CRTS I型板式無砟軌道平面線形偏差整治技術(shù)探討

徐偉昌 羅 莊 王永華 上海鐵路局工務(wù)處

1 引言

線路線形是線路中心線在空間形成的一條連續(xù)曲線，它由平面線形和縱斷面線形組成。高速鐵路無砟軌道必須滿足高可靠性、高穩(wěn)定性和高平順性的要求，線形偏差將影響軌道平順性和旅客舒適度，嚴(yán)重情況將危及行車安全。線形偏差調(diào)整的目的就是消滅線路軌道幾何狀態(tài)偏差，恢復(fù)線路平順性，滿足旅客舒適度要求，確保行車安全。

2 相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

《高速鐵路設(shè)計規(guī)范（試行）》、《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則（試行）》等規(guī)范對無砟軌道靜態(tài)鋪設(shè)軌向精度提出了明確一致的要求，其具體標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 無砟軌道長弦測量作業(yè)驗收容許偏差管理值

《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》對線路中線的要求：現(xiàn)場實測中線與設(shè)計中線偏差≤10 mm。

3 無砟軌道扣件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整量

目前國內(nèi)高速鐵路無砟軌道主要采用WJ-7型、WJ-8型、W300-1型和SFC型扣件，一般情況下無砟軌道平面線形偏差調(diào)整可通過扣件調(diào)整鋼軌平面位置來實現(xiàn)。各型號標(biāo)準(zhǔn)扣件平面調(diào)整量如表2。

表2 各型號扣件標(biāo)準(zhǔn)平面調(diào)整量

從表2中可以看出，利用無砟軌道扣件系統(tǒng)調(diào)整平面線形偏差的可調(diào)整量是非常小的。

4 線路狀況

4.1 線路平面偏差情況

受外界施工影響，某高鐵上下行K××+660前后出現(xiàn)大幅值平面偏差，上行線最大偏差23.5 mm,下行線最大偏差22.8 mm,方向一致。發(fā)現(xiàn)問題后采取了線路臨時限速的措施。

4.2 線路條件

某高鐵上下行K××+500～K××+000為CRTS I型板式無砟軌道結(jié)構(gòu),60 kg/mU71MnG百米定尺軌,WJ-7型扣件。5.9‰下坡,直線,橋梁地段,線路允許速度250 km/h。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，原扣件平面位置基本居中。

5 方案選擇

5.1 移板法線形調(diào)整方案

CRTS I型板式無砟軌道單元板式的結(jié)構(gòu)，在平面線形偏差的整治中，可以考慮采用移板的方法，即鑿除凸型擋臺填充樹脂（設(shè)計厚度為40 mm）；利用液壓千斤頂,以橋梁擋墻或臨線的底座板為支撐，將軌道板橫移；軌道板橫移到位后,灌注凸型擋臺樹脂；在軌道板與CA砂漿調(diào)整層間填充樹脂，以填充離縫；最后對線路進行精調(diào)（見表3）。

從表3中可以看出，恢復(fù)設(shè)計線形上行線有8個凸型擋臺環(huán)氧樹脂厚度小于30 mm。下行線的情況也類似。

移板法的優(yōu)點：完全恢復(fù)設(shè)計線形。

移板法的缺點：上下行共有15個凸型擋臺環(huán)氧樹脂厚度小于30 mm，其中最小厚度15.5 mm,不滿足《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》中樹脂最小厚度為30 mm的規(guī)范要求,可能影響軌道結(jié)構(gòu)使用壽命；無運營線移板施工經(jīng)驗,質(zhì)量不可控；移板后，軌道板與CA砂漿調(diào)整層間相互錯動,影響無砟道床整體性，后續(xù)影響無法準(zhǔn)確評估。

表3 上行線凸型擋臺樹脂厚度表

5.2 線形優(yōu)化配合大調(diào)量扣件線形調(diào)整方案

該處平面偏差的量值在23 mm左右，充分利用“線路中心允許偏差10 mm”的規(guī)范，利用大半徑曲線擬合優(yōu)化線形，還需要調(diào)整量為13 mm左右。從表2中我們可以知道，標(biāo)準(zhǔn)WJ-7型扣件平面調(diào)整量為6 mm，需要實現(xiàn)13 mm左右的調(diào)整量，需要設(shè)計大調(diào)整量的WJ-7型扣件。

