淺談高速鐵路軌道精調(diào)

趙軍超

摘要：鄭徐高鐵是我國自主研制的CRTSⅢ型板式無砟軌道大規(guī)模應(yīng)用的第一條線路，是自主化程度、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高的一條線路。本文主要以鄭徐高鐵為載體，對CRTSⅢ型板軌道精調(diào)的測量、人員、設(shè)備、施工工序等進(jìn)行闡述和探討，以供借鑒。

Abstract： Zhengxu high-speed rail is the first line of the CRTS type slab ballastless track for a large-scale application developed in China. It is a line of autonomy and high standard of construction. In this paper， we mainly discuss the measurement， personnel， equipment， construction process and so on of the CRTS III plate track fine adjustment with the Zhengxu high-speed rail as the carrier.

關(guān)鍵詞：鄭徐高鐵；軌道精調(diào)；絕對測量；相對測量

Key words： Zhengxu high speed rail；track precise adjustment；absolute measurement；relative measurement

中圖分類號：U215.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）19-0151-03

1 精調(diào)準(zhǔn)備工作

軌道精調(diào)的質(zhì)量及進(jìn)度，除了精調(diào)過程中的人員、材料、測量組織及方案制定、過程控制等因素外，還有無砟軌道板鋪設(shè)、精測網(wǎng)布設(shè)及完善程度等基礎(chǔ)因素。

1.1 完善精測網(wǎng)

軌道板的鋪設(shè)和軌道的精調(diào)依據(jù)的控制網(wǎng)基準(zhǔn)均為軌道控制網(wǎng)，軌道板的鋪設(shè)精度直接決定了精調(diào)工作量的大小和質(zhì)量。軌道板的鋪設(shè)精度越高，精調(diào)工作量就會越小。控制網(wǎng)是軌道精調(diào)作業(yè)的測量基準(zhǔn)，在軌道精調(diào)作業(yè)前為保證作業(yè)基礎(chǔ)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)軌道的平順性要求，必須采用經(jīng)過復(fù)測的貫通的精測網(wǎng)數(shù)據(jù)成果。

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

①基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)。包括最新的CPⅢ點(diǎn)坐標(biāo)、線路平縱斷面資料、適合所選擇的測量儀器的線路線性數(shù)據(jù)等。對準(zhǔn)備好或編輯好的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場抽查復(fù)核，確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)無誤。

②軌道板編號。CRTSⅢ板鋪設(shè)時全線無貫通統(tǒng)一的編號，在精調(diào)工作開始前依據(jù)運(yùn)營里程，沿里程增加方向按上下行分線獨(dú)立編號，形成“行別標(biāo)識+板所在公里數(shù)+板序列號”，現(xiàn)場每塊板均有獨(dú)立唯一依序的編號。這樣便于軌道測量時數(shù)據(jù)采集分析及定位調(diào)整。

1.3 選擇測量方式及儀器

測量是軌道精調(diào)的基礎(chǔ)工作，也是精調(diào)工作成敗的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的軌道精密測量，是依據(jù)CPⅢ點(diǎn)自由設(shè)站，逐根枕采集軌面絕對坐標(biāo)位置及相關(guān)幾何尺寸，精度高，能有效檢測軌道長短波不平順。近年伴隨著高鐵建設(shè)和軌道運(yùn)營維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的積累，在傳統(tǒng)精密測量的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新出“絕對+相對”的測量模式。“絕對+相對”的測量模式大大地提高了測量作業(yè)效率，尤其是“相對”測量是在傳統(tǒng)軌道檢查儀的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，增加軌枕識別和調(diào)軌功能，能夠快速檢測短波和幾何尺寸病害。在鄭徐精調(diào)作業(yè)過程中，第一遍精調(diào)傳統(tǒng)測量作業(yè)模式，主要控制和消滅長波不平順病害；在第2-3遍的精調(diào)作業(yè)中，選擇“相對”測量模式，快速消滅短波病害，降低軌道TQI值，提升平順性。

1.4 人員材料準(zhǔn)備

在精調(diào)前要對人員材料提前計劃。每個段在人員方面分三個隊伍：一是專職管理人員2-3人，負(fù)責(zé)鄭徐精調(diào)的組織、方案審核、技術(shù)卡控；二是測量人員，負(fù)責(zé)現(xiàn)場測量及數(shù)據(jù)分析和方案制定；三是現(xiàn)場精調(diào)人員200至300人，負(fù)責(zé)根據(jù)方案實(shí)施現(xiàn)場調(diào)整。要提前對相關(guān)人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使其盡早上手，熟練各項程序，提高作業(yè)效率和作業(yè)精度。在材料方面，因精調(diào)需求材料量較大，在精調(diào)前督促落實(shí)材料按現(xiàn)場扣件50%的量準(zhǔn)備，其中3mm以內(nèi)的高程和平面調(diào)整件占大部分。

