武孟嘗

(中鐵電氣化局西安鐵路工程公司，陜西西安 710032)

1 概述

高平順性的軌道工程施工技術(shù)是高速鐵路的核心技術(shù)之一，高平順性軌道也是列車高速安全行駛，提高旅客乘坐舒適度的必要條件［1-2］。高速鐵路土建工程完成后，底座板、軌道板、長軌鋪設(shè)等施工環(huán)節(jié)均進(jìn)行了嚴(yán)格的精度控制，確保按照軌道的設(shè)計(jì)線位施工。由于施工環(huán)境的復(fù)雜及累計(jì)誤差效應(yīng)等因素的影響，長軌鋪設(shè)后的軌道平順性仍不理想，需要對軌道進(jìn)行精細(xì)調(diào)整以確保軌道平順。因此，軌道精調(diào)是建設(shè)高平順性軌道的最后環(huán)節(jié)，使軌道滿足高速行車要求的重要保障，具有不可替代的重要性?；谀晨瓦\(yùn)專線軌道精調(diào)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全面系統(tǒng)地總結(jié)了高速鐵路軌道精調(diào)作業(yè)技術(shù)。

2 軌道靜態(tài)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

軌道精調(diào)是根據(jù)軌道檢測數(shù)據(jù)分析軌道的平順性狀態(tài)，提出精確到每個(gè)扣件位置的軌道調(diào)整量表，進(jìn)而指導(dǎo)外業(yè)實(shí)施軌道調(diào)整的漸進(jìn)過程，每經(jīng)過一次調(diào)整，軌道的平順性狀態(tài)就會得到進(jìn)一步改善，直到滿足要求。在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)分析及軌道調(diào)整所遵循的標(biāo)準(zhǔn)是核心，所有的工作都圍繞這個(gè)核心開展?！陡咚勹F路工程測量規(guī)范》對軌道應(yīng)該達(dá)到的各項(xiàng)平順性指標(biāo)有明確要求，但在實(shí)際工作當(dāng)中，為了確保軌道精調(diào)工作被認(rèn)真貫徹落實(shí)，為了確保竣工軌道的平順性質(zhì)量，通常會提出一個(gè)要求更高的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而將規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。基于目前先進(jìn)的測量手段，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雖然更高，但仍可以達(dá)到，某客運(yùn)專線軌道精調(diào)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 某客運(yùn)專線軌道精調(diào)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

3 CPⅢ控制網(wǎng)復(fù)測

CPⅢ控制網(wǎng)直接為高速鐵路上部構(gòu)造施工服務(wù)，是建設(shè)高平順性軌道的關(guān)鍵。軌道精調(diào)之前，CPⅢ控制網(wǎng)已用于底座板、軌道板施工控制及軌道基準(zhǔn)網(wǎng)施測，受環(huán)境、施工等因素影響，可能存在點(diǎn)位破壞、位移等情況，為了保證軌道檢測數(shù)據(jù)的高精度及連貫性，必須對CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測。CPⅢ控制網(wǎng)復(fù)測有如下幾個(gè)要點(diǎn):

(1)對復(fù)測區(qū)段內(nèi)的CPⅠ、CPⅡ進(jìn)行全面檢查，已破壞或由于施工原因而不通視的點(diǎn)要重新恢復(fù)或加密;對已破壞的CPⅢ控制點(diǎn)要重新布設(shè)。

(2)CPⅢ控制網(wǎng)復(fù)測時(shí)各作業(yè)小組成員應(yīng)密切配合，使測量、倒換棱鏡等各個(gè)環(huán)節(jié)銜接流暢，如此方能提高作業(yè)效率，并盡可能縮短測量時(shí)間，從而使得作業(yè)時(shí)的外界環(huán)境趨于一致。

(3)復(fù)測成果各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)測成果的穩(wěn)定性分析。復(fù)測成果與原測成果的坐標(biāo)較差及坐標(biāo)增量較差滿足規(guī)范要求時(shí)，采用原測成果;不滿足規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)采用復(fù)測成果。

