南廣鐵路西江特大橋有砟軌道靜態(tài)調(diào)整技術(shù)

翟建平

(南廣鐵路有限責任公司，南寧　530022)

?

南廣鐵路西江特大橋有砟軌道靜態(tài)調(diào)整技術(shù)

翟建平

(南廣鐵路有限責任公司，南寧530022)

南廣鐵路西江特大橋主橋結(jié)構(gòu)形式為450 m的鋼箱提籃拱橋，針對本橋的結(jié)構(gòu)特點，在軌道靜態(tài)調(diào)整過程中制定有針對性的精調(diào)原則，利用精調(diào)小車配合全站儀進行軌道數(shù)據(jù)測量，并制定相應的施工工藝，最終成功完成西江特大橋的軌道精調(diào)工作，并順利通過動態(tài)檢測。

鋼箱提籃拱橋；有砟軌道；靜態(tài)調(diào)整；動態(tài)檢測

1　工程概況

1.1工程簡介

南(寧)至廣(州)鐵路是廣西、云南至華南沿海地區(qū)鐵路通道的骨干線路，跨桂、粵兩省區(qū)。設計技術(shù)標準為：雙線Ⅰ級鐵路，旅客列車設計目標速度250 km/h。線路在地處三榕峽上游的小湘收費站附近設西江特大橋跨越西江，該處江面寬度410 m，河床最大深度約80 m。本橋小里程側(cè)接飛鷹隧道，大里程側(cè)接小湘1號隧道，橋全長618.3 m，橋跨布置為(41.2+486+49.1) m鋼箱提籃拱橋+1-32 m預應力混凝土簡支箱梁。主跨拱橋拱腳中心距450 m，矢跨比為1/4，拱軸系數(shù)m=1.8。橋面距拱頂73.5 m，拱肋為鋼箱結(jié)構(gòu)，其450 m跨徑，屬目前世界鐵路鋼拱橋最大跨度。全橋立面布置見圖1。

圖1　全橋立面(單位：cm)

本橋設計為雙線有砟軌道，線間距為4.6 m。線路平、縱斷面設計為直線、平坡，正線軌道設計為跨區(qū)間無縫線路。在IDK 378+505～IDK 378+517.5和IDK 378+962.5～IDK 378+975里程處分別設計4組軌道伸縮調(diào)節(jié)器。

1.2西江特大橋有砟軌道結(jié)構(gòu)設計

(1)軌道結(jié)構(gòu)形式及軌道類型：旅客列車設計行車速度250 km/h，為客貨共線鐵路，正線一次鋪設跨區(qū)間無縫線路。

①鋼軌采用100 m定尺長、60 kg/m U75V無螺栓孔熱軋鋼軌。鋼軌質(zhì)量符合《250 km/h客運專線60 kg/m鋼軌暫行技術(shù)條件》的相關(guān)規(guī)定。

②軌枕及扣件：采用2.6 m長Ⅲc型有擋肩混凝土枕，按1667根/ km鋪設?？奂捎脧棗lV型扣件，見圖2。

圖2　彈條V型扣件

在補償電容和電器絕緣節(jié)安裝區(qū)段，按信號專業(yè)要求設置軌道電路專用枕。采用Ⅲc型電容枕和Ⅲc型電氣絕緣專用枕。

③碎石道床：采用特級碎石道砟。單線道床頂面寬度3.60 m，雙線道床頂面寬度按單線設計。道床采用單層道床，厚度均為35 cm，砟肩堆高15 cm，道床邊坡1∶1.75。線路兩側(cè)道床砟肩與擋砟墻、邊墻(或高側(cè)水溝)之間以道砟填平。兩線之間的道床以道砟填平。

