新建高速鐵路有砟軌道線路平順性控制技術(shù)討論

趙明

【摘要】近年來(lái)，在鐵路基礎(chǔ)設(shè)施不斷建設(shè)背景下，我國(guó)鐵路網(wǎng)覆蓋面積越來(lái)越廣泛，覆蓋精度也在不斷提升。為了保證我國(guó)鐵路建設(shè)水平，需要對(duì)新建高速鐵路有砟軌道線路平順性進(jìn)行嚴(yán)格控制，為高速鐵路列車安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在實(shí)際研究中需要對(duì)新建高速鐵路有砟軌道線路平順性的影響因素進(jìn)行分析，同時(shí)要對(duì)軌道線路平順性控制技術(shù)進(jìn)行全面掌握，以保證線路的平順性以及運(yùn)營(yíng)行車的安全性。這是促進(jìn)我國(guó)高速鐵路建設(shè)水平不斷提升的重要環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】新建高鐵;有砟軌道;線路平順性;控制技術(shù)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.032

引言：

為了提高鐵路線路的平順性以及穩(wěn)定性，需要在有砟軌道施工過(guò)程中，對(duì)有砟軌道線路的具體狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。利用有效的控制措施提高有砟軌道線路的平順性和穩(wěn)定性。除此之外，在高速鐵路建設(shè)技術(shù)不斷發(fā)展過(guò)程中，可以根據(jù)有砟軌道施工的具體難點(diǎn)開展全壽命周期管理工作，以提高高速鐵路有砟軌道建設(shè)質(zhì)量，為我國(guó)高速鐵路有砟軌道高質(zhì)量發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1、影響有砟軌道線路平順性指標(biāo)分析

在對(duì)有砟軌道線路平順性進(jìn)行控制的過(guò)程中，需要對(duì)有砟軌道線路平順性指標(biāo)進(jìn)行研究。在實(shí)際研究中需要從靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)兩方面出發(fā)進(jìn)行分析。

1）靜態(tài)指標(biāo)。目前對(duì)有砟軌道的靜態(tài)平順性指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí)，主要從軌距、軌向、高低、水平以及扭曲等不同角度出發(fā)進(jìn)行研究。其中高低和軌向是最主要的研究?jī)?nèi)容[1]。高低與軌向指的是鋼軌縱向高低與方向的偏差。在靜態(tài)指標(biāo)驗(yàn)收中，需要對(duì)高低、軌向短波與長(zhǎng)波進(jìn)行測(cè)量，其中短波測(cè)量距離為30m，長(zhǎng)波測(cè)量距離為5m。除了進(jìn)行有效測(cè)量外，還要對(duì)軌向和高低進(jìn)行計(jì)算。但由于軌道板的翹曲變形會(huì)導(dǎo)致軌道出現(xiàn)周期性不平順，因此，獲取的計(jì)算結(jié)果不能準(zhǔn)確反映出軌道的不平順性。在高低計(jì)算中，以某工程軌道為主軌道檢測(cè)點(diǎn)C9（圖1），其高低計(jì)算公式如下：

公式中表示測(cè)點(diǎn)高低校核值，單位為m;表示該測(cè)點(diǎn)n的實(shí)際矢高與設(shè)計(jì)矢高的差值，單位為m。在測(cè)量過(guò)程中需要掌握矢高差值的最大偏差。具體計(jì)算公式為：

2）動(dòng)態(tài)指標(biāo)。軌道動(dòng)態(tài)平順性指標(biāo)有軌道幾何狀態(tài)與車輛動(dòng)力學(xué)響應(yīng)兩個(gè)內(nèi)容。動(dòng)態(tài)軌道幾何指標(biāo)與靜態(tài)平順性指標(biāo)相類似，包括軌距、軌向、高低、扭曲等。而動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)包括輪軌垂向、橫向作用力、輪重減載率以及轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和軸箱的橫向、垂向加速度等。其中垂向加速度和橫向加速度會(huì)對(duì)乘車的舒適性及安全性產(chǎn)生極大影響，因此是動(dòng)態(tài)平順性指標(biāo)調(diào)整中的重點(diǎn)內(nèi)容。

2、 影響有砟軌道線路平順性的因素

在對(duì)有砟炸軌道線路平順性進(jìn)行控制過(guò)程中，需要對(duì)影響有砟軌道線路平順性的因素進(jìn)行全面掌握。一般可以從以下角度出發(fā)進(jìn)行分析：