4 軌道靜態(tài)檢測

4.1 軌道檢查

無縫鋼軌鋪設(shè)完成，應(yīng)力放散、鎖定后即可開展軌道精調(diào)作業(yè)。在應(yīng)用軌檢小車采集數(shù)據(jù)之前，應(yīng)先對軌道進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查鋼軌、扣件、墊板、焊縫等，確保后續(xù)軌道檢測數(shù)據(jù)不受這些因素的影響，能夠真實(shí)反映軌道的幾何狀態(tài)。

(1)鋼軌:全面查看，無污染、無低塌、無掉塊、無硬彎等缺陷。

(2)扣件:安裝正確，無缺少、無損壞、無污染，扭力矩達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，彈條中部前端下頦與軌距塊間隙≤0.5 mm，軌底外側(cè)邊緣與軌距塊間隙≤0.5 mm，軌枕擋肩與軌距塊間隙≤0.3 mm。全面查看，重點(diǎn)抽查，每公里連續(xù)抽查100套。

(3)墊板:安裝正確，無缺少、無損壞、無偏斜、無污染、無空吊(間隙≤0.3 mm)。全面查看，重點(diǎn)抽查，每公里連續(xù)抽查100處。

(4)焊縫:全部檢查，主要測量焊縫平順性，頂面0～+0.2 mm，工作邊0～－0.2 mm，圓弧面0～－0.2 mm。

(5)道床板:清理干凈扣件內(nèi)部、承軌槽內(nèi)混凝土殘留雜質(zhì)及灰塵。

4.2 設(shè)備檢查

軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)采集屬于精密作業(yè)，所采用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備一定要處于良好狀態(tài)，因此在正式進(jìn)行軌道數(shù)據(jù)采集前，應(yīng)對測量設(shè)備進(jìn)行檢查，主要包括全站儀、棱鏡、棱鏡桿及軌檢小車。

(1)全站儀檢校

在穩(wěn)定的區(qū)域做全站儀補(bǔ)償器檢校，正倒鏡相差15″以內(nèi)，認(rèn)為檢校合格，否則繼續(xù)校準(zhǔn);每隔一段時(shí)間，應(yīng)對全站儀進(jìn)行一次組合校準(zhǔn)。

(2)棱鏡桿檢查

棱鏡桿是否合格，將直接影響到全站儀自由設(shè)站的精度，進(jìn)而影響軌檢小車采集的軌道數(shù)據(jù)精度。通過互換測量，即保持棱鏡不變而更換棱鏡桿的方式，將吻合度好的棱鏡桿每8根一組分配，留待后用。

(3)棱鏡檢查

棱鏡是否有松動(dòng)、破損等情況，也將直接影響到全站儀自由設(shè)站精度及軌檢小車的測量精度，因此應(yīng)進(jìn)行檢查。通過互換測量，即保持棱鏡桿不變而更換棱鏡的方式，將吻合度好的棱鏡每8個(gè)一組分配，留待后用。

(4)軌檢小車檢查

軌檢小車是軌道檢測的核心裝備，必須進(jìn)行檢查。首先檢查能否工作，各個(gè)傳感器是否正常;其次檢查軌檢小車的走行輪是否清潔，清除其上的污物、小顆粒物等，以免影響軌檢小車的超高測量精度;然后還需檢查軌檢小車的重復(fù)性測量精度及一致性測量精度，軌距及超高的重復(fù)性測量精度應(yīng)在0.2 mm以內(nèi)，軌距及超高與零級軌距尺的一致性應(yīng)在0.3 mm以內(nèi)，同時(shí)平面位置及高程的重復(fù)性也應(yīng)檢測。另一方面，不同小車之間也應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，軌距及超高應(yīng)用一致性測量精度進(jìn)行檢核，平面位置及高程不強(qiáng)求一致，但差值應(yīng)呈現(xiàn)系統(tǒng)性而不是隨機(jī)偏差。如軌檢小車檢測不合格，應(yīng)重新進(jìn)行小車參數(shù)標(biāo)定。

4.3 軌道靜態(tài)數(shù)據(jù)采集

軌道靜態(tài)數(shù)據(jù)采集是軌道精調(diào)的關(guān)鍵步驟，采集數(shù)據(jù)將直接用于指導(dǎo)后續(xù)的鋼軌精調(diào)。軌檢小車數(shù)據(jù)采集的作業(yè)流程如圖1所示。

