第一節概述
無砟軌道是以混凝土或瀝青混合料等取代散粒道碴道床而組成的軌道結構形式。由於無碴軌道具有軌道平順性高、剛度均勻性好、軌道幾何形位能持久保持、維修工作量顯著減少等特點，在各國鐵路得到了迅速發展。特別是高速鐵路，一些國家已把無碴軌道作為軌道的主要結構形式進行全面推廣，並取得了顯著的經濟效益和社會效益。
以下是無砟軌道的主要優勢和缺點。
一、無砟軌道的優勢主要有：
1、軌道結構穩定、質量均衡、變形量小，利於高速行車；
2、變形積累慢，養護維修工作量小；
3、使用壽命長—設計使用壽命60年；
二、無砟軌道的缺點主要有：
1、軌道造價高：有砟180萬/km，雙塊式350萬，１型板式450萬，2型板式500萬。
2、對基礎要求高因而顯著提高修建成本：有砟軌道可允許15cm工後沉降，無砟軌道允許3cm，由此引起的以橋代路及路基加固投資巨大。
3、振動雜訊大：減振降噪型無砟軌道目前尚不成功，減振無砟軌道選型存在較大困難。
4、一旦損壞整治困難：尤其是連續式無砟軌道。
第二節無砟軌道結構
一、國外鐵路無碴軌道結構型式
國外鐵路無碴軌道的發展，數量上經歷了由少到多、技術上經歷了由淺到深、品種上經歷了由單一到多樣、鋪設範圍上經歷了由橋梁、隧道到路基、道岔的過程。無碴軌道已成為高速鐵路的發展趨勢。
1．日本
日本是發展無碴軌道最早的國家之一。早在20世紀60年代中期，日本就開始了無碴軌道的研究與試驗並逐步推廣應用，無碴軌道比例愈來愈大，成為高速鐵路軌道結構的主要形式。據統計，日本高速鐵路無碴軌道比例，在20世紀70年代達到60%以上，而90年代則達到80%以上。
日本從20世紀60年代中期開始進行板式無碴軌道的研究到目前大規模的推廣應用，走過了近40年的歷程。對於最初提出的軌道結構方案，鐵道綜合技術研究所相繼進行了設計、部件試驗、實尺模型試驗、設計修改、在營業線上試鋪等工作。從津田沼、日野土木試驗所內的實尺模型試驗到既有線、新幹線的橋梁、隧道和路基上的各種形式無碴軌道結構的試鋪，總共建立了20多處近30km的試驗段，開展了大量的室內、營業線上動力測試和長期觀測的試驗研究工作，並在試驗結果的基礎上，不斷的改進、完善結構設計引數和技術條件，最終將普通a型（圖4-3）、框架形（圖4-4）等板式軌道結構作為標準定型，在山陽、東北、上越、北陸和九州新幹線的橋梁、隧道和路基上大量使用。
在20世紀60年代後期到70年代中期，為解決新幹線的雜訊振動問題，實現高速鐵路發展與社會環保相容的目的，日本在東北新幹線開工前建立了「小山試驗線」，鋪設了長度各200m的24種形式的軌道結構（其中包括11種板式無碴軌道），觀測其雜訊振動效果，在進行技術、經濟分析後，將防振g型板式軌道（圖4-5）作為標準形式在減振降噪區段推廣鋪設。
圖4-3 普通a型軌道板圖4-4 框架型軌道板
圖4-5 防振g型軌道
日本板式軌道結構在土質路基上的發展與橋上、隧上板式軌道是同時起步的。2023年提出ra型板式軌道，並在鐵道綜合技術研究所進行效能試驗。2023年在東海道本線100m的營業線上進行初次試鋪，2023年在東海道新幹線含慧橋站內共鋪設2.
3km，共有14處作為現場試鋪。但在個別試驗段上發生了基礎下沉、軌道板陷入鋪裝底座內等問題，為此開展了長期深入的研究。直到2023年，改進後的板式軌道結構（圖4-5）在北陸新幹線正式應用，鋪設長度約10.
