1.概述
京沪高速铁路设计速度350 km/h，沿线广泛分布软土、松软土，还存在大面积区域沉降和采空区，以及高架桥上道岔咽喉区等影响轨道设计的难点问题，本文对此进行初步探讨。
2.无碴轨道铺设地段
2.1 无碴轨道铺设原则
高速铁路轨道结构以无碴轨道为主要形式国内外已形成共识。考虑京沪高速铁路沿线特殊性，无碴轨道铺设地段按以下原则确定：
(1)凡沉降量满足铺设无碴轨道设计技术要求的地段，尽可能铺设无碴轨道；
(2)对不良地质(软土、松软土等)及断裂带、采空区等沉降难以控制的地段，要在综合经济技术比较后确定；
(3)大型到发站、大跨度桥梁、沉降难以控制的漏斗区暂按铺设有碴轨道设计。
2.2 京徐段无碴轨道铺设地段研究
根据沿线工程地质、路桥工点设计情况，对以下地段做重点研究。
2.2.1 大型车站道岔区
(1)北京南站道岔区
CK0+000-CK4+102段位于北京南站咽喉区的道岔群以及玉泉营特大桥800 m半径曲线(含60rn+110m+60m大跨连续梁)，区间最高运行速度120km/h。本段范围按有碴轨道设计。
(2)高架车站道岔区
华苑站为高架车站，按目前设计两端咽喉区计20组18号道岔，2组58号道岔位于桥上。桥上铺设无缝道岔在国际上鲜有先例，在沪宁段、京宁段工程设计国际咨询中，法国SYSTRA公司、德国DE-C公司分别对由国内联合设计组完成的高架车站有碴轨道道岔区无缝线路和桥梁设计方案进行了咨询，但均未解决桥上道岔群无缝线路和桥梁设计难题。DE-C公司咨询意见认为，若铺设无碴轨道，由于道岔对桥梁变形要求非常严格，系统工程技术方案解决难度极大。本段范围暂按有碴轨道结构设计。
2.2.2 地质不良地段
(1)煤矿开采及采空区
在CK645+850一CK649+600段穿过韩台煤田大兴井田，并从张山子煤矿、北庄煤矿(原张山子一矿)东部经过，可能产生地面变形，考虑到对煤矿开采情况掌握、对开采的控制及沉降预测的难度较大。
(2)岩溶发育地区
在CK654+456一CK657+800段范围，岩溶弱发育一中等发育，岩溶类型主要有：岩石表面沿裂隙发育溶沟、溶槽；河流发育径流作用强烈和岩石破碎地区形成溶蚀裂隙和洞穴。钻探揭露的溶洞纵向最大直径约10．4 m，且半充填及未充填洞穴较多，有发生地面变形的可能性。
以上地段及所夹中间地段按有碴轨道设计。
2.2.3 大跨度桥梁
CIK406+919一CIK411+768为黄河桥范围，黄河主桥采用(112+3×168+112)m大跨度的钢梁桥，主桥跨度过大，梁端转角过大，桥梁变形不易控制。本段范围按有碴轨道结构设计。
2.2.4 区域地面沉降地段
北京至济南段地处华北平原，沿线经过的大部分地区都不同程度存在地面沉降问题，其中以廊坊、天津、沧州、德州地区最为严重。由于地下水的开采主要集中在城区附近，因此，地面沉降的中心一般也都在市区及附近。从收集到的资料来看，京沪高速铁路CK212+000～CK225+000段地面年沉降量为50-100 mm，其中以CK218+000附近年沉降幅度最大，约为100 mm。该段线路纵向坡度年最大变化为0.02‰，横向坡度变化微乎其微。从以上数据来看，对高速铁路的运营不会造成直接影响。
但处于过量抽取地下水而导致地下水水位大幅下降的地区，如果长期得不到补偿或难以减缓，势必造成黏性土的压缩变形和不断发生地面不均匀沉降，严重时会发生地面变形的突变。
沿线的区域性地面沉降主要是由地下水的超量开采引起的，要防止地面沉降进一步发生，危害高速行车安全，应采取严格控制地下水开采、适当增加人工回灌等合理措施。
设计上应采用大调高量扣件、选用可修复性强的无碴轨道结构型式。对于沉降超过预测的桥梁地段，通过调高支座进行调节。工程施工期间进行观测，达到铺设无碴轨道要求的沉降条件才能进行轨道施工。高速铁路建成后，应设长期观测标志，布设地面沉降监测点，长期定时监测，及时掌握地面沉降的发展情况，防止地面沉降危害高速铁路安全。通过采取上述有力措施，可按无碴轨道设计。
3.无碴轨道结构类型
世界各国铺设的无碴轨道多种多样，除大力发展无碴轨道技术的日本、德国外，其他欧美国家如瑞士、英国、法国等也铺设了多种轨道结构。
3.1 结构类型
高速铁路技术先进的德国、日本采用的无碴轨道主要类型见表1。