1.5 軌道狀態(tài)檢查確認(rèn)

①鋼軌采用肉眼全面檢查，應(yīng)無污染、無低塌、無掉塊、無硬彎等缺陷。鋼軌工作邊無殘留混凝土等粘結(jié)物。

②扣件應(yīng)安裝正確，無缺少、無損壞、無污染、無空吊，扭力矩達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（±10%），彈條中部前端下頦與軌距塊凸臺間隙不大于0.5mm，軌底外側(cè)邊緣與軌距塊間隙不大于0.3mm，軌枕擋肩與軌距塊間隙不大于0.3mm。

③軌道精調(diào)前對焊縫全部進(jìn)行檢查，主要測量焊縫平直度，對滿足規(guī)范要求的處所及時進(jìn)行處理。

2 精調(diào)組織實(shí)施

2.1 測量及方案制定

①絕對測量。

組織實(shí)施的第一遍測量為絕對測量，部分區(qū)段組織2遍。絕對測量選用的儀器安博格絕對測量系統(tǒng)。

絕對測量是基于CPⅢ控制網(wǎng)，先用全站儀自由設(shè)站后方邊角交會的方式確定全站儀中心的三維坐標(biāo)，再按極坐標(biāo)測量的方法測量軌道上軌檢小車?yán)忡R點(diǎn)的坐標(biāo)，最后與軌道點(diǎn)的設(shè)計坐標(biāo)進(jìn)行比較，計算該軌道點(diǎn)測量坐標(biāo)和設(shè)計坐標(biāo)的差值，從而逐步把軌道調(diào)整到位的方法。

鄭徐的軌道控制網(wǎng)精度較好，設(shè)站精度一般不低于0.7mm，單站測量長度約為60m；兩站重疊不少于10根軌枕；一個班組每天測量作業(yè)量約為1km。

②相對測量。

在根據(jù)第一遍絕對測量的數(shù)據(jù)完成精調(diào)后，組織實(shí)施2遍相對測量，并根據(jù)相對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。相對測量選用的是日月明軌道測量小車。

此相對測量不用再依據(jù)CPⅢ進(jìn)行建網(wǎng)，但必須提前將線型數(shù)據(jù)、每根枕的里程等提前導(dǎo)入到小車測量系統(tǒng)內(nèi)，測量效率較高，可達(dá)每小時1km左右；并且具備良好的模擬調(diào)整功能，可以根據(jù)現(xiàn)場需求，設(shè)置靜態(tài)TQI目標(biāo)值，對超限處所進(jìn)行設(shè)備和調(diào)整。本次鄭徐在線路長波偏差已經(jīng)消除的情況下，針對軌道短波不平順及幾何尺寸超限，通過快速相對測量系統(tǒng)，檢測、模擬調(diào)整、現(xiàn)場實(shí)施，快速提升軌道平順性，降低軌道靜動態(tài)TOI值。

③方案制定。

方案制定嚴(yán)格按照相關(guān)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)堅持以軌道平順性為核心的理念，即軌道線形調(diào)整，嚴(yán)格控制周期性不平順，特別是注重軌向、水平10～20m周期性不平順性的控制。平面位置和軌向以外軌為基準(zhǔn)，高程和高低以內(nèi)軌為基準(zhǔn)。調(diào)整時先整體后局部。特別是在長波不佳的區(qū)段，可首先基于平面和高程偏差整體曲線圖，大致標(biāo)出期望的線路走向或起伏狀態(tài)，先分析整體調(diào)整方案，再細(xì)化局部調(diào)整方案。調(diào)整時先軌向，后軌距。軌向的優(yōu)化通過調(diào)整外軌的平面位置來實(shí)現(xiàn)，內(nèi)軌的平面位置利用軌距及軌距變化率來控制；單獨(dú)軌距超限只橫向調(diào)整內(nèi)軌即可。

2.2 無砟軌道現(xiàn)場精調(diào)

