淺談軌道結(jié)構(gòu)變形整治方法

◎吳頔

近年來，鐵路軌道交通作為連接鐵路軌道交通的重要組成部分，在各大城市的交通運(yùn)輸中所占比重越來越大，對(duì)城市運(yùn)輸有重要的作用。隨著鐵路運(yùn)輸交通的不斷發(fā)展，各條客運(yùn)專線線路的投入運(yùn)營(yíng)，新的軌道結(jié)構(gòu)變形的問題也不斷涌現(xiàn)，由于荷載的因素，導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力和變形。軌道結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了一定的安全系數(shù)，結(jié)構(gòu)層有足夠的強(qiáng)度及適宜的剛度承受這種應(yīng)力和變形；但各結(jié)構(gòu)層間連接較為薄弱，在荷載的長(zhǎng)期作用下，導(dǎo)致軌道的層間傳力特性就會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響軌道結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性，如出現(xiàn)鋼軌碎彎、道床板上拱、軌道板與砂楽分離等現(xiàn)象。這就會(huì)影響軌道結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性及其服役性能，進(jìn)而對(duì)行車安全性、乘客舒適性產(chǎn)生不利影響。因此研究探討軌道結(jié)構(gòu)變形的整治方法是非常有意義的。

一、軌道結(jié)構(gòu)變形的類型及其形成原因

（一）垂向軌道不平順

1.高低不平順。造成軌道短波高低不平順的因素有很多，主要有鋼軌的高接頭和低接頭以及路基翻 楽冒泥等不良病害。高低不平順會(huì)使得輪軌沖擊作用加劇，嚴(yán)重情況下會(huì)使得車輛的點(diǎn)頭和浮沉振動(dòng)甚至是出現(xiàn)脫軌，不僅劣化線路的運(yùn)行狀態(tài)而且危及行車安全。另外，高低不平順幅值太大的時(shí)候，鋼軌的下沉量也會(huì)增大，道床的阻力也會(huì)大幅度削弱，最終造成無縫線路脹軌跑道波長(zhǎng)在以內(nèi)的高低不平順，幅值小，波長(zhǎng)短，是產(chǎn)生軸箱垂直振動(dòng)加速的主要原因。波長(zhǎng)在左右的高低不平順，引起的劣化作用主要是車體的垂直振動(dòng)加速度偏大。波長(zhǎng)在左右的高低不平順，其幅值和波長(zhǎng)都比較大，會(huì)促使車體出現(xiàn)點(diǎn)頭振動(dòng)。

2.水平不平順。水平不平順是指軌道左右兩股鋼軌頂面相對(duì)高低偏差出現(xiàn)的波動(dòng)變化。為了保證列車的平穩(wěn)運(yùn)行，雖然兩股軌面高差的波動(dòng)無法避免，但是還是應(yīng)將水平不平順的幅值盡量控制在合理的范圍以內(nèi)。水平不平順跟高低不平順大都同時(shí)存在，只要出現(xiàn)高低不平順就有水平不平順。水平不平順會(huì)使得列車在運(yùn)行過程屮出現(xiàn)側(cè)滾和橫向振動(dòng)加速度增大，長(zhǎng)期作用會(huì)使得左右兩股鋼軌因受力不均衡而產(chǎn)生磨耗。

3.扭曲不平順。這種不平順的的表現(xiàn)形式是軌道的兩股鋼軌不在一個(gè)平面上，在某一點(diǎn)可能左軌高于右軌，隔一定距離之后到下一點(diǎn)可能又反過來右軌高于左軌，如果這兩點(diǎn)之間的距離大于且軌面高差絕對(duì)值之和大于允許值的時(shí)候就稱為三角坑病害出現(xiàn)三角坑病害的時(shí)候，列車在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)四個(gè)車輪中有一個(gè)車輪嚴(yán)重減載甚至懸空的現(xiàn)象，甚至有可能引起脫軌事故。所以應(yīng)杜絕這個(gè)病害的出現(xiàn)。成軌道的方向不平順。這種不平順會(huì)使得列車在運(yùn)行過程中車輪橫向振動(dòng)，從而引起車體橫向的搖擺或側(cè)滾，引起劇烈的輪軌沖起作用。特別是在曲線地段，由于本身的超高就使得鋼軌受力不均磨耗嚴(yán)重，如果再出現(xiàn)橫向不平順就會(huì)使軌道狀態(tài)進(jìn)一步惡化，危及行車安全。

4.軌面短波不平順。軌面短波不平順是指小范圍內(nèi)鋼軌頂面的不平順。包括軌面不均 勻磨耗、鋼軌的擦傷、軌道板的剝離掉塊、鋼軌接頭捍縫不平和接頭錯(cuò)牙等，多是孤立的且沒有周期性。而波紋磨耗和波浪形磨耗則呈現(xiàn)周期性特征。

（二）橫向軌道不平順

1.軌道方向不平順。軌道上左右兩根鋼軌軌頭在線路方向上的橫向不平順稱之為軌道方向不平順（通稱軌向不平順或方向不平順）。左、右兩根鋼軌的方向變化存在差異，在木枕和扣件薄弱的曲線地段尤為明顯，因此需要將左、右軌方向不平順區(qū)分開來，并取左、右軌方向不平順的均值為軌道中心線方向的偏差。軌道在施工過程中的鋪設(shè)偏差或運(yùn)營(yíng)期間軌道結(jié)構(gòu)設(shè)備狀態(tài)不良引起的橫向變形都會(huì)造

