CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道施工精度和動(dòng)靜態(tài)精調(diào)工作要點(diǎn)

張 峰

(中鐵四局集團(tuán)有限公司,合肥 230023)

1 工程概況

武廣鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn) XXTJⅡ標(biāo)第 3設(shè)計(jì)單元范圍內(nèi)正線(xiàn)全部采用CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道,設(shè)計(jì)時(shí)速350 km。管內(nèi)正線(xiàn)全長(zhǎng) 100.975雙線(xiàn)公里,起訖里程DK1 455+202.7～ DK1592+585.18,其中:路基段長(zhǎng)度 48.457 km,橋梁段長(zhǎng)度 44.007 km,隧道段長(zhǎng)度8.511km。管段地處湖南省汨羅、長(zhǎng)沙及湘潭境內(nèi),線(xiàn)路經(jīng)過(guò)地段多為丘陵,全線(xiàn)結(jié)構(gòu)物較多,共有橋梁 70座,隧道 11座。雙塊式無(wú)砟軌道道床板設(shè)計(jì)寬度為2.8 m,采用 C40混凝土,設(shè)計(jì)使用年限不少于 60年,在路基和隧道段為單層配筋,在橋梁上為雙層配筋。

2 CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道道床板施工與精調(diào)

2.1 道床板施工

CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道是將雙塊式軌枕用工具軌組裝成軌排,以現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土方式將軌枕澆入連續(xù)均勻的鋼筋混凝土道床內(nèi),形成無(wú)砟軌道道床板,在無(wú)砟軌道道床板養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后鋪設(shè) 500 m廠(chǎng)焊長(zhǎng)鋼軌,然后進(jìn)行長(zhǎng)鋼軌工地焊接成無(wú)縫線(xiàn)路,在設(shè)計(jì)規(guī)定的鎖定軌溫條件下進(jìn)行無(wú)縫線(xiàn)路鎖定形成無(wú)縫線(xiàn)路無(wú)砟軌道。

無(wú)砟軌道道床板施工工藝流程:縱向及底層鋼筋綁扎→軌枕鋪設(shè)→工具軌鋪設(shè)→扣件固定→安裝調(diào)整螺桿支撐架→初始定向→粗調(diào)→安裝上層鋼筋、接地施作→安裝模板及固定體系→精調(diào)→澆筑范圍清潔、整理→灌注前軌檢小車(chē)檢測(cè)→灌注道床板→松扣件→拆支撐架、工具軌→養(yǎng)護(hù)。

2.2 精調(diào)工作

由于采用工具軌和無(wú)縫鋼軌線(xiàn)路工作狀況不同,且施工中由于工具軌(含接頭)的精度、軌枕與扣件系統(tǒng)誤差、施工過(guò)程中造成的偶然誤差和人為誤差等因素,造成無(wú)縫線(xiàn)路鎖定后,部分段落或部分點(diǎn)位軌道幾何狀況不能滿(mǎn)足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和行車(chē)舒適性的要求,必須進(jìn)行軌道精調(diào)。無(wú)砟軌道精調(diào)工作分為靜態(tài)精調(diào)和動(dòng)態(tài)精調(diào)兩個(gè)階段,其中靜態(tài)精調(diào)在長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)并完成鎖定后開(kāi)始,檢測(cè)車(chē)檢測(cè)前結(jié)束;動(dòng)態(tài)精調(diào)在檢測(cè)車(chē)檢測(cè)后開(kāi)始,直至線(xiàn)路各項(xiàng)動(dòng)、靜態(tài)指標(biāo)達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

軌道精調(diào)工作的總體要求為:軌道幾何精度和狀況滿(mǎn)足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),軌道具備持續(xù)開(kāi)行 350 km/h及以上高速動(dòng)車(chē)條件,并具有高平順性、高舒適度、高安全性。

CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道精調(diào)步驟如下。

(1)軌道靜態(tài)調(diào)整步驟:CPⅢ復(fù)測(cè)→扣件調(diào)查→焊縫檢查→軌道測(cè)量→現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)→調(diào)整量計(jì)算→軌道調(diào)整→軌道復(fù)測(cè)。

