高速鐵路無砟軌道鋼軌精調(diào)過程控制關(guān)鍵技術(shù)

馬明正

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，成都 610031;2.京廣鐵路客運專線河南有限責(zé)任公司，鄭州 450000)

高速鐵路無砟軌道鋼軌精調(diào)過程控制關(guān)鍵技術(shù)

馬明正1，2

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，成都 610031;2.京廣鐵路客運專線河南有限責(zé)任公司，鄭州 450000)

在高速鐵路鋼軌精調(diào)施工過程中，如果對靜態(tài)調(diào)整過程控制重視不夠，不能充分掌握關(guān)鍵技術(shù)，將導(dǎo)致聯(lián)調(diào)聯(lián)試時，鋼軌精調(diào)工作量增加，調(diào)整難度增大，繼而影響聯(lián)調(diào)聯(lián)試，因此，嚴(yán)格把握鋼軌精調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)是十分必要的，有利于軌道幾何尺寸盡快滿足聯(lián)調(diào)聯(lián)試的要求。根據(jù)石武客運專線鋼軌精調(diào)作業(yè)的經(jīng)驗，結(jié)合使用軌檢小車對鋼軌進(jìn)行精調(diào)施工的特點，對鋼軌精調(diào)的過程進(jìn)行梳理分析，提出在施工準(zhǔn)備階段、施工階段和成果驗收階段需要分別把握的關(guān)鍵技術(shù)，并利用檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析驗證，實踐表明，這些關(guān)鍵技術(shù)對鋼軌精調(diào)起到了決定作用。

高速鐵路;無砟軌道;鋼軌精調(diào)

1 概述

鋼軌精調(diào)是高速列車上線運營的最后一項精密測量工作，目前的主要施工手段是:采用軌道幾何狀態(tài)測量儀(以下稱:軌檢小車)，對鋼軌的幾何形態(tài)進(jìn)行檢測、分析和調(diào)整，與傳統(tǒng)的弦線+道尺施工有著明顯的不同。

目前，在靜態(tài)調(diào)整的施工過程中，受工期、施作人員熟練程度等客觀因素影響，往往存在關(guān)鍵過程控制不力，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)不明確，控制指標(biāo)過高等問題，不僅不利于工期要求，也不利于節(jié)約建設(shè)成本，有背于建設(shè)節(jié)約性社會的要求。如果不根據(jù)軌檢小車的施工特點，進(jìn)行過程和質(zhì)量的控制，就會出現(xiàn)反復(fù)測量反復(fù)調(diào)整，不僅費時費力，延誤工期，影響鋼軌精調(diào)的整體進(jìn)度，而且給鋼軌和扣件帶來一定的不利影響。必將導(dǎo)致靜態(tài)調(diào)整遺留問題過多，從而影響動態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的進(jìn)度和質(zhì)量。

將鋼軌靜態(tài)調(diào)整分為3個主要階段:施工準(zhǔn)備階段、施工階段和成果驗收階段，并將各階段分為若干過程，針對不同過程提出質(zhì)量目標(biāo)和控制措施，以期從管理的角度解決鋼軌精調(diào)過程的關(guān)鍵技術(shù)問題，明確鋼軌精調(diào)作業(yè)過程的關(guān)鍵過程、關(guān)鍵步驟的控制要求。

2 施工準(zhǔn)備階段的過程控制

施工準(zhǔn)備階段包括:CPⅢ復(fù)測、精調(diào)人員培訓(xùn)、軌檢小車檢定、軌道系統(tǒng)檢查(包括鋼軌清潔度和扣件系統(tǒng))等主要過程。

2.1 CPⅢ復(fù)測的過程控制

鋼軌精調(diào)前，CPⅢ應(yīng)按規(guī)范的技術(shù)要求進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)測，并應(yīng)注意與上一次CPⅢ成果的比對，如發(fā)生差值較大的情況時(＞3 mm)，應(yīng)分析原因，使CPⅢ成果滿足鋼軌精調(diào)的需要，必要時應(yīng)對CPII和水準(zhǔn)起始點進(jìn)行復(fù)核，避免鋼軌精調(diào)時出現(xiàn)整體性偏差。

2.2 精調(diào)人員培訓(xùn)的過程控制

對鋼軌精調(diào)人員的培訓(xùn)應(yīng)包括精調(diào)工藝、程序、標(biāo)準(zhǔn)、操作、計算等專業(yè)培訓(xùn)，使精調(diào)人員充分掌握鋼軌精調(diào)的有關(guān)技術(shù)要求，并具備一定的實作經(jīng)驗。需要說明的是，線路參數(shù)應(yīng)作為專業(yè)培訓(xùn)的一個專項，使鋼軌精調(diào)人員充分了解管段內(nèi)的線路分布，對于正線與道岔的搭接區(qū)，更應(yīng)注意線路參數(shù)的匹配，如有條件應(yīng)以貫通里程完成全部的線路參數(shù)計算。