④軌道高度：有砟軌道內(nèi)軌頂至內(nèi)軌處路基面高度見表1。

表1　有砟軌道結(jié)構(gòu)高度　mm

(2)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器

①伸縮調(diào)節(jié)器的鋼軌材質(zhì)采用與區(qū)間線路同等材質(zhì)鋼軌，即60 kg/m U75V鋼軌。

②允許通過速度：客車250 km/h，貨車120 km/h。

③伸縮調(diào)節(jié)器主要參數(shù)：全長11 400 mm(基本軌長10 015 mm，尖軌長8 800 mm)，含軌枕質(zhì)量13 613 kg，不含軌枕質(zhì)量3 845 kg，軌枕數(shù)量22根，軌枕間距600 mm，構(gòu)造軌距加寬≤5 mm，伸縮動程400 mm(尖軌鎖定，基本軌伸縮)。

④設計鎖定軌溫:(34±5) ℃。

⑤扣件采用WJ-7型扣件，共計16套，其中小阻力扣件8套，大阻力扣件8套。

2　軌道靜態(tài)調(diào)整原則

軌道精調(diào)是在形成無縫線路之后進行的，精調(diào)應遵循“先軌向，后軌距”，“先高低，后水平”的原則，具體精調(diào)方案如下。

2.1軌距靜態(tài)調(diào)整

首先對精調(diào)線路的鋼軌、接頭焊縫、軌枕和扣件進行檢查，對鋼軌存在的硬彎進行矯正，焊縫平直度超標的應進行修磨，清理干凈扣件內(nèi)部，承軌槽內(nèi)殘留雜質(zhì)、灰塵。然后對軌距進行逐根軌枕測量，對超標處所采用非標準扣件調(diào)整。彈條Ⅴ型扣件軌距擋板號碼配置見表2。

表2　彈條Ⅴ型扣件軌距擋板號碼配置標準

2.2軌道靜態(tài)精調(diào)(軌向、高低、水平、曲線曲率的調(diào)整)

由于初步穩(wěn)定后還預留50～80 mm起道量，進行大機精細整道時分4遍進行。第1遍搗固前先將線路重穩(wěn)1～2遍，第1、2遍采用精確法作業(yè)，起道量控制在20～30 mm(考慮穩(wěn)定后下沉量值)，還有預留起道量30～50 mm；第3、4遍采用順平法作業(yè)，起道量控制在15 mm左右(考慮穩(wěn)定后下沉量值)，確保高程達到設計高程，允許偏差10 mm，中線只能向路肩方向偏差0～5 mm。每遍搗固均采用雙搗，夾持時間設置在0.45 s及以上，大機起止點重合地段采用搭接法作業(yè)。搗固作業(yè)后的穩(wěn)定車按重穩(wěn)的要求實施，穩(wěn)定速度1 km/h，重穩(wěn)頻率按40～45 Hz設置，加載至80℅。

2.3軌道動態(tài)檢測及維修

利用綜合檢測車(動檢車)、軌檢車、車載儀及便攜式添乘儀等檢測設備為主，通過檢測數(shù)據(jù)并具體分析后，指導現(xiàn)場進行軌道維修。

2.4道床斷面結(jié)構(gòu)尺寸整理

軌道精調(diào)后，人工按照道床設計斷面尺寸進行道床外觀整理：橋梁地段砟肩與擋砟墻之間以道砟填平。道床應飽滿、清潔無雜物，道床頂面應低于軌枕承軌面不得小于40 mm，同時不應高于軌枕中部頂面。道床厚度不得小于設計厚度20 mm，線路中部道床頂面不得有粒徑小于30 mm的道砟顆粒。

3　軌道調(diào)整數(shù)據(jù)采集方案

3.1儀器檢校、數(shù)據(jù)錄入

全站儀校準后，輸入控制點坐標、平豎曲線、超高等設計數(shù)據(jù)，特別注意長鏈、短鏈及坐標換帶處應分別輸入并加以核對，確保精調(diào)測量工作的有效開展。

3.2全站儀設站與精調(diào)小車的安裝

將全站儀設置在待精調(diào)軌道路線上，任意通視CPⅢ點與精調(diào)小車的地方，距離最近CPⅢ點不小于15 m。全站儀設站觀測CPⅢ控制點應大于等于4對，設置位置以線路中線附近為最佳。設站完畢后把精調(diào)小車移動到距離全站儀60 m附近的地方停穩(wěn)后，采集多組數(shù)據(jù)并觀察其變化值小于0.7 mm后前移小車并重復上述操作。

