉴国外先进的无碴轨道技术和经验，工程试验段由中铁十七局与德国博格公司联合体设计施工总承包，由铁科院、铁一院与法国SYSTRA公司咨询联合体进行工程咨询在施工图设计文件的咨询中，各方进行了沟通与协商，对因中外规范体系不同、设计理念差异等难以达成一致的重大技术问题，京津公司以书面汇报和京津铁工管[2006]64号文上报了工管中心，涉及线路轨道、路基、桥涵和隧道专业，共8个问题，其中轨道专业2个，路基专业1个，桥涵专业5个工管中心组织了专题研究，形成了专家意见，并以技委[2005]13号、工管[2006]49、72号文进行了回复为便于理解和应用，对这些问题按专业进行了汇总1.1线路轨道工程1.1.1曲线地段轨道超高设置（1）中铁十七局－博格－铁三院联合体意见联合体认为：考虑到今后一段时间行车速度主要是在200km/h和300km/h之间，建议曲线半径5500m时采用165mm的超高。

中铁十七局－博格－铁三院联合体超高设置方案速度V(km/h)曲线半径R(m)均衡超高h0(mm)实设超高h(mm)过、欠超高hg/hq(mm)过、欠超高[hg]/ [hq](mm)3505500263165988030055001931652880200550086165-79803508000181120618030080001331201380200800059120-61803509000161100618030090001181001880200900052100-4880（2）外方（SYSTRA公司）咨询意见速度V(km/h)曲线半径R(m)均衡超高h0(mm)实设超高h(mm)过、欠超高hg/hq(mm)过、欠超高[hg]/ [hq](mm)3505500263170938030055001931652880200550086165-8480外方咨询认为：假如今后一段时间内行车速度主要在300km/h到350km/h之间，则建议在5500m曲线半径下，选择170mm的超高3）工程技术咨询研讨会专家意见10月28日工程技术咨询研讨会认为：考虑到京津线以300km/h的动车组为主，同时兼顾200km/h上线车及今后速度提高到350km/h，各方一致同意曲线地段轨道超高设置为：曲线半径5500m超高为165mm，曲线半径8000m超高为120mm，曲线半径9000m超高为100mm。

4）工管中心回复意见同意按300km/h运行速度为主进行曲线地段轨道超高设计，曲线半径5500m超高为165mm，曲线半径8000m超高为120mm，曲线半径9000m超高为100mm1.1.2轨道扣件选择与无缝线路断缝取值(1)设计情况钢轨：时速350km/h客运专线60kg/m钢轨；最高轨温Tmax=+60.6℃；最低轨温Tmin=-27.4℃；设计锁定轨温Te=28±5℃；动轮载：300kN；扣件纵向阻力7～8kN/（m·轨），桥上扣件采用无挡肩型小阻力扣件；钢轨断缝允许值[λ]=10cm2)规范规定主要设计依据是《京沪高速铁路设计暂行规定》，对钢轨断缝允许值的规定为：“钢轨断缝值可取７cm；对于采用小阻力扣件的无碴轨道，当检算断缝值不能满足上述要求时，钢轨断缝值可适当加大，但不得超过10cm3)中方（铁科院）咨询意见①若桥上线路纵向阻力由7～8kN/（m·轨）增加到12kN/（m·轨），则无缝线路作用于墩台的纵向力约增加40%，由此带来的影响有：修改桥墩的最小纵向刚度限值，墩台截面显著增大，桥墩配筋率显著增加，墩台基础加固，桥梁工程投资增加；②桥上扣件阻力减小，对墩台和轨道受力有利；③从运营实践来看，桥上发生钢轨断缝的机率很小，恰巧出现近30年最低轨温时发生钢轨折断的机率更小，我国仅发生的两次大跨桥上钢轨折断值分别为5.16cm、2.07cm，远小于检算值10cm。

所以，用近30年最低轨温检算断缝，已有很大的安全储备量；④从试验来看，环形线列车以85km/h的速度通过13.8cm的断缝时，6项决定行车安全的轨道参数均满足要求；⑤《京沪高速铁路设计暂行规定》历经2年研究、编写和反复讨论，并请德、法、日三家公司咨询，最后修改定稿，已正式发布，应作为我国修建高速客运专线的主要设计依据4)外方（SYSTRA公司）咨询意见“建议采用释放温度为23±5℃时最小摩擦力12 kN/m/rail的扣件”理由：①对于钢轨断缝允许值[λ]，考虑到安全因素，这个值必须限制在7cm，日本和中国台湾的高速铁路规章也这样规定的，能够获得较满意的安全性指标；②取[λ]=7cm，则扣件纵向阻力为：E·A·（α·ΔT）2/λ=12kN/（m·轨）③通过计算，当设计锁定轨温为28±5℃时，允许伸缩的最大长度为86m，若桥跨超过此值，就需要考虑设置伸缩调节器，而设计锁定轨温为23±5℃时，允许伸缩的最大长度可达108m5)专家意见9月29日京津公司组织的专家论证会认为：①无碴轨道上使用扣件类型和扣件参数应尽快明确，建议采用无挡肩扣件；②桥上无缝线路设计，历年（近30年内）最低轨温下钢轨折断的允许断缝采用100mm，设计锁定轨温：无碴轨道上限为30℃、下限20℃；有碴轨道上限为32℃、下限22℃。