2.3 軌檢小車檢定

軌檢小車作為鋼軌精調(diào)的主要量具，屬于高精密設(shè)備，長途運輸、搬運、使用磨損等客觀情況均有可能對軌檢小車的測量精度產(chǎn)生較大影響，如不及時發(fā)現(xiàn)軌檢小車的測量偏差，軌檢小車的測量結(jié)果不能真實反映軌道的幾何狀態(tài)，如圖1所示，同一品牌的2臺小車在全站儀架設(shè)不動的情況下，對同一段鋼軌進(jìn)行了測量，其反應(yīng)的軌向、高低、軌距、水平等平順性指標(biāo)相差較大，必將導(dǎo)致錯誤的扣件調(diào)整和重復(fù)工作。

圖1 不同軌檢小車在同一軌道檢測成果對比

因此，上線前對軌檢小車按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行一致性、重復(fù)性檢定，是十分必要的過程。按國家計量器具技術(shù)監(jiān)督的一般規(guī)定，計量器具應(yīng)在一定周期內(nèi)進(jìn)行檢定或校正，如全站儀必須每年進(jìn)行1次檢定?？紤]到軌檢小車使用的特殊性，建議在軌檢小車上線前進(jìn)行一次全面的檢定，并在使用過程中按一定周期(如3 d或5 d)，使用輔助工具(0級道尺等)，對軌檢小車進(jìn)行校驗，確保軌檢小車的測量正確性，特別對于購買時間較長，保養(yǎng)不善的軌檢小車更應(yīng)注意小車的正確性校驗，從某線進(jìn)行一致性和重復(fù)性的檢定情況來看，某國外知名軌檢小車的送檢合格率僅有75%，不合格小車的主要原因為磨損、保養(yǎng)不善及拼裝。

2.4 軌道系統(tǒng)檢查

軌道系統(tǒng)檢查包括對鋼軌和扣件的檢查:鋼軌應(yīng)無污染、無低塌、無掉塊、無硬彎等缺陷，焊縫應(yīng)全部檢查，使焊縫平順性滿足:頂面0～+0.2mm，工作邊0～－0.2mm，圓弧面0～－0.2mm的要求?？奂?yīng)安裝正確，無缺失、無損壞、無污染，扭力矩達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，彈條中部前端下緣與軌距塊間隙不大于0.5mm，軌底外側(cè)邊緣與軌距塊間隙不大于0.3mm，擋肩與軌距塊間隙不大于0.3mm。墊板應(yīng)安裝正確、無缺失、無偏斜、無污染、無空吊。

3 施工階段的過程控制

施工階段可以分為軌道測量、扣件調(diào)整量計算、復(fù)查及扣件調(diào)整、軌道復(fù)測等主要過程。

3.1 軌道測量的注意事項

軌道測量主要是全站儀與軌檢小車的配合，當(dāng)軌檢小車經(jīng)過校驗后，軌道測量的精度取決于全站儀的使用，其注意事項如下。

(1)全站儀自由設(shè)站位置應(yīng)靠近軌道中線，每次聯(lián)測4～6對CPⅢ控制點，并且測站位于聯(lián)測的CPⅢ控制點中間。自由設(shè)站的精度要求滿足表1的要求。

表1 自由設(shè)站點精度要求

(2)自由設(shè)站完成之后，CPⅢ控制點的坐標(biāo)不符值應(yīng)滿足表2的要求。當(dāng)CPⅢ點坐標(biāo)(X，Y，H)不符值大于表2中規(guī)定時，該CPⅢ點不應(yīng)參與平差計算。每站參與平差的CPⅢ點數(shù)不少于6個。

表2 CPⅢ點坐標(biāo)不符值限差要求

(3)每站最長測量距離不宜超過60m，天氣良好時可適當(dāng)放寬，測量過程中軌檢小車應(yīng)逐漸靠近全站儀，最近不少于5m。

(4)相鄰測站應(yīng)有一定的搭接區(qū)域，一般不少于10個承軌槽的距離。相鄰精調(diào)作業(yè)區(qū)間之間應(yīng)至少重疊測量一站。

(5)每站設(shè)站成功后，必須控制好換站搭接，換站后軌檢小車在同一對承軌槽的搭接偏差應(yīng)小于2mm，以避免出現(xiàn)如圖2所示的橫向換站搭接偏差和如圖3所示的高程換站搭接偏差。