小車的安裝與設站同步，小車上下道要防止磕碰，保證所有走形輪和軌距測量裝置與鋼軌全方位接觸，并檢查小車自帶電源電量和與全站儀的通信能夠連接暢通。

3.3數(shù)據(jù)采集與調(diào)整量計算

精調(diào)測量選擇在穩(wěn)定的環(huán)境中，全站儀照準小車棱鏡并鎖定后關(guān)閉強力搜索功能，等小車停穩(wěn)后再采集數(shù)據(jù)。換站后應對前一站所測的靠近本站的6～10根軌枕重復測量(測8幅扣件)，以檢查測站搭接情況。

測完一組后將數(shù)據(jù)導出、匯總并模擬試算調(diào)整量，調(diào)整原則：“先軌向，后軌距”，“先高低，后水平”，“先整體，后局部”的原則進行調(diào)整，優(yōu)先保證參考軌的平順性，水平控制在1 mm以內(nèi)；軌向和高低控制在2 mm以內(nèi)，連續(xù)兩副扣件各指標的變化控制在0.2～0.3 mm，橫向控制在3 mm以內(nèi)。采用人工手算，按照最少調(diào)整量和削峰填谷的原則來進行，調(diào)整報表預留240a(a為扣件間距)長度為下一測段復核提供條件，整個調(diào)整工作要求達到直線順直，曲線順滑。調(diào)整完成后輸出報表，經(jīng)審核后提供給軌距精調(diào)人員和大機精整道使用。

3.4調(diào)整

(1)第一次精調(diào)小車測量時，按5 m測距在小車確認數(shù)據(jù)的同時在直線左股鋼軌、曲線外股鋼軌內(nèi)側(cè)軌腰上標出測點里程。

(2)首先觀測4對連續(xù)的CPⅢ點，自動平差、計算確定設站位置，偏差大于0.7 mm時，選擇精度最低的一對CPⅢ點將其刪除后重新進行設站。換站后至少交叉觀測后方利用過的6個控制點，并對已完成精調(diào)的一組軌排進行復測，如偏差大于2 mm應重新設站。

(3)將裝有棱鏡的軌道狀態(tài)測量儀安放在軌道上，使用全站儀觀測測量。小車自動測量軌距、水平位置和超高，自動接收測量數(shù)據(jù)，通過配套軟件，計算軌距、軌道平面位置、水平、超高等數(shù)據(jù)，并直接將測量誤差通過軌道狀態(tài)測量儀顯示屏反映出來，為軌道調(diào)整提供確切的依據(jù)。

4　軌道靜態(tài)調(diào)整實施

4.1施工工藝

根據(jù)前期遇到的問題和積累的經(jīng)驗，對西江特大橋的有砟軌道精調(diào)施工工藝進行了完善和優(yōu)化，最終確定的主要施工工藝見圖3。

圖3　西江特大橋有砟軌道靜態(tài)調(diào)整施工流程

4.2靜態(tài)調(diào)整具備的條件

軌距精調(diào)是在形成無縫線路、達到初期穩(wěn)定之后進行的。軌面高程較設計低50～80 mm，軌道中心線與設計線路中線允許偏差為20 mm；道床支承剛度不應小于70 kN/mm，道床橫向阻力不應小于7.5 kN/枕；調(diào)整前的軌道靜態(tài)幾何尺寸允許偏差見表3。

表3　軌道初期穩(wěn)定階段幾何尺寸允許偏差

4.3線路軌道檢查

精調(diào)前需對軌枕和扣件進行檢查，然后對軌距進行逐根軌枕測量，并將測出的數(shù)據(jù)直接用石筆標到軌底表面，根據(jù)檢測的數(shù)值對超標軌枕應逐根進行調(diào)整。

4.4線路靜態(tài)調(diào)整方案

根據(jù)前期軌道靜態(tài)調(diào)整施工中出現(xiàn)的不足，在西江特大橋?qū)嵤┲羞M行相應方案調(diào)整，調(diào)整規(guī)則按照表4要求進行配置，軌距偏小地段采用彈條Ⅴ型扣件軌距擋板號碼標準配置即可。

