淺談高速鐵路無砟軌道正線長軌精調技術

張 迪

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司， 北京 100041）

0 引言

隨著國內經濟發展和社會進步，高速鐵路也進入了快速發展時期。當長鋼軌完成鋪設、焊接、放散鎖定作業，需要對長鋼軌進行精調，即多次調整和修正，促使長鋼軌幾何狀態符合設計時速要求及驗收標準，確保軌道平順性，滿足列車運行要求。

1 工程概況

新建哈爾濱至牡丹江鐵路客運專線Ⅷ標段，鋪軌正線里程為DK200+140～DK296+200，全長96.06km。其中無砟軌道31.953km，有砟軌道64.107km，雙線鐵路，線間距4.6m，列車設計時速250km/h，最大縱坡20‰，最小曲線半徑600m。

2 軌道精調前期工作

2.1 軌道精調標準

根據《高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準》(TB10754-2018)的規定，無砟軌道靜態鋪設精度如表1所示：

表1 無砟軌道靜態鋪設精度

2.2 內業準備

內業準備工作主要將平曲線、豎曲線、超高設計值等設計數據輸入到軌檢小車采集軟件中，坐標系投影換帶、斷鏈處要做特殊處理，數據庫建模完成后由專業人員復核，確保數據輸入準確。軌道精調精度要求較高，在軌道精調前期，技術人員結合工程項目實際施工情況和工期要求，開展數據采集準備工作，確保采集數據的準確性和可靠性，才能保障軌道精調工作的正確。在進行長軌精調前，評估單位需要提前評估CPⅢ控制網的復測成果，評估單位評估合格后方可使用，按照軌檢小車軟件的對應標準形式把CPⅢ成果導入對應項目中，才能進行長軌精調。

2.3 外業準備

2.3.1 長軌精調主要的儀器設備

包括：絕對軌檢小車（或慣導小車）、相對軌檢小車、全站儀、棱鏡等。其中，對于測量儀器的要求包括：（1）儀器檢校和標定；（2）滿足軌道精調測量精度；（3）對絕對小車和慣導小車數據對比分析其軌道橫向偏差與高程偏差的互差值應控制在2mm以內；（4）軌道數據采集應安排在夜間作業，避免陽光直射、外界劇烈變化等因素對測量數據的影響；（5）軌檢小車必須經過專業機構標定合格且具有相關檢定報告。

2.3.2 鋼軌、焊縫及扣件檢查

對測量區段內的鋼軌表面情況和扣件安裝情況進行全面檢查，確保以下幾點后方可進行下一步工作：

（1）鋼軌表面不應有碰傷、擦傷、掉塊、低陷、壓潰飛邊。

（2）焊縫處應保持平順、清潔無雜物。

（3）線路上擋塊、墊片、彈條的安裝符合技術要求。

2.3.3 軌道靜態測量

軌道靜態調整是指軌檢小車根據CPⅢ控制點坐標靜態測量軌道的幾何狀態，將測量軌枕數據導入軟件，分析并調整線形，使軌道平順達到理想狀態，對線形的調整包括軌向（軌道長波和軌道短波），高低（高低長波和高低短波），超高和軌距，對超高變化率和軌距變化率的控制。

軌道靜態測量分為絕對測量和相對測量兩種：絕對測量是指全站儀利用CPⅢ控制點設站，配合絕對軌檢小車（或慣導小車）進行靜態逐個軌枕數據采集，數據采集完畢，通過軌檢小車配套的軌道幾何狀態軟件分析模擬調整方案，確保軌道平順性滿足指標要求，最終確定調整方案并提供給精調班組。絕對測量是為了消除全部長波和部分短波，相對測量是指相對軌檢小車在精調一遍后再次對軌道進行測量，相對小車測量效率較高，可以實現自動化方案處理，部分人工干預，再次作出調整方案，提供給精調班組。相對測量是為了消除短波。