線形設(shè)計(jì)。在線路平斷面、縱斷面固定的情況下，列車垂向、橫向加速度、振動(dòng)衰減距離會(huì)隨著列車速度的不斷提高而增加。因此，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)線性平順性進(jìn)行嚴(yán)格控制。例如在對(duì)縱斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般要設(shè)計(jì)較長(zhǎng)波段，對(duì)高鐵鐵路線路曲線半徑進(jìn)行嚴(yán)格控制，可以加大緩和曲線長(zhǎng)度，提高線路的平順性。

軌道的精調(diào)水平。在有砟軌道施工過(guò)程中，其達(dá)到初步穩(wěn)定狀態(tài)后，需要將CPⅢ軌道控制網(wǎng)作為基礎(chǔ)，使用慣導(dǎo)小車測(cè)量系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集，為后續(xù)精調(diào)作業(yè)提供可靠的數(shù)據(jù)參考。在這一環(huán)節(jié)中需要批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)信息，完成線路起、撥道工作，使動(dòng)力穩(wěn)定車平穩(wěn)運(yùn)行。施工人員需要以慣導(dǎo)小車測(cè)量軌距偏差，使用數(shù)顯道尺完成軌距、軌距變化率調(diào)整工作。此外，還需要使用軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x完成線路幾何狀態(tài)檢查工作，確保軌道的幾何狀態(tài)及相關(guān)參數(shù)與設(shè)計(jì)要求相符合。軌道精調(diào)質(zhì)量與軌道的平順性有直接聯(lián)系。

3）基礎(chǔ)沉降變形。在軌道施工后，路基或者橋梁的基礎(chǔ)沉降會(huì)對(duì)軌道的平順性產(chǎn)生直接影響。而對(duì)基礎(chǔ)沉降產(chǎn)生影響的因素主要包括人為因素和自然因素。其中自然因素包括地基土層的壓縮層厚度、壓縮性、滲透性以及地下水位的變化等各種情況。而人為因素指的是在有砟軌道地基處理過(guò)程中，施工人員操作不當(dāng)、技術(shù)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等。

3、有砟軌道線路平順性控制技術(shù)

3.1施工階段的平順性控制要點(diǎn)

在有砟軌道線路平順性控制過(guò)程中，需要對(duì)施工階段的平順性進(jìn)行嚴(yán)格控制。具體如下：（1）為了保證預(yù)鋪道砟的密度和高度滿足施工要求，需要對(duì)道砟攤鋪碾壓過(guò)程中的碾壓長(zhǎng)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般碾壓長(zhǎng)度在2㎞以下，可以保證有砟軌道剛度的均勻度[2]。（2）為了提高道床初始密實(shí)度，在具體施工作業(yè)中完成鋪軌作業(yè)后，需要及時(shí)補(bǔ)充道砟，動(dòng)力穩(wěn)定車需要運(yùn)行1～2遍。在分層搗固過(guò)程中要進(jìn)行3～4遍搗固，并按照第2遍起道量在50㎜以下，后續(xù)每遍起道量在40mm以下的原則進(jìn)行分層控制。（3）為了保證線路的穩(wěn)定性，可以利用重穩(wěn)措施進(jìn)行處理，也就是動(dòng)力穩(wěn)定車的作業(yè)震動(dòng)頻率必須在29Hz以上。橋隧段作業(yè)的行走速度控制在1km/h到1.5㎞/h，路基段的控制速度要在控制在1km/h。道砟密實(shí)度的量測(cè)難度相對(duì)較大，在現(xiàn)場(chǎng)施工中可以利用道床剛度測(cè)量代替道床密實(shí)度測(cè)量，主要操作方法是將反力架固定在鋼軌上，安裝千斤頂和傳感器，向軌道增加豎向荷載。再利用測(cè)力傳感器和數(shù)顯儀對(duì)荷載大小進(jìn)行測(cè)量，獲取單股道床的支撐剛度。通過(guò)對(duì)分層上砟增加穩(wěn)定變數(shù)以及穩(wěn)定頻率后，橋梁、隧道、路基地段的道床支撐剛度都能夠滿足我國(guó)高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量要求。在道床達(dá)到初期穩(wěn)定時(shí)，道床的支撐剛度必須在70 kN/mm以上[3]。詳細(xì)施工流程見圖2。

3.2精調(diào)階段的平順性控制要點(diǎn)

在有砟軌道平順性控制中，需要加強(qiáng)正常階段的質(zhì)量管理工作。在有砟軌道精調(diào)時(shí)，需要先完成軌距精調(diào)，之后對(duì)線路平順性、道床穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整。主要操作步驟包括以下內(nèi)容（見圖3）：

