時(shí)速160 km·h-1客貨共線(xiàn)長(zhǎng)鋼軌精調(diào)技術(shù)研究

賀德喜 鄭子天 王 軍 陳 昕 彭緒江 羅鳴輝

（1.中國(guó)鐵路成都鐵路局集團(tuán)有限公司，成都 610031；2.中國(guó)中鐵二院集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031；3.中鐵二局新運(yùn)公司，成都 610031）

成昆鐵路復(fù)線(xiàn)是在原成昆鐵路的基礎(chǔ)上新建或增建二線(xiàn)的鐵路[1]，設(shè)計(jì)時(shí)速為160 km·h-1。建成后涼山地區(qū)的對(duì)外交通將更為便利，也為涼山少數(shù)民族地區(qū)的防止反貧奠定了交通基礎(chǔ)條件。工程竣工后，復(fù)線(xiàn)將主要承擔(dān)客運(yùn)功能，兼顧貨運(yùn)功能，而老線(xiàn)將主要承擔(dān)貨運(yùn)功能和短途客運(yùn)功能?！惰F路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，客貨共線(xiàn)無(wú)砟軌道可采用雙塊式、軌枕埋入式以及彈性支承塊式等形式[2]。成昆鐵路復(fù)線(xiàn)冕米段和米攀段無(wú)砟段均采用彈性支承塊式無(wú)砟軌道。時(shí)速160 km·h-1的有砟軌道結(jié)構(gòu)可采用Ⅱ、Ⅲ型彈條扣件系統(tǒng)，成昆復(fù)線(xiàn)采用Ⅱ型彈條扣件系統(tǒng)。近年來(lái)，鐵路的安全性、平穩(wěn)性和舒適性要求越來(lái)越重要[3]。鄭子天等對(duì)雙塊式無(wú)砟軌道精調(diào)技術(shù)進(jìn)行了研究[3]，馬文靜對(duì)大跨度鋼桁梁無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌精調(diào)進(jìn)行了研究[4]，但鮮有彈性支承塊式無(wú)砟軌道和Ⅱ型彈條式有砟軌道精調(diào)的綜合研究。因此，有必要對(duì)客貨共線(xiàn)鐵路主要軌道結(jié)構(gòu)類(lèi)型的精調(diào)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

1 彈性支承塊式無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌精調(diào)關(guān)鍵技術(shù)

雙塊式無(wú)砟軌道和長(zhǎng)枕埋入式道床與軌枕為一體結(jié)構(gòu)，因此精調(diào)方法比較成熟[3]。彈性支承塊式道床與軌枕之間通過(guò)橡膠套靴連接[2]，中間易產(chǎn)生微小空隙而引起長(zhǎng)軌精調(diào)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此應(yīng)特別注重施工質(zhì)量，對(duì)彈性支承塊無(wú)砟軌道精調(diào)進(jìn)行單獨(dú)研究。

1.1 彈性支承塊式無(wú)砟軌道軌排施工注意事項(xiàng)

無(wú)砟軌道軌排施工質(zhì)量對(duì)最終軌道成形有決定性作用[5-7]。為了保持后續(xù)軌道成形質(zhì)量，需特別注意以下事項(xiàng)。

（1）應(yīng)特別注重基樁控制網(wǎng)（Control Panel Ⅲ，CP Ⅲ）高程成果使用問(wèn)題，精調(diào)時(shí)應(yīng)自由設(shè)站采用棱鏡中心高程設(shè)站。此外，應(yīng)特別注意CP Ⅲ搭接段成果的使用。

（2）應(yīng)特別注重線(xiàn)路參數(shù)檢核[3]，做到使用的線(xiàn)路參數(shù)有多人復(fù)核，保障線(xiàn)路參數(shù)的正確性。合理選擇測(cè)量?jī)x器和精調(diào)設(shè)備，提高精調(diào)質(zhì)量。

（3）彈性支承塊軌排組裝時(shí)，軌枕扣件系統(tǒng)應(yīng)特別注意是否漏裝、錯(cuò)樁，且裝完后應(yīng)加強(qiáng)檢查。

（4）應(yīng)盡量提高粗調(diào)質(zhì)量，粗調(diào)時(shí)高程盡量控制在-5～0 mm。高程調(diào)整桿與支承面可增加一層過(guò)渡裝置，防止底部磨成粉狀；平面調(diào)整桿應(yīng)分布均勻，使得澆筑混凝土?xí)r盡量減少對(duì)平面成果的干擾；精調(diào)完成后，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)精調(diào)成果的保護(hù)。