(2)軌道動(dòng)態(tài)調(diào)整步驟

①添乘 160 km/h軌檢車(chē)和 350 km/h動(dòng)檢車(chē),分析軌檢車(chē)的軌距、軌向、高低、三角坑、200 m TQI值和單項(xiàng) T值等指標(biāo),記錄動(dòng)檢車(chē)添乘時(shí)明顯晃車(chē)地段,分析動(dòng)檢車(chē)波形圖中三角坑、高低、水平、200 mTQI值和單項(xiàng) T值、垂向加速度和橫向加速度等動(dòng)力學(xué)指標(biāo)超標(biāo)點(diǎn)、波形圖突變、不平順段和周期性多波不平順段。

②對(duì)上述問(wèn)題點(diǎn)和問(wèn)題段落,對(duì)照波形圖的曲線(xiàn)起終點(diǎn)確定問(wèn)題點(diǎn)和問(wèn)題段落的準(zhǔn)確里程,根據(jù)波形圖初步分析原因并記錄。

③現(xiàn)場(chǎng)采用人工排查和軌檢小車(chē)測(cè)量,對(duì)問(wèn)題段落和問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)查找和分析,進(jìn)行缺陷處理和調(diào)整量計(jì)算,完成現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)、軌道調(diào)整和軌道復(fù)測(cè)。

2.3 雙塊式無(wú)砟軌道幾何形位產(chǎn)生偏差的原因分析

2.3.1 施工過(guò)程中的精度

雙塊式無(wú)砟軌道在施工過(guò)程中的精度主要由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)控制。

(1)基樁控制網(wǎng)(CPⅢ)精度與穩(wěn)定性。

(2)環(huán)境對(duì)全站儀和軌檢小車(chē)測(cè)量精度的影響。

(3)軌枕?yè)跫缜鍧嵓芭c扣件密貼程度。

(4)扣件系統(tǒng)的清潔程度。

(5)工具軌的加工精度與清潔程度。

(6)相鄰軌排連接精度。

(7)軌排支撐系統(tǒng)的剛度與穩(wěn)定性。

(8)灌注及混凝土等強(qiáng)期間的防碰撞。

2.3.2 精調(diào)過(guò)程中的精度

雙塊式無(wú)砟軌道在精調(diào)過(guò)程中的精度控制主要由以下幾個(gè)環(huán)節(jié)控制。

(1)基樁控制網(wǎng)(CPⅢ)精度與穩(wěn)定性。

(2)軌檢小車(chē)測(cè)量精度、控制與調(diào)整量計(jì)算方法。

(3)扣件系統(tǒng)的完好性與清潔程度。

(4)扣件系統(tǒng)與鋼軌的密貼程度及扣壓力控制。

(5)焊縫的打磨質(zhì)量與平直度。

(6)精調(diào)作業(yè)的工作質(zhì)量。

(7)單一的數(shù)據(jù)采集和分析手段造成精調(diào)工效低,效果不好。

2.4 雙塊式無(wú)砟軌道施工與精調(diào)期間精度控制方法

2.4.1 基樁控制網(wǎng)(CPⅢ)精度與穩(wěn)定性控制

CPⅢ基樁必須經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè),并經(jīng)精度評(píng)估合格后方可進(jìn)行無(wú)砟軌道施工與精調(diào)作業(yè)。CPⅢ基樁在路基及過(guò)渡段,自由設(shè)站需采用沉降變形小且穩(wěn)定的點(diǎn)位。在橋梁特別是大跨連續(xù)梁段,由于橋梁基礎(chǔ)下沉和梁體后期荷載引起的徐變上拱值的變化造成的綜合變位必須予以重視,自由設(shè)站在橋梁段采用的 CPⅢ基樁,應(yīng)盡量采用靠近橋梁固定支座附近的點(diǎn)。

2.4.2 環(huán)境對(duì)全站儀和軌檢小車(chē)測(cè)量精度的影響控制

在施工和精調(diào)過(guò)程中,氣象條件和外界因素對(duì)采集數(shù)據(jù)的精度影響非常大,全站儀和軌檢小車(chē)在工作全過(guò)程中,應(yīng)利用溫度比較恒定、風(fēng)力較小、濕度低于85%的時(shí)段(夜間和濕度較小的陰天最佳),現(xiàn)場(chǎng)必須杜絕強(qiáng)雜光干擾、施工機(jī)械振動(dòng)、車(chē)輛經(jīng)過(guò)和人員走動(dòng)。