同時要注意，更換扣件時每次連續(xù)拆除扣件，不得超過5根軌枕(以防止脹軌)，并且在更換扣件區(qū)域兩端各松開1～2個扣件(只松開不拆除)，確?？奂鼡Q能達到預期目的和平滑過渡。

表4　彈條Ⅴ型扣件軌距擋板號碼調(diào)整配置

4.5調(diào)整件備存

通過南廣鐵路軌距調(diào)整，總結(jié)出扣件的調(diào)整更換規(guī)律為：按軌距為“1 434～1 435.5 mm”控制。折算為軌距擋板更換率為：5號軌距擋板需8.7%；3號、7號軌距擋板各需4.2%；2號、8號軌距擋板各需0.7%。在以后的施工中按此備存扣件就可以滿足軌距精調(diào)要求。

4.6軌道幾何狀態(tài)測量儀檢測軌道狀態(tài)

搗固車每遍精搗前，采用軌道幾何狀態(tài)測量儀每5 m一個測點，對軌道進行全面的檢查，如實反映軌道平、縱斷面情況，根據(jù)軌檢資料模擬分析及計算調(diào)整量。

4.7起道、撥道、搗固、穩(wěn)定作業(yè)

由于初步穩(wěn)定后還預留50～80 mm起道量，根據(jù)前期試驗檢測參數(shù)及軌道最終檢驗結(jié)果，對大機精搗線路工藝也進行了優(yōu)化，分3遍精整道進行。第1遍采用精確法作業(yè)，起道量控制在20～30 mm(考慮穩(wěn)定后下沉量值)，還有預留起道量30～50 mm；第2、3遍采用順平法作業(yè)，起道量控制在15～20 mm(考慮穩(wěn)定后下沉量值)，確保高程偏差控制在-20～-10 mm，中線只能左線向左、右線向右各偏差0～3 mm。每遍搗固采用雙搗，大機起止點重合地段采用搭接法作業(yè)。

線路精搗結(jié)束后，采用軌道狀態(tài)檢查儀再次復查軌距、軌距變化率、軌向，根據(jù)軌道狀態(tài)檢查儀資料，綜合整治幾何尺寸，重點整治軌距變化、曲率、軌向不良處，結(jié)合軌向重點精調(diào)軌距，確保軌道精調(diào)達標，曲線地段采用20 m弦測量曲線正矢。

4.8軌道精調(diào)工效分析

在軌道精調(diào)工程實踐中，進行了資源優(yōu)化配置，最終得出軌道精調(diào)施工的人員配置和功效如下。

(1)人員組織

在軌道精調(diào)施工中，對每個作業(yè)面的勞動力進行了調(diào)整，克服了同一作業(yè)面內(nèi)勞動力過剩的現(xiàn)象，具體配置見表5。

表5　有砟軌道精調(diào)施工人員配置

(2)工效分析

每遍搗固后，根據(jù)搗固后測量資料與搗固前測量資料的對比，每一遍的精搗作業(yè)都基本達到了預期目的。

根據(jù)現(xiàn)場實際功效統(tǒng)計測算，單班能夠完成軌距及變化率調(diào)整1.2 km，調(diào)整3遍達標，減少1遍軌距調(diào)整；搗固車(09型)每班次能夠搗固3.2 km，精搗3遍達標，減少1遍搗固。

5　結(jié)語

針對南廣鐵路西江特大橋有砟軌道靜態(tài)調(diào)整過程中結(jié)構(gòu)對氣溫變化比較敏感等問題，在實施過程中，通過現(xiàn)場多項試驗和實踐總結(jié)經(jīng)驗如下。

(1)在測量過程中要同步詳細記錄當時的環(huán)境溫度值，根據(jù)溫度值詳細計算設計軌面高程，以免發(fā)生錯誤。

(2)在數(shù)據(jù)采集前，集中對扣件間隙較大的地段進行排查，使用非標準配對的軌距塊進行消縫，確?？奂c鋼軌間的離縫小于6%。

(3)靜態(tài)驗收的軌面高程應控制在設計軌面高程以下-20～0 mm，保證預留了軌道加強維修的空間，不至于造成軌道在動檢維修中，軌面高程超過設計值，而影響到軌道結(jié)構(gòu)高度和上部接觸網(wǎng)工程。

