普速鐵路曲線撥接的實(shí)踐與思考

俞友強(qiáng) 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司金溫鐵路有限責(zé)任公司

1 問題及現(xiàn)狀

近年來(lái)，地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)鐵路經(jīng)過多年的運(yùn)營(yíng)后設(shè)備病害層出不窮，嚴(yán)重地干擾鐵路運(yùn)輸安全，鐵路部門投入大量人力、物力、財(cái)力進(jìn)行整治，通過既有線撥移減輕或消除災(zāi)害的影響。以金溫貨線石帆-禎埠區(qū)間K135+783.91 m～K136+271.78 m段為例，該段位于青田縣錦水村下個(gè)寮山體滑坡影響范圍內(nèi)，三塘匯明洞K135+917.5 m～K136+014.5 m明洞內(nèi)多處裂縫均有發(fā)展，明洞頂及邊墻最大開裂28 mm、錯(cuò)位24 mm，對(duì)行車安全造成較大隱患，該區(qū)段列車限速45 km/h。為確保安全，需將明洞內(nèi)的線路改移至明洞外（明洞左側(cè)），以避免由于明洞變形造成的安全隱患。

2 地質(zhì)災(zāi)害地段曲線資料及分析

2.1 曲線臺(tái)賬資料

（1）金溫貨線三塘匯明洞K135+926.5 m～K136+023.5 m段，長(zhǎng)度97 m。

（2）金溫貨線K135+793.64 m～+946.44 m，為左轉(zhuǎn)曲線，R=600 m，a=9°49′01"，L=152.80 m，I=50 m，H=80 mm。

（3）金溫貨線K136+024.83 m～+290.90 m，為右轉(zhuǎn)曲線，R=400 m，a=28°05′04"，L=266.07 m，I=70 m，H=100 mm。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量曲線資料

（1）既有金溫貨線三塘匯明洞K135+926.5 m～K136+023.5 m段，長(zhǎng)度97 m。

（2）既有金溫貨線K135+794.585～+945.495 m為左轉(zhuǎn)曲線，R=600 m，a=9°38′10"，L=150.91 m，I=50 m，H=80 mm。

（3）既有金溫貨線K136+024.225 m～+291.505 m為右轉(zhuǎn)曲線，R=400 m，a=28°15′31"，L=267.28 m，I=70 m，H=100 mm。

2.3 設(shè)計(jì)曲線資料

（1）既有金溫貨線三塘匯明洞位于K135+926.5～K136+023.5段，將線路改移至明洞左側(cè)（明洞外）。

（2）第一條曲線：k135+783.91 m～k135+903.29 m 為左轉(zhuǎn)曲線，R=350 m，a=12°59′40"，T=59.86 m，L=119.38 m，I=40 m，H=60 mm。

（3）第二條曲線：k135+926.66 m～k136+039.26 m 為右轉(zhuǎn)曲線，R=450 m，a=9°14′36"，T=56.377 m，L=112.597 m，I=40 m，H=50 mm。

（4）第三條曲線：k136+085.11 m～k136+271.78 m 為右轉(zhuǎn)曲線，a=22°22′25"，R=350 m，T=94.218 m，L=186.673 m，I=50 m，H=60 mm。

2.4 曲線轉(zhuǎn)角閉合分析

臺(tái)賬曲線轉(zhuǎn)向角閉合差a′=a右-a左=28°05′04"-9°49′01"=18°16′03"；既有線曲線轉(zhuǎn)向角a′=a右-a左=28°15′31"-9°38′10"=18°37′21"，兩者轉(zhuǎn)向角相差 0°21′18"；設(shè)計(jì)曲線轉(zhuǎn)向角a′=22°22′25"+9°14′36"-12°59′40"=18°37′21"與既有線曲線轉(zhuǎn)向角a′相等。

產(chǎn)生曲線轉(zhuǎn)向角不閉合的原因是由于山體蠕動(dòng)造成線路往甌江一側(cè)移動(dòng)，工區(qū)按照單獨(dú)曲線調(diào)整計(jì)劃正矢合計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)正矢合計(jì)進(jìn)行計(jì)算，改變了夾直線方向。多年運(yùn)營(yíng)后，未結(jié)合線路臺(tái)賬進(jìn)行復(fù)核測(cè)量、撥正。