首先由智能型全站儀自動(dòng)觀測8個(gè)CPⅢ控制點(diǎn)，根據(jù)后方交會測量的數(shù)據(jù)解算得到全站儀的站心三維坐標(biāo)并對全站儀定向;然后使用智能型全站儀的棱鏡鎖定功能，使其鎖定在軌檢小車的棱鏡上;每當(dāng)軌檢小車停留在數(shù)據(jù)采集位置，即由遠(yuǎn)程控制終端控制全站儀測量目標(biāo)棱鏡并將測量數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到控制終端，由此完成對該點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集。為了更好地完成軌道數(shù)據(jù)采集工作，應(yīng)注意如下事項(xiàng):

(1)軌枕編號。這是能夠精確到每個(gè)扣件進(jìn)行軌道調(diào)整的前提，因此應(yīng)該做好軌枕編號工作。

(2)作業(yè)過程中，棱鏡置放到位，確保棱鏡與棱鏡桿、棱鏡桿與CPⅢ孔位插入牢固。

(3)全站儀自由設(shè)站的位置應(yīng)靠近軌道中線，每次聯(lián)測4對CPⅢ控制點(diǎn)，并且測站位于聯(lián)測的CPⅢ控制點(diǎn)中間，每個(gè)測站的距離不應(yīng)大于70 m，最短測量距離不應(yīng)小于5 m。自由設(shè)站的精度要求滿足表2［3］，極端情況下也不應(yīng)大于 1 mm。

圖1 軌檢小車作業(yè)示意

表2 全站儀自由設(shè)站精度

(4)軌道幾何數(shù)據(jù)采集過程中，保證軌檢小車勻速推進(jìn)，待小車停穩(wěn)后才可采集數(shù)據(jù)，嚴(yán)禁猛推猛停。作業(yè)過程中，軌檢小車操作員負(fù)責(zé)測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量回檢，對于兩個(gè)連續(xù)測量點(diǎn)，軌距、超高變化大于0.5 mm處，須及時(shí)復(fù)測，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。同時(shí)，記錄每測站起終止板號、測量環(huán)境及測量過程(尤其是測量異常情況)形成作業(yè)記要，并在作業(yè)完成后與采集數(shù)據(jù)一同交予數(shù)據(jù)分析人員。

(5)相鄰測站應(yīng)有一定的重疊測量區(qū)域，一般不少于一塊軌道板的距離(10 m)，重疊測量的平面與高程精度應(yīng)小于2 mm，軌距及超高的精度按重復(fù)性測量精度執(zhí)行。相鄰精調(diào)作業(yè)區(qū)間之間應(yīng)至少重疊測量一站。

(6)測量道岔直股時(shí)應(yīng)向兩端各延長至少150 m的正線長度，以保證道岔直股與正線的平順性連接。

5 軌道平順性分析

軌道數(shù)據(jù)采集完成后，即可按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在內(nèi)業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并得出軌道調(diào)整量，數(shù)據(jù)分析及調(diào)整如圖2所示。

圖2 軌道平順性分析及調(diào)整示意

軌道平順性分析及調(diào)整是技術(shù)性很強(qiáng)的工作，不同的技術(shù)人員所提出的模擬軌道調(diào)整量表會有較大的差異，而模擬軌道調(diào)整量直接關(guān)系到外業(yè)軌道調(diào)整的工作量、材料用量、工期等，也直接關(guān)系到軌道精調(diào)的作業(yè)成本，應(yīng)引起足夠的重視，加強(qiáng)對技術(shù)人員的培訓(xùn)，在滿足規(guī)范要求的前提下，使得軌道調(diào)整量最小。軌道平順性分析及模擬調(diào)整的技術(shù)要點(diǎn)如下:

(1)軌檢小車作業(yè)完成并上交數(shù)據(jù)與作業(yè)記要時(shí)，數(shù)據(jù)分析人員須及時(shí)詢問當(dāng)天的作業(yè)情況，掌握數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)場信息。在數(shù)據(jù)調(diào)整前，作業(yè)員須核查當(dāng)天作業(yè)設(shè)站及搭接精度、有無遺漏測量點(diǎn)等情況，保證參與方案分析的軌道集合數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。對于質(zhì)量未達(dá)要求的區(qū)段，及時(shí)安排復(fù)測工作。

