如何降低有砟高鐵軌道質量指數TQI值

周志偉

（中鐵十六局集團鐵運工程有限公司，河北 高碑店 017000）

高速鐵路分為有砟高鐵和無砟高鐵，兩者主要區別在于軌道結構形式，前者是混凝土道床，后者是道砟道床。隨著中國高速鐵路建設的快速發展，有砟高鐵以其造價低、維修方便、建設速度快等突出特點得到廣泛應用，形成了一整套完善的施工工藝。而軌道精調作為有砟高鐵軌道工程施工過程中的一道關鍵工序，對線路的質量有著重要的影響，本文就如何提高軌道工程施工質量，降低有砟高鐵TQI值進行初步探索和總結。

1 軌道精調對軌道工程質量的影響

有砟高速軌道結構是傳統意義上的顆粒道床，道床自穩能力差且密實持續時間長，往往在運營初期出現TQI值劇增、峰值超限等弊端，嚴重影響線路運行安全。造成軌道線路初期TQI值增大的因素很多，如橋梁的徐變、路基的下沉，線路精調效果較差等。因此，如何通過高效高質量的軌道精調，縮短道床終穩時間，加大軌道質量TQI值冗余量，增加軌道線路安全儲備，已成為有砟高鐵軌道工程亟需解決的問題。

傳統軌道精調側重人工精調，忽略了精搗設備動力穩定及搗固的重要性，造成有砟道床運行初期道床穩定性較差，同時耗費大量精調件及人工，卻達不到穩定TQI值的目的。為此，銀蘭客專（吳中段）從軌道精測、軌道精調兩方面入手，強調線路動力穩定及搗固方案優化的重要性，避免軌下調高墊板更換，提高人工精改精度，從而達到加快道床終穩速度、降低軌道TQI值的目的，最終實現軌道工程整體水平的提高。

2 TQI值概述

軌道質量指數（TQI）是衡量線路區段整體平順與否的主要指標，是高低、軌向、軌距、水平和三角坑的動態檢測數據的統計結果[1]。該指標的大小與軌道狀態平順性密切相關，表明200 m區段軌道狀態離散的程度，即數值越大表明軌道的平順程度越差、波動性越大，驗標規定時速250 km高鐵線路軌道質量TQI值應＜8.0 mm。表1為200 m區段軌道不平順質量指數TQI管理標準。

表1 200 m區段軌道不平順質量指數TQI管理標準 mm

3 軌道精測

軌道精密測量是建設高質量高速鐵路最基本、最重要的施工技術，必須按照相關規定建立高精度的“四網合一”測量控制網，其中CPⅢ網用于軌道精調。對于有砟高鐵軌道測量，利用提前埋設的CPⅢ樁，使用全站儀配合靜態軌道小車采集數據、分析數據、制定搗固方案并指導線路精調的重要施工技術。

為了控制采集數據的準確性，在軌道精測前應消除鋼軌及焊縫的缺陷，避免鋼軌缺陷導致的數據失準；CPⅢ建網精度滿足規范要求，CPⅢ樁無歪斜、磕碰現象；嚴格按照精測作業氣溫標準。

為了保證軌道線型的平順性，在精測數據分析前須將精測的多段數據疊加成較長的一段數據，并依次輸出，作為波形分析的原始數據。在制定精調方案時要牢固樹立向原設計線型貼近的原則，盡可能將波形線拉直，即運用“精確法”作業，不宜總通過“平順法”作業，后者雖然減少了人工精調的工作量，但TQI值中軌向及高低項數值將偏高，不利總體TQI值的降低。

4 軌道線路精調

高速鐵路軌道精調分為人工精改和機械精搗兩部分[2]。它是影響軌道線路施工質量的重要環節，也是降低軌道線路質量TQI值的主要手段。人工精改主要利用非標軌距塊調整軌距及變化率，機械精搗主要利用高精度（1 mm級）搗穩聯一體設備對有砟道床進行穩定密實和線路平面、高程偏差進行調整。表2為有砟高鐵軌道靜態鋪設精度標準。

