滬寧城際高速鐵路道岔鋪設施工測量技術

武鳳遠，胡云凌

(上海鐵路局建設管理處，上海 210071)

滬寧城際高速鐵路設計列車運營速度為350 km/h，正線道岔采用國內自主研發的18號道岔共120組和42號道岔共6組。18號道岔采用半徑為1 100 m的相離單圓曲線線型，道岔前長31.729 m，后長37.271 m，全長 69 m。列車直向通過速度為 350 km/h，側向通過速度為80 km/h，鋼軌為60 kg/m。道岔前后的連接段為雙塊式無砟軌道。聯絡線所使用的42號道岔為半徑5 000 m的圓曲線和拋物線線型，道岔前長60.573 m，后長96.627 m，全長157.2 m。列車直向通過速度為350 km/h，側向通過速度為160 km/h。兩種道岔軌下基礎均為軌枕埋入式無砟軌道。

高速鐵路道岔具有高列車通過速度、高安全性、高可靠性和高舒適度的特點，為使不同形式軌道結構(正線為CRTSⅠ型板)間的線路能達到良好的平順性，除了嚴控道岔的出廠質量，妥善安排運輸，安全儲放道岔部件外，無砟道岔鋪設安裝時的測量定位和道床板澆筑后的精調工作都對道岔安裝后的最終運營質量具有極大的影響。本文即針對滬寧城際高速鐵路無砟道岔鋪設過程中的軌道測量技術進行探討。

1 道岔鋪設中軌道測量概述

鑒于高速鐵路列車運營速度快和高安全性的要求，軌道線型施工質量是保證線路平順性的關鍵因素。軌道施工時，測量是控制施工及檢測施工成果的主要手段，測量數據的精度和準確性對軌道施工影響最為直接。為提高測量成果質量，需要準確分析軌道類型和特點、適當的測量控制方式、穩定合理的測量環境、使用高精度測量儀器以及富有經驗的測量人員等各項保證因素齊備。

滬寧高鐵正線和站線均采用CRTSⅠ型預制板式無砟軌道，在兩塊軌道板中間位置設置了凸型擋臺，用于縱向支撐軌道板。軌道板底部充填CA砂漿起固定和支撐作用。為便于裝載，道岔分段運輸，道岔的關鍵部件在廠內預裝，其他部件散裝，運至施工現場后采取原位組裝。道岔前后的連接段也采取組裝軌排、原位澆筑道床板混凝土的形式施作。

1.1 軌道測量的精度控制

高速鐵路控制網屬于分級布設的控制網。鐵路沿線建立基礎平面控制網CPⅠ(為全線各級平面控制測量的基準)，線路平面控制網CPⅡ(勘測、施工階段的線路平面控制和無砟軌道施工階段軌道控制網起閉的基準)，軌道控制網CPⅢ(沿線路布設的三維控制網)，沿線路成對布設的三維控制網，起閉于基礎平面控制網(CPⅠ)或線路控制網(CPⅡ)，一般在線下工程施工完成后進行施測，為軌道施工和運營維護的基準。CPⅢ網按自由設站邊角交會方法測量。點對的縱向間距為60 m左右、橫向為線路結構物寬度，測量精度為相鄰點位的相對點位中誤差＜1 mm。

作為軌道定位的控制基準點，CPⅢ基準點為永久性控制點，控制點標識要求清晰、齊全、便于使用。當采用導線測量時，CPⅢ控制網應附合到CPⅠ或CPⅡ上，并采用固定數據平差。當采用后方交會法測量時，CPⅢ控制網應采用獨立自由網平差，并在CPⅠ或CPⅡ中置平。所謂置平，即CPⅢ控制網與CPⅠ或CPⅡ控制網通過最小二乘方法獲得最合理的聯系，但CPⅢ控制網不做任何改變。

CRTSⅠ型軌道板安裝時，為了進一步提升軌道的平順性，在相鄰兩塊板的中間凸型擋臺上增設了GRP點，即加密軌道基準點。軌道板調整時，在GRP點上設站，實時觀測軌道板上標架棱鏡三維坐標進行調整。