8km，佔北陸新幹線高崎—長野段總長的4%，為土質路基上軌道的25%。
圖4-6 土質路基上ra型板式軌道
總之，日本定型的板式軌道包括a型、框架型軌道板，適用於土質路基上的ra型軌道板和特殊減振區段用的防振g型軌道板，構成了適用於不同使用範圍的軌道板系列。截止到目前，板式軌道累計鋪設里程已達2700多km。
日本在大量鋪設板式軌道的同時，還開發了b型彈性軌枕直結軌道，在東北、上越新幹線上都有鋪設。為了擴大鋪設，必須降低造價。最後，開發了簡化結構的d型彈性軌枕直接軌道（圖4-7），造價為b型的3/4，減振效能較防振g型板式軌道還略有改善；同時解決了原結構部件更換困難的問題，更適合推廣。
圖4-7 d型彈性軌枕直結軌道
近年來，日本正大力研究一種「梯子形」軌道。由兩根縱向軌枕（梁）支承鋼軌，橫向每隔3m用鋼管將兩根縱向枕鏈結成梯子形；在橋上縱向枕與軌道基礎（梁面）之間每隔1.5m設減振支承裝置組成「浮置式梯子形軌道」。
其主要特點是：低振動、低雜訊；變傳統橫向軌枕支承鋼軌的方式為縱向支承；軌道自重輕，約為有碴軌道的1/4；軌道高度的調整除利用扣件的調整量外，減振支承裝置也有一定的調高功能。鋪設在橋梁上的浮置式梯子形軌道，使整體結構系統實現了從「重型和傳統」到「輕型和現代化」的根本變革。
路基上的梯子形軌道，其縱向軌枕下仍然鋪設有道碴，屬於有碴道床與整體軌下基礎的混合式結構。可見，軌道結構的發展出現了多樣化形式。
目前，梯子形軌道已完成結構的力學分析、組成部件及實尺軌道的實驗室基礎試驗，並在美國ttc運輸中心的環形線上完成了35t重軸的快速耐久性試驗，通過噸位超過1億噸。日後，還將對高速執行的適應性以及用橡膠支承取代減振裝置以降低造價等實用性作進一步研究。
2．德國
德國也是研究無碴軌道較早的國家之一。德國鐵路開展無碴軌道的研究始於上世紀60年代末，2023年首次在rheda車站試鋪了無碴軌道結構（故稱「rheda」型）。
德國鐵路、高校研究所以及工業界自20世紀70年代一直進行無碴軌道的研究，目前德國有20多家企業參與無碴軌道新結構的開發，形成了市場競爭的局面，推進了新技術的發展，其提出的結構型式多種多樣。
德國曾試鋪過10餘種無碴軌道結構，其軌道的基礎分鋼筋混凝土和瀝青混凝土兩類。鋼軌的支承方式多為分散支承（即點支承），連續支承方式仍處在試鋪階段，未在路網上正式使用。對於分散支承方式的無碴軌道，其道床結構大體上可分為兩大類，一類為整體結構，另一類為直接支承方式，表4-7列出了德國鐵路目前批准可在路網正式應用和可試鋪進行運營考驗的無碴軌道結構型別。
表4-7 德國鐵路無碴軌道的結構型別
注：帶*的為eba批准可在路網正式應用的無碴軌道結構型式，其餘均在試鋪運營考驗階段。
rheda型無碴軌道（圖4-8）為鋼筋混凝土底座上的整體結構型式之一，在大量試鋪和長期觀測試驗的基礎上，在德國鐵路高速線土質路基、橋梁和隧道區段全面推廣應用，所鋪設的360km無碴軌道（含80多組道岔區）中，rheda型約佔一半以上。rheda型無碴軌道結構從2023年開始試鋪的普通型（帶槽形板、埋入軌枕）到目前研發的2000型（無槽形板、埋入支承塊）經歷了近30年的發展里程。
圖4-8 普通rheda 型無碴軌道
最近開發的rheda-2000型無碴軌道（圖4-9）已投入商業應用，如在荷蘭及我國台灣高速鐵路上都有應用。其結構特點是：由2根桁架型配筋組成的特殊雙塊式軌枕取代了原rheda型中的整體軌枕；取消了原結構中可能開裂和滲水的槽形板，統一了隧道、橋梁和路基上的形式，也可在道岔和伸縮調節器區段應用；同時，軌道結構高度從原來得650mm降低為472mm。
rheda-2000型中的支承塊只保留承軌和預埋扣件螺栓部位的預製混凝土，其餘為桁架式的鋼筋骨架，使其與現場灌築混凝土的新、老介面減至最少，有利於提高施工質量和結構的整體性。建築高度的下降，對降低軌道本身和線路的造價都是有利的。將無碴軌道的造價控制到有碴軌道的1.
