杭衢鐵路引入滬昆客專江山站接軌關鍵技術研究

王運濤

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司 北京 102600）

1 研究背景

杭衢鐵路（建衢段）位于浙江省西部建德市和衢州市境內，線路自杭黃鐵路建德東站黃山端引出向西南方向行進，跨新安江至建德市壽昌鎮(zhèn)東側設建德南站，出站后南行經龍游縣北側沿滬昆高速公路北側西行至衢州市西側設衢州西站后并行滬昆客專引入江山站。

江山站是江山市的主要高鐵車站，車站自南向北依次為滬昆普速場、滬昆客專場，客專場正線和到發(fā)線軌道形式均為無砟軌道。杭衢鐵路將通過聯絡線與滬昆客專場接軌。新線接入后，江山站滬昆客專場站型及運輸功能將產生變化，為了減少施工對于運營的干擾、確保行車安全，需針對杭衢鐵路引入江山站臨近正線到發(fā)線的設計、施工、監(jiān)測和運輸組織等關鍵技術進行專項研究。

2 國內外現狀

目前國內外尚無運營高速鐵路無砟軌道接軌成功實施的先例，但是近年來高速鐵路無砟軌道維修技術已經引起了高度重視，也積累了一定的經驗。

杭長客專引入長沙南站時在武廣場增鋪了10組18號道岔［1］；鄭西客專因路基膨脹土原因引起無砟軌道上拱對無砟軌道做過改建［2］；合?？蛯Ｉ橡堈居眠^十余天時間將北咽喉的大八字渡線改建為小八字渡線；張家界至懷化鐵路引入懷化南站滬昆場時對無砟軌道改建做過相關研究［3］。為減少施工對滬昆正線運營的影響，從結構、材料、工藝、工法、機具等方面進行了優(yōu)化。

上述工程案例可為運營高速鐵路改建提供借鑒。

3 既有工程設備概況

3.1 站場概況

江山站自南向北依次為滬昆普速場和滬昆客專場，客專場既有到發(fā)線4條（含正線2條），到發(fā)線均為無砟軌道。長沙端咽喉區(qū)道岔位于梁式橋段，杭州端位于框架橋段，見圖1。

圖1 既有江山站平面布置示意

3.2 軌道概況

江山站滬昆高速場Ⅰ、Ⅱ道正線采用CRTSⅡ型板式無砟軌道，正線線間距5.0 m；3、4道為臨近正線到發(fā)線，與相鄰正線線間距為6.5 m，采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道；正線I道18號205＃道岔采用板式無砟道岔，到發(fā)線4道18號203＃道岔采用軌枕埋入式無砟道岔；4道18號203＃道岔岔后直股接安全線，安全線為有砟軌道，見圖2。

圖2 江山站無砟軌道

3.3 運輸組織概況

根據現行列車運行時刻表，滬昆客專（杭長段）唐雅線路所至江山段開行動車組94對/d、江山至玉山南段開行動車組80對/d。既有列車對數如表1所示。

表1 既有列車對數 對/d

根據現行列車運行圖技術資料，滬昆高鐵（杭長段）綜合維修“天窗”時間為240 min，時間段0：00～4：00時，追蹤間隔時間為5 min。江山站辦理動車組列車的時間為6：27～23：03時。

4 接軌設計方案

4.1 站場設計［4-5］

設計修建杭衢鐵路杭州方向至滬昆客專長沙方向上、下行聯路線引入江山站滬昆客專場，與到發(fā)線3、4道聯通。

江山上行聯絡線接入江山站4道，從安全線引出，因安全線為有砟軌道，不存在無砟軌道拆除及插入道岔問題。

江山下行聯絡線接入江山站3道，需拆除3道到發(fā)線無砟軌道，并插入18號有砟道岔，見圖3。

圖3 江山站方案示意

4.2 軌道設計

（1）無砟軌道拆除設計

3道到發(fā)線插入道岔范圍拆除CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道共計123 m。

對拆除范圍終點靠近站臺方向20 m范圍及正線205＃道岔岔后側向6.46 m雙塊式道床板進行鉆孔植入銷釘錨固，以保證拆除無砟軌道之后，剩余既有無砟軌道不發(fā)生縱向位移［6］。

既有CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的道床板為連續(xù)配筋，在拆除范圍的起始端，拆除時不得使用切割工具一刀切，需要人工鑿除既有砼而保留下既有縱向鋼筋，設置保護層或施工縫，以滿足后續(xù)施工的鋼筋搭接要求。

（2）有砟無砟過渡段設計［7］

插鋪的18號道岔采用有砟道岔，為保證無砟軌道和有砟道岔部分軌道剛度能平穩(wěn)過渡，設計采用在道岔前后設置過渡段，其中岔前無砟軌道與有砟軌道過渡段長度為20 m。軌枕之間設置2根60 kg/m，長20 m的輔助軌，其中無砟軌道內5 m，有砟軌道內15 m。