3 曲線縱、橫距的計(jì)算及分析

使用全站儀測(cè)量過程在此不詳細(xì)敘述。

采用切線支距法計(jì)算。

圖1 曲線縱、橫距直角坐標(biāo)示意

以曲線起點(diǎn)ZY(或終點(diǎn)YZ)為坐標(biāo)原點(diǎn)（如圖1所示），切線方向?yàn)閤軸，過ZY的半徑方向?yàn)閥軸，建立直角坐標(biāo)系統(tǒng)。測(cè)設(shè)時(shí)，在地面上沿切線方向自ZY(或YZ)量出xi，在其垂線方向量yi，即可得出曲線上的i點(diǎn)。Li為曲線長(zhǎng)，取10 m整數(shù)倍，Xi為曲線長(zhǎng)取10 m整數(shù)倍時(shí)，對(duì)應(yīng)的切線長(zhǎng)。yi為曲線長(zhǎng)取10 m整數(shù)倍時(shí)，對(duì)應(yīng)的垂直于切線的距離。

從圖上可看出，曲線上任一點(diǎn) i的坐標(biāo)為：

以三塘匯明洞外側(cè)預(yù)鋪曲線K135+926.66 m～K136+039.26 m為例（使用全站儀測(cè)量），先確定曲線兩端直線段位置后，定ZY點(diǎn)：K135+946.66 m，YZ點(diǎn)K136+019.26 m。

3.1 計(jì)算ZY點(diǎn)K135+946.66m、YZ點(diǎn)K135+982.96m至QZ每10點(diǎn)橫距、縱距，見表1

表1 橫距、縱距計(jì)算

3.2 加入緩和曲線后內(nèi)移量的計(jì)算

式中：

Li--計(jì)算點(diǎn)至曲線頭的距離

L0--緩和曲線長(zhǎng)度

δ=P--內(nèi)移量

R--曲線半徑

K135+926.66 m～K136+039.26 m內(nèi)移量（R=450 m，L緩=40 m），見表 2。

表2 曲線內(nèi)移量計(jì)算

3.3 K135+926.66 m～K136+039.26 m曲線每10 m總撥距計(jì)算（見表 3）

表3 總撥距計(jì)算

3.4 既有線曲線的撥移縱、橫距計(jì)算可采用上述方法布點(diǎn)、計(jì)算，也可使用繩正撥道法進(jìn)行計(jì)算，以設(shè)計(jì)的K135+783.91 m～K135+903.34 m曲線為例，緩和曲線正矢測(cè)點(diǎn)布置(如圖2所示）

圖2 測(cè)點(diǎn)在緩和曲線始終點(diǎn)

根據(jù)曲線設(shè)計(jì)資料：R=350 m，a=12°59′40"，T=59.86 m，L=119.38 m，I=40 m，按照測(cè)點(diǎn)設(shè)在緩和曲線始終點(diǎn)時(shí)的計(jì)劃正矢計(jì)算方法。

（1）緩和曲線始終點(diǎn)計(jì)劃正矢

緩和曲線終點(diǎn)正矢(f終)=fC-緩和曲線始點(diǎn)正矢(f始)

（2）緩和曲線中間各測(cè)點(diǎn)計(jì)劃正矢

式中：fi--緩和曲線中間各測(cè)點(diǎn)的計(jì)劃正矢（i=1，2……N-1）；

Ni--測(cè)點(diǎn)距緩和曲線始點(diǎn)的段數(shù)；

fN--緩和曲線的正矢遞增率。

K135+783.91m～K135+853.91m段曲線撥接量計(jì)算，見表4。

表4 曲線撥道量計(jì)算

由于第7#點(diǎn)撥距2 480 mm已經(jīng)接近Ⅱ型軌枕2 500 mm長(zhǎng)度，方便預(yù)鋪地段線路固定，同時(shí)考慮撥接后新線限界的影響，從36#軌K135+863.91 m～K135+853.91 m與第二條曲線及其夾直線為預(yù)鋪段。（設(shè)計(jì)的第三條曲線K136+085.11 m～K136+271.78 m設(shè)點(diǎn)計(jì)算均可采用上述兩種方法，這里就不再敘述。）

3.5 縱橫距法與繩正法計(jì)算的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）縱橫距計(jì)算優(yōu)點(diǎn)：適用于新線或預(yù)鋪線路，適用范圍廣，測(cè)點(diǎn)對(duì)稱布置，計(jì)算簡(jiǎn)單，夾直線位置可控；缺點(diǎn)：曲線定位后，還需重新計(jì)算每點(diǎn)計(jì)劃正矢，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)正矢進(jìn)行撥量計(jì)算。

（2）繩正法計(jì)算優(yōu)點(diǎn)：適用于既有線撥接改造，撥后曲線正矢誤差可控；缺點(diǎn)：會(huì)造成正矢差不閉合，曲線頭尾與夾直線方向不可控，易產(chǎn)生“額頭或反彎”現(xiàn)象。

3.6 線路撥移設(shè)點(diǎn)、計(jì)算、放樣需注意的事項(xiàng)