(2)模擬調(diào)整應(yīng)堅(jiān)持“先整體、后局部”，“先軌向、后軌距;先高低、后水平”的基本原則。

“先整體、后局部”:主要是針對長波不平順區(qū)段，根據(jù)采集數(shù)據(jù)的整體趨勢圖生成的波形，大致標(biāo)出期望的線路走向和起伏狀態(tài)，再分析局部線形，以“削峰填谷”的方式細(xì)化調(diào)整方案，確定軌道調(diào)整量，如圖3所示。

“先軌向、后軌距;先高低、后水平”:先調(diào)整基準(zhǔn)軌軌向，后調(diào)整非基準(zhǔn)軌以控制軌距;先調(diào)整基準(zhǔn)軌高低，后調(diào)整非基準(zhǔn)軌以控制水平。高低調(diào)整以低軌(內(nèi)軌)為基準(zhǔn)軌，軌向調(diào)整以高軌(外軌)為基準(zhǔn)軌。

圖3 軌道長坡不平順示意

(3)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)對軌道線形進(jìn)行綜合分析和評價(jià)，生成各參數(shù)波形圖，確定需要調(diào)整的區(qū)段。對于搭接段小于20 m的情況，宜與下一段合并，綜合考慮調(diào)整量。

(4)制定模擬軌道調(diào)整方案，將軌道幾何參數(shù)調(diào)整到允許范圍之內(nèi)，再對模擬調(diào)整后波形圖進(jìn)一步檢查和優(yōu)化，確保直線順直，曲線圓順，過渡順暢。一種較為極端的情況是多波不平順［4］，此時(shí)僅從數(shù)據(jù)來看將會得出軌道平順性良好的虛假結(jié)論，從而背離真實(shí)情況，因此軌道波形圖的檢查非常重要。多波不平順情況如圖4所示。

圖4 軌道多波不平順示意

(5)在制定模擬調(diào)整方案時(shí)，軌距偏差宜按照1～0 mm進(jìn)行控制;在緩直、直緩點(diǎn)處不得出現(xiàn)反超高;相鄰精調(diào)作業(yè)單元之間重疊區(qū)的模擬調(diào)整方案應(yīng)保持一致。

(6)根據(jù)模擬調(diào)整方案，確定調(diào)整部位和扣件規(guī)格，形成調(diào)整量表。

6 軌道調(diào)整及復(fù)測

6.1 軌道調(diào)整

內(nèi)業(yè)提出軌道模擬調(diào)整量表以后，即可開展外業(yè)軌道精調(diào)工作。軌道調(diào)整應(yīng)遵循以下流程及原則進(jìn)行。

(1)方案交底:方案制定人員須對精調(diào)方案進(jìn)行詳細(xì)備注說明，尤其是針對某些困難調(diào)整地段及測站間搭接區(qū)段的調(diào)整方案必須向軌道調(diào)整人員解釋說明。

(2)校準(zhǔn)軌距尺:軌道精調(diào)工作，必須確立依靠軌檢小車測量軌道幾何狀態(tài)，依靠零級道尺現(xiàn)場作業(yè)的指導(dǎo)思想。對于所用到的軌距尺，應(yīng)進(jìn)行相互校核，統(tǒng)一基準(zhǔn)。對于測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的軌距尺，應(yīng)及時(shí)送檢。

(3)軌道調(diào)整前應(yīng)先進(jìn)行調(diào)整量的現(xiàn)場標(biāo)識，然后根據(jù)標(biāo)識情況及每個(gè)軌枕處扣件的配件現(xiàn)狀確定需要用到的調(diào)整件并進(jìn)行散件。為了保證調(diào)整工作的正確進(jìn)行，還應(yīng)配置專人對調(diào)整量標(biāo)識及散件情況進(jìn)行復(fù)核。

