淺談高速鐵路無砟軌道精調(diào)技術(shù)

盧晨

（大秦鐵路股份有限公司太原高鐵工務(wù)段，太原030000）

1 引言

無砟軌道是一種先進(jìn)的軌道結(jié)構(gòu)，對比傳統(tǒng)的有砟軌道具有顯著的優(yōu)越性。適應(yīng)于我國高速軌道工程的建設(shè)需求。但是無砟軌道的平順性不達(dá)標(biāo)，會成為制約其應(yīng)用的關(guān)鍵因素。對其精調(diào)技術(shù)開展研究，是軌道建設(shè)工作的重中之重。

2 無砟軌道的基本概念

無砟軌道是與有砟軌道相對應(yīng)的概念，它是指采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎(chǔ)取代散粒碎石道床的軌道結(jié)構(gòu)，又稱作無碴軌道。它由鋼軌、扣件、單元板等組成，并采用鋼軌、軌枕直接鋪設(shè)混凝土路面的方式。與傳統(tǒng)的有砟軌道相比，它的平順性好、穩(wěn)定性高[1]，避免了列車在高速運(yùn)行過程中帶起大量道砟飛濺，減少環(huán)境污染。同時(shí)這種軌道建設(shè)結(jié)構(gòu)的耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有砟軌道，且使用過程中無需進(jìn)行大量的維護(hù)修理工作，是目前國內(nèi)高速鐵路最為常用的軌道結(jié)構(gòu)，僅個(gè)別路段使用有砟軌道。無砟軌道的運(yùn)用關(guān)鍵是保持其軌道的平順性，需要通過具體的測量儀器來獲取，要求各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)范。

3 高速鐵路無砟軌道精調(diào)技術(shù)的具體實(shí)施

為了保障無砟軌道的平順性，在進(jìn)行無砟軌道鋪設(shè)時(shí)要進(jìn)行包括靜態(tài)精調(diào)和動態(tài)精調(diào)兩個(gè)過程，并以靜態(tài)精調(diào)為主，具體可以通過寧安鐵路某工程的具體實(shí)施來進(jìn)行闡述。

3.1 工程概況

寧安鐵路一標(biāo)段高速鐵路工程DK178+666.88～DK192+744段全部采用無砟軌道進(jìn)行鋪設(shè)，其中橋梁長度8.9 km，路基長度4.9 km，CRTS I型軌道板5949塊。為了保證無砟軌道的實(shí)施效果，按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對其施工的全過程進(jìn)行精調(diào)和檢測。建立精調(diào)班組，每工作段配螺孔強(qiáng)制對中器四個(gè)、全站儀一臺、手持電腦一臺、精調(diào)定位調(diào)整器80套，測量人員8人，調(diào)節(jié)人員10人（兩班全天作業(yè)）。

3.2 靜態(tài)精調(diào)及其具體實(shí)施

靜態(tài)精調(diào)是指軌道在聯(lián)調(diào)聯(lián)試前，通過對軌道靜態(tài)測量數(shù)據(jù)的收集對軌道的幾何尺寸進(jìn)行調(diào)整的過程，具體包括軌距、軌向、高低變化率等，從而使軌道的線性條件滿足高速行駛的需求?？偟牟襟E為控制網(wǎng)復(fù)測→靜態(tài)測量→平順度模擬→現(xiàn)場定位、復(fù)核→靜態(tài)調(diào)整→確認(rèn)[2]。下面針對關(guān)鍵步驟進(jìn)行闡述。

3.2.1 控制網(wǎng)復(fù)測

CPIII高程網(wǎng)（控制網(wǎng)）建設(shè)是高速鐵路建設(shè)中的重要內(nèi)容。其受鐵路結(jié)構(gòu)物不均勻沉降、環(huán)境溫度變化等的影響，對該高程網(wǎng)的建設(shè)精度產(chǎn)生影響，誤差越大，軌道線性的精度越低。因此首先要開展對CPIII高程網(wǎng)的復(fù)測和評估，檢查高程測點(diǎn)是否被破壞。此過程主要通過全站儀來實(shí)現(xiàn)，對發(fā)生松動、損壞或者埋設(shè)位置錯(cuò)位的標(biāo)志進(jìn)行記錄，復(fù)測與遠(yuǎn)側(cè)相同的高等級控制點(diǎn)。測量過程中，要保證全站儀的定位準(zhǔn)確。對于連續(xù)軌道板帶的定向中，需要設(shè)置6～8個(gè)CPIII點(diǎn)作為基準(zhǔn)。第一個(gè)點(diǎn)與第二點(diǎn)是基于人工照準(zhǔn)進(jìn)行的，其他基準(zhǔn)點(diǎn)則以第一個(gè)、第二點(diǎn)為基礎(chǔ)啟動自動測量，根據(jù)測量數(shù)值計(jì)算定向參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)站完成。當(dāng)數(shù)值超過配置文件所列限差時(shí)（即超過1/5容錯(cuò)），必須重新測量，或者找出超值原因。

3.2.2 靜態(tài)測量

使用軌采小車對包括擋塊、軌墊板、扣件、鋼軌等靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和收集，并就軟件確定擋塊與軌墊板材的規(guī)格，并依照軌枕編號依次完成軌道鎖緊作業(yè)。具體的作業(yè)流程依次為散放擋塊、軌墊板，松開扣件，安裝組件，鎖緊軌道。