（5）混凝土澆筑完成后，混凝土凝固達(dá)到70%時(shí)對(duì)軌排進(jìn)行復(fù)測(cè)，并整改有問(wèn)題的段落。有條件時(shí)，可組裝工具軌對(duì)已完成的段落進(jìn)行抽檢或者逐根軌枕進(jìn)行復(fù)測(cè)。

（6）前期應(yīng)研究混凝土的變形規(guī)律，使成形后高程盡可能在設(shè)計(jì)高程附近，從而減少后期長(zhǎng)軌精調(diào)時(shí)調(diào)高扣件的使用量。

1.2 彈性支承塊式無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌精調(diào)流程

彈性支承塊式無(wú)砟軌道精調(diào)流程：預(yù)裝標(biāo)準(zhǔn)扣件；鋪設(shè)長(zhǎng)鋼軌；鋼軌之間焊接；應(yīng)力放散并鎖定；再次清理標(biāo)配；長(zhǎng)鋼軌數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并指定方案，根據(jù)方案進(jìn)行長(zhǎng)鋼軌精調(diào)；對(duì)精調(diào)段落進(jìn)行復(fù)檢，根據(jù)復(fù)檢數(shù)據(jù)指定方案，根據(jù)方案指導(dǎo)長(zhǎng)鋼軌第二遍精調(diào)，重復(fù)回檢，直到達(dá)到精調(diào)目標(biāo)；動(dòng)態(tài)檢測(cè)，即根據(jù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行消缺；動(dòng)態(tài)復(fù)檢直到達(dá)到動(dòng)態(tài)檢測(cè)目標(biāo)，精調(diào)完成。

根據(jù)已有的彈性支承塊式無(wú)砟軌道精調(diào)經(jīng)驗(yàn)，影響最后靜態(tài)和動(dòng)態(tài)目標(biāo)的最大因素是焊接質(zhì)量、空吊和精調(diào)扣件級(jí)別。因此，鋪軌單位在長(zhǎng)鋼軌精調(diào)中應(yīng)非常重視鋼軌與鋼軌之間的焊接質(zhì)量。根據(jù)靜態(tài)軌道不平順質(zhì)量指數(shù)（Track Quality Index，TQI）數(shù)據(jù)分析，除焊縫位置外，所有段落的靜態(tài)TQI都可以達(dá)到2.0以?xún)?nèi)。為了減少空吊影響，每一次軌道測(cè)量前應(yīng)該安排重車(chē)對(duì)彈性支承塊進(jìn)行碾壓，減少道床與軌枕之間的空隙，從而提高軌道測(cè)量的真實(shí)性。為了達(dá)到快速降低TQI的目的，平面可采用1 mm的扣件，高程可采用0.5 mm的高程墊板。

1.3 彈性支承塊式無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌精調(diào)測(cè)量技術(shù)