(4)軌道調(diào)整時(shí)，一次性松開扣件個(gè)數(shù)直線段不得大于6個(gè)，曲線段不得大于5個(gè)。此外在調(diào)整平面位置時(shí)，將前后各一個(gè)扣件松開，以起到鋼軌平順的作用;在調(diào)整高程時(shí)，將需調(diào)整的扣件處前后各兩個(gè)松開，防止起道機(jī)抬起時(shí)，鋼軌發(fā)生硬彎。平面(軌距、軌向)通過更換軌距擋板或絕緣軌距塊進(jìn)行調(diào)整，高程(水平、高低)通過更換調(diào)高墊片進(jìn)行調(diào)整。

(5)調(diào)整完成后，按規(guī)定扭力值緊固扣件，然后利用軌距尺進(jìn)行整改復(fù)核。對于調(diào)整不到位的扣件，以軌距尺為指導(dǎo)重新調(diào)整。

6.2 軌道復(fù)測

軌道調(diào)整完成后，采用軌檢小車對軌道進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測前同樣應(yīng)先對軌道進(jìn)行檢查，確認(rèn)扣件安裝正確，扣壓立力達(dá)到設(shè)計(jì)值。根據(jù)復(fù)測結(jié)果再次進(jìn)行軌道平順性分析，對于不滿足規(guī)范要求的地段，再次進(jìn)行軌道調(diào)整。

7 軌道動(dòng)態(tài)調(diào)整

軌道經(jīng)過靜態(tài)調(diào)整，參考標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)平順性指標(biāo)的合格率達(dá)到98%以后，可以進(jìn)行高速動(dòng)檢。軌道動(dòng)態(tài)檢測的手段有:低速軌道檢測(≤160 km/h)、高速軌道檢測(250～350 km/h)、高速軌道動(dòng)力學(xué)檢測(250～350 km/h)。動(dòng)檢車每次檢測完畢，均會形成檢測報(bào)告，包括“軌道三/四級超限報(bào)告表”、“軌道二級超限報(bào)告表”、“整公里TQI值報(bào)告表”、“區(qū)段總結(jié)報(bào)告表”等，根據(jù)這些報(bào)告表并結(jié)合添乘的感受，可以判斷出晃車點(diǎn)、軌道平順性較差的地段。動(dòng)態(tài)檢測軌道不平順性波形圖如圖5所示。

圖5 軌道動(dòng)檢不順性波形

軌道動(dòng)態(tài)檢測及時(shí)根據(jù)動(dòng)檢結(jié)果，對明顯晃車、平順性較差的地段進(jìn)行重點(diǎn)檢測調(diào)整，對軌道局部缺陷進(jìn)行修復(fù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，應(yīng)對異常地段前后各延伸一段距離，以此保證軌道調(diào)整的延續(xù)性?？梢钥闯觯壍绖?dòng)態(tài)調(diào)整的針對性更強(qiáng)，是軌道線形進(jìn)一步優(yōu)化、輪軌關(guān)系得到改善的過程，不可缺少。

8 結(jié)束語

軌道精調(diào)是建設(shè)高平順性軌道的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，技術(shù)性強(qiáng)、難度大、要求高。在實(shí)施過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對技術(shù)人員的培訓(xùn)，使之掌握軌道精調(diào)的各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，吃透技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，才能對軌道精調(diào)作業(yè)流程進(jìn)行更好的控制;另一方面，軌道精調(diào)過程中，已經(jīng)有運(yùn)料列車運(yùn)行，因此還應(yīng)加強(qiáng)安全防護(hù)。高速鐵路軌道精調(diào)是一個(gè)不斷探索與學(xué)習(xí)的過程，本文針對某高速鐵路軌道精調(diào)的具體實(shí)踐，較為系統(tǒng)全面地總結(jié)了軌道精調(diào)的技術(shù)要點(diǎn)，給出了一些操作性強(qiáng)的針對措施，值得相關(guān)工作者借鑒。

［1］ 何華武．無砟軌道技術(shù)［M］．北京:中國鐵道出版社，2005

［2］ 朱穎．客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測量技術(shù)［M］．北京:中國鐵道出版社，2008

［3］ TB10601—2009 高速鐵路工程測量規(guī)范［S］

［4］ 王國民，馬文靜．高速鐵路軌道靜態(tài)精密檢測若干技術(shù)問題探討［J］．鐵道勘察，2010(6):7-10