3.2.3 平順度模擬及調(diào)整

平順度的調(diào)整，要對當(dāng)前軌道的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集后，通過軟件進(jìn)行變化模擬。整個(gè)調(diào)整過程則是采取小步微調(diào)的方式進(jìn)行的。例如當(dāng)遭遇到硬點(diǎn)的問題時(shí)，由發(fā)生硬點(diǎn)的位置向兩側(cè)進(jìn)行平順處理。而當(dāng)水平超高的問題出現(xiàn)時(shí)，采取更換擋塊，縮小距離的方式進(jìn)行。與緩和曲線銜接的直接軌道端與曲線高股同側(cè)鋼軌要避免超高的情況。

3.3 動態(tài)精調(diào)

動態(tài)精調(diào)則主要是考慮軌道實(shí)際運(yùn)行時(shí)受到的力學(xué)效應(yīng)，導(dǎo)致軌道因受力而發(fā)生逆行復(fù)合不平順、波形突變等問題。在檢查局部短波不平順的問題時(shí)，通過查到突變點(diǎn)、減載率、脫軌系數(shù)的指標(biāo)進(jìn)行分析。這個(gè)過程是對軌道局部缺陷進(jìn)行修復(fù)和調(diào)整的過程，能夠使軌道與輪軌之間達(dá)到精確的匹配，從而保障軌道的平順性和安全舒適性。正線采用300km/h～350km/h動態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，側(cè)線動態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)為120km/h，軌道動態(tài)精調(diào)需要考慮動態(tài)管理標(biāo)準(zhǔn)與動力學(xué)檢測標(biāo)準(zhǔn)，務(wù)必保證精確。

3.4 無砟軌道精調(diào)技術(shù)的要點(diǎn)分析

根據(jù)對無砟軌道精調(diào)技術(shù)的研究和分析，應(yīng)明確執(zhí)行要點(diǎn)，妥善提升無砟軌道的建設(shè)質(zhì)量。筆者將其歸納為三大點(diǎn)，九小點(diǎn)。三大點(diǎn)分別為定位準(zhǔn)、防護(hù)足以及校核準(zhǔn)。這也是應(yīng)貫穿于高速鐵路軌道及其相關(guān)構(gòu)件建設(shè)的重要指標(biāo)。具體可以詳述為九小點(diǎn)。

①全站儀作為精度測量的重要儀器設(shè)備，需要進(jìn)行事前的校驗(yàn)和核準(zhǔn)。在對其進(jìn)行設(shè)站和定向的過程中，要把握精度的準(zhǔn)確性，避免因人為失誤造成測量的偏差。②軌道在建設(shè)時(shí)需要進(jìn)行砂漿灌注。在此過程中受力學(xué)結(jié)構(gòu)的影響，軌道板會發(fā)生一定量的上浮及側(cè)移[3]，與原有定位產(chǎn)生偏離。為了防止此種情況的發(fā)生，應(yīng)該設(shè)置軌道板壓緊裝置，進(jìn)行空間位移限制。③軌道板在鋪設(shè)過程中對環(huán)境應(yīng)力的反應(yīng)是比較明顯的。灌注的砂漿也會產(chǎn)生不同程度的膨脹和收縮，形成與原有測量數(shù)據(jù)的偏移。除了要設(shè)置防護(hù)板，避免軌道板的撞擊和踩踏外，還要保證砂漿灌注的及時(shí)性，否則一旦時(shí)間超過預(yù)設(shè)要求，需要進(jìn)行二次復(fù)測，在確認(rèn)達(dá)標(biāo)后才可以進(jìn)行灌注，必將影響時(shí)效性。④螺孔強(qiáng)制對中器與測量儀器的精準(zhǔn)度對測量效果產(chǎn)生影響。因此對其按照每周為一周期進(jìn)行校準(zhǔn)和核驗(yàn)，并對核驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行記錄。⑤精調(diào)是一個(gè)較為長期的過程，每一個(gè)數(shù)據(jù)都會對整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，因此要求每日對精調(diào)系統(tǒng)的記錄文件進(jìn)行復(fù)查和核對，保證誤差在允許值的范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)生超出允許值范圍時(shí)，要及時(shí)上報(bào)并進(jìn)行調(diào)整。⑥每次測量時(shí)要對棱鏡與螺孔強(qiáng)制對中器的編號進(jìn)行復(fù)核，避免誤用。⑦精調(diào)的過程易受外力影響造成偏差，如有人踩踏板，會同孔梁與其它施工造成振動，這些問題都是必須避免和協(xié)調(diào)的。⑧螺孔強(qiáng)制對中器要確保充分對準(zhǔn)和接觸，即每次放置螺孔強(qiáng)制對中器時(shí)，將螺孔強(qiáng)制對中器與承軌臺面充分接觸。⑨建立一支高素質(zhì)的作業(yè)隊(duì)伍，每一名上崗的人員都需要經(jīng)過嚴(yán)格的崗前培訓(xùn)和考核，要求都能夠?qū)崿F(xiàn)對儀器的準(zhǔn)確操作，明確相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。同時(shí)通過科學(xué)完整的作業(yè)管理結(jié)構(gòu)及方法，即以項(xiàng)目經(jīng)理協(xié)調(diào)、班組負(fù)責(zé)人協(xié)理、組員相互監(jiān)督的方式來實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)作。

4 結(jié)語

綜上所述，無砟軌道是先進(jìn)的鐵軌結(jié)構(gòu)，其運(yùn)用對于進(jìn)一步提升我國高速鐵路運(yùn)行速度和質(zhì)量有重要意義。保持其軌道的平順性，使其符合精度指標(biāo)要求，需要通過靜態(tài)、動態(tài)精調(diào)的方式進(jìn)行。且在執(zhí)行過程中應(yīng)注意三點(diǎn)關(guān)鍵要素，要求定位準(zhǔn)、防護(hù)足、校核嚴(yán)，并通過科學(xué)的運(yùn)作管理，提升無砟軌道精調(diào)技術(shù)的實(shí)施效果。