1.2 道岔施工過程中的精調

為順利開展道岔精調，需做好如下準備工作:

1)人員培訓。應對所有參與道岔精調人員進行培訓，全面熟悉精調過程和質量控制要求。

2)軌道測量設備。需按照測量精度要求準備好相應的精調測量設備。全站儀、軌檢小車、道尺、支距尺、靠尺、塞尺等，確認儀器尺具均在鑒定的有效期限內。全站儀的精度應滿足相應的指標要求。

3)CPⅢ復核。復測道岔精調過程中使用的CPⅢ點坐標，對于已損壞的CPⅢ點應增設、再測量，并納入原CPⅢ網內進行嚴密平差檢算，各項指標符合要求后方可作為有效的CPⅢ點。CPⅢ點間相對點位精度為1 mm。

4)數據的準備。根據測量軟件系統的要求輸入相應的道岔幾何參數、線路線形數據及控制點信息。

全面認真檢查道岔的形態。道岔支撐系統應穩固，無翹起或損壞。鋼軌頂面和內軌面應干凈無雜物附著，以免引起數據的“跳動”。彈性鐵墊板安裝方向正確，固定螺栓扭力滿足300～350 N·m。軌底橡膠墊板位置擺放妥當。T型螺栓、平墊圈螺母和Ⅱ型彈條安裝正確，彈條的緊固以三點接觸為準，螺母扭矩約為120～150 N·m。使用塞尺檢查鋼軌外側底部和軌距塊需密貼、尖軌同基本軌間隙、尖軌同滑床板間隙、尖軌同基本軌間頂鐵間隙、可動心軌同翼軌間隙等是否都滿足限差要求。使用靠尺檢查魚尾板夾接鋼軌的順直度。以上檢查均為確保測量數據真實可靠，不致出現假數據誤導精調工作。

1.3 測量作業

經過上述檢查，確認各項條件都滿足要求后即可開展道岔的測量精調作業。按照道岔調整的步驟，測量工作主要有以下內容:

1)自由設站。全站儀經整平后照準3個CPⅢ點，即可通過內置程式計算出全站儀的三維坐標，多出的觀測量用于全站儀平差檢算，提高全站儀設站精度。設站完成后需要對測站60 m外的CPⅢ點放樣，確認設站精度;18號道岔總長69 m，遵循目前精密測量儀器的精度標準，單站檢測10～60 m及兩站需搭接8～10根軌枕的基本要求，根據道岔施工經驗，需對道岔前后至少35 m連接段聯合測量，建議按圖1所示方式設站測量。相鄰測站重疊觀測的CPⅢ點不應少于2對。

圖1 自由設站方式

42號道岔測量方式和18號道岔的測量方式類似，設站要求、相鄰測段搭接長度和道岔前后連接段的要求一樣。

2)道岔平面位置放樣。為避免累計誤差，在道岔擺放前，需要對道岔位置的各關鍵點進行放樣定位。標注岔心樁、岔首中樁、尖軌跟端中樁、轍叉前端中樁、轍叉跟端中樁和外移樁位置。

3)道床板施工過程中軌道調整。通過軌道檢測系統實時檢測軌道的軌向、軌距、高低和水平等幾何形位。軌道調整需視調整情況進行數遍。初次調整為粗調，粗調精度為高低－5～0 mm，軌向±2 mm，軌距±2 mm。再次精調的目標需遵照高速鐵路無砟軌道精調后的驗收標準(表1)進行。每次精調完成后均需對道岔進行一次全面測量，檢測軌道的30 m短波正矢偏差是否合乎標準要求。

道岔調整過程遵循“先直股后曲股，先軌向后高低”的原則。

表1 無砟軌道靜態鋪設精度標準［1］

4)澆筑道床板混凝土、軌縫焊接和IRJ(絕緣接頭)制作完成后還需再次進行精調。精調時的測量工作同3)內容一樣。

5)動態檢測過程中的精調。由于動態檢測的里程誤差范圍大，同時為了檢測道岔和前后正線軌道連接的長波平順性，需延長連接段的范圍，要求道岔前后軌道各延長300 m測量。

