耐候型高铁轨道-沥青混凝土面路基结构关键技术及应用

1蔡德钩，2陈先华，3闫宏业，4杨斌，5楼梁伟，6仲新华，7刘俊飞，8石越峰，9李传宝，10周诗广，11付建斌，12张世杰，13邱延峻，14杨军，15杨常所，16魏少伟，17马明正，18渠亚男，19陈远洪，20张军，21张凤维，22曾永红，23曹自印，24吕宋，25许俊磊，26李泰灃，27肖宏，28徐刚，29宣立华，30肖朝乾，31肖飞鹏，32张磊，33程远水，34裘智辉，35梁俊国，36姜辉，37王鹏程，38徐加刚，39耿琳，40张民栓

1中国铁道科学研究院集团有限公司，2东南大学，3北京铁科特种工程技术有限公司，4中铁工程设计咨询集团有限公司，5西南交通大学，6中铁第四勘察设计院集团有限公司，7郑万铁路客运专线河南有限责任公司，8黑龙江铁路发展集团有限公司，9京张城际铁路有限公司，10中国铁路设计集团有限公司，11中铁二院工程集团有限责任公司，12北京交通大学，13铁科检测有限公司，14同济大学，15中铁三局集团有限公司

在严酷气候环境与高速列车荷载作用下，我国高速铁路局部路基的长效防水封闭面临巨大挑战，对高铁轨道-路基结构耐久服役影响显著。项目依托国铁集团、自然基金等11项课题，历经12年科技攻关，建立中国高铁轨道-沥青混凝土面路基结构及其设计建造技术体系。

一、主要科技创新

（1）建立了耐候型高铁轨道-沥青混凝土面路基结构及性能演变机制。发明了耐候型高铁轨道-沥青混凝土面路基结构，阐明了严酷气候环境与高速列车荷载“轨道-沥青混凝土层-基床”耦联结构及其界面的受力变形特性与性能演变规律，量化揭示了沥青混凝土表层被动拉伸、底层弯拉损伤、材料低温开裂三种破坏机制。

（2）构建了基于多层结构复杂破坏机制的沥青混凝土层结构与材料协同设计方法。首次提出了单元式底座伸缩缝处沥青混凝土被动拉伸容许次数，构建了多种轨道结构型式下沥青混凝土层的结构设计方法，建立了满足不同气候分区60年设计使用年限的沥青混凝土界面稳定、防水抗渗、抗拉疲劳、低温抗裂等指标体系。

（3）研发了面向严酷气候环境与高速列车荷载的沥青混凝土性能调控与配制技术。发明了-40℃～82℃的宽工作温域专用改性沥青及其制备方法，建立了适应复杂气候的高温增模量、低温增韧性的长期使用性能调控技术，发明了无砟轨道-沥青混凝土层界面综合摩擦系数与被动拉伸损伤试验方法，形成了满足极端温度荷载与高频动载的沥青混凝土配制技术。

（4）形成了高铁复杂工况下精细化与信息化控制的沥青混凝土层施工技术。发明了适应高铁复杂工况的多功能熨平装置，建立了沥青混凝土层精细控制摊铺方法，创新了强激力与重搓揉组合的大厚度压实工法，研发了拌和站信息化平台和温度智能监测系统，形成了高铁沥青混凝土信息化施工控制与全过程智能管理成套技术。

二、项目评价

项目成果形成了具有自主知识产权的中国高铁轨道-沥青混凝土面路基结构技术体系，解决了不同区域气候及长期列车荷载下轨道-路基结构长效防水封闭难题，减少了运营期高铁轨道-路基结构病害，提升了我国高铁轨道-路基结构的工程品质与服役水平，为高铁高质量建设与安全舒适运营提供了有力保障，为更高时速高铁建设与“一带一路”倡议实施提供技术支撑。

三、效益及成果

在郑徐、武冈、京张、郑万、牡佳、京沈试车线等线路成功应用，已纳入成渝中线、雄忻、潍烟、渝昆、铁伊等施工图设计，经济、社会效益显著，推广应用前景广阔。项目获专利25项，其中授权俄罗斯专利1项、发明专利10项，主编国铁集团标准3项、纳规1项，发表论文57篇，其中SCI、EI论文29篇。

（文字：张航）