其中，日本新干线板式轨道应用最为广泛，设计、施工及养护维修等系统技术日趋成熟，累计铺设里程达2700多km；德铁批准上道的无碴轨道有6种：Rhe-da、ZaBLIN、ATD、Getrac、BERLIN和Bt-GL。在铺设的660 km无碴轨道(含80多组道岔区)中，Rhe-da型轨道(含Rheda2000型)约占一半以上；BtiGL在纽伦堡至英戈尔施塔特新线(计划于2006年开通)长度为35双线km北标段铺设，目前已完工。据悉，在近期完成的200 km/h以上动车组实车试验中，BttGL轨道测试结果非常理想。
3.2 不同无碴轨道技术特点
由日本、德国无碴轨道应用情况可以看出，高速铁路无碴轨道结构型式多种多样，根据各自国情或轨道承包商技术特点，日本大量应用预制混凝土板式轨道(含平板型、防振G型、框架型等)；德国大量应用现浇混凝土式无碴轨道(如Rheda(传统型、Rheda2000型、岔区Rheda型)、ZaBLIN等)，并正式铺设了预制混凝土板式轨道(Bt~GL型)。
根据国外无碴轨道技术资料，结合我国科研成果和工程实践经验，预制混凝土板式、现浇混凝土式无碴轨道技术特点分析见表2。
由表2可知，不同无碴轨道结构具有鲜明的技术、经济特征，应针对京沪高速铁路不同区段的具体工程条件合理确定无碴轨道结构方案。
国内铁路无碴轨道研究始于上世纪60年代，曾试铺过支承块式、短木枕式、整体灌筑式整体道床以及沥青道床、桥上无碴无枕轨道结构。自上世纪90年代以来，我国成功开发了轨枕埋入式、板式和弹性支承块式无碴轨道结构，并在秦沈客运专线、西康线、渝怀线及赣龙线铺设了试验段。在秦沈客运专线3次大规模综合试验中，沙河等3座特大桥上无碴轨道技术性能良好，试验圆满成功。上述工程为我国无碴轨道技术发展奠定了坚实的技术基础。
2004年12月，铁道部先后决定在遂渝、武广、郑西及京津城际等线路设立无碴轨道综合试验段，采取自主研发或中外联合设计的方式，进行系统的试验研究。目前，各试验段正在实施。
3.3 无碴轨道结构方案
综合考虑国内外不同无碴轨道技术特点和国内无碴轨道研究与试验的实际情况，京沪高速铁路基础稳定的区间线路桥梁及隧道地段成段铺设质量易于控制、施工进度较快的板式轨道；噪声振动影响敏感地段采用减振型板式轨道；路基地段采用双块式无碴轨道；道岔区段采用轨枕埋人式无碴轨道。
4.需要进一步研究的问题
(1)无碴轨道选型及结构设计优化
根据国外经验，无碴轨道结构形式一般都基于室内模型试验、小规模试验铺设、至少5年以上的运营考验和技术经济评估后确定。结构形式的选择在确保高速列车运行安全和舒适性的同时，必须考虑规模铺设后的经济性。鉴于不同轨道结构直接影响路基、桥梁、信号、接触网等系统工程设计，应对不同无碴轨道结构选型及结构设计进行系统研究(如轨道结构刚度的合理匹配、无碴轨道结构与信号系统适应性研究、不同无碴轨道结构减振降噪研究及无碴轨道扣件系统研制等)，以便为形成我国无碴轨道技术标准积累经验。
(2)道岔区无碴轨道设计
道岔区无碴轨道涉及多组高速道岔，其关键技术包括：高速道岔结构设计、与道岔结构相应的无碴道床设计、道岔区扣件系统设计及信号系统设备安装等。
目前，我国客运专线用道岔正处于研制或引进阶段。应结合有关高速道岔研制(引进)工作，针对岔区无碴轨道关键技术开展中外联合设计，一并解决道岔区无碴轨道问题。
(3)无碴轨道对线下基础技术要求研究
高速铁路对轨道高平顺性的要求给铺设无碴轨道的线下基础设计带来了许多新的课题，如预应力混凝土桥梁的徐变上拱、荷载作用下的梁端转角(桥间过渡)、墩台基础的不均匀沉降、梁体上下缘不均匀温差、隧道合理的衬砌结构、隧道基底承载力、土质路基地质勘察和沉降控制以及不同结构物和不同轨道结构间过渡段设计等，应结合无碴轨道选型和结构设计优化工作，以系统工程的理念，对不同线下基础设计技术要求及控制措施进行深入研究。
5.结语
笔者仅对京沪高速铁路轨道设计中的几个问题做了初步探讨，随着设计工作的深入和开工建设，轨道设计将面临更多需要解决的问题。期望通过几个项目中外联合设计及综合试验和国内进行的几种形式的无碴轨道试验，建立起我国的无碴轨道技术体系。
参考文献：
【1】铁道第三勘察设计院，京沪高速铁路可行性研究[R]，2006。
【2】胡叙洪，高速铁路总体设计体会[J]，铁道标准设计 2005(1)。
【3】杨岳勤，铁路客运专线轨道结构类型的选择[J]，铁道标准设计 2005(6)。