①現(xiàn)場人員配置（表1）。

②基本作業(yè)流程。

1）作業(yè)負(fù)責(zé)人按照精調(diào)報表數(shù)據(jù)逐塊板逐根枕現(xiàn)場劃撬。

2）高程調(diào)整：動道前對需調(diào)整地段的幾何尺寸做一遍檢查記錄，在一股鋼軌調(diào)整完畢后，進(jìn)行第二遍的幾何尺寸檢查并做記錄，利用第一遍檢查的平面數(shù)值卡控第一次的調(diào)整，如第一次和第二次檢查的幾何尺寸無偏差，開始調(diào)整另一股鋼軌，調(diào)整完畢后做第三次的幾何尺寸檢查回檢，并和前兩次檢查數(shù)據(jù)作比較，如有偏差根據(jù)軌距數(shù)值大小先復(fù)緊內(nèi)側(cè)或外側(cè)扣件，確保軌距和第一遍檢查數(shù)值一致。如無偏差本撬軌道高程調(diào)整結(jié)束。

3）平面軌向調(diào)整：平面軌向調(diào)整和高程調(diào)整步驟基本一致，只是在一股調(diào)整完畢后，根據(jù)第二遍軌距檢查數(shù)值相加調(diào)整軌的調(diào)整量要與第一遍檢查數(shù)值基本相符。在另一股調(diào)整完畢后，第三遍檢查數(shù)值與第一遍檢查數(shù)值要基本相符。

4）調(diào)軌人員根據(jù)預(yù)先計算的調(diào)整量按撬對位進(jìn)行散料。

5）在現(xiàn)場負(fù)責(zé)人第一遍檢查后按撬松開扣件螺栓，每一撬頭多送開兩根軌枕扣件；起道，起道不可過高并要避開焊縫位置。

6）更換調(diào)整配件：在扣件松開壓機(jī)起道后調(diào)軌人員從一頭逐根枕拿掉扣件，抽出軌下鐵墊板更換調(diào)整件，并負(fù)責(zé)清掃擋肩和承軌臺，檢查復(fù)核原有調(diào)整件型號（以防在前期調(diào)查當(dāng)中個別有誤），標(biāo)記新更換調(diào)整件型號，安裝扣件時，對絕緣軌距塊要逐個砸下，確保與軌底密貼。螺紋道釘要用手?jǐn)Q下去，確保螺紋與套管內(nèi)絲正確結(jié)合，防止機(jī)械復(fù)緊扣件時將套管內(nèi)絲損壞。

7）扣件檢查、清掃：按照要求單撬作業(yè)完畢后，對松開過的扣件逐個使用塞尺檢查彈條三點(diǎn)接觸情況，并使用扭力矩扳手復(fù)緊，清掃軌道板的污土雜物，轉(zhuǎn)入下一撬。

8）質(zhì)量回檢：所有調(diào)整完畢后，回檢幾何尺寸不能有超出靜態(tài)管理值。如超出標(biāo)準(zhǔn)或不達(dá)標(biāo)，應(yīng)重新作業(yè)直至符合標(biāo)準(zhǔn)。

9）數(shù)據(jù)匯總：將精調(diào)完畢后的精調(diào)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場扣件使用情況形成臺賬，隨時根據(jù)精調(diào)情況更新。

2.3 有砟軌道精調(diào)

有砟軌道精調(diào)的基礎(chǔ)是在上砟整道階段和精細(xì)整道階段的大機(jī)搗固、穩(wěn)定作業(yè)。

《高速鐵路軌道工程施工技術(shù)指南》中，對此分層上砟整道階段要求進(jìn)行四次循環(huán)大機(jī)補(bǔ)砟、配砟整形、搗固、穩(wěn)定作業(yè)，達(dá)到初期穩(wěn)定狀態(tài)。在此施工過程中，尤其應(yīng)重視大機(jī)穩(wěn)定作業(yè)，這是必不可少的一道施工工序。如果采取人工抬道作業(yè)，在后期大機(jī)搗固穩(wěn)定作業(yè)中就應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)。

精細(xì)整道，是在線路完成鎖定、鋼軌進(jìn)行打磨、軌距進(jìn)行初步調(diào)整后開始進(jìn)行，一般也要進(jìn)行起道、撥道、搗固、穩(wěn)定等四個循環(huán)。只有充分保證搗固穩(wěn)定遍數(shù)，有砟軌道的道床密實(shí)度才能得到保證，動態(tài)檢測TQI值才能下降。在精細(xì)整道階段，每遍的起撥道量也應(yīng)嚴(yán)格控制，盡量不要大于15mm/遍。