線形優(yōu)化配合大調(diào)量扣件法優(yōu)點：線形擬合可以滿足恢復(fù)線路允許速度的要求；更換墊板施工簡單；未改變WJ-7型扣件通過扣壓力產(chǎn)生摩擦力以提供鋼軌橫向阻力的構(gòu)造方式,質(zhì)量可控。

線形優(yōu)化配合大調(diào)量扣件法缺點：大調(diào)量扣件（鐵墊板、絕緣緩沖墊板、鐵墊板下調(diào)高墊板和合適規(guī)格的WJ7-H平墊塊）需專門設(shè)計,生產(chǎn)周期較長。

5.3 方案比選結(jié)論

通過分析移板法和線形優(yōu)化配合大調(diào)量扣件法，我們可以看到，線形優(yōu)化配合大調(diào)量扣件法更適合現(xiàn)場，具有施工簡單，安全可控的特點，是優(yōu)選方案。

6 方案的實施

6.1 線形優(yōu)化方案

采用半徑為500 000 m的圓曲線對某高鐵上、下行線K××+567～K××+790 段軌道線形進行擬合,確定線形調(diào)整量設(shè)計最大橫向調(diào)整量上行線為13.9 mm,下行線為13.2 mm。根據(jù)此方案線路調(diào)整后的剩余最大偏差量為10 mm。上下行平面擬合方案曲線要素如表4、表5，平面擬合方案如圖1。

表4 上行K××平面擬合方案曲線要素表（單位：m）

表5 下行K××平面擬合方案曲線要素表（單位：m）

圖1 平面擬合示意圖

6.2 大調(diào)量扣件設(shè)計

通過對鐵墊板、絕緣緩沖墊板和鐵墊板下調(diào)高墊板的螺栓孔分別進行擴孔加工，選擇合適規(guī)格的WJ7-H平墊塊，可實現(xiàn)單股鋼軌左右位置的調(diào)整量為-15 mm～+15 mm。

6.2.1 加大鐵墊板長圓孔長度

通過加大鐵墊板橢圓形長孔的長度，實現(xiàn)左右調(diào)整量的增大（見圖 2）。

圖2 原墊板和新設(shè)計墊板對比圖

同理加大配套絕緣緩沖墊板、鐵墊板下調(diào)高墊板長圓孔長度。

6.2.2 新設(shè)計平墊塊

當(dāng)鐵墊板橫向調(diào)整量較大時，現(xiàn)有平墊塊將被鐵墊板上凸臺卡住，為實現(xiàn)較大的橫向調(diào)整量，同時起到原有扣件系統(tǒng)功能，需配套設(shè)計新平墊塊，分 WJ7-H7（±7 mm～±11 mm）和 WJ7-H12（±12 mm～±15 mm）兩種型號，根據(jù)鋼軌左右位置調(diào)整量情況選用，具體見表6。

表6 鋼軌左右位置大調(diào)整配置表

經(jīng)室內(nèi)試驗，扣件靜態(tài)組裝和疲勞性能均滿足技術(shù)要求。

6.3 線形調(diào)整效果分析

經(jīng)過整治，恢復(fù)了軌道平順性，具體效果見表7。

表7 整治前后效果分析對比表

經(jīng)過1年多時間的現(xiàn)場觀測，大調(diào)量扣件系統(tǒng)穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)異常情況，線形保持良好，軌道幾何狀態(tài)保持良好，整治效果良好。

7 結(jié)語及建議

高速鐵路無砟軌道受區(qū)域沉降、復(fù)雜地質(zhì)、周邊環(huán)境等多方面因素影響，無砟軌道個別地段出現(xiàn)線形大幅值偏差，可通過在線形擬合優(yōu)化的基礎(chǔ)上利用大調(diào)量扣件調(diào)整線形，調(diào)整后線形可以滿足各項動靜態(tài)檢測的指標(biāo)，恢復(fù)原設(shè)計速度。

當(dāng)平面偏差大于25 mm時，用本文的方法整治平面偏差還是不能完全實現(xiàn)，需要考慮采取其他措施，比如移梁，也可以考慮利用大半徑曲線擬合優(yōu)化線形時，適當(dāng)突破“線路中心允許偏差10 mm”的規(guī)范，為糾偏爭取更大空間。

目前利用大半徑曲線對平面進行擬合沒有理論依據(jù),需要進一步的研究。大調(diào)整量扣件在現(xiàn)場實踐中已運用，相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運用條件和修理標(biāo)準(zhǔn)需要進一步的研究與明確。