彈性支承塊式無砟軌道精調施工質量控制分析

方 筠 龐旭卿, 2

(1.陜西鐵路工程職業技術學院， 陜西 渭南 714000；2.西安理工大學 ， 西安 710048)

我國新建鐵路長大隧道普遍采用無砟軌道，主要軌道結構形式包括板式、雙塊式和彈性支承塊式三種[1]。其中，彈性支承塊式無砟軌道具有施工進度快、抗列車沖擊和抗疲勞作用能力強、使用壽命長、運營階段易維修等優點。因此在我國交通工程領域有著極為廣闊的應用前景[2-4]。國內外一些學者對彈性支承塊式無砟軌道的施工技術進行了研究，李江龍[5]以紅嶺隧道無砟軌道施工為背景，介紹了彈性支承塊式無砟軌道的工藝流程、施工方法和控制要點。肖春碑[6]根據以往經驗，對渝懷鐵路某隧道彈性支承塊式無砟軌道施工技術進行了總結。閆培隆[7]和高興江[8]結合工程實例，對重載鐵路隧道彈性支承塊式無砟軌道施工技術進行了研究。本文結合新建蒙華鐵路長大隧道內彈性支承塊式無砟軌道施工，著重對無砟軌道軌排框架精調工藝進行探討。

1 工程概況

蒙華鐵路某單線隧道長1 300 m，隧道內采用彈性支承塊式無砟軌道結構，結構示意如圖1所示。

圖1 彈性支承塊式無砟軌道橫斷面圖

其主要由混凝土道床板、彈性支承塊式軌枕(混凝土支撐塊軌枕、橡膠靴套、塊下膠墊)及配套扣件等組成。彈性支承塊式軌枕在工廠預制，裝配橡膠靴套；道床板采用分塊結構，寬度為 2 800 mm，厚度為 393 mm，每塊道床板長度一般為6.58 m，調整長度可為 5～7.5 m；兩塊道床板間設置伸縮縫，伸縮縫寬度為20 mm。

隧道內無砟軌道采用軌排框架法施工，其工藝流程為：隧道基底處理 → 底座測量放樣 → 底座底部鋼筋綁扎 → 軌排組裝 → 軌排粗調 → 底座上部鋼筋綁扎 → 道床板模板安裝 → 軌排精調 →道床板混凝土澆筑 → 軌排二次精調 → 軌排框架拆除、清理 → 嵌縫膠灌注。

現場無砟軌道施工作業面按照以上工藝流程分成5個工作區，采用流水施工，工作區分布如圖2所示。

圖2 無砟軌道施工作區分布圖

“Ⅰ區”為鋼筋綁扎、軌排安放區，長66 m，負責進行測量放樣、鋼筋綁扎和軌排安裝；“Ⅱ區”為軌排粗調區，長66 m，負責進行軌排框架安裝及粗調作業；“Ⅲ區”為軌排精調區，長66 m，負責進行精調作業，確保每個軌枕承軌槽中心的坐標滿足精度要求并進行復核；“Ⅳ區”為混凝土澆筑區，長66 m，負責進行已完成軌排精調道床板的混凝土澆筑；“Ⅴ區”為拆除養護區，長66 m，負責進行軌道排架和混凝土模板的拆除，并對軌道板進行灑水養護。

從現場施工工藝流程可以看出，軌排框架的使用貫穿了整個工作區，軌排調整分為粗調和精調兩個階段，其中，軌排精調是最終確保無砟軌道平順度的關鍵環節。

2 軌排粗調

軌排粗調預先在軌排框架上設定軌距和軌底坡兩大幾何參數。軌排框架主要由工具軌、橫梁及超高調整系統、豎向支撐及中線水平調整系統、縱向模板系統四部分組成，單組框架長6.6 m，由2根6.6 m工具軌、6塊2.2 m長模板和3組橫梁及支撐系統組成，軌排框架與軌枕組裝模式如圖3所示。

圖3 軌排組裝及精調順序示意圖

3 軌排精調

軌排粗調完成后方可進行精調作業。軌排精調通過軌道檢測小車配合高精度全站儀和螺桿調節器對軌排進行方向、高低、水平調整，按照與粗調相同的原則進行調整，調整過程中軌排兩側起升應同時進行。在精調作業中，測站距離宜設定在20～80 m長度范圍，一般采用60 m,此時采集數據的準確度較高。搭接測量段和順接段的長度宜在6.25 ～20.0 m之間，一般采用10.0 m[10]，具體長度需要根據設站距離、兩次測量偏差數據進行比較確定。在搭接測量過程中，測站位置、數據記錄以及數據分析非常關鍵，需要加以綜合考慮。

3.1 精調步驟

(1)設定全站儀坐標

全站儀采用自由設站，應盡量靠近軌道中線，并宜設于相鄰兩對CPⅢ控制點中間位置。通過觀測隧道隧道邊墻上的前后4對CPⅢ控制點，自動平差、計算、確定全站儀坐標位置。前后兩次設站至少重疊觀測2對CPⅢ控制點，設置精度應滿足相關規定。

(2)采集軌道數據

全站儀設站完畢后與現場組裝好的軌檢小車通過電臺聯通，全站儀精確照準軌檢小車頂端棱鏡，小車往全站儀端推行，全站儀即可測量軌道絕對位置。

(3)反饋軌排信息

全站儀將采集的數據通過通信端口傳遞給軌檢小車，軌檢小車利用配套軟件接收觀測數據，確定軌道狀態并將計算所得的中線偏差、超高偏差等數據反饋給軌檢小車電腦端，用以指導軌排精確調整。