2.4.3 軌枕?yè)跫缜鍧嵓芭c扣件密貼程度控制

軌枕是采用固定尺寸的剛性模具生產(chǎn),模具的各部尺寸均進(jìn)行周期性全檢,在出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格,但出廠(chǎng)的軌枕是采取隨機(jī)抽取的方式檢驗(yàn)并有若干次倒運(yùn),因此到達(dá)工地后要對(duì)扣件與擋肩之間的密貼情況進(jìn)行檢查,對(duì)擋肩與扣件之間夾雜的污物進(jìn)行清理,確?？奂c擋肩之間間隙≯0.3 mm。

2.4.4 扣件系統(tǒng)的清潔程度控制

雙塊式無(wú)砟軌道道床板由于需要使用工具軌,扣件在軌道板施工時(shí)就已經(jīng)就位,到換鋪長(zhǎng)鋼軌時(shí),最長(zhǎng)的要經(jīng)歷 10個(gè)月,期間造成的鋼墊板浮銹,施工及運(yùn)輸造成的砂、土、混凝土污染不可避免。局部墊板的缺失也由于種種外部原因經(jīng)常存在。在長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)前,必須將扣件逐套拆開(kāi)檢查,清除浮銹和砂、土、混凝土(含承軌槽及擋肩部位),并清洗扣件,補(bǔ)充丟失和損壞的墊板和擋塊。

在工具軌拆除后、長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)前、每次精調(diào)工作開(kāi)始前均需要進(jìn)行一次全面檢查、清理。

2.4.5 工具軌的加工精度與清潔程度控制

工具軌的挑選與處理極為重要,每次使用前必須認(rèn)真檢查,采用目測(cè)和 1 m靠尺進(jìn)行檢查,有硬彎的鋼軌必須報(bào)廢不用,軌頭不平直的,將不平直部分切除。

工具軌在使用后,其底面、軌底側(cè)面、軌頭內(nèi)側(cè)面有浮銹、水泥漿等污染物,下次使用前必須進(jìn)行檢查,人工輔以小型工具進(jìn)行清理,切不可打磨和鑿除,防止造成工具軌傷損。

2.4.6 相鄰軌排的連接精度控制

工具軌軌縫應(yīng)控制在 10 mm以?xún)?nèi),軌縫應(yīng)在 2根軌枕之間懸空,不得放置于軌枕上,并用魚(yú)尾夾板可靠連接。連接完成后,對(duì)軌頭側(cè)面和頂面平順性進(jìn)行檢查,不平順宜控制在 0.3 mm以?xún)?nèi),并不得超過(guò)0.5 mm。

2.4.7 軌排支撐系統(tǒng)的剛度與穩(wěn)定性控制

工具軌軌排橫向約束(路基段橫向地錨和橋隧段側(cè)向拉桿)不足時(shí),灌注道床板時(shí)由于施工人員荷載和混凝土灌注、振搗荷載極易造成軌排橫向偏位;螺桿調(diào)節(jié)器在與支承層頂面的接觸點(diǎn)必須穩(wěn)固、無(wú)虛渣,否則在灌注過(guò)程中容易下沉。

2.4.8 灌注與混凝土等強(qiáng)期間防止碰撞控制

道床板灌注時(shí),應(yīng)采取可靠措施防止機(jī)具與設(shè)備碰撞模板與軌排。至初凝前,應(yīng)禁止運(yùn)輸車(chē)輛等機(jī)具通過(guò),無(wú)法避免時(shí),必須設(shè)置專(zhuān)人防護(hù),防止碰撞造成道床板局部變位。