（3）無縫線路設計

由于到發(fā)線鋼軌已與正線高速道岔實施焊聯，故插鋪道岔首先須切割到發(fā)線鋼軌，鋸軌后對插鋪點前后200 m范圍線路以及正線高速道岔利用停運封鎖時間進行加強鎖定，待插鋪完成之后再進行焊接和應力放散鎖定。

新插入道岔及兩端無縫線路設計鎖定軌溫為（26±3℃）。

在施工過程中，需要對正線道岔進行位移監(jiān)測，一旦發(fā)現異常立即進行處理。

4.3 路基設計

擬建上、下行聯絡線兩側并行既有滬昆客專，設計方案須盡可能減輕填土重以及對臨近營業(yè)線路基側向土壓力，確保滬昆客專與滬昆鐵路路基穩(wěn)定與變形，最大限度地降低行車運營干擾并保證施工安全。

根據上、下行聯絡線并行滬昆客專幫填路基分段范圍、線間距、填高、荷載、施工條件等，分為四段進行設計。

K428＋014.88～K428＋033.87段上、下行聯絡線幫寬路基基床表層采用A組填料，基床表層以下澆筑泡沫水泥輕質土，基底采用鉆孔灌注樁＋承載板結構加固。

根據沉降變形計算，滬昆客專路基范圍內最大沉降量1.1～1.3 mm，位于兩側路基坡腳處；路基面上最大沉降量1.2 mm，位于左側路肩處；左右線軌道中心沉降0.7～0.8 mm，可滿足滬昆客專正常運營要求，代表性斷面見圖4。

圖4 K428+014.88～K428+033.87段代表性斷面

4.4 信號設計

本次研究針對立折作業(yè)的需求對信號設備的布置進行優(yōu)化，考慮XG3出站信號機及對應的應答器組和停車標同步向204＃道岔岔尖方向外移，直至動車組下行進入3G停車后尾部車頭不占壓上行出站信號機應答器組。利用211DG軌道區(qū)段，類似延續(xù)進路的方式，實現延長股道有效長的目的，實現3G立折及反向接發(fā)車的作業(yè)方式。同時延長上行方向站臺至少30 m，以滿足乘客上、下列車需求。如圖5所示。

圖5 3G信號設備布置示意

4.5 房建設計

將既有滬昆客專450 m×8 m×1.25 m側式站臺延長30 m，相應增加1.25 m高客運站臺墻38 m。既有站臺柱鋼結構風雨棚240 m2，客運站臺鋪面240 m2，通信、信號、電力電纜槽及排水管按既有站臺埋設方式延長30 m，并將因延長站臺拆除的站臺端臺階還建。

5 施工方案研究

5.1 施工總體部署及進度計劃

江山站接軌工程關鍵線路為：施工準備→建立變形監(jiān)測網→三電遷改、防護→接觸網過渡施工→安全防護施工→路基、橋梁施工→軌道施工→信號施工→聯調聯試。

江山站接軌工程施工總工期約為230 d。路基、橋梁、軌道等工程施工期間需要對滬昆正線K427＋000～K429＋000區(qū)段限速至80 km/h運行，限速總時間約220 d。接軌處軌道工程及站臺延長工程施工期間，江山站下行到發(fā)線及存車線不能使用，影響江山站辦理客運時間約45 d。

5.2 軌道施工方案

軌道工程施工的主要流程［8］是：

（1）鑿除線間封閉層，設置安全隔離措施；（2）封鎖施工段所在3道到發(fā)線，相鄰正線限速80 km/h及以下運行；（3）鋸切鋼軌、拆除無砟軌道、基床頂面平整壓實；（4）岔前17.525 m范圍無砟軌道（含端梁）施工；（5）岔前20 m有砟無砟過渡段和岔后側向5 m有砟過渡段施工；（6）道岔場外預拼；（7）鋪有砟道床；（8）道岔鋪設及精調；（9）道岔鋼軌焊接；（10）道床搗固；（11）驗收、恢復線路、跟蹤監(jiān)測。

在插入道岔區(qū)域建立一個軌道施工和預拼道岔的獨立封閉區(qū)域，采用隔離柵欄的方式。

5.3 路基施工方案

路基工程施工主要項目有：地基處理（清表、挖臺階、基坑開挖、樁板結構）、路基填筑（泡沫水泥輕質土與A組填料）、邊坡防護與防排水等工程。

路基工程施工的主要流程是：施工準備、建立變形監(jiān)測網、管線網遷改、應力釋放孔與鋼板樁施打、挖臺階與基坑開挖、樁基施工與泡沫水泥輕質土澆筑、基床表層填筑以及其他附屬工程施工。