(4)在線間距為4.6 m的軌道精調(diào)中，雙線都應以路基中心向路肩方向偏移3 mm控制，工程應用實踐證明，若雙線都按設計線位施工，由于作業(yè)誤差，很容易造成線間距小于4.6 m的現(xiàn)象，造成不合格項，但也不能過大，過大又可能造成線間距大于4.61 m，同樣也會出現(xiàn)不合格項。

(5)加強對扣件和焊縫的全過程檢查?？奂?、焊縫的局部缺陷對靜態(tài)精度和低速行車的影響甚微，但會造成靜態(tài)測量數(shù)據(jù)不真實。動車檢測中焊縫平順性不好，扣件扣壓力不足和墊板不密貼等因素則會造成減載率、脫軌系數(shù)偏大。

(6)靜態(tài)調(diào)整時注重對測量數(shù)據(jù)的模擬分析，動態(tài)調(diào)整時要認真做好軌道檢測波形分析工作，這樣才能力爭用最小調(diào)整量達到最佳調(diào)整效果。

通過對南廣鐵路西江特大橋軌道靜態(tài)調(diào)整方案的優(yōu)化，形成高速鐵路有砟軌道精調(diào)施工工法，在保證施工質(zhì)量的同時，減少了現(xiàn)場精調(diào)搗固作業(yè)次數(shù)及對扣件的擾動，取得較好社會、經(jīng)濟效益。西江特大橋經(jīng)過動態(tài)檢測，滿足動車組以250 km/h、23t軸重貨物列車以120 km/h及以下速度運行時的相關(guān)標準要求。

[1]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.大跨度中承式鋼箱拱橋建造關(guān)鍵技術(shù)研究[R].北京：中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2011.

[2]徐升橋，任為東，劉春彥.新光大橋的設計與施工[J].鐵道勘察，2007(S1)：93-101.

[3]翟建平.肇慶西江特大橋動力特性分析[J].鐵道科學與工程學報，2011(6)：13-17.

[4]李輝，徐升橋，張華.新光大橋主跨橋面鋼-混組合橋面設計研究[J].鐵道勘察，2007(S1)：88-92.

[5]彭嵐平，徐升橋，高靜青.鋼桁梁有砟橋面結(jié)構(gòu)設計研究[J].鐵道勘察，2007(S1)：14-19.

[6]曹自印.南廣鐵路西江特大橋主跨鋼箱拱梁安裝方案比選[J].科學之友，2012(5)：74-76.

[7]張華，徐升橋，彭嵐平.南廣鐵路西江特大橋總體設計[J].鋼結(jié)構(gòu)，2015(4)：17-21.

[8]徐升橋，彭嵐平，張華.南廣鐵路西江特大橋的技術(shù)創(chuàng)新[J].鐵道標準設計，2013(2)：50-57.

[9]徐升橋.丫髻沙大橋主橋施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].鐵道標準設計，2001(6)：8-12.

Static Adjustment Technology for Ballasted Track of Xijiang Bridge on Nanning-Guangzhou Railway

ZHAI Jian-ping

(Nanning-Guangzhou Railway Co.，Ltd.，Nanning 530022，China)

Xijiang bridge on Nanning-Guangzhou railway is a steel box x-style arch bridge of 450 m main span.Based on the structural feature of the bridge，precision adjustment principle is defined in the process of track static adjustment.A track detection car coordinated with total station instrument is employed to obtain track data and draw up the corresponding construction processes，which contribute to the fulfillment of final track precision adjustment and static inspection of the bridge.

Steel box x-style arch bridge; Ballasted track; Static adjustment; Dynamic inspection

2016-07-04

鐵道部科技開發(fā)計劃項目(2009G004-A)

翟建平(1966—)，男，高級工程師，1989年畢業(yè)于長沙鐵道

學院鐵道工程專業(yè)，工學學士。

1004-2954(2016)10-0040-05

U213.2

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2016.10.010