傳統(tǒng)無(wú)砟軌道長(zhǎng)鋼軌測(cè)量采用靜態(tài)小車(chē)測(cè)量，測(cè)量效率一般為150 m·h-1，效率較低。中鐵二院研制的慣導(dǎo)小車(chē)具有軌枕識(shí)別功能，因此可用于無(wú)砟軌道測(cè)量，測(cè)量效率可以達(dá)到1.5 km·h-1，是靜態(tài)小車(chē)測(cè)量效率的9倍。慣導(dǎo)小車(chē)測(cè)量與靜態(tài)小車(chē)測(cè)量均需要提前準(zhǔn)備好CP Ⅲ和施工使用的設(shè)計(jì)線(xiàn)路資料，且CPⅢ不符值和設(shè)站精度要求均一致。慣導(dǎo)小車(chē)測(cè)量與靜態(tài)小車(chē)測(cè)量也存在不同：靜態(tài)小車(chē)逐根軌枕采集數(shù)據(jù)，慣導(dǎo)小車(chē)120 m左右成段采集數(shù)據(jù)；靜態(tài)小車(chē)必須有準(zhǔn)確的線(xiàn)路參數(shù)和CP Ⅲ成果才能測(cè)量軌道數(shù)據(jù)，慣導(dǎo)小車(chē)可以測(cè)量后采用準(zhǔn)確的線(xiàn)路參數(shù)和CP Ⅲ成果重新計(jì)算軌道數(shù)據(jù)；靜態(tài)小車(chē)測(cè)量站與站之間搭接，一般搭接10個(gè)軌枕。在160 km·h-1的無(wú)砟鐵路中的搭接限差為2 mm。慣導(dǎo)小車(chē)搭接本段測(cè)量數(shù)據(jù)與相鄰段落，一般搭接1站10個(gè)軌枕，搭接限差為2 mm。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，測(cè)量方式發(fā)生了變化，測(cè)量效率得到了提升。當(dāng)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)軌數(shù)據(jù)異常時(shí)，可進(jìn)一步復(fù)核。當(dāng)數(shù)據(jù)無(wú)異常時(shí)，按照采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)砟軌道的模擬調(diào)整，根據(jù)模擬調(diào)整方案來(lái)購(gòu)買(mǎi)非標(biāo)精調(diào)扣件。初期一般應(yīng)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)購(gòu)買(mǎi)50%的精調(diào)件，待模擬方案出具后，根據(jù)方案購(gòu)買(mǎi)剩余的精調(diào)件。一般來(lái)說(shuō)，模擬方案未考慮第二遍及后續(xù)精調(diào)工作的非標(biāo)精調(diào)件，實(shí)際購(gòu)買(mǎi)量應(yīng)考慮軌道的實(shí)際情況，在模擬調(diào)整的基礎(chǔ)上增加25%～30%的數(shù)量，以免影響后續(xù)調(diào)整。精調(diào)件的購(gòu)買(mǎi)要根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)，以避免多購(gòu)買(mǎi)而浪費(fèi)材料。以往很多項(xiàng)目由于擔(dān)心浪費(fèi)造成非標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)買(mǎi)不及時(shí)而影響了后續(xù)精調(diào)工期和精調(diào)質(zhì)量，需合理確定非標(biāo)準(zhǔn)件的購(gòu)買(mǎi)量。

1.4 彈性支承塊式無(wú)砟軌道長(zhǎng)軌精調(diào)動(dòng)態(tài)消缺方法

軌道精調(diào)完成后，一般靜態(tài)TQI已經(jīng)達(dá)標(biāo)。動(dòng)態(tài)檢測(cè)是對(duì)軌道狀態(tài)和精度進(jìn)一步完善、提高的過(guò)程，使軌道動(dòng)、靜態(tài)精度全面達(dá)到高速行車(chē)條件，以提高動(dòng)車(chē)的安全性、平穩(wěn)性和舒適性[3,8-9]。目前，無(wú)砟軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)超限問(wèn)題多是由三角坑引起的，即多是由無(wú)砟軌道道床、軌枕以及鋼軌之間的空吊引起的。根據(jù)冕米段無(wú)砟軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)某超限數(shù)據(jù)看，此處三角坑反復(fù)出現(xiàn)，但數(shù)次的里程位置不一致，因此應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)的里程進(jìn)行校正。根據(jù)校正后的里程誤差基本在10 m左右，結(jié)合靜態(tài)數(shù)據(jù)分析，此處水平為1.05 mm，而動(dòng)態(tài)三角坑為6.5 mm。為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的正誤，在隧道里找到該處，發(fā)現(xiàn)該處高程調(diào)高墊板墊了5.5 mm后靜態(tài)上才有所體現(xiàn)，因此初步確定找到動(dòng)態(tài)三角坑位置。第二次及后續(xù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，此處三角坑小于3 mm不超限，最終確認(rèn)消缺找對(duì)位置。從靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析看，很多空吊需要在重車(chē)碾壓后才會(huì)表現(xiàn)為靜態(tài)水平略大但不超限，動(dòng)態(tài)檢測(cè)時(shí)則出現(xiàn)三角坑超限，因此動(dòng)態(tài)檢測(cè)消缺時(shí)應(yīng)充分考慮靜態(tài)數(shù)據(jù)，否則不易找準(zhǔn)超限位置。

2 Ⅱ型彈條式有砟軌道精調(diào)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 Ⅱ型彈條式有砟軌道精調(diào)流程

Ⅱ型彈條式有砟軌道精調(diào)流程：五搗三穩(wěn)大養(yǎng)后移交精調(diào)精搗（標(biāo)高一般低70～100 mm）；清砟標(biāo)配；第一遍精調(diào)，第一遍精搗；攻絲、改錨、串枕等消缺；第二遍精調(diào)，第二遍精搗，再次消缺；第三遍精調(diào)，第三遍精搗；不達(dá)標(biāo)段落再次精搗或者人工軌向消缺，直到實(shí)現(xiàn)靜態(tài)目標(biāo)；動(dòng)態(tài)檢測(cè)，根據(jù)動(dòng)態(tài)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行有砟軌道消缺，動(dòng)態(tài)復(fù)檢直到達(dá)到動(dòng)態(tài)檢測(cè)目標(biāo)，精調(diào)完成。