施工前首先在既有路基路肩部位（鐵路限界以外）設置物理隔離［9］。物理隔離采用鋼管竹排架或雙層直立式防護排架硬隔離措施，如圖6所示。

圖6 路基施工防護示意

5.4 信號施工方案

（1）站場鋪設新增的 211＃道岔，將 205＃、202＃、204＃道岔鎖閉至定位，工務同時將室外三組道岔釘固。信號室內按照定位鎖閉道岔，不啟用反位操縱動作，新增的211＃道岔不啟用，保持既有聯鎖及列控關系不變。既有室外電纜在站前路基分段施工過程中完成過軌。信號室外設備施工結合站前施工情況對既有部分電纜進行割接防護。

（2）修改信號室內設備，施工完成后對新聯鎖、列控、監(jiān)測、CTC等信號設備軟件進行聯調聯試并一次開通本站，同步修改江山站相鄰兩個中繼站應答器數據。

6 監(jiān)測方案研究

并行幫填段路基變形監(jiān)測主要包括營業(yè)線的軌道線形測量、軌道變形監(jiān)控與線路精調，以及營業(yè)線與并行幫填新建路基變形觀測（路基面沉降、地表基底沉降、地基土深層側向（水平）位移、邊樁水平位移、孔隙水壓力等）。沿線路縱向每間隔20 m布設一個監(jiān)測斷面，過渡段范圍須至少有1個監(jiān)測橫斷面。

變形監(jiān)測斷面測點布置［10－11］，如圖7所示。

圖7 變形監(jiān)測斷面布置示意

7 施工期運輸組織方案研究

7.1 施工期對運輸組織的影響

（1）江山站接軌施工過程中需要對滬昆高鐵下行正線區(qū)段限速，速度為80 km/h，影響既有滬昆高鐵正線行車。

（2）根據接軌方案，杭衢鐵路引入江山站施工過渡期間，江山站上行到發(fā)線可正常運行，下行到發(fā)線及存車線不能使用。故施工過渡期間，除上行通過停站列車可正常辦理作業(yè)外，下行通過停站列車、立折列車、始發(fā)終到列車及動檢車均無法正常辦理作業(yè)。

7.2 施工期運輸組織過渡方案［12］

江山站滬昆高鐵場3道斷道期間的運輸組織是在保證施工及運營安全的前提下，盡量減少運營損失及對地方旅客出行的影響。考慮3道的斷道時間約45 d，為盡可能減少對運行圖影響，并以施工過渡運輸組織不增加（或少增加）額外投入為原則，研究了以下4個方案：

（1）江山站行車量全部轉至衢州站辦理方案；

（2）江山站行車量按衢州站最大辦理能力部分轉至衢州站辦理方案；

（3）衢州站和江山杭衢場共同辦理全部列車；

（4）由衢州站和相鄰客運站共同辦理全部列車。

根據目前運營的客運設施，并結合運營部門意見，為了將施工期間對旅客出行影響減至最小，推薦方案（3）“衢州站和江山杭衢場共同辦理全部列車”，即江山站新建車場提前開通運營，以維持施工期間江山站的旅客列車始發(fā)終到及立折車作業(yè)，同時江山旅客在衢州站進行下行方向列車的乘降作業(yè)。

8 結束語

為了解決運營高速鐵路接軌技術難題，結合新建杭衢鐵路引入既有滬昆客專江山站方案，對運營高速鐵路接軌設計、施工、監(jiān)測和運輸組織等關鍵技術進行了分析和探討，得出如下主要結論：

（1）設計采用拆除3道到發(fā)線插入道岔范圍無砟軌道、插入18號有砟道岔；幫寬路基采用澆筑泡沫水泥輕質土、鉆孔灌注樁＋承載板結構加固；針對立折作業(yè)的需求對信號設備的布置進行優(yōu)化，延長上行方向站臺30 m等方案，滿足杭衢鐵路引入滬昆高鐵江山站設計要求。

（2）通過優(yōu)化施工工藝，科學合理地進行施工部署和組織，提高了施工效率，縮短施工工期。

（3）分析各專業(yè)安全風險，提出了相關施工安全防護措施，可確保施工及運營安全。

（4）通過對滬昆客專路基沉降、軌道變形等的監(jiān)測，實現在施工期與運營期對既有路基垂直變形的實時監(jiān)控和預警，便于及時調整施工處理措施、施工工法與工藝等，保證營業(yè)線運營及整個施工過程安全，引導正確施工。

（5）在保證鐵路運營安全的前提下，研究了合適的施工過渡組織方案及客流疏導方案，滿足施工條件并盡量減小施工對鐵路客運的影響，減少了運營損失。