4.1 人工精改

銀蘭客專（吳中段）人工精改共分為3個階段：第1階段是在道床達到初期穩定狀態并驗收合格后進行，此階段主要進行軌距調整，目的在于補齊扣配件、矯正膠墊，消滅鋼軌、軌枕、扣件等加工產生的誤差，此階段是關鍵；第2階段是在大機搗固過程中，受外力因素導致軌距發生變化的動態調整，此階段是重點；第3階段為動態驗收過程中個別軌距、軌向超標的局部調整。

表2 有砟高鐵軌道靜態鋪設精度標準

人工精改的質量不僅直接影響軌距單項TQI值，也影響線路方向及機械精搗的質量，所以在施工中要精細化管理、認真對待、做到三必須。一是必須消除離縫：為了避免因離縫消除不掉，車輛通過后造成鋼軌向外移動，使軌距變大。在作業過程中軌距擋板與鋼軌或軌枕必須＞0.5 mm的離縫，并且清理承軌槽、膠墊遺落雜物，使軌距擋板與軌底邊、軌枕擋肩相互密靠。軌距擋板中部與軌底角平齊則說明未壓膠墊；軌距擋板與軌枕擋肩平齊則說明完全落槽；二是必須更換失效膠墊：膠墊壓潰或破損失效后會導致鋼軌“內傾外倒”，造成軌距不良，影響軌底整體彈性，特別是在曲線下股會導致軌距成段不良；三是必須統一基準股：如檢查軌距有超內控標準時，按照技術人員標注的調整量更換非基準股軌距擋板，不能隨意改變基準股。

為了提高軌道線路質量，降低線路TQI值，軌距單項TQI值按照＜0.15 mm控制。軌距精調標準按1 435 mm±0.2 mm控制，軌距變化率控制在1/3 000內。

4.2 人機網搗固工法

機械精搗按照“五搗五穩，穩定優先，人工干預”的施工工法，是軌道精調工作的核心，主要解決道床快速密實穩定，軌道幾何尺寸滿足設計規范的問題。軌道線路道床進入初穩后，按照穩定+穩定+搗固+穩定+搗固+穩定+搗固+穩定+搗固+搗固的順序進行作業。前3遍搗固采用“精確法”作業，起道量控制在約20 mm，宜采用雙搗；第4遍采用“平順法”作業，起道量約5 mm，采用單搗；第5遍根據0級軌道車檢測情況，對綜合TQI值＞2.3 mm的區段進行加強搗固，作業方案同第4遍。表3為機械精搗固參數。

表3 機械精搗固參數設置

4.2.1 嚴格落實“穩定優先”的思路

有砟道床是否密實穩定是直接影響精搗固效果和降低TQI值變化的因素之一，必須樹立動力穩定優先的思想，即線路動力穩定后再搗固。為此，線路進行貫通動力穩定作業，穩定車在路基上工作速度控制在0.6 km/h～0.9 km/h，作業頻率控制在30 Hz～35 Hz范圍內，豎向荷載為19.8 kN。從路基向橋上進行動力穩定作業時，應在上橋前30 m范圍內把豎向荷載逐漸降低50%，并在下橋后30 m范圍內再把豎向荷載逐漸提高到原來的數值。穩定車在橋上進行動力穩定應避開橋梁自振頻率，作業走行速度＞1 km/h，穩定裝置應盡可能在橋臺外或橋墩處起振、停振，隨時觀測橋梁狀態，遇異常時及時停止穩定作業[3]。