圖2 橫向換站偏差示意

圖3 高程換站偏差示意

3.2 扣件調(diào)整量計算的過程控制

扣件調(diào)整量計算可分為綜合分析評價和扣件模擬調(diào)整適算兩個階段。綜合分析評價主要根據(jù)軌道測量數(shù)據(jù)，根據(jù)軌道線形和精度確定需要調(diào)整的區(qū)段，重點對周期性多波不平順進(jìn)行分析，避免出現(xiàn)三角坑。扣件模擬調(diào)整適算則是根據(jù)綜合分析評價結(jié)果，按先整體后局部的原則，使用專業(yè)軟件將30～300 m的長短波平順性指標(biāo)調(diào)整到位，達(dá)到有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。對于扣件模擬調(diào)整適算而言，應(yīng)注意以下幾方面的控制。

(1)把握好適算原則:“先軌向、后軌距”，“先高低、后水平”，并在軌向和高低調(diào)整時，根據(jù)線形選擇好基準(zhǔn)軌。

(2)應(yīng)注意3.1所述換站偏差引起的不平順性。對于因換站偏差引起的軌檢數(shù)據(jù)不平順，應(yīng)慎做調(diào)整，通過弦線和道尺的復(fù)查，或使用軌檢小車再次測量后，再行確定調(diào)整方案。如圖4所示。

圖4 換站偏差對模擬調(diào)整影響示意

(3)對于因軌道板變形產(chǎn)生的鋼軌不平順性，則應(yīng)視個別或區(qū)段影響，確定調(diào)整方案，不僅要使平順性指標(biāo)達(dá)到技術(shù)要求，而且要最大程度上消除周期性多波不平順性的產(chǎn)生，如圖5～圖7所示。

3.3 扣件調(diào)整前復(fù)查的重要性

由于傳統(tǒng)弦線、道尺的軌檢方法，無法滿足全面、系統(tǒng)掌握鋼軌精度和平順性的要求，因此長軌鋪設(shè)的軌道調(diào)整全部采用了軌檢小車，但由于軌檢小車測量結(jié)果受環(huán)境影響大，對操作人員要求高，因此軌檢小車的測量結(jié)果中可能包含著換站偏差等客觀和主觀誤差，不同的軌檢小車軟件對于這些誤差的顯示和處理不盡相同，必將導(dǎo)致扣件模擬調(diào)整適算人員的控制不當(dāng)，產(chǎn)生誤調(diào)整，出現(xiàn)重復(fù)施工。根據(jù)傳統(tǒng)弦線、道尺在短波不平順處理的便捷特點，建議在使用軌檢小車的扣件調(diào)整量表前，使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行局部復(fù)查，確認(rèn)扣件更換的必要性，減少可能的重復(fù)工作。

圖5 軌道板變形產(chǎn)生周期性不平順影響示意

圖6 軌道板變形產(chǎn)生短波高低不平順影響示意

圖7 軌道板變形產(chǎn)生長波不平順影響示意

3.4 軌道復(fù)測及數(shù)據(jù)管理

扣件調(diào)整后，應(yīng)及時對軌道幾何形態(tài)進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測區(qū)段應(yīng)包含全部扣件調(diào)整區(qū)段，并應(yīng)與不調(diào)整區(qū)段形成有效重疊和搭接，形成全面、完整的軌檢數(shù)據(jù)，系統(tǒng)反映長軌精調(diào)后的空間幾何形態(tài)，利于鋼軌靜態(tài)調(diào)整驗收，并可在動態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試時，起到輔助分析作用。

4 成果驗收的過程控制

在鋼軌靜態(tài)調(diào)整驗收前，應(yīng)對全線軌道復(fù)測成果進(jìn)行平順性指標(biāo)驗證，特別對標(biāo)段間(作業(yè)區(qū)間)搭接區(qū)和道岔與正線搭接區(qū)，應(yīng)重點檢查其復(fù)測數(shù)據(jù)是否能滿足30～300m長短波平順性分析的要求，確保鋼軌幾何形態(tài)滿足列車高速行駛的平順要求。需要特別指出的是，除按規(guī)范要求對軌向、高低、軌距、軌距變化率、扭曲、正矢、水平等指標(biāo)進(jìn)行驗證外，還應(yīng)對軌向和高低的變化率進(jìn)行控制，在動態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試前最大限度地使鋼軌幾何形態(tài)滿足平順性要求，縮短聯(lián)調(diào)聯(lián)試周期，降低聯(lián)調(diào)聯(lián)試難度。