(4)調整軌排中線

根據軌檢小車電腦的中線偏差值，采用雙頭調節扳手，旋轉軌排框架的軌向鎖定器調整軌道中線，一次調整2組，兩側需同時進行。

(5)調整軌排標高

根據軌檢小車電腦端的超高偏差值，采用六角螺帽扳手，緩慢旋轉軌排框架豎向螺桿，調整軌道水平、超高。調整完成后，檢查螺桿的受力狀態，若未受力則需擰緊調整附近的螺桿。調整螺桿時，應把控好高度，一般允許上調，但盡量不下調。

(6)固定軌排

軌排第一遍精調后，偏差應控制在1 mm以內，用夾頭夾板連接相鄰軌排，夾板扣件扭力矩應滿足相關要求。接頭處宜平順、不得有錯牙或錯臺。軌排精調完畢后，應安裝固定裝置，防止澆筑混凝土時軌排橫移或上浮，并采集數據作為最終精調值。

(7)澆筑道床板混凝土

軌排精調、固定并驗收合格后，方可逐段澆筑道床板混凝土。若環境溫度變化超過15 ℃、或精調后軌道放置時間偏長，軌排框架必須重新檢查并調整。道床板混凝土采用人工收面，抹面過程中需嚴格控制道床道床板表面高度，其高程應低于橡膠套靴帽檐底部2 mm。

3.2 精調方法

3.2.1同一設站區間精調

在一個設站區間內，相鄰兩個軌排框架的精調順序為：1→3→1→2→3→2→3→4→5→3→4→6→4→5→6→5→6(編號如圖3所示)，精調基本原則如下：

(1)確保兩組軌排框架處鄰近的兩個支柱點經過連續兩次或以上的精調。

(2)確保在單個軌排框架上的3個支柱點是連續精調。

(3)確保軌排框架每兩個支柱點都連續進行過精調[11]。

3.2.2相鄰兩個設站區間精調

兩個設站點間距為60 m，精調區間為20～80 m，每兩個設站點之間留有10 m的順接段，設站測量平面如圖4所示。

圖4 設站測量平面示意圖(m)

軌排精調順接過渡方法：

(1)相鄰兩個測站的4對CPⅢ控制點不完全相同，使得兩測站全站儀設站測量平差的精度也有所不同，因此，在相鄰兩個測站對過渡段同一個軌排框架的3個支柱點進行測量時，兩次測得的軌道狀態數據有偏差，不同CPⅢ控制點測設示意如圖5所示。

圖5 不同CPⅢ控制點測設示意圖

(2)由于全站儀在不同設站點測量相同點位時得到的數據有偏差，因此，需對順接段后的測點進行順接過渡處理。

(3)應根據兩設站點測量同測點的絕對偏差值大小來確定順接過渡段長度，偏差量越大，則過渡段的長度就越長。在測量過程中，嚴格檢查CPⅢ控制點精度、全站儀設站精度和軌檢小車測量精度，當三者全部符合規范要求時，相鄰兩設站點對同測點的測量偏差值應滿足中線不超過0.5 mm、高程不超過2 mm的要求。

3.3 精調案例

本文以蒙華鐵路岳陽至吉安段楊樹嶺單線隧道為例，說明順接過渡段高程偏差值的調整方法。

(1)第一次精調時，在站點1處，所有軌排支柱點均需調整到0.1 mm左右，站點1處測設示意如圖6所示。

圖6 站點1處測設示意圖

(2)站點1處調整完成后，將全站儀轉到站點 2處進行設站，同時測量順接段的3個軌排支柱點。站點2處測設示意如圖7所示，假設其測量值約為2.1 mm。

圖7 站點2處測設示意圖

(3)順接段設置3個調整點，即一榀6.6 m的軌排框架。當站點2測量的順接段高程偏差值≤2 mm時，不需要調整；當站點2測量的順接段高程偏差值>2 mm時，需先檢查站點1和站點2的全站儀設站精度，若設站精度沒有問題，則需對CPⅢ控制點進行復測，確認CPⅢ控制點精度滿足要求。

(4)過渡段從順接段后的第一個軌排框架開始，依次比上一個軌排框架偏差0.5 mm，直到最后支柱點測量絕對偏差約為0[12]。

單線鐵路小斷面長大隧道無砟軌道施工主要存在施工設備吊轉困難、光線差影響軌排框架安裝精度及模板清潔度、溫度氣壓變化造成全站儀數值修正、動靜態施工相互干擾大等問題。蒙華鐵路楊樹嶺隧道施工嚴格依照5區段流水作業，重視施工細節，彈性支承塊式無砟軌道在軌排精調區進行軌排精調作業，精調時間由初期的平均5 h減少至平均4 h，精調后的軌排幾何形位均滿足規范要求。

4 結論

本文以蒙華鐵路彈性支承塊式無砟軌道施工為背景，通過對長大隧道內彈性支承塊無砟軌道軌排精調工藝及質量進行分析研究，確保了精調質量，提升了精調速度，主要研究結論如下：

(1)單線斷面長大隧道無砟軌道若采用排框架法施工，可將施工區段可分為5個工作區進行軌排布設。

(2)軌排精調作業中，相鄰兩組軌排框架的每兩個支柱點要進行兩次連續精調。

(3)軌排精調作業中，相同軌排框架上的每3個支柱點要連續續精調。

(4)軌排精調作業中，換站測量需設置10 m過渡段，兩設站點測量相同軌排框架3個支柱點的絕對偏差值要求中線不超過0.5 mm，高程不超過2 mm。