淺談高速鐵路無砟軌道精調(diào)施工

肖建富，馮江明

(中鐵八局，四川成都610036)

高速鐵路無砟軌道的靜態(tài)檢驗(yàn)(精調(diào)作業(yè))和動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)是高速無砟鐵路開通前最后一道關(guān)鍵工序，是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，高速鐵路無砟軌道精調(diào)作業(yè)的效果直接影響到高速列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適度。

1 軌道靜態(tài)調(diào)整

軌道靜態(tài)調(diào)整是在線路聯(lián)調(diào)聯(lián)試之前，根據(jù)軌道靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)軌道進(jìn)行全面、系統(tǒng)的調(diào)整。

1.1 軌道靜態(tài)施工

1.1.1 軌道靜態(tài)精調(diào)的時(shí)間

軌道精調(diào)應(yīng)在應(yīng)力放散、鎖定形成無縫線路、焊接接頭打磨完成后開始。

1.1.2 軌道精調(diào)前的準(zhǔn)備

(1)軌道精調(diào)儀器、機(jī)具的準(zhǔn)備與校核。包括:測(cè)量儀器(全站儀、軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀、棱鏡)、道尺、30 m弦線、塞尺、電動(dòng)扭矩扳手等。

(2)CPⅢ控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)。對(duì)標(biāo)段內(nèi)CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行拉通復(fù)測(cè)，經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)CPⅢ成果是最終的平差成果后方可使用。

(3)線路設(shè)計(jì)平縱斷面資料核對(duì)。重點(diǎn)復(fù)核軌面高程、中線、坡度、豎曲線、平面曲線、超高等關(guān)鍵參數(shù)，確認(rèn)無誤后輸入軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀中，并檢查軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀生成的參數(shù)是否有計(jì)算錯(cuò)誤。

(4)扣件安裝檢查。包括:安裝的正確性、扭矩是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，軌下墊板安裝正確性。

(5)鋼軌檢查。鋼軌應(yīng)無污染、無低塌、無掉塊、無硬彎，焊頭平直度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(6)墊板調(diào)整準(zhǔn)備。

1.1.3 軌道靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集

(1)測(cè)量時(shí)將全站儀架設(shè)在軌道中心線上，以減小測(cè)距誤差對(duì)軌道橫向偏移的影響。在設(shè)站過程中，保證全站儀離最近的控制點(diǎn)之間的距離不應(yīng)小于15 m，并且全站儀在測(cè)量的過程中不能受干擾。當(dāng)全站儀受到外界干擾，需根據(jù)實(shí)際情況決定是否重新設(shè)站。

數(shù)據(jù)采集避免在氣溫變化劇烈、陽光直射、大風(fēng)、能見度低、雨雪等惡劣氣候條件下進(jìn)行;宜選擇陰天、無風(fēng)、日落2小時(shí)、日出前、氣候條件穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行;測(cè)距根據(jù)氣候條件修正。

(2)每個(gè)測(cè)量區(qū)間全站儀自由設(shè)站時(shí)需要8個(gè)控制點(diǎn)，在條件不允許情況下至少應(yīng)使用6個(gè)控制點(diǎn)。測(cè)站作業(yè)允許誤差:東坐標(biāo)0.5 mm;北坐標(biāo)0.5 mm;高程0.5 mm;方向 1″。

下一區(qū)間設(shè)站時(shí)，至少要包括4個(gè)上一區(qū)間精調(diào)中用到的控制點(diǎn)，以保證軌道線形的平順性。全站儀采用后方交會(huì)的方法進(jìn)行設(shè)站。

(3)一次測(cè)量長度不宜大于70 m，兩站需重合測(cè)量不小于8 m，并進(jìn)行交疊補(bǔ)償。以避免設(shè)站精度對(duì)平順性分析的影響。若同根軌枕2次測(cè)量變化大于2 mm時(shí)建議重新設(shè)站，或應(yīng)采用線性、函數(shù)方式進(jìn)行順接，變化率應(yīng)小于1/10000。