2.4.9 扣件系統(tǒng)與鋼軌的密貼程度及扣壓力控制

扣件系統(tǒng)的軌底面與墊板之間不密貼、彈條中部前端下頦與軌距塊凸臺(tái)間隙 ＞0.5 mm、軌距擋塊與軌底側(cè)面不密貼(＞0.3 mm)、軌距擋塊底部與承軌槽頂面不密貼等問(wèn)題,是造成軌檢小車(chē)采集數(shù)據(jù)不真實(shí)、精調(diào)不到位的主要原因,也是造成動(dòng)檢時(shí)三角坑、軌向、大小軌距、橫向加速度、垂向加速度等指標(biāo)超限的重要原因,嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及行車(chē)安全。必須對(duì)組裝后的工具軌排、每次精調(diào)軌檢小車(chē)采集數(shù)據(jù)前逐根軌枕、逐套扣件采用目測(cè)和塞尺檢查,不滿(mǎn)足要求的必須處理,墊板不密貼可采用調(diào)高墊板先行處理至密貼,扣壓力不足的使用扭矩扳手重新擰緊,軌距擋塊與軌底側(cè)面不密貼的采用合適的軌距調(diào)整擋塊使之密貼,軌距擋塊底部與承軌槽頂面不密貼,可采用合適的軌距調(diào)整擋塊使之密貼或清除扣件中的雜物進(jìn)行消除,處理完后再組織復(fù)查,確保軌道扣件系統(tǒng)“零缺陷”。

2.4.10 焊縫的打磨質(zhì)量與平直度控制

鋼軌焊縫的平整度和平直度對(duì)行車(chē)影響很大,但焊縫都在軌枕之間,即使采集了數(shù)據(jù),也無(wú)法通過(guò)調(diào)整件調(diào)整其幾何形態(tài),必須用 1 m靠尺對(duì)焊縫前后及焊縫位置進(jìn)行檢查,平整度和平直度不滿(mǎn)足要求時(shí),采用打磨或重新焊接的方式解決。

2.4.11 精調(diào)作業(yè)的工作質(zhì)量

(1)數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

根據(jù)軌檢小車(chē)采集的數(shù)據(jù),按照“先高低、后水平;先軌向、后軌距”的工作程序調(diào)整超限點(diǎn),在有超限點(diǎn)的地點(diǎn)必須進(jìn)行不少于 60m成段系統(tǒng)整治,切不可對(duì)單點(diǎn)進(jìn)行處理,防止出現(xiàn)新的病害。

另外,CPⅢ平面網(wǎng)可重復(fù)性測(cè)量精度 1.5 mm、高程網(wǎng)可重復(fù)性測(cè)量精度 2 mm,相對(duì) 350 km/h無(wú)砟軌道靜態(tài)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)大多指標(biāo)必須達(dá)到 1 mm以?xún)?nèi)的高標(biāo)準(zhǔn),完全達(dá)到絕對(duì)精度是不可能的。因此,在根據(jù)采集的軌道數(shù)據(jù)使用精調(diào)軟件計(jì)算靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)整量時(shí),計(jì)算原則是控制變化率,處理高低與水平(超高)值短波和長(zhǎng)波的不平順、軌距的遞變率和高程的遞變率,不可將軌道中線(xiàn)和高程按照設(shè)計(jì)值和實(shí)際值偏差量來(lái)計(jì)算,否則將造成反復(fù)調(diào)整、調(diào)整工作量和調(diào)整扣件用量過(guò)大。

(2)現(xiàn)場(chǎng)工作質(zhì)量的控制

進(jìn)入動(dòng)態(tài)調(diào)試階段,由于精調(diào)作業(yè)多在停止行車(chē)的夜間天窗點(diǎn)進(jìn)行,由于作業(yè)環(huán)境照明不足,采集數(shù)據(jù)前扣件狀況檢查難以保證無(wú)缺陷,部分軌距擋塊與軌底側(cè)面縫隙沒(méi)有消除,造成采集和分析數(shù)據(jù)在個(gè)別軌枕位置不準(zhǔn)確,反映在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的結(jié)果是造成了人為的軌向不良,且由于天窗時(shí)間短,復(fù)測(cè)與精調(diào)作業(yè)又無(wú)法在同一工作面同時(shí)進(jìn)行?？刹捎脤?zhuān)人檢查更換后的扣件質(zhì)量,同時(shí)在直線(xiàn)地段用人工拉 10 m弦線(xiàn)對(duì)更換扣件段落的軌向進(jìn)行檢查、處理;圓曲線(xiàn)地段也可用人工拉 10 m弦線(xiàn)檢查正矢的變化率,有異常時(shí)再使用軌檢小車(chē)進(jìn)行復(fù)測(cè)、處理。