3 軌道精調注意事項

（1）道岔前后200m應與道岔作為一個單獨區間進行軌道靜態數據采集和分析，并保持平順性。

（2）在進行軌道數據采集時應合理劃分每臺軌檢小車工作區段，同一臺軌檢小車應盡量連續測量，減少不同軌檢小車間的搭接，避免系統誤差對測量數據的影響。

（3）對設計資料進行核對，確保設計參數正確輸入，復核平曲線要素、豎曲線要素、曲線超高、斷鏈、坐標系投影換帶。

（4）面對模擬量調整試算，謹慎處理數據，對于既可調整又可不調整的情況，要結合現場實際情況搭接數據，使其滿足平順性。

（5）對左右線軌枕分別編號，軌枕編號按照CPⅢ樁號進行標記，以每個CPⅢ樁對應的第一根軌枕開始編號，編號形式舉例：235301001（235為公里數，301為CPⅢ樁編號，001為軌枕編號），如遇道岔截止，在岔后重新計算軌枕編號，并在備注中標明。

（6）合理組織分配人員，每組至少有一名全站儀與軌檢小車的熟練操作者，需在軌道精調測量區段兩端配備安全防護人員及通訊設備。

4 制定調整方案

4.1 基準軌定義

對于曲線段，軌道高股為軌向數據的基準軌，而軌道低股則為高低基準軌。在直線段一般選用緩直點作為基準軌的分界點，軌向數據以前方曲線高股側鋼軌定義基準軌，低股軌為高低數據的基準軌。如果直線前沒有曲線或出現里程斷鏈時，則沿用直線段后方曲線的高低股定義基準軌。

4.2 調整原則

調整原則：“先軌向、后軌距，先高低、后水平”，優先保證基準軌的平順性，另外一股鋼軌通過軌距和水平與基準軌靠齊。

先軌向、后軌距。軌向的優化通過調整高軌的平面位置來實現，低軌的平面位置利用軌距及軌距的變化率來控制。

先高低、后水平。高低的優化通過調整低軌的高程來實現，高軌的高程利用超高和超高變化率來控制。

4.3 數據模擬調整

將測量的軌道幾何狀態數據導入長軌精調分析軟件進行模擬調整。對計算后的調整量進行核對優化后形成正式“精調方案”，用于指導現場調整。模擬調整方案時需要注意以下幾點：

（1）在精調方案中，注意導向軌的選擇，導向軌為“-1”表示右轉曲線，導向軌為“1”表示左轉曲線，調整方法沿用基準軌定義。

（2）先整體、后局部，從區間整體調整量到局部調整量的順序展開分析調整。在長波不佳區段，應先基于整體曲線圖，標出期望的線路走向和起伏狀態，完成區間整體調整，再調節局部的短波、軌向、軌距、高低、水平等參數。

（3）平面調整“先軌向、后軌距”，在長軌精調軟件中將導向軌軌向和軌距調整平順，軌向短波(30m弦，5m檢核)值控制在2mm，再按照軌距偏差±1mm以內，軌距變化率≤1/1500的要求進行調整，同時要保證平面基準軌線型平順，無突變。如圖1所示：

圖1 軌向和軌距調整示意圖

（4）高程調整“先高低、后水平”，按照整體分析方案調整高程基準軌的高低，對軌道高程整體偏差進行控制，再按高低短波(30m弦，5m檢核)值控制在2mm進行調整，同時要保證高低基準軌線型平順，水平的調整是在高低基準軌已滿足平順性要求的基礎上，對非基準軌和水平進行調整，水平在2mm以內，水平變化率≤1/2500，同時滿足水平無周期性小幅振蕩。如圖2所示。

圖2 高低和水平調整示意圖

（5）當軌道平面和高程模擬調整完畢后，通過模擬方案圖像顯示，對調整前后幾何狀態直觀對比分析，可在圖形中查看調整后的改善程度及軌道平面和高程的調整量大小，也可以直接查詢調整數值。如圖3所示。

圖3 平面高程模擬方案

5 外業扣件調整

5.1 機具設備

軌道精調工作的機具設備質量將直接影響到精調的精度。采用“絕對+相對”或“慣導+相對”的測量模式，可提高軌道測量效率，應配備絕對軌檢小車、慣導軌檢小車、相對軌檢小車、及全站儀棱鏡等測量配件。軌道精調時需要設備材料較多，因此在準備階段要求物資人員結合施工現場和軌道精調方案提前做好對應型號扣件的材料儲備，同時也要配備電子道尺、塞尺、起道器、電動扳手、撬棍等小型機具，并對設備進行檢查，確保機具設備滿足精度要求和工作標準。