需要注意的是，五搗三穩(wěn)后標(biāo)高一定要做夠，盡量不要出現(xiàn)過(guò)低和過(guò)高的標(biāo)高，且穩(wěn)固一定要做到位。清砟標(biāo)配時(shí)，基準(zhǔn)股和非基準(zhǔn)股一定要消除離縫，同時(shí)扣件涂油加壓以保證后續(xù)精調(diào)時(shí)扣壓力充足。第一遍精調(diào)時(shí)，軌距應(yīng)盡量控制在±0.3 mm以?xún)?nèi)，最大不超過(guò)±0.5 mm。由于大機(jī)搗固后，軌距會(huì)發(fā)生變化，后續(xù)精調(diào)時(shí)以200 m區(qū)段的平均值為基準(zhǔn)進(jìn)行后續(xù)軌距精調(diào)。攻絲、改錨、串枕等消缺一定要及時(shí)，這是影響精調(diào)質(zhì)量最重要的因素。

2.2 Ⅱ型彈條式有砟軌道精調(diào)測(cè)量技術(shù)

與無(wú)砟測(cè)量方式一樣，為了保障測(cè)量進(jìn)度，可采用慣導(dǎo)小車(chē)對(duì)軌道進(jìn)行測(cè)量。與無(wú)砟段需現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)點(diǎn)號(hào)不同，為了配合大機(jī)，有砟段需要在直緩點(diǎn)、緩圓點(diǎn)等四大樁點(diǎn)、變坡點(diǎn)、50 m樁及100 m樁的位置進(jìn)行標(biāo)識(shí)，個(gè)別地段甚至要求標(biāo)至10 m樁。由于有砟段段落較長(zhǎng)，需分段測(cè)量，段與段之間應(yīng)搭接一站，站之間的搭接限差為5 mm[10-11]。為了滿(mǎn)足大機(jī)搗固進(jìn)度，考慮下雨、大風(fēng)等不可控因素，軌道測(cè)量可在精搗前一周左右完成。若因?yàn)榇髾C(jī)故障影響后續(xù)搗固，超過(guò)20 d的測(cè)量數(shù)據(jù)需要重新測(cè)量。

2.3 與線(xiàn)搗大機(jī)配合的要點(diǎn)

正式精搗前，線(xiàn)搗大機(jī)必須在TQI較好的標(biāo)準(zhǔn)段落或無(wú)砟段進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后才可作業(yè)。同時(shí)，施工單位、精調(diào)單位、工電段以及大機(jī)段應(yīng)建立溝通機(jī)制，定期就精搗方案和精搗質(zhì)量進(jìn)行分析。四大樁點(diǎn)、邊坡點(diǎn)等標(biāo)識(shí)要清晰易于查看與保存，一般標(biāo)識(shí)在線(xiàn)路外側(cè)的軌腰上。線(xiàn)搗大機(jī)以標(biāo)識(shí)清楚的里程點(diǎn)作為起步校核點(diǎn)，且測(cè)量人員應(yīng)及時(shí)與大機(jī)作業(yè)人員溝通，特別是線(xiàn)岔結(jié)合部和有砟無(wú)砟結(jié)合部。為了保障線(xiàn)間距達(dá)標(biāo)，左線(xiàn)平面應(yīng)向左偏2 mm，右線(xiàn)平面應(yīng)向右偏2 mm。單線(xiàn)鐵路應(yīng)以線(xiàn)路中心設(shè)計(jì)位置為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。質(zhì)檢方面應(yīng)安排相對(duì)小車(chē)質(zhì)檢人員緊跟大機(jī)，一般不超過(guò)200 m，橋上不超過(guò)500 m，及時(shí)把水平、三角坑等結(jié)果反饋給大機(jī)，以便大機(jī)及時(shí)調(diào)整，保證精搗質(zhì)量。大機(jī)搗固后，及時(shí)對(duì)搗固后的軌道進(jìn)行復(fù)測(cè)，并比對(duì)分析大機(jī)是否實(shí)現(xiàn)精搗方案的撥道量和起道量，查找差異原因，為后續(xù)精搗提供指導(dǎo)意見(jiàn)。道砟的飽滿(mǎn)度是影響精搗質(zhì)量的重要因素。在精搗前應(yīng)卸砟，使道砟與軌枕面齊平。當(dāng)大機(jī)搗固后，應(yīng)安排人工及時(shí)回砟。

