普速鐵路曲線撥接的實踐與思考

俞友強 中國鐵路上海局集團有限公司金溫鐵路有限責任公司

1 問題及現狀

近年來，地質條件復雜的山區鐵路經過多年的運營后設備病害層出不窮，嚴重地干擾鐵路運輸安全，鐵路部門投入大量人力、物力、財力進行整治，通過既有線撥移減輕或消除災害的影響。以金溫貨線石帆-禎埠區間K135+783.91 m～K136+271.78 m段為例，該段位于青田縣錦水村下個寮山體滑坡影響范圍內，三塘匯明洞K135+917.5 m～K136+014.5 m明洞內多處裂縫均有發展，明洞頂及邊墻最大開裂28 mm、錯位24 mm，對行車安全造成較大隱患，該區段列車限速45 km/h。為確保安全，需將明洞內的線路改移至明洞外（明洞左側），以避免由于明洞變形造成的安全隱患。

2 地質災害地段曲線資料及分析

2.1 曲線臺賬資料

（1）金溫貨線三塘匯明洞K135+926.5 m～K136+023.5 m段，長度97 m。

（2）金溫貨線K135+793.64 m～+946.44 m，為左轉曲線，R=600 m，a=9°49′01"，L=152.80 m，I=50 m，H=80 mm。

（3）金溫貨線K136+024.83 m～+290.90 m，為右轉曲線，R=400 m，a=28°05′04"，L=266.07 m，I=70 m，H=100 mm。

2.2 現場測量曲線資料

（1）既有金溫貨線三塘匯明洞K135+926.5 m～K136+023.5 m段，長度97 m。

（2）既有金溫貨線K135+794.585～+945.495 m為左轉曲線，R=600 m，a=9°38′10"，L=150.91 m，I=50 m，H=80 mm。

（3）既有金溫貨線K136+024.225 m～+291.505 m為右轉曲線，R=400 m，a=28°15′31"，L=267.28 m，I=70 m，H=100 mm。

2.3 設計曲線資料

（1）既有金溫貨線三塘匯明洞位于K135+926.5～K136+023.5段，將線路改移至明洞左側（明洞外）。

（2）第一條曲線：k135+783.91 m～k135+903.29 m 為左轉曲線，R=350 m，a=12°59′40"，T=59.86 m，L=119.38 m，I=40 m，H=60 mm。

（3）第二條曲線：k135+926.66 m～k136+039.26 m 為右轉曲線，R=450 m，a=9°14′36"，T=56.377 m，L=112.597 m，I=40 m，H=50 mm。

（4）第三條曲線：k136+085.11 m～k136+271.78 m 為右轉曲線，a=22°22′25"，R=350 m，T=94.218 m，L=186.673 m，I=50 m，H=60 mm。

2.4 曲線轉角閉合分析

臺賬曲線轉向角閉合差a′=a右-a左=28°05′04"-9°49′01"=18°16′03"；既有線曲線轉向角a′=a右-a左=28°15′31"-9°38′10"=18°37′21"，兩者轉向角相差 0°21′18"；設計曲線轉向角a′=22°22′25"+9°14′36"-12°59′40"=18°37′21"與既有線曲線轉向角a′相等。

產生曲線轉向角不閉合的原因是由于山體蠕動造成線路往甌江一側移動，工區按照單獨曲線調整計劃正矢合計與現場正矢合計進行計算，改變了夾直線方向。多年運營后，未結合線路臺賬進行復核測量、撥正。

3 曲線縱、橫距的計算及分析

使用全站儀測量過程在此不詳細敘述。

采用切線支距法計算。

圖1 曲線縱、橫距直角坐標示意

以曲線起點ZY(或終點YZ)為坐標原點（如圖1所示），切線方向為x軸，過ZY的半徑方向為y軸，建立直角坐標系統。測設時，在地面上沿切線方向自ZY(或YZ)量出xi，在其垂線方向量yi，即可得出曲線上的i點。Li為曲線長，取10 m整數倍，Xi為曲線長取10 m整數倍時，對應的切線長。yi為曲線長取10 m整數倍時，對應的垂直于切線的距離。

從圖上可看出，曲線上任一點 i的坐標為：

以三塘匯明洞外側預鋪曲線K135+926.66 m～K136+039.26 m為例（使用全站儀測量），先確定曲線兩端直線段位置后，定ZY點：K135+946.66 m，YZ點K136+019.26 m。

3.1 計算ZY點K135+946.66m、YZ點K135+982.96m至QZ每10點橫距、縱距，見表1

表1 橫距、縱距計算

3.2 加入緩和曲線后內移量的計算

式中：

Li--計算點至曲線頭的距離

L0--緩和曲線長度

δ=P--內移量

R--曲線半徑

K135+926.66 m～K136+039.26 m內移量（R=450 m，L緩=40 m），見表 2。

表2 曲線內移量計算

3.3 K135+926.66 m～K136+039.26 m曲線每10 m總撥距計算（見表 3）

表3 總撥距計算

3.4 既有線曲線的撥移縱、橫距計算可采用上述方法布點、計算，也可使用繩正撥道法進行計算，以設計的K135+783.91 m～K135+903.34 m曲線為例，緩和曲線正矢測點布置(如圖2所示）