（1）仔細(xì)核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑臄?shù)據(jù)資料，曲線半徑、夾直線、緩和曲線、圓曲線長(zhǎng)度、超高順坡是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）無(wú)論是采用縱橫距還是繩正法，關(guān)鍵是準(zhǔn)確定位好曲線頭尾、夾直線位置。

（3）為了便于測(cè)設(shè)、計(jì)算一致性，一般從曲線頭尾兩端往曲中每10 m設(shè)點(diǎn)，剩余長(zhǎng)度留在曲中兩側(cè)（不足10 m）。

（4）布樁應(yīng)牢固，在施工中應(yīng)做好保護(hù)，也可設(shè)在固定的設(shè)備上（如擋墻、隧道邊墻等）。

4 采用滑軌、滑輪推移法撥道

（1）滑軌長(zhǎng)度應(yīng)不短于撥移量、軌道寬架尺寸、滑輪的長(zhǎng)度之和，每隔10～11孔設(shè)置一道滑軌，依此配置每道滑軌位置及數(shù)量，并做好序號(hào)標(biāo)記。

（2）橫移滑道由滑軌、短枕頭和滑輪組成。一道滑軌配2個(gè)滑輪，滑軌兩端墊的短枕木以60 cm～80 cm長(zhǎng)度為宜，以路基面至既有軌底高差除以短枕的厚度配置短枕數(shù)量。

（3）在天窗修內(nèi)將枕盒道砟扒至枕底平，組織人員使用手工夾軌鉗將滑軌穿入軌枕盒，滑軌布置應(yīng)與撥動(dòng)方向平直，不得歪斜，滑軌放置在軌枕孔中心位置，并將滑軌兩端墊短枕頭，高度以滑軌頭靠貼既有線鋼軌軌底為宜，使用道釘將滑軌固定在短枕上，以增加滑軌的穩(wěn)固性。

（4）線路封鎖后，4人一組使用大拉耙將撥動(dòng)一側(cè)軌枕頭道砟拉出，道砟不得高于枕底，同時(shí)將枕盒道砟搬出至合適位置。使用內(nèi)燃扳手（或丁字扳手）松動(dòng)曲線下股軌枕立螺栓，以減少撥接過程中的軌道框架阻力。

（5）起道機(jī)抬高鋼軌，并將滑輪放置在滑軌上，落下起道機(jī)，使軌枕底面高出枕底道床30 mm～50 mm。

（6）在場(chǎng)地許可的情況下，使用鋼絲繩采用機(jī)械（挖機(jī)或鏟車）拉動(dòng)既有鋼軌或在撥動(dòng)的反方向推軌枕端部。

（7）在撥動(dòng)的反方向，組織人員手持撬棍及撥道器撥動(dòng)鋼軌，隨時(shí)掌握滑車移動(dòng)情況，防止滑軌歪斜、傾倒。

（8）橫移到位后，安排人員使用起道機(jī)抬高鋼軌，將滑輪撤出，組織人員抽出滑軌，方正軌枕、整理配件、擰緊扣件及接頭螺栓、整修線路。

5 效果及建議

金溫貨線石帆-禎埠區(qū)間K135+783.91 m～K136+271.78 m病害地段于采用上述方法進(jìn)行撥接，撥后線路幾何尺寸達(dá)到了“作業(yè)驗(yàn)收”標(biāo)準(zhǔn)的要求；滑軌配合滑輪使用減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地提高施工效率，施工時(shí)間也由計(jì)劃180 min壓縮至120 min，取得了良好的技術(shù)效果。為后續(xù)明洞拆除、邊坡錨索加固施工創(chuàng)造安全作業(yè)環(huán)境，減少行車干擾，也為今后類似線路撥接提供參考。

為做好線路撥接工作需要認(rèn)真核對(duì)設(shè)計(jì)資料，確保曲線、夾直線技術(shù)符合設(shè)計(jì)規(guī)范。注意現(xiàn)場(chǎng)曲線轉(zhuǎn)角代數(shù)差是否與設(shè)計(jì)曲線轉(zhuǎn)角差閉合。同時(shí)還要重視既有線調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，起止里程位置是否與設(shè)計(jì)一致，是否存在長(zhǎng)短鏈。在實(shí)施過程中，現(xiàn)場(chǎng)放樣數(shù)據(jù)因充分考慮各方面的影響，防止誤差累加；樁點(diǎn)應(yīng)固定，在施工中應(yīng)做好保護(hù)，防止松動(dòng)、移位。既有線撥接是屬于大型的施工作業(yè)項(xiàng)目，必須符合施工天窗要求，在施工過程中應(yīng)細(xì)化每個(gè)環(huán)節(jié)人工、機(jī)具、材料及時(shí)間的分配，制定科學(xué)地施工組織。