2.4 線(xiàn)搗大機(jī)多次搗固后軌向不良的處理方式

一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)測(cè)量的數(shù)據(jù)提供給大機(jī)消除長(zhǎng)波，通過(guò)大機(jī)自動(dòng)超平提高短波平順性。統(tǒng)計(jì)3次精搗后，成昆鐵路復(fù)線(xiàn)冕米段TQI統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。軌距、水平、三角坑以及軌向和高低看，左右線(xiàn)搗固的質(zhì)量相當(dāng)。表1中未給出不同的大機(jī)的搗固效果.不同的大機(jī)搗固結(jié)果略有差異，高低效果較軌向效果好。隨著軌道上長(zhǎng)期跑車(chē)，高低TQI有一定的變化，軌向TQI變化不大。根據(jù)表1統(tǒng)計(jì)，按照2倍平均值作為消缺的依據(jù)，可以看出當(dāng)軌向TQI大于1.0時(shí)可以認(rèn)為搗固質(zhì)量不良。若大機(jī)再次處理軌向較大的地段沒(méi)有改善，可以認(rèn)為鋼軌存在硬彎影響了軌向。因此，該處的軌向需要特殊處理。

有砟段軌向處理除大機(jī)提高外，還可以通過(guò)人工方式處理。人工方式處理首先需要進(jìn)行軌枕編號(hào)。在軌道上已經(jīng)標(biāo)識(shí)了50 m點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以該段小里程端的里程加2位順序號(hào)從小到大順序編號(hào)，對(duì)應(yīng)區(qū)段起終軌枕號(hào)編號(hào)應(yīng)標(biāo)示齊全，中間僅每隔5根或10根軌枕標(biāo)注末2位整順序號(hào)[3]，如+005、+010、+015……。一般來(lái)說(shuō)，50 m范圍內(nèi)有83根或者84根軌枕。若現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤需重新標(biāo)識(shí)。其次，需要進(jìn)行軌道相對(duì)測(cè)量。為了減少測(cè)量誤差，相對(duì)測(cè)量時(shí)可每400 m進(jìn)行一次分段測(cè)量，然后強(qiáng)制生成軌枕號(hào)。最后，需要根據(jù)編制精調(diào)方案指導(dǎo)進(jìn)行有砟軌道精調(diào)。根據(jù)上述方法，某段超軌向不良地段按照精調(diào)方案進(jìn)行有砟軌道精調(diào)，精調(diào)完成后軌向TQI降至0.55。若提高調(diào)整比例，軌向TQI有進(jìn)一步提升的空間。

表1 冕米段有砟部分3次精搗后平均TQI統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)軌精調(diào)工作應(yīng)加強(qiáng)施工單位、精調(diào)單位、工電段以及大機(jī)段各方的協(xié)調(diào)和對(duì)接，做到各個(gè)工序有條不紊地進(jìn)行。無(wú)砟段應(yīng)加強(qiáng)焊軌管理，同時(shí)測(cè)量前應(yīng)安排重車(chē)對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行碾壓，以確保測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性；有砟段的攻絲、改錨、串枕等影響精調(diào)精搗質(zhì)量的消缺，應(yīng)在第一遍搗固后、第二遍搗固前完成；對(duì)于遺留的問(wèn)題，必須在第三遍搗固前完成。

通過(guò)本文的方法，彈性支承塊式無(wú)砟軌道精調(diào)3遍的TQI可以降至1.9以?xún)?nèi)，160 km·h-1時(shí)動(dòng)態(tài)TQI可以降至2.0以?xún)?nèi)。有砟段軌距TQI應(yīng)控制在0.3以?xún)?nèi)，通過(guò)大機(jī)提高軌向、高低、水平和三角坑等指標(biāo)。線(xiàn)路大機(jī)利用測(cè)量3遍的數(shù)據(jù)加自動(dòng)超平，可以使得靜態(tài)TQI降低2.7左右，160 km·h-1時(shí)動(dòng)態(tài)TQI可以降至2.8以?xún)?nèi)。對(duì)于有砟個(gè)別段落，由于鋼軌硬彎等因素影響了軌向，可以采用調(diào)整無(wú)砟軌道的方式對(duì)有砟段落進(jìn)行調(diào)整。