5 結(jié)論及建議

(1)鋼軌靜態(tài)調(diào)整效果將影響動態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的周期和難度，要做好鋼軌靜態(tài)調(diào)整工作，必須高標(biāo)準(zhǔn)、高精度地進(jìn)行軌道調(diào)整，力爭在靜態(tài)調(diào)整階段不留缺陷，將下一步的動態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作量降到最低，不將靜態(tài)調(diào)整的缺陷留到聯(lián)調(diào)期間。

(2)鋼軌靜態(tài)調(diào)整是一個系統(tǒng)工程，由多個階段和過程組成，對每一階段的過程應(yīng)針對性地提出控制措施和質(zhì)量目標(biāo)，使靜態(tài)調(diào)整處于可控狀態(tài)。

(3)除一般工序性的控制外，應(yīng)加強對源頭(軌檢小車、人員)的控制，確保軌道靜態(tài)測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、真實、可靠，避免多次反復(fù)調(diào)整。另外，還應(yīng)加強對成果(鋼軌靜態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù))全面性、附合性的檢查，切不可放過任何缺陷到動態(tài)聯(lián)調(diào)期間。

(4)切實加強對軌向變化率和高低變化率的控制，減少軌向不良對動車橫向晃動的影響。高度重視連續(xù)周期性多波不平順對行車舒適度和穩(wěn)定性的影響。

(5)切實做好標(biāo)段間(作業(yè)區(qū)間)搭接區(qū)和道岔與正線搭接區(qū)的控制工作，減少前后軌道順接不佳，導(dǎo)致的中長波不平順性。

［1］中華人民共和國鐵道部．科技基［2008］86號 客運專線軌道幾何狀態(tài)測量儀暫行技術(shù)條件［S］．北京:中國鐵道出版社，2008．

［2］中華人民共和國鐵道部．科技基［2008］182號 客運專線軌道幾何狀態(tài)測量儀暫行技術(shù)條件檢測實施細(xì)則［S］．北京:中國鐵道出版社，2008．

［3］中華人民共和國鐵道部．TB10601—2009 高速鐵路工程測量規(guī)范［S］．北京:中國鐵道出版社，2009．

［4］中華人民共和國鐵道部．鐵建設(shè)［2009］674號 高速鐵路無砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南［S］．北京:中國鐵道出版社，2009．

［5］王志堅，劉彬．武廣鐵路客運專線無砟軌道精調(diào)關(guān)鍵技術(shù)［J］．軌道建設(shè)，2010(1):1－6．

［6］左玉良．軌道幾何狀態(tài)檢測技術(shù)的應(yīng)用研究［D］．上海:同濟(jì)大學(xué)，2007．

［7］王國詳，高俊，盧建康．高速鐵路軌道幾何狀態(tài)控制指標(biāo)及檢測技術(shù)探討［J］．鐵道勘察，2012(1):1－5．

［8］趙東田，孫暉．CRTSⅠ雙塊式無砟軌道綜合整理技術(shù)［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2009(11):28－30．

［9］鄭乃剛，高智鋒．武廣鐵路客運專線CRTSⅠ型雙塊式無砟道床施工技術(shù)［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2009(S1):47－51．

Key Technologies of Process Control of Steel Rail Fine Adjustment of High-speed Railway

MA Ming-zheng1，2

(1．School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China;2．Henan Co．，Ltd．，Beijing-Guangzhou Passenger-dedicated Line，Zhengzhou 450000，China)

In the process of steel rail fine adjustment construction of high-speed railway，if ignoring the process control or paying no attention to the key technologies during static adjustment，the workload and difficulty of steel rail fine adjustment during integrated commissioning will be increased，and consequently the integrated commissioning will be influenced adversely．Therefore，it is very important to master the key technologies of steel rail fine adjustment，in order that the track geometry size can quickly meet the requirement of integrated commissioning．This paper，based on the experience on steel rail fine adjustment for Shijiazhuang-Wuhan passenger dedicated line，in combination with the characteristic of steel rail fine adjustment by the use of track inspection trolley，analyzed the process of steel rail fine adjustment in details．Furthermore，this paper proposed the key technologies which should be mastered respectively in construction preparation stage，construction stage and acceptance stage;and also carried out relevant analysis and verification by using inspection data．It is proved by practice that these key technologies have played significant roles in fine adjustment of steel rail．

high-speed railway;ballastless track;fine adjustment of steel rail

U238;U213.2+44

A

10．13238/j．issn．1004－2954．2014．03．005

1004－2954(2014)03－0021－04

2013－12－04

馬明正(1969—)，男，高級工程師，工程碩士，E-mail:zymz1969@163．com。