(4)在采集數(shù)據(jù)中，相應(yīng)的做好標(biāo)記，方便以后現(xiàn)場(chǎng)精調(diào)作業(yè)。

1.1.4 調(diào)整量計(jì)算

(1)分析數(shù)據(jù)，檢查是否存在異常數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)存在異常，應(yīng)重新測(cè)量采集數(shù)據(jù)。

(2)計(jì)算調(diào)整量。采用軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀配套軟件進(jìn)行調(diào)整量模擬適算，建立相對(duì)平順和變化基準(zhǔn)點(diǎn)，力求最大的平順，最小的調(diào)整量。將軌道各項(xiàng)幾何尺寸全部調(diào)整到允許范圍之內(nèi)，并對(duì)軌道線形進(jìn)行優(yōu)化。

(3)精調(diào)基本原則:“先軌向，后軌距”，“先高低，后水平”。

(4)形成調(diào)整量表。對(duì)計(jì)算的調(diào)整量進(jìn)行核對(duì)優(yōu)化后形成正式“調(diào)整量表”，用于現(xiàn)場(chǎng)精調(diào)作業(yè)。

(5)無砟軌道靜態(tài)平順度允許偏差見表1。

1.1.5 現(xiàn)場(chǎng)施工

(1)上道前，需對(duì)道尺等機(jī)具進(jìn)行校正。

(2)現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，需對(duì)調(diào)整量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，可使用弦線、道尺核查。不一致時(shí)，以現(xiàn)場(chǎng)為準(zhǔn)。

(3)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)每次松開扣件不應(yīng)過長。應(yīng)注意環(huán)境溫度對(duì)無縫線路的影響，避免脹軌等事件發(fā)生。

(4)精調(diào)時(shí)，宜先調(diào)基準(zhǔn)軌的軌向和另一軌的高低，再調(diào)兩軌的軌距和水平，并隨時(shí)用石筆在鋼軌上記錄下軌距和水平情況。

1.1.6 復(fù)查

用軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀對(duì)精調(diào)作業(yè)的效果進(jìn)行復(fù)查，如有個(gè)別地段線路仍不滿足要求，重復(fù)以上步驟直至滿足要求為止。

表1 平順度允許偏差

2 軌道動(dòng)態(tài)調(diào)整

軌道動(dòng)態(tài)調(diào)整，是在聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間，根據(jù)軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)情況，對(duì)軌道局部缺陷進(jìn)行整治，對(duì)部分區(qū)段的幾何尺寸進(jìn)行調(diào)整，對(duì)軌道線性再優(yōu)化，對(duì)軌道狀態(tài)和精度的進(jìn)一步完善和提高，使軌道全面達(dá)到動(dòng)態(tài)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 軌道動(dòng)態(tài)調(diào)整

必須堅(jiān)持“檢重于調(diào)”的理念。要根據(jù)軌檢資料、添乘情況，確定晃車地點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)必須進(jìn)行認(rèn)真檢測(cè)，查找問題點(diǎn)、確定調(diào)整方案后方可調(diào)整。否則不能作業(yè)。

2.2 軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

(1)《客運(yùn)專線鐵路工程竣工驗(yàn)收動(dòng)態(tài)檢查指導(dǎo)意見》的規(guī)定(表2～表5)。

表2 道狀態(tài)幅值評(píng)價(jià)允許偏差管理值

續(xù)表2

表3 動(dòng)力學(xué)運(yùn)行安全性(穩(wěn)定性)指標(biāo)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

表4 動(dòng)力學(xué)運(yùn)行平穩(wěn)性指標(biāo)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

表5 長波高低和軌向不平順允許偏差管理值

續(xù)表

(2)《客運(yùn)專線300～350 km/h軌道不平順管理值審查意見》(科技基[2008]65號(hào))的規(guī)定(表6)。

表6 客運(yùn)專線300～350 km/h軌道不平順動(dòng)態(tài)管理值

2.3 軌道區(qū)段不平順精調(diào)