1）加強(qiáng)準(zhǔn)備工作。在準(zhǔn)備作業(yè)中需要標(biāo)識(shí)測(cè)量點(diǎn)，將區(qū)間作為單元完成。區(qū)間鋼軌鎖定作業(yè)后開展特殊規(guī)整抽換作業(yè)，并進(jìn)入到軌道精調(diào)階段。在對(duì)軌道進(jìn)行標(biāo)識(shí)時(shí)，需要根據(jù)線路貫通里程將1000m、500m、100m、5m里程點(diǎn)利用紅油漆在鋼軌上標(biāo)示，確保軌檢車每次的測(cè)量點(diǎn)與大機(jī)作業(yè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。在測(cè)量過(guò)程中需要利用道尺對(duì)每一根軌枕對(duì)應(yīng)的軌距進(jìn)行檢測(cè)，還要利用軌檢小車完成線路線型測(cè)量作業(yè)。通過(guò)科學(xué)評(píng)估后，利用控制網(wǎng)對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行復(fù)核，對(duì)已經(jīng)標(biāo)示完成的控制點(diǎn)進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)軌道線性進(jìn)行準(zhǔn)確采集。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

2）軌距調(diào)整作業(yè)。在精調(diào)過(guò)程中需要完成軌距調(diào)整工作，其主要是對(duì)檢測(cè)的軌距數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以將三根軌枕作為一個(gè)單元，逐根向前推進(jìn)對(duì)軌距進(jìn)行調(diào)整時(shí)，必須要對(duì)軌距變化率進(jìn)行綜合考慮。軌距調(diào)整主要是調(diào)整扣件軌距板塊不同型號(hào)安裝位置達(dá)到調(diào)整目的。在實(shí)際調(diào)整過(guò)程中，需要根據(jù)具體情況確定調(diào)整方案。在軌距調(diào)整之前，不需要補(bǔ)充道床道砟，要保證承軌臺(tái)外漏，防止補(bǔ)充道砟后掩埋空間對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生負(fù)面影響。除此之外，軌距調(diào)整是貫穿在軌道精調(diào)過(guò)程中的，特別是對(duì)一些特殊部位要進(jìn)行重復(fù)調(diào)整，才能夠確保其滿足質(zhì)量要求。

3）線形測(cè)量要求。需利用有效線形測(cè)量為整個(gè)精調(diào)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。在線形測(cè)量時(shí)，測(cè)站長(zhǎng)度在150m以下，搭接的橫向精度與垂向精度都不能超過(guò)7mm，軌距在0.5mm以下，搭接長(zhǎng)度在6.4m以下。

4）大機(jī)搗固作業(yè)。通常情況下，先要完成線路找平工作，理順消除線路上存在的凹坑和明顯折線，之后整體抬升道床到設(shè)計(jì)位置。在對(duì)軌道線型和道床穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整時(shí)，一般包括找平與雙搗，第二、三次抬升線路，整體消除凹坑，保證線路的平順度，使水平方向能夠達(dá)到驗(yàn)收要求。每次要利用單搗方式進(jìn)行操作。第四次主要是對(duì)軌檢車檢測(cè)的三角坑、行車有明顯晃動(dòng)的地方進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整。除此之外，在局部區(qū)域還要根據(jù)實(shí)際情況增加搗固次數(shù)，以提高線路的平順性和舒適性。在精調(diào)操作中完成補(bǔ)充道砟和道床整形。線路軌距調(diào)整作業(yè)完成后，需要根據(jù)具體測(cè)量方案對(duì)不同段落的起道量進(jìn)行確定，并且要開展針對(duì)性的補(bǔ)充道砟作業(yè)。通常情況下，要將線路作為中心，寬度在3.6m范圍內(nèi)，道砟與承軌臺(tái)齊平[4]。

結(jié)語(yǔ)：

在有砟軌道施工過(guò)程中，要利用不同控制措施保證道床的穩(wěn)定性，這是確保高速鐵路行車安全和舒適度的重要因素。在施工過(guò)程中，這一部分的控制難度相對(duì)較大，在實(shí)際管理過(guò)程中，需要對(duì)影響道床穩(wěn)定性和線路平順性的相關(guān)因素進(jìn)行全面掌握，通過(guò)多次工藝進(jìn)行驗(yàn)證，確定道砟、補(bǔ)充道床、起道搗固等關(guān)鍵點(diǎn)的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，以保證施工效率和施工質(zhì)量。

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