2.4.12 采用多種手段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,提高精調(diào)效果和工效

動(dòng)態(tài)調(diào)試過(guò)程中,除“優(yōu)先公里”和Ⅲ級(jí)及以上超限點(diǎn)需要當(dāng)天消除外,“計(jì)劃公里”和Ⅲ級(jí)以下超限點(diǎn)可隔日消除,此時(shí)可采用軌檢小車(chē)采集數(shù)據(jù),并結(jié)合觀察輪對(duì)在鋼軌頂面形成的“光帶”、目視觀察軌向,以及弦線(xiàn)檢查等傳統(tǒng)軌道測(cè)量方式綜合確定軌道精調(diào)方案,確保精調(diào)一次到位。

3 幾點(diǎn)體會(huì)

(1)施工期間軌道幾何精度是無(wú)砟軌道精度的基礎(chǔ)。必須從多環(huán)節(jié)把關(guān),確保施工期軌道幾何精度最佳,以減少無(wú)縫線(xiàn)路鋪設(shè)后的精調(diào)工作量。

(2)確?？奂到y(tǒng)和無(wú)縫線(xiàn)路“零缺陷”是軌道靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)整的前提。軌枕承軌槽、擋肩及扣件系統(tǒng)的污染、扣件系統(tǒng)與鋼軌不密貼會(huì)造成軌檢小車(chē)檢測(cè)數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映軌道幾何狀況,必須在認(rèn)真檢查、消除后才可以進(jìn)行軌道數(shù)據(jù)的采集和分析、計(jì)算工作。

(3)動(dòng)車(chē)檢測(cè)前,靜態(tài)調(diào)整必須按照規(guī)范要求的精度完成,并完成全管段靜態(tài)調(diào)整后的軌道數(shù)據(jù)復(fù)測(cè)工作。

(4)分析數(shù)據(jù)和計(jì)算調(diào)整量不能機(jī)械地將軌道強(qiáng)行按照設(shè)計(jì)位置調(diào)整,而是以設(shè)計(jì)中線(xiàn)、高程、超高為參考,以軌距、軌向、高低、水平等為基準(zhǔn),變化率為控制指標(biāo),才能以最經(jīng)濟(jì)的工作量確保行車(chē)的最佳舒適性。

(5)動(dòng)態(tài)調(diào)整期間,結(jié)合各指標(biāo)超限點(diǎn),重點(diǎn)分析低速軌檢和高速動(dòng)檢波形圖,以每 200 m TQI值和各指標(biāo)分項(xiàng) T值超限段作為精調(diào)的依據(jù),系統(tǒng)地對(duì)軌道進(jìn)行成段采集數(shù)據(jù)和調(diào)整,不得簡(jiǎn)單地根據(jù)超限點(diǎn)類(lèi)別和里程進(jìn)行單點(diǎn)處理,否則事倍功半。

(6)單一的軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析方式,不易發(fā)現(xiàn)軌道的個(gè)別問(wèn)題點(diǎn),結(jié)合傳統(tǒng)的目視、弦線(xiàn)和觀察“光帶”的方法,可全面掌握軌道的病害位置和類(lèi)型。

(7)長(zhǎng)軌鋪設(shè)與線(xiàn)下土建施工單位的責(zé)任劃分應(yīng)明確。線(xiàn)下土建單位將扣件檢查清理完畢后,有關(guān)單位應(yīng)牽頭組織雙方進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交接,鋪軌單位接收線(xiàn)路后,應(yīng)負(fù)責(zé)鋪軌前的扣件防護(hù),長(zhǎng)軌條鋪設(shè)完成線(xiàn)路鎖定后,雙方再進(jìn)行交接。這樣雙方各負(fù)其責(zé),相互交接的過(guò)程,其實(shí)也是互相把關(guān)和檢查的過(guò)程,雖然增加了工作程序和工作量,但可以確?？奂粫?huì)丟失、損壞,或丟失、損壞后能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

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