1.4 軌道調整過程中的要點

CPⅢ控制點棱鏡安裝時需檢查安裝軸內是否有雜物，棱鏡安裝軸需干凈、無異物，同時需將棱鏡調整水平;全站儀的三腳架應安裝穩定，且不得接觸道岔部件、如道床板鋼筋和鋼軌等;全站儀內需輸入溫度和氣壓改正數;軌檢小車由遠及近向著全站儀的方向逐根軌枕調整測量可保持數據精度;軌道精調時，除按照上述驗收標準進行調整外，為減少調整次數，提高精調效率，參考相關德國道岔測量調整專家經驗和德國軌道調整的規范，將相鄰枕間的軌向、軌距、高低、超高的變化率控制在0.6 mm以內;精調過程中，根據實際情況，結合軌距尺對調整后軌道進行檢核，并拉10 m弦線對正矢量進行調整，使偏離值不超出2 mm;為避免調整當前軌枕對已調軌枕造成影響，調整完當前軌枕后軌檢小車需退回3根軌枕進行復查;曲股不允許出現反超高;澆筑道床板混凝土后的精調工作中，每次軌道調整時，一次松開扣件的數量不得過多，視軌溫情況一般松開扣件數為8～15根。

1.5 常見問題

1)測量儀器未經仔細校核。未經校驗的儀器設備不能保證數據的正確性，會誤導施工。

2)CPⅢ控制點基樁在施工過程中受損，不能保證全站儀自由設站時CPⅢ控制點數量，不利于測段間的搭接。道岔支撐工裝不穩固，如因支撐螺桿下部不穩固造成調整過程中數據異常變化。

3)正線(道岔連接段)施工和道岔施工不協調，道岔和正線軌道分開獨立施工導致道岔施工測量時連接段長度不足。

4)對道岔曲股調整不重視。在當前的驗收規范中對曲股軌道線型的驗收標準不明確。曲股作為道岔的組成部分，在道岔運營中起著非常重要的作用，曲股線型對道岔磨耗和使用壽命有一定的影響。

5)特別需要注意的是道岔施工和CRTSⅠ型板施工測量時使用的控制點不同，道岔施工測量時如其前后正線和站線的GRP點已設立，為保證道岔和正線的順接，需對影響范圍內的GRP點進行放樣，檢查誤差是否超限。

6)針對道岔和軌道施工初期常見的問題，建設單位及時組織所有施工單位進行人員培訓，對正線施工單位和道岔施工單位進行接口協調，并邀請有經驗的國外軌道咨詢公司進行專業指導，避免相同問題重復出現，為后期道岔施工時和澆筑混凝土后道岔精調工作打下良好基礎。

2 結語

滬寧城際高速鐵路首次大量使用國內自主研發的18號道岔和42號道岔，工期極為緊張。道岔幾何形位于2010年5月完全通過靜態驗收［2-4］。聯調聯試及運行試驗結果表明，滬寧城際鐵路軌道包括岔區在內的幾何狀態、區段軌道平均TQI均滿足動車組350 km/h及以下速度運營的相關要求。其它直接受幾何形位影響的動力響應參數如輪軸橫向力、脫軌系數等均遠遠低于允許值。施工過程中采用先進的測量技術，為岔區軌道精確定位和后期運營安全提供了保障。

［1］中華人民共和國鐵道部.鐵建設［2005］160號 客運專線鐵路軌道工程施工質量驗收暫行標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［2］德國海特坎普軌道公司.無砟道岔線性評估報告［R］.德國海特坎普軌道公司，2010.

［3］趙智，秦瑞謙，萬軼.時速350 km無砟道岔施工技術［J］.鐵道建筑，2010(1):17-20.

［4］陳孟強，倪平.京津城際鐵路長枕埋入式大號無砟道岔施工技術［J］.鐵道建筑，2008(增):181-185.