5.2 人員配置

軌道精調人員劃分為三組，分別是專職管理人員、測量人員、現場精調人員。軌道精調前需組織人員進行專業培訓，做好技術交底，確保工作人員能夠熟練操作儀器設備并掌握精調施工流程，切實提高工作效率。

5.3 扣件更換

哈牡客專鋼軌扣件為福斯羅300-1型扣件系統。軌道精調前由技術人員按照軌道精調方案，將橫、縱向扣件調整量標識在鋼軌上。在進行標識時，必須對該扣件編號、扣件數量進行復查，作業人員按照標識調整量擺放對應型號的調整件。準備工作結束后，施工人員應根據當時軌溫要求嚴格控制連續松開扣件數量。對鋼軌進行松螺栓、起道、將擺放在該處的橫、縱向調整件按照安裝要求進行更換，在安裝扣件調整件時先將扣件內、承軌臺處的雜物清理干凈，確保扣件安裝密貼、正確。扣件更換完畢后鎖定鋼軌按規定力矩緊固螺栓，并對調整下來的扣件分類回收，清理干凈軌道板表面，并按照一定的間距檢查軌距、超高與調整方案是否吻合。兩根鋼軌的精調完成后，再次采用零級道尺實測軌距及超高，對軌距、超高、軌距變化率、三角坑等指標不合格的扣件進行調整。

5.4 軌向、軌距調整

軌向調整前，工作人員用電子道尺對整個軌道的軌距、超高數據信息進行記錄，與測量數據比對確認，確認無誤后可開始按照內業精調方案調整，通過更換不同型號的軌距塊實現軌向和軌距的調整。在軌向調整過程中，需先將基準軌進行調整，并且現場檢核滿足軌向短波(30m弦，5m檢核)值控制在2mm的要求，同時要保證平面基準軌線形平順，無突變，完成后續非基準股的軌距調整工作，使非基準軌滿足線形平順，軌距在偏差±1mm以內，軌距變化率≤1/1500，同時軌距無周期性小幅振蕩。分段重復上述調整作業，直至軌道調整后軌向、軌距參數能夠達到規范要求。

5.5 高低、水平調整

調整高低基準軌的高程，按照整體分析方案中高低調整量要求，對軌道高程整體偏差進行控制，通過更換不同型號高程墊片或高程墊板來實現高低基準軌調整，同時要保證高低基準軌線形平順無突變，高低短波滿足(30m弦，5m檢核)值控制在2mm的要求。水平的調整是在高低基準軌已滿足平順性要求的基礎上，采用上述高低基準軌調整方法，使高程非基準軌滿足線形平順，水平偏差在2mm以內，水平變化率≤1/2500，同時水平無周期性小幅振蕩。分段重復上述調整作業，直至軌道調整后高低、水平以及三角坑參數能夠達到規范要求。

6 調整后復測

整個段落軌道精調工作完成后，及時對調整后鋼軌數據進行復測。測量人員結合軌道調整情況，靈活開展調整后的復測工作。對于僅更換了個別調整件的區域，需測量人員使用道尺復測；對于長距離精調區域，需測量人員使用相對軌檢小車復測。復測結果不達標的要重復精調，再復測，直到達到標準為止。對前后精調分段搭接區域，需進行搭接處理再更換扣件，滿足軌道幾何狀態及各項設計參數。哈牡客運專線軌道質量評價參數，要求靜態TQI≤1.6，同時每個單元TQI≤1.6，如表2所示。

表2 軌道不平順質量統計表

7 結束語

綜上所述，對高速鐵路無砟軌道正線長軌精調技術研究具有重要意義。軌道的平順性、穩定性是保證列車高速運行的基礎，長軌精調作業則是保證軌道高平順性的關鍵環節。哈牡客運專線的長軌精調作業，第一遍精調采用絕對靜態測量模式采集軌道數據，調整軌道的長波平順性，使線路順直；第二、三遍精調時，則采用相對測量模式獲取軌道的軌距、水平、短波、平順性等內部幾何狀態數據，然后將軌道的相應指標調整至滿足規范要求，相對于傳統絕對測量方法提高了工作效率，很好地控制了軌道精調質量，三遍精調后軌道靜態TQI值均在1.6以內。