3 動態(tài)檢測及復(fù)核

鄭徐高鐵順利完成提速試驗(yàn)，檢測列車以385km/h進(jìn)行檢測時，鄭徐正線檢測全線消滅Ⅱ級以上病害，優(yōu)良率100%，無動力學(xué)超限。無砟區(qū)段TQI平均值為2.1-2.2mm之間，有砟區(qū)段TQI平均值為3.3-3.8mm，全線無TQIⅡ級偏差單元，無TQIⅠ級偏差單元，滿足《高速鐵路工程動態(tài)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》全線TQIⅠ級偏差累計單元長度不大于5%的要求。輪軸橫向力、脫軌系數(shù)和輪重減載率均滿足評判標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 精調(diào)重點(diǎn)注意事項

4.1 注重變化率的控制

軌距變化率是軌道精調(diào)過程中需要重點(diǎn)控制的一個指標(biāo)，在《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則》的要求基礎(chǔ)上，進(jìn)一步嚴(yán)格軌距變化率的卡控，要求相鄰兩根枕的軌距變化不超過0.3mm，相鄰三根枕軌距變化不超過0.5mm，保證軌道的平順性要求。

4.2 注意作業(yè)條件控制

精調(diào)作業(yè)要嚴(yán)格卡控各方面作業(yè)條件。上道前保證所使用工機(jī)具達(dá)標(biāo)，并做好道尺校驗(yàn)，內(nèi)燃扳手扭力矩調(diào)整到位等等。每日精調(diào)作業(yè)前要對軌溫實(shí)際測量記錄，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，根據(jù)當(dāng)日軌溫結(jié)合《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則》控制每一撬松扣件的數(shù)量，嚴(yán)禁為了提高速度而超范圍松扣件。精調(diào)作業(yè)過程中嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)前、中、后3遍道尺卡控軌道幾何尺寸，保證精調(diào)質(zhì)量。

4.3 注重大跨度連續(xù)梁地段的精調(diào)

大跨度連續(xù)梁上CPⅢ點(diǎn)誤差較大，建站時無法采用，須使用相鄰CPⅢ點(diǎn)建站，測量結(jié)果顯示連續(xù)梁偏離設(shè)計高程最大偏差為-13mm，連續(xù)梁最低點(diǎn)處低于相鄰簡支梁高程約10mm。建站精度的不足會影響連續(xù)梁范圍內(nèi)的軌道精調(diào)工作，且大跨度連續(xù)梁的徐變會隨溫度而變化，連續(xù)梁范圍內(nèi)的軌道須在不同溫度下反復(fù)精測精調(diào)。我們采用先用絕對測量對整體線性進(jìn)行約束后再采用相對測量進(jìn)行精調(diào)，可減少工作量。

4.4 注重軌溫調(diào)節(jié)器精調(diào)

鄭徐高鐵開蘭特大橋上下行DK80+770-DK81+085間安裝有4組國產(chǎn)軌溫調(diào)節(jié)器，軌溫調(diào)節(jié)器采用的為雙塊式無砟軌道與前后Ⅲ型板進(jìn)行搭接，由于雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)施工精度明顯低于前后Ⅲ型板，在未鋪設(shè)軌溫調(diào)節(jié)器前，無砟軌道已經(jīng)存在很大偏差，加上國產(chǎn)軌溫調(diào)節(jié)器錨固螺未采用偏心結(jié)構(gòu)，調(diào)整高低及軌向時都是松開T型螺栓，導(dǎo)致調(diào)整時高低、軌向相互影響，需反復(fù)精調(diào)，給精調(diào)帶來了很大的難度。建議后期可與設(shè)計部門聯(lián)系將錨固螺栓改造成偏心結(jié)構(gòu)，減輕維修工作量。

5 結(jié)束語

軌道精調(diào)的概念，是伴隨著我國高速鐵路建設(shè)，尤其是軌道控制網(wǎng)的應(yīng)用，逐步在鐵路系統(tǒng)進(jìn)行普及。軌道精調(diào)的基礎(chǔ)是高鐵建設(shè)過程中勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)和運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”，即三個施工階段的控制網(wǎng)有著統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算基準(zhǔn)。軌道精調(diào)是在開通前對軌道幾何尺寸系統(tǒng)性的消缺、整修，能夠有效地保障軌道的高平順性，是線路開通前必不可少的步驟。它的成敗，直接決定了線路開通后的運(yùn)營品質(zhì)。

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