3～1.4倍是德鐵力爭的目標。
圖4-9 rheda-2000型無碴軌道
最典型的直接支承方式無碴軌道結構為atd、getrac型，如圖4-10、圖4-11所示，上部的軌枕或支承塊直接置於鋼筋混凝土/瀝青混凝土支承層上，成為乙個獨立的組成部分，在中部有多種方式設限位裝置，以限制軌排縱、橫向移動。
圖4-10 atd型無碴軌道結構（單位：mm）
圖4-11 getrac型無碴軌道結構（單位：mm）
由bgl公司開發的博格板式無碴軌道結構由預製軌道板組成，軌道板結構高度（從水硬性材料支撐頂面到鋼軌頂面）474mm，分為標準預製板、特殊預製板和補償預製板三種型式，標準板的外形尺寸6450mm×2500mm×200mm，軌道板之間用鋼筋連線，板底充填水泥瀝青砂漿層。與現場澆築的混凝土軌道板相比，博格板具有工廠化生產，加工精度高，固化時間短，不需要費時費工的現場製模和澆築，必要時可進行軌道板高程調整等優勢，但廠房和裝置等一次性投入較高。博格板式無碴軌道為二十多年前開發的一種軌道板，但一直限於小段試鋪，最近得到eba批准，在紐倫堡至英格施塔特新建線路得到大量使用，下部結構則有路基、橋梁、隧道等。
ioarv300型扣件是目前德國鐵路無碴軌道的標準型式，一般區段的無碴軌道結構設計必須與標準扣件形式相匹配。此扣件的高低最大調整量為+26/-4mm，軌距調整量為±4mm，橡膠墊板厚度12mm，靜剛度值（22.5±2.
5）kn/mm。德國鐵路使用的其他型式的扣件還有336、a8、erl/bwg和krupp型等。
從20世紀80年代開始，原聯邦德國鐵路實施私有化計畫，即新建和擴建鐵路由聯邦撥款，而養護維修則由德國鐵路出資時，德國鐵路董事會開始大力謀求新建鐵路和擴建線路要盡量採用少維修軌道，這項措施極大地推動了無碴軌道的發展。德國在修建高速鐵路的初期，無碴軌道僅佔正線的30%以下，但2023年開通的柏林—漢諾瓦高速鐵路，無碴軌道已達80%以上。
與其他國家不同的是，德國鐵路首先在車站試鋪無碴軌道，接著解決了土質路基鋪設無碴軌道的技術問題，然後逐步推廣到隧道和橋梁上，從而為全區間鋪設無碴軌道創造了有利條件。基於高速鐵路有碴軌道線路的維修工作量大，道碴粉化及道床累積變形速率加快，德國鐵路根據其諮詢公司對現行的有碴軌道和無碴軌道的綜合技術經濟比較得出的建議，決定在所有隧道內、道岔區、制動區間以及300km/h的高速線上均採用無碴軌道。目前德國鐵路累積鋪設無碴軌道360km/h（含80多組道岔區），其中成規模鋪設的線路包括科隆—法蘭克福（300km/h，2023年開通）、柏林—漢諾瓦（250km/h，2023年開通）、紐倫堡—英戈城（在建中）。
二、國內無碴軌道結構
國內對無碴軌道的研究始於20世紀60年代，與國外的研究幾乎同時起步。我國初期曾試鋪設過支承塊式、短木枕式、整體灌築式等整體道床以及框架式瀝青道床等幾種形式，但正式推廣應用的僅有支承塊式整體道床。支承塊式整體道床在成崑線、京原線、京通線、南疆線等長度超過1km的隧道內鋪設，總鋪設長度約300km。
我國20世紀80年代曾試鋪過瀝青整體道床、由瀝青混凝土鋪裝層與寬枕組成的整體道床以及由瀝青灌注的固化道床等，並未正式推廣。此外，在橋梁上試鋪過無碴無枕結構，在京九線九江長江大橋引橋上全部採用了這種結構，長度約7km。
高速鐵路有砟軌道線路維修規則20120808最終稿
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