圖2 測點在緩和曲線始終點

根據曲線設計資料：R=350 m，a=12°59′40"，T=59.86 m，L=119.38 m，I=40 m，按照測點設在緩和曲線始終點時的計劃正矢計算方法。

（1）緩和曲線始終點計劃正矢

緩和曲線終點正矢(f終)=fC-緩和曲線始點正矢(f始)

（2）緩和曲線中間各測點計劃正矢

式中：fi--緩和曲線中間各測點的計劃正矢（i=1，2……N-1）；

Ni--測點距緩和曲線始點的段數；

fN--緩和曲線的正矢遞增率。

K135+783.91m～K135+853.91m段曲線撥接量計算，見表4。

表4 曲線撥道量計算

由于第7#點撥距2 480 mm已經接近Ⅱ型軌枕2 500 mm長度，方便預鋪地段線路固定，同時考慮撥接后新線限界的影響，從36#軌K135+863.91 m～K135+853.91 m與第二條曲線及其夾直線為預鋪段。（設計的第三條曲線K136+085.11 m～K136+271.78 m設點計算均可采用上述兩種方法，這里就不再敘述。）

3.5 縱橫距法與繩正法計算的優缺點

（1）縱橫距計算優點：適用于新線或預鋪線路，適用范圍廣，測點對稱布置，計算簡單，夾直線位置可控；缺點：曲線定位后，還需重新計算每點計劃正矢，結合現場正矢進行撥量計算。

（2）繩正法計算優點：適用于既有線撥接改造，撥后曲線正矢誤差可控；缺點：會造成正矢差不閉合，曲線頭尾與夾直線方向不可控，易產生“額頭或反彎”現象。

3.6 線路撥移設點、計算、放樣需注意的事項

（1）仔細核對設計圖紙提供的數據資料，曲線半徑、夾直線、緩和曲線、圓曲線長度、超高順坡是否滿足設計要求。

（2）無論是采用縱橫距還是繩正法，關鍵是準確定位好曲線頭尾、夾直線位置。

（3）為了便于測設、計算一致性，一般從曲線頭尾兩端往曲中每10 m設點，剩余長度留在曲中兩側（不足10 m）。

（4）布樁應牢固，在施工中應做好保護，也可設在固定的設備上（如擋墻、隧道邊墻等）。

4 采用滑軌、滑輪推移法撥道

（1）滑軌長度應不短于撥移量、軌道寬架尺寸、滑輪的長度之和，每隔10～11孔設置一道滑軌，依此配置每道滑軌位置及數量，并做好序號標記。

（2）橫移滑道由滑軌、短枕頭和滑輪組成。一道滑軌配2個滑輪，滑軌兩端墊的短枕木以60 cm～80 cm長度為宜，以路基面至既有軌底高差除以短枕的厚度配置短枕數量。

（3）在天窗修內將枕盒道砟扒至枕底平，組織人員使用手工夾軌鉗將滑軌穿入軌枕盒，滑軌布置應與撥動方向平直，不得歪斜，滑軌放置在軌枕孔中心位置，并將滑軌兩端墊短枕頭，高度以滑軌頭靠貼既有線鋼軌軌底為宜，使用道釘將滑軌固定在短枕上，以增加滑軌的穩固性。

（4）線路封鎖后，4人一組使用大拉耙將撥動一側軌枕頭道砟拉出，道砟不得高于枕底，同時將枕盒道砟搬出至合適位置。使用內燃扳手（或丁字扳手）松動曲線下股軌枕立螺栓，以減少撥接過程中的軌道框架阻力。

（5）起道機抬高鋼軌，并將滑輪放置在滑軌上，落下起道機，使軌枕底面高出枕底道床30 mm～50 mm。

（6）在場地許可的情況下，使用鋼絲繩采用機械（挖機或鏟車）拉動既有鋼軌或在撥動的反方向推軌枕端部。

（7）在撥動的反方向，組織人員手持撬棍及撥道器撥動鋼軌，隨時掌握滑車移動情況，防止滑軌歪斜、傾倒。

（8）橫移到位后，安排人員使用起道機抬高鋼軌，將滑輪撤出，組織人員抽出滑軌，方正軌枕、整理配件、擰緊扣件及接頭螺栓、整修線路。

5 效果及建議

金溫貨線石帆-禎埠區間K135+783.91 m～K136+271.78 m病害地段于采用上述方法進行撥接，撥后線路幾何尺寸達到了“作業驗收”標準的要求；滑軌配合滑輪使用減輕勞動強度，極大地提高施工效率，施工時間也由計劃180 min壓縮至120 min，取得了良好的技術效果。為后續明洞拆除、邊坡錨索加固施工創造安全作業環境，減少行車干擾，也為今后類似線路撥接提供參考。

為做好線路撥接工作需要認真核對設計資料，確保曲線、夾直線技術符合設計規范。注意現場曲線轉角代數差是否與設計曲線轉角差閉合。同時還要重視既有線調查數據的準確性，起止里程位置是否與設計一致，是否存在長短鏈。在實施過程中，現場放樣數據因充分考慮各方面的影響，防止誤差累加；樁點應固定，在施工中應做好保護，防止松動、移位。既有線撥接是屬于大型的施工作業項目，必須符合施工天窗要求，在施工過程中應細化每個環節人工、機具、材料及時間的分配，制定科學地施工組織。