軌道區(qū)段不平順是指軌道整體平順性不良，軌道各項(xiàng)幾何參數(shù)均存在不同程度的偏差。以下情況均影響軌道平順:

①軌道質(zhì)量指數(shù)TQI明顯偏大(3.6及以上)區(qū)段;

②成段連續(xù)多點(diǎn)出現(xiàn)Ⅰ級(jí)偏差或多個(gè)為超限點(diǎn)疊加;

③軌道檢測(cè)波形圖中存在連續(xù)多波不平順區(qū)段;

④動(dòng)車添乘成區(qū)段連續(xù)晃車。

軌道區(qū)段不平順調(diào)整必須采用軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀進(jìn)行全面測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)、全面調(diào)整。

2.4 超限點(diǎn)的處理和管理

根據(jù)軌道檢測(cè)偏差結(jié)果，特別是Ⅲ、Ⅳ級(jí)偏差，需要立刻(當(dāng)天)處理。Ⅱ級(jí)偏差應(yīng)安排計(jì)劃，逐步消除。通過削峰填谷方法，及時(shí)處理軌道局部不平順，以保證行車安全和提高軌道平順性。

2.5 動(dòng)態(tài)調(diào)整施工

(1)分析動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，查找超限點(diǎn)。

(2)采用軌道幾何狀態(tài)測(cè)量儀、軌道尺、弦線、塞尺等工具，對(duì)超限點(diǎn)進(jìn)行核對(duì)檢查。

(3)現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)檢查要求。

①首先必須對(duì)區(qū)段范圍內(nèi)的扣件、墊板進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無異常后，再開始軌道幾何尺寸檢查。檢測(cè)調(diào)整方法同軌道靜態(tài)調(diào)整方法。

②局部短波不平順應(yīng)對(duì)軌道超限處前后各50 m范圍內(nèi)進(jìn)行全面檢查，必要時(shí)擴(kuò)大檢查范圍。

③長波不平順應(yīng)采用軌道幾何狀態(tài)測(cè)量儀(軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀)在波峰或波谷里程前后各150 m范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。

④連續(xù)短波不平順，可以采用軌道幾何狀態(tài)測(cè)量儀(軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀)測(cè)量，也可采用人工拉弦線的方法進(jìn)行測(cè)量。

3 軌道精調(diào)注意事項(xiàng)

(1)軌道精調(diào)是一個(gè)系統(tǒng)工程，無砟底座、板(或塊)的施工、鋼軌鋪設(shè)、扣件安裝，都對(duì)精調(diào)工作產(chǎn)生影響，決定著精調(diào)作業(yè)時(shí)間與工作量。在許多情況是靜態(tài)滿足規(guī)范，動(dòng)態(tài)不滿足，但又找不到問題。這可能是軌道結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品制造等因素造成的。

(2)軌道精調(diào)是在聯(lián)調(diào)聯(lián)試之前，根據(jù)軌道靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)軌道進(jìn)行的全面、系統(tǒng)的調(diào)整，使之滿足高速行車條件。因此，檢測(cè)數(shù)據(jù)至關(guān)重要，必須真實(shí)、可靠。

(3)檢測(cè)儀器、工具必須進(jìn)行校核;測(cè)量人員必須培訓(xùn)，持證上崗;現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量必須嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定。

(4)弦線、道尺等傳統(tǒng)的檢查方法、手段與軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀相結(jié)合，才能取得軌道精調(diào)的最佳效果。在精調(diào)施工時(shí)，若發(fā)現(xiàn)調(diào)整后線性不好，應(yīng)立刻檢查調(diào)整數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。對(duì)已調(diào)整完成的區(qū)段應(yīng)重新進(jìn)行精調(diào)作業(yè)。