4.2.2 數據處理，優化搗固作業方案

1）數據測量要求

為保證作業精度，線路精測逐枕采集數據，測量后的線路禁止進行改軌距、拆膠墊等動道作業。

2）搗固方案編制

①平面偏差調整：當平面偏差＜搗固車1次最大撥道量（50 mm）時，直接按照目標值進行撥道修正；當平面偏差＞搗固車1次最大撥道量時，進行分次逐步撥道修正；②高程偏差調整：第1遍作業數據起道量距設計標高預留30 mm，第2遍作業數據起道量距設計標高預留20 mm，第3遍作業數據起道量距設計標高預留15 mm，第4遍作業數據起道量距設計標高預留10 mm，第5遍作業數據起道量距設計標高預留5 mm。DWL-48K作業車在第1，2遍作業中前端起道量要乘調整系數，保證大機作業效果；③線搗方案優化：對于線路平、縱斷面較差地段，為保證線路整體的平順性在制定搗固方案時要對起道量進行優化處理。搗固方案優化原則為：針對線路高點只設置基本起道量保證撥道及調整水平。針對線路低洼地段結合大機的最大起道量進行拉坡處理。

3）起道沉降系數

道床穩定作業會造成預先抬起的線路產生一定程度的下沉，由于道床密實度不同，下沉量會產生不均勻變化，并且下沉量會隨起道量的增加成一定比例的線性增大，為使搗固作業后的線型、質量達到預期設計效果，在方案中引入起道沉降修正系數。

通過現場調查及選取參考點進行作業前后高程測量對比，歸納出理論起道量與實際起道量之間的線性關系，進而換算出起道沉降修正系數（見表4）。編制前2遍搗固方案時，將理論設計起道量乘上相應的起道沉降修正系數，補償線路不均勻下沉的影響，有效改善大機作業質量。

表4 理論起道量與起道沉降修正系數 mm

4.2.3 按標作業，固化施工組織模式

全面復核平面曲線、豎曲線相關資料，在現場用油漆對平面曲線五大樁、豎曲線起終點、變坡點及緩和曲線超高進行標注，便于大機搗固對點和檢查。大機作業人員將平面曲線、豎曲線資料輸入計算機，將作業數據導入ALC，與技術人員核對作業數據及線路資料，確保曲線要素、起道數值及撥道方向準確無誤。

4.2.4 人工干預

分析0級軌檢車或綜合檢測車采集的數據，對個別單元TQI值偏大，可采用人工干預消除峰值。其中軌距、軌距變化率、軌向利用非標軌距塊調整；高低或三角坑調整數值5 mm以內利用軌下精調件。為防止運營期線路維修撤墊的工作量，盡量減少軌下調高墊板使用量。

4.2.5 質量回檢，施工質量閉環管理

1）質量回檢

安排專人利用軌道檢查儀對搗固后線路的綜合質量指標（TQI）進行檢查，發現質量問題及時與作業負責人溝通，結合實際情況決定是否需返工處理。

2） 質量分析

①靜態質量分析：靜態質量分析是聯調聯試前，利用CPⅢ網精測數據高程偏差圖、平面偏差圖、軌道檢查儀回檢數據（TQI）等全面分析作業質量；②動態質量分析：動態質量分析是進入聯調聯試后，通過軌道綜合檢測列車對線路進行檢測，以軌道動態不平順管理值、波形圖為依據，對大機作業質量進行的綜合分析；③通過線路精整理5遍動力穩定，道床密度為1.98 g/cm3，遠＞規范要求的1.75 g/cm3。

銀蘭客專（吳中段）通過軌道精調，靜態驗收軌道質量TQI值由驗標8.0 mm降低至2.1 mm，有效降低TQI值，增加線路安全儲備；同時動態驗收時TQI值為2.3 mm，運營2個月軌道質量指數TQI值為2.4 mm，也解決了有砟高鐵運營初期軌道質量TQI值劇變的問題，達到了研究初設定的目標。

5 結語

高速鐵路作為我國一個新的“名片產業”，充當著拉動國民經濟增長的火車頭，不斷滿足著人民日益增長的出行需要。高鐵運行是否平穩、舒適與軌道精調有著密切的聯系。因此有砟高速鐵路建設應加強線路精搗和人工精改施工各個環節，建立“人機網，多穩少搗”的搗固思想，強調減少軌下調整件使用量，并最大限度挖掘精搗設備的潛力，從而不斷提升軌道線路精調質量，創造有砟高鐵的新高度。