扣件纵向阻力：无碴桥采用7.5kN/（m·轨），有碴桥采用8kN/（m·轨）6)部与博格公司就无碴轨道技术引进谈判成功后，决定在京津全线采用博格板式无碴轨道，扣件采用vossloh扣件Vossloh扣件是有挡肩型大阻力扣件，能保证钢轨断缝值限制在7cm7）工管中心回复意见按部已明确的扣件进行轨道设计，无缝线路断缝值取7cm1.2路基工程1.2.1桩网结构（1）设计情况铁三院按初步设计审查意见进行的施工图设计，地基处理采用CFG桩与一层土工格栅和一层土工格室组成的桩网结构，桩顶设置碎石垫层，垫层内夹铺一层抗拉强度为100kN/m的带凸点双向钢塑土工格栅和一层GC-100-400土工格室但目前我国没有成熟的计算桩网结构的理论和方法2）博格公司意见可以采用土工格栅，但不能用土工格室其原因：①土工格室孔网较大，受力变形后孔内填料遗漏，将使格室变形超出标准要求；②格室的焊点强度仅10kN/m，无法满足结构要求；③目前还没有土工格室在类似结构中成功运用的范例，而CFG桩与土工格栅形成的桩网结构形式曾在德国柏林—汉堡高速铁路上成功运用（有碴，时速250km/h，已运营约5年），对本工程具有借鉴作用，在试验段地基处理工程中可以采用土工格栅结构。

同样，CFG桩与钢筋混凝土板组成的桩板结构形式，可以满足本工程要求3）联合体中方意见CFG桩与土工格栅形成的桩网结构形式在本工程中不适用，其原因：①国内常规材料的强度达不到设计要求，按德国EBGEO方法计算，设计要求土工格栅的材料强度应达到400～600kN/m，而国内厂家生产的土工格栅材料强度均不超过150 kN/m，无法满足设计要求；②进口土工格栅可满足工程需要，但价格昂贵；③经调查，国内厂家也具有满足设计强度要求土工格栅的研发能力，但研发时间需要约半年时间，无法满足工程的工期要求，且因小批量供应，研发费用将直接转入材料，价格昂贵铁三院认为土工格室符合初步设计审查意见，但博格公司提出的CFG桩与钢筋混凝土板组成的桩板结构形式与初步设计审查意见不符土工格室应用于软弱地基处理工程实例较多，应用于刚性桩顶尚属首次，虽然目前尚未有成熟设计理论，在试验段沉降控制中应用可积累相关经验4）中外咨询联合体意见建议采用桩板结构形式，不同意采用任何CFG桩网结构形式原因是CFG桩网结构没有成熟的计算方法和应用于高速铁路无碴轨道的经验，如采用风险较大5）京津城际公司意见采用桩板结构6）专家意见①目前我国没有成熟的计算桩网结构的理论和方法。

根据德方提供的资料使用德国EBGEO计算方法，专家认为比较可行，可供设计参考；②根据德国EBGEO方法计算，要求京津试验段桩网结构中的土工格栅抗拉强度为400～600KN/m；③采用土工格室-桩网结构目前国内外没有成熟的计算方法，中方建议在试验段用原设计方案和EBGEO方法进行工程对比试验，研究和总结理论计算方法外方对此认为没有成熟的计算方法，采用风险较大，不同意在正线做试验7）工管中心回复意见考虑到京津城际铁路工期十分紧张，同意在速度目标值300km/h地段采用桩板结构1.3 桥梁1.3.1抗震力计算（1）设计情况在施工图设计中，桥墩地震力计算依据是《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-87）2）外方（SYSTRA公司）咨询意见①国标GBJ111－87没有考虑塑性区，结构在地震条件下的表现仅考虑了弹性区，无法确定结构首先塑性变形的部分国标GBJ111－87中采用的地震力计算公式得出的地震力过低，使用国际方法计算的地震值是国标的3至5倍（纵向3.8倍、横向5.77倍），法国SYSTRA公司认为国标GBJ111－87不足以进行安全的抗震设计②正在报批的新抗震规范（报批稿）与国标GBJ111－87相比，体现了其进步性，但仍需进行调整，以便和国际规范相一致。

以永定新河特大桥276号墩（7度地震）为例，按国际规范和新抗震规范（报批稿）计算结果对比如下：纵向地震力：采用欧洲标准的计算结果为1338KN，采用新抗震规范（报批稿）的计算结果为1240KN，欧洲标准下的纵向地震力是新抗震规范（报批稿）的1.08倍；横向地震力：采用欧洲标准的计算结果为2939KN，采用新抗震规范（报批稿）的计算结果为1769KN，欧洲标准下的横向地震力是新抗震规范（报批稿）的1.66倍以下是墩柱底部所需的纵向钢筋和桩基内所需的纵向钢筋的对比：墩柱底部所需的纵向钢筋对比（276号墩）墩柱底部纵向钢筋的百分比欧洲标准0.2新规范0.5国标GBJ111－870.3博格0.3桩基内所需的纵向钢筋对比（276号墩）墩柱底部纵向钢筋的百分比长度m欧洲标准＞1.525新规范0.525国标GBJ111－870.525博格0.935 ③结论 桥墩纵向钢筋和桩基承载能力满足要求，但桩基钢筋数量不够，建议采用欧洲标准（墩配筋率0.2%，桩配筋率1.5%），以确保设计既安全又经济3）专家意见2005年9月29日专家论证会认为：关于地震力的计算和下部结构的配筋布置，按GBJ111-87抗震规范的设计与按欧洲规范的咨询结果有较大差别，而新抗震规范有较大改进，已报建设部审批。

建议在本工程中采用新抗震规范（报批稿）4）铁三院按照新抗震规范（报批稿）设计情况按照新抗震规范（报批稿），7度地区墩身配筋率为0.25%,桩基配筋率为1.2%;8度地区墩身配筋率为0.38%,桩基配筋率为1.3%增加费用（常规梁。