中国铁道科学研究院集团有限公司

       高速铁路路基良好的服役状态是保持轨道结构高平顺性的关键，也是列车高速平稳运行的根本保障。我国高铁实现世界最高运营速度350km/h，高速铁路网覆盖广泛，运营里程超5万公里，达到世界最长，穿越复杂水环境及特殊岩土区域，路基长期稳定性维护面临严峻挑战。复杂环境下局部路基产生膨胀、沉降、翻浆等异常问题，其劣化行为复杂、影响因素众多，存在机理揭示难、状态诊断难、性能提升难等瓶颈，严重制约高铁路基高品质服役。

为攻克以上问题，项目组开展近10年理论与技术攻关，构建了具有自主知识产权的高铁路基服役状态感知与性能提升技术体系，有力支撑了运行速度最高、运营里程最长、运用场景最复杂的高铁网安全平稳运营，并推广至“一带一路”沿线雅万高铁，经济、社会和生态环境效益显著。

    一、主要科技创新

        1.揭示复杂环境与列车动载下高铁路基性能演变机制，为高铁路基异常状态感知与诊治提供理论支撑。

阐明不同诱因下高铁路基持续膨胀机理及变形时变规律，提出泥岩吸水体变、黄铁矿氧化-硫酸盐侵蚀水泥级配碎石的膨胀变形演化机制；揭示高速列车激励下无砟轨道路基负孔压泵吸翻浆机理及细颗粒迁移规律，提出易发生基床翻浆填料判定标准与基床表层级配碎石技术要求；探明异常变形对路基受力变形特性的影响机制，建立异常变形下高铁路基服役稳定分析评估方法。

       2. 建立运营高铁路基服役状态感知、诊断与评估技术，实现高铁路基服役状态的精准诊断评估。

研发基于轨道不平顺特征的路基异常状态大范围车载快速检测技术，实现350km/h运营等速条件下1000m波长变形车载检测精度为±1.6mm；研发适应复杂环境的路基异常点位变形高精度监测技术，沉降变形监测精度±0.2mm（－40~60℃），深层水平位移监测精度±1mm/100m；建立了融合物理机理与深度学习的路基服役状态预测预警模型，开发了高铁路基服役状态检测监测及评估预警系统。

3. 研发不中断运营条件下路基性能提升技术与装备，实现严苛天窗作业环境下高铁路基异常状态的低扰动高效修复。

提出基于多源数据驱动的运营高铁路基维护策略；研发与轨道平顺性互馈的路基智能控制注浆技术与装备，施工过程轨面变形控制在-5~2mm（竖向）、±2mm（水平）以内；开发无砟轨道抬升纠偏系列技术，抬升、纠偏精度分别在±2mm、±3mm内；提出路基深层不良填料全断面换填及微型盾构快速置换技术与装备，施工期线路扰动变形5mm；创新硅酮嵌缝密封、封闭层更新施作、离缝脱空灌浆相结合的路基翻浆综合修复技术与材料，修复用聚氨酯潮湿界面黏结强度大于2MPa、水泥基材料抗折强度大于10MPa。

 

不中断运营条件下路基性能提升技术与装备

二、项目评价

       项目有效解决了多重复杂气候地质条件与高频次列车动载共同作用下高速铁路路基服役机理量化揭示、状态精准诊断与性能长效提升等系列理论技术难题，对保障高铁安全畅通起到重要支撑作用。

项目研究成果总体达到国际领先水平。

三、成果及效益

      项目累计获得发明专利43项、软件著作权13项，主编或参编国家、行业及国际标准规范6部，其中ISO国际标准1部，发表学术论文40篇。

项目成果已成功应用于京沪、兰新、成渝、雅万等20余条高速铁路工程，显著提升了我国高铁路基结构的服役品质与运行安全水平。同时，成果在工程实践中通过提升运维效率，促进了资源节约和低碳运行，对生态环境保护和绿色交通发展产生了积极效益，为交通强国战略实施以及“一带一路”沿线高速铁路建设与运维提供了坚实技术支撑。