2.軌距偏差。軌距偏差是指在鋼軌頂面以下范圍內(nèi)兩股鋼軌作用邊之間距離的最小值和標(biāo)準(zhǔn)值兩者之間的偏差。（國(guó)外一般取定在軌面以下處進(jìn)行軌距測(cè)量）。軌距偏差主要是由鋼軌扣件松動(dòng)或者鋼軌內(nèi)側(cè)不均勻磨耗引起，這也是方向不平順帶來的影響。軌距的偏差同樣也會(huì)使得列車出現(xiàn)橫向振動(dòng)和鋼軌受力不均的現(xiàn)象。

（三）復(fù)合不平順

復(fù)合不平順就是指軌道上同一個(gè)地方同時(shí)出現(xiàn)兩種以上的上述各種垂向或橫向的不平順。

二、軌道結(jié)構(gòu)變形的影響因素

（一）地質(zhì)條件會(huì)影響軌道交通結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

由于鐵路運(yùn)輸路線較長(zhǎng)，所跨越的區(qū)域較廣，遭遇的地質(zhì)環(huán)境時(shí)有差異的，因路線原因，必須在特殊的地段施工的，軌道的主體結(jié)構(gòu)的變化受到地層地質(zhì)環(huán)境變化的影響較大。對(duì)于地形復(fù)雜的地區(qū)，鐵路交通施工才通常采取不同的施工方式，建設(shè)過程中會(huì)改變地層壓力的分布。此外，地下水位的變化也會(huì)影響工程主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，運(yùn)營(yíng)期地質(zhì)構(gòu)造的改變與地下水位變化同樣會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){運(yùn)營(yíng)安全。

（二）不同結(jié)構(gòu)類型之間存在不均勻沉降

結(jié)構(gòu)類型不同，主要表現(xiàn)在以下方面：（1）軌道交通工程結(jié)構(gòu)主要有隧道、高架橋梁、路基、涵洞以及房屋建筑等不同的結(jié)構(gòu)類型；（2）隧道分為馬蹄形、矩形框架形隧道；（3）橋梁有連續(xù)梁橋、連續(xù)鋼構(gòu)橋；（4）路基有填方路基和挖方路基。不同的施工工藝以及不同結(jié)構(gòu)類型之間存在不均勻變形，往往會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移。

（三）運(yùn)營(yíng)本身或周邊環(huán)境變化造成主體結(jié)構(gòu)變形

軌道交通在運(yùn)營(yíng)過程中由于車體與軌道之間的振動(dòng)或離心力作用，有可能導(dǎo)致軌道交通結(jié)構(gòu)的變形或誘發(fā)土質(zhì)松動(dòng)，為運(yùn)營(yíng)帶來安全隱患。此外，軌道交通建設(shè)的層面貼近地表，與地表之間的聯(lián)系較為緊密，地上環(huán)境的變化也可能導(dǎo)致軌道交通主體結(jié)構(gòu)的變形。

三、軌道結(jié)構(gòu)變形的整治方法

（一）軌道結(jié)構(gòu)變形檢查

日常工務(wù)作業(yè)中軌道檢查分為靜態(tài)檢查和動(dòng)態(tài)檢查兩大類。靜態(tài)檢查是指在沒有車輪荷載對(duì)鋼軌產(chǎn)生作用力的時(shí)候，利用人工或軸重較輕的測(cè)量小車對(duì)軌道進(jìn)行的各種檢查，檢查內(nèi)容包括復(fù)測(cè)及限

査界檢查、軌道靜態(tài)檢查、鋼軌檢 、扣件檢查、道盆結(jié)構(gòu)檢查、春秋檢查和量具檢定。動(dòng)態(tài)檢查是指在車輪荷載作用下，利用綜合檢測(cè)車或便攜式檢查儀等進(jìn)行的各種軌道檢查以及利用鋼軌探傷車對(duì)鋼軌狀態(tài)進(jìn)行檢查。

（二）軌道結(jié)構(gòu)變形調(diào)整

1.靜態(tài)調(diào)整。主要是軌檢小車?yán)每刂泣c(diǎn)對(duì)軌道幾何狀態(tài)測(cè)量，然后通過軟件分析并對(duì)線形進(jìn)行不斷完善的調(diào)整。最終使軌道靜態(tài)精度滿足規(guī)范要求。

2.動(dòng)態(tài)調(diào)整。這一階段的工作內(nèi)容主要是通過對(duì)動(dòng)態(tài)軌檢車數(shù)據(jù)的分析結(jié)果釆用靜態(tài)調(diào)整的方法分點(diǎn)對(duì)軌道進(jìn)行有針對(duì)地調(diào)整。動(dòng)態(tài)檢測(cè)的評(píng)估結(jié)果一共分為四級(jí)，級(jí)只需要進(jìn)行常養(yǎng)護(hù)，級(jí)點(diǎn)需要重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，級(jí)點(diǎn)對(duì)列車限速，點(diǎn)不允許行車。

四、結(jié)束語

由于施工偏差、路基不均勻沉降、車輛作用及自然環(huán)境等因素使得軌道交通運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間之后軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形。軌道上的行車速度和密度等的原因，為了滿足行車安全性和舒適性，就必須實(shí)現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)的高平順性和高穩(wěn)定性。需要對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行相關(guān)的調(diào)整工作。本文對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形的類型及形成原因，影響軌道結(jié)構(gòu)的因素進(jìn)行了分析，最后提出了軌道結(jié)構(gòu)變形的整治方案。