龚洪
中国水利水电第七工程局有限公司（机电安装分局） 620860
摘 要：介绍CRTS Ⅲ型板式无砟轨道研发背景及主要研发历程，阐明其结构特征和技术特点，并从设计理论、轨道结构及接口设计、主要工程材料、轨道板制造、轨道结构施工、养护维修及配套技术标准体系等方面详细说明。CRTS Ⅲ型板式无砟轨道系统的研发，突破了国外专利制约，补齐了高速铁路在基础设施领域技术输出的短板，为“一带一路”倡议和高速铁路“走出去”战略实施提供有力的技术支撑。
关键词：CRTS Ⅲ型板；无砟轨道；
中图分类号：U213 文献标识码：A
1 研发背景
我国自20世纪50年代开始进行无砟轨道研究，并通过国家“九五”科技攻关、秦沈客专无砟轨道试验段、遂渝线无砟轨道综合试验段等一系列研究试验，基本掌握了时速200 km级无砟轨道建造成套技术。21世纪初，为适应高速铁路初期建设需求，我国在引进、消化、吸收国外先进无砟轨道技术的基础上，开展了客运专线无砟轨道技术再创新研究，在无砟轨道设计理论和方法、无砟轨道结构及接口设计技术、工程材料及制造、施工装备和工艺等方面取得了一系列研究成果。针对我国铁路的运营及地域条件，相继研发了CRTS Ⅰ、Ⅱ型板式及双块式无砟轨道系统，形成了无砟轨道设计、制造、施工、检测等成套技术，并在我国高速铁路建设中推广应用[2-3]。
2 研发概况
2009年3月，我国开始结合时速200 km级的成都—都江堰铁路，以提升无砟轨道经济性为目标，在CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构基础上，研发了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道系统，创新性地提出了自密实混凝土作为充填材料并与预制轨道板形成复合结构的“复合轨道板”理念；基于“路基纵连、桥上单元”的设计思路，开展了普通钢筋纵连、预应力钢筋纵连等多种结构型式的对比试验；优选了WJ-8型扣件系统，主型扣件间距687 mm；首次采用模板承轨槽调整技术，实现曲线区段轨道板的一次制造精度；研发布板及精调软件；基于侧边灌注方式，初步形成自密实混凝土制备及施工技术。
3 结构组成及技术特点
3.1 结构组成及功能定位
其主要结构特征如下：
（1）预制轨道板与现浇自密实混凝土层形成“复合板”结构；
（2）沿线路纵向，复合板与底座均为分段设置；
（3）复合板与设置凹槽的底座形成凸凹限位结构；
（4）复合板与底座之间设置隔离层，凹槽周边设置弹性缓冲垫层，复合板与底座可分离。
3.2 技术特点
综合分析我国高速铁路既有的主型无砟轨道结构技术特点、工程建设和运营实践经验，CRTS Ⅲ型板式无砟轨道系统具有如下技术特点：
（1）采用单元式复合结构，受力体系合理，结构稳定可靠。
（2）采用自密实混凝土作为充填材料，无砟道床主体均为钢筋混凝土结构；复合板与底座之间设置隔离层，可减少层间离缝，耐久性较好。
（3）可适应温暖、寒冷和严寒地区等不同气候条件，具有较好的环境适应性。
（4）轨道板工厂化预制，易于质量控制；现场混凝土浇筑量较小，施工效率高。
（5）工程造价适宜，性价比好。
（6）复合板与底座可分离，特殊情况下修复性较好。
4 关键技术
在客运专线无砟轨道技术再创新研究成果及各型无砟轨道结构工程实践经验基础上，通过前期系统研究，我国已形成CRTS Ⅲ型板式无砟轨道成套技术，建立了包括设计理论、制造施工、工程材料、运营维护等较为系统的技术体系。
4.1 设计理论
构建了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道设计理论体系。在客运专线无砟轨道技术再创新研究成果基础上，结合CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构特点，提出了轨道结构荷载效应计算方法[7]；基于车辆-轨道-基础耦合动力分析方法，建立了无砟轨道动力学评价方法与标准；建立了归一化空间分析模型，实现了轨道结构静动力学性能的双向优化（见图1）。
构建了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道设计参数体系。通过大量室内试验、实车试验、长期监测及统计分析，构建了设计荷载（列车荷载、整体温度、温度梯度、基础变形等）、材料属性（自密实混凝土、隔离层、弹性缓冲垫层等）、支承刚度（路基、桥梁、隧道）等设计参数体系。
提出了不同下部基础上的轨道结构设计方案。通过单元和纵连方案的对比分析，提出了统一的单元分段式结构设计方案；基于理论分析，结合我国高速铁路下部基础特点，确定了轨道结构各结构层的主要设计参数[9]；明确了轨道结构各组成部分的功能定位。
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图1CRTS Ⅲ型板式无砟轨道归一化空间分析模型
4.2 轨道结构及接口设计
系统形成了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构设计技术。基于单元复合设计理念，系统形成了路基、桥梁、隧道、过渡段轨道结构及其与排水、轨道电路、综合接地等相关专业的接口设计技术；针对嘉峪关穿越长城等有减振需求的地段，形成了减振型CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构及其过渡段设计技术。
形成了先、后张预应力及普通钢筋混凝土系列轨道板设计技术。在后张预应力轨道板工程应用基础上，基于我国自主研发的10 mm螺旋肋预应力钢丝，采用预应力筋设置锚固板的预应力传递长度缩减技术，首次研发了双向先张预应力混凝土轨道板结构，完善了板式无砟轨道预应力轨道板技术体系[10-11]。同时，我国正在结合成贵铁路开展普通钢筋混凝土轨道板的研究试验。
4.3 主要工程材料
形成了适用于不同气候条件的自密实混凝土制备技术。针对CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构中自密实混凝土层的特点，结合各地地材资源，利用多元胶凝组分、全尺度粒度匹配设计和适当增黏引气技术，形成了高稳健性、低胶凝材料用量的自密实混凝土制备技术，并提出了新拌自密实混凝土及其硬化体的性能评价指标体系。
形成了轨道板和底座混凝土性能提升技术。提出了功能化胶凝材料的技术途径，研制出低黏度、高触变性（即高可振捣密实性）的轨道板混凝土，提高混凝土浇筑效率，保证成品质量；在低胶材用量、低用水量、低坍落度和高含气量配制原则基础上，提出基于内养护措施的底座高塑性高抗裂混凝土技术。
5 结束语
通过理论、设计、材料、制造、施工、养修等技术研究，CRTS Ⅲ型板式无砟轨道技术已系统形成并建立相应标准体系，为我国高速铁路建设提供有力支撑。
参考文献
[1]叶军,张东风,李楠,裴爱华.城市轨道交通高架预制板整体道床设计及动力特性研究[J].铁道勘察,2020,46(03):127-130.
[2]程俊斌.市域快速轨道160km/h单线隧道板式无砟轨道施工技术[J].门窗,2019(20):125-127.
[3]宋国亮.CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺区抬升纠偏整治技术[J].铁道建筑,2019,59(08):125-128+139.
[4]桂昊. 桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道无缝线路纵向力研究[D].华东交通大学,2019.