CRTS I型板式無砟軌道平面線形偏差整治技術探討

徐偉昌 羅 莊 王永華 上海鐵路局工務處

1 引言

線路線形是線路中心線在空間形成的一條連續曲線，它由平面線形和縱斷面線形組成。高速鐵路無砟軌道必須滿足高可靠性、高穩定性和高平順性的要求，線形偏差將影響軌道平順性和旅客舒適度，嚴重情況將危及行車安全。線形偏差調整的目的就是消滅線路軌道幾何狀態偏差，恢復線路平順性，滿足旅客舒適度要求，確保行車安全。

2 相關規范標準

《高速鐵路設計規范（試行）》、《高速鐵路無砟軌道線路維修規則（試行）》等規范對無砟軌道靜態鋪設軌向精度提出了明確一致的要求，其具體標準如表1。

表1 無砟軌道長弦測量作業驗收容許偏差管理值

《高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準》對線路中線的要求：現場實測中線與設計中線偏差≤10 mm。

3 無砟軌道扣件系統標準調整量

目前國內高速鐵路無砟軌道主要采用WJ-7型、WJ-8型、W300-1型和SFC型扣件，一般情況下無砟軌道平面線形偏差調整可通過扣件調整鋼軌平面位置來實現。各型號標準扣件平面調整量如表2。

表2 各型號扣件標準平面調整量

從表2中可以看出，利用無砟軌道扣件系統調整平面線形偏差的可調整量是非常小的。

4 線路狀況

4.1 線路平面偏差情況

受外界施工影響，某高鐵上下行K××+660前后出現大幅值平面偏差，上行線最大偏差23.5 mm,下行線最大偏差22.8 mm,方向一致。發現問題后采取了線路臨時限速的措施。

4.2 線路條件

某高鐵上下行K××+500～K××+000為CRTS I型板式無砟軌道結構,60 kg/mU71MnG百米定尺軌,WJ-7型扣件。5.9‰下坡,直線,橋梁地段,線路允許速度250 km/h。經現場調查，原扣件平面位置基本居中。

5 方案選擇

5.1 移板法線形調整方案

CRTS I型板式無砟軌道單元板式的結構，在平面線形偏差的整治中，可以考慮采用移板的方法，即鑿除凸型擋臺填充樹脂（設計厚度為40 mm）；利用液壓千斤頂,以橋梁擋墻或臨線的底座板為支撐，將軌道板橫移；軌道板橫移到位后,灌注凸型擋臺樹脂；在軌道板與CA砂漿調整層間填充樹脂，以填充離縫；最后對線路進行精調（見表3）。

從表3中可以看出，恢復設計線形上行線有8個凸型擋臺環氧樹脂厚度小于30 mm。下行線的情況也類似。

移板法的優點：完全恢復設計線形。

移板法的缺點：上下行共有15個凸型擋臺環氧樹脂厚度小于30 mm，其中最小厚度15.5 mm,不滿足《高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準》中樹脂最小厚度為30 mm的規范要求,可能影響軌道結構使用壽命；無運營線移板施工經驗,質量不可控；移板后，軌道板與CA砂漿調整層間相互錯動,影響無砟道床整體性，后續影響無法準確評估。

表3 上行線凸型擋臺樹脂厚度表

5.2 線形優化配合大調量扣件線形調整方案

該處平面偏差的量值在23 mm左右，充分利用“線路中心允許偏差10 mm”的規范，利用大半徑曲線擬合優化線形，還需要調整量為13 mm左右。從表2中我們可以知道，標準WJ-7型扣件平面調整量為6 mm，需要實現13 mm左右的調整量，需要設計大調整量的WJ-7型扣件。

線形優化配合大調量扣件法優點：線形擬合可以滿足恢復線路允許速度的要求；更換墊板施工簡單；未改變WJ-7型扣件通過扣壓力產生摩擦力以提供鋼軌橫向阻力的構造方式,質量可控。

線形優化配合大調量扣件法缺點：大調量扣件（鐵墊板、絕緣緩沖墊板、鐵墊板下調高墊板和合適規格的WJ7-H平墊塊）需專門設計,生產周期較長。

5.3 方案比選結論

通過分析移板法和線形優化配合大調量扣件法，我們可以看到，線形優化配合大調量扣件法更適合現場，具有施工簡單，安全可控的特點，是優選方案。

6 方案的實施

6.1 線形優化方案

采用半徑為500 000 m的圓曲線對某高鐵上、下行線K××+567～K××+790 段軌道線形進行擬合,確定線形調整量設計最大橫向調整量上行線為13.9 mm,下行線為13.2 mm。根據此方案線路調整后的剩余最大偏差量為10 mm。上下行平面擬合方案曲線要素如表4、表5，平面擬合方案如圖1。

表4 上行K××平面擬合方案曲線要素表（單位：m）

表5 下行K××平面擬合方案曲線要素表（單位：m）

圖1 平面擬合示意圖

6.2 大調量扣件設計

通過對鐵墊板、絕緣緩沖墊板和鐵墊板下調高墊板的螺栓孔分別進行擴孔加工，選擇合適規格的WJ7-H平墊塊，可實現單股鋼軌左右位置的調整量為-15 mm～+15 mm。

6.2.1 加大鐵墊板長圓孔長度

通過加大鐵墊板橢圓形長孔的長度，實現左右調整量的增大（見圖 2）。

圖2 原墊板和新設計墊板對比圖

同理加大配套絕緣緩沖墊板、鐵墊板下調高墊板長圓孔長度。

6.2.2 新設計平墊塊

當鐵墊板橫向調整量較大時，現有平墊塊將被鐵墊板上凸臺卡住，為實現較大的橫向調整量，同時起到原有扣件系統功能，需配套設計新平墊塊，分 WJ7-H7（±7 mm～±11 mm）和 WJ7-H12（±12 mm～±15 mm）兩種型號，根據鋼軌左右位置調整量情況選用，具體見表6。

表6 鋼軌左右位置大調整配置表

經室內試驗，扣件靜態組裝和疲勞性能均滿足技術要求。

6.3 線形調整效果分析

經過整治，恢復了軌道平順性，具體效果見表7。

表7 整治前后效果分析對比表

經過1年多時間的現場觀測，大調量扣件系統穩定，未發現異常情況，線形保持良好，軌道幾何狀態保持良好，整治效果良好。

7 結語及建議

高速鐵路無砟軌道受區域沉降、復雜地質、周邊環境等多方面因素影響，無砟軌道個別地段出現線形大幅值偏差，可通過在線形擬合優化的基礎上利用大調量扣件調整線形，調整后線形可以滿足各項動靜態檢測的指標，恢復原設計速度。

當平面偏差大于25 mm時，用本文的方法整治平面偏差還是不能完全實現，需要考慮采取其他措施，比如移梁，也可以考慮利用大半徑曲線擬合優化線形時，適當突破“線路中心允許偏差10 mm”的規范，為糾偏爭取更大空間。

目前利用大半徑曲線對平面進行擬合沒有理論依據,需要進一步的研究。大調整量扣件在現場實踐中已運用，相關的技術標準、運用條件和修理標準需要進一步的研究與明確。