(5)在軌道精調(diào)時(shí)，注意變化率的控制，堅(jiān)決避免軌距、水平正、負(fù)交替出現(xiàn)的情況。

(6)在滿足絕對(duì)精度的情況下，建立相對(duì)平順的理念，力求調(diào)整量最小。嚴(yán)格控制周期性不平順，特別是軌向和水平。

(7)無砟軌道的彈性基本來源于扣件系統(tǒng)，若實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)條件下的平順性，扣件扭力矩必須保持均勻一致。在精調(diào)施工前應(yīng)將扣件系統(tǒng)進(jìn)行扣壓力檢查，保證扣件系統(tǒng)扣壓力達(dá)標(biāo)。

(8)在精調(diào)作業(yè)過程中，尤其應(yīng)該關(guān)注長波的不平順性和超限點(diǎn)的疊加效應(yīng)。

4 精調(diào)過程中常出現(xiàn)的問題及處理方法

(1)軌道靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不真實(shí)，在數(shù)據(jù)采集中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)大，重疊偏差大。這個(gè)可能是全站儀或軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀偏差造成的。惡劣自然條件可以影響數(shù)據(jù)采集精度。若不是周圍環(huán)境干擾，應(yīng)檢查儀器是否出現(xiàn)故障?？梢躁P(guān)機(jī)重啟，重新校準(zhǔn)儀器。

(2)每次作業(yè)處、規(guī)律性出現(xiàn)小碎彎。這可能是數(shù)據(jù)采集的搭接長度不夠或每次精調(diào)施工時(shí)沒對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的核實(shí)造成的。數(shù)據(jù)采集搭接，每站搭接10根枕木。區(qū)間軌道應(yīng)連續(xù)測(cè)量，分次測(cè)量時(shí)，測(cè)量搭接長度不應(yīng)少于20 m。車站道岔應(yīng)單獨(dú)測(cè)量，與兩端線路搭接長度不應(yīng)少于35 m。

(3)靜態(tài)滿足規(guī)范，動(dòng)態(tài)不滿足，但又找不到問題。這時(shí)需要對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。可能是扣壓力不足或軌下其它結(jié)構(gòu)問題。具體問題具體處理。

(4)扣件缺陷?？奂謇聿粡氐住⒖奂睋p、扣壓力不足、安裝不正確、不密貼等都會(huì)造成動(dòng)態(tài)檢查超限。

(5)調(diào)整方法不當(dāng)。個(gè)別地點(diǎn)調(diào)整多次后仍然不滿足要求，或許是操作不當(dāng)造成的，因此應(yīng)加強(qiáng)作業(yè)人員的專業(yè)培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)管理制度。

(6)對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)資料分析不全面、現(xiàn)場(chǎng)查找不準(zhǔn)確、調(diào)整不到位，是在后期調(diào)整中容易出現(xiàn)的問題。對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)資料分析應(yīng)結(jié)合超限點(diǎn)與波性查看工具、數(shù)據(jù)檢查工具一起，找出特征點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大查找范圍，調(diào)整突出點(diǎn)，削峰填谷。

5 結(jié)束語

高速鐵路無砟軌道的精調(diào)作業(yè)是一個(gè)反反復(fù)復(fù)、不斷優(yōu)化的過程，在精調(diào)作業(yè)前必須要準(zhǔn)確找準(zhǔn)問題所在，通過最佳的精調(diào)方案，不斷優(yōu)化線路的幾何參數(shù)，使線路狀態(tài)到達(dá)最佳效果，確保高速列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和舒適度。

[1]TB 10754－2010，J 1150－2011高速鐵路軌道施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S]

[2]鐵建設(shè)[2007]85號(hào)客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S]

[3]鐵建設(shè)[2006]189號(hào) 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量技術(shù)暫行規(guī)定[S]

[4]TZ 216－2007客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程施工技術(shù)指南[S]

[5]徐小左，劉成龍，楊友濤.基于自由測(cè)站的高速鐵路CPⅢ高程控制網(wǎng)建網(wǎng)方法研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2008(9)

[6]盧祖文.客運(yùn)專線鐵路軌道[M].中國鐵道出版社，2005