時速160 km·h-1客貨共線長鋼軌精調技術研究

賀德喜 鄭子天 王 軍 陳 昕 彭緒江 羅鳴輝

（1.中國鐵路成都鐵路局集團有限公司，成都 610031；2.中國中鐵二院集團有限責任公司，成都 610031；3.中鐵二局新運公司，成都 610031）

成昆鐵路復線是在原成昆鐵路的基礎上新建或增建二線的鐵路[1]，設計時速為160 km·h-1。建成后涼山地區的對外交通將更為便利，也為涼山少數民族地區的防止反貧奠定了交通基礎條件。工程竣工后，復線將主要承擔客運功能，兼顧貨運功能，而老線將主要承擔貨運功能和短途客運功能?！惰F路軌道設計規范》規定，客貨共線無砟軌道可采用雙塊式、軌枕埋入式以及彈性支承塊式等形式[2]。成昆鐵路復線冕米段和米攀段無砟段均采用彈性支承塊式無砟軌道。時速160 km·h-1的有砟軌道結構可采用Ⅱ、Ⅲ型彈條扣件系統，成昆復線采用Ⅱ型彈條扣件系統。近年來，鐵路的安全性、平穩性和舒適性要求越來越重要[3]。鄭子天等對雙塊式無砟軌道精調技術進行了研究[3]，馬文靜對大跨度鋼桁梁無砟軌道長軌精調進行了研究[4]，但鮮有彈性支承塊式無砟軌道和Ⅱ型彈條式有砟軌道精調的綜合研究。因此，有必要對客貨共線鐵路主要軌道結構類型的精調關鍵技術進行研究。

1 彈性支承塊式無砟軌道長軌精調關鍵技術

雙塊式無砟軌道和長枕埋入式道床與軌枕為一體結構，因此精調方法比較成熟[3]。彈性支承塊式道床與軌枕之間通過橡膠套靴連接[2]，中間易產生微小空隙而引起長軌精調時測量數據不準確，因此應特別注重施工質量，對彈性支承塊無砟軌道精調進行單獨研究。

1.1 彈性支承塊式無砟軌道軌排施工注意事項

無砟軌道軌排施工質量對最終軌道成形有決定性作用[5-7]。為了保持后續軌道成形質量，需特別注意以下事項。

（1）應特別注重基樁控制網（Control Panel Ⅲ，CP Ⅲ）高程成果使用問題，精調時應自由設站采用棱鏡中心高程設站。此外，應特別注意CP Ⅲ搭接段成果的使用。

（2）應特別注重線路參數檢核[3]，做到使用的線路參數有多人復核，保障線路參數的正確性。合理選擇測量儀器和精調設備，提高精調質量。

（3）彈性支承塊軌排組裝時，軌枕扣件系統應特別注意是否漏裝、錯樁，且裝完后應加強檢查。

（4）應盡量提高粗調質量，粗調時高程盡量控制在-5～0 mm。高程調整桿與支承面可增加一層過渡裝置，防止底部磨成粉狀；平面調整桿應分布均勻，使得澆筑混凝土時盡量減少對平面成果的干擾；精調完成后，應加強對精調成果的保護。

（5）混凝土澆筑完成后，混凝土凝固達到70%時對軌排進行復測，并整改有問題的段落。有條件時，可組裝工具軌對已完成的段落進行抽檢或者逐根軌枕進行復測。

（6）前期應研究混凝土的變形規律，使成形后高程盡可能在設計高程附近，從而減少后期長軌精調時調高扣件的使用量。

1.2 彈性支承塊式無砟軌道長軌精調流程

彈性支承塊式無砟軌道精調流程：預裝標準扣件；鋪設長鋼軌；鋼軌之間焊接；應力放散并鎖定；再次清理標配；長鋼軌數據采集，進行數據分析并指定方案，根據方案進行長鋼軌精調；對精調段落進行復檢，根據復檢數據指定方案，根據方案指導長鋼軌第二遍精調，重復回檢，直到達到精調目標；動態檢測，即根據動態檢測結果進行消缺；動態復檢直到達到動態檢測目標，精調完成。

根據已有的彈性支承塊式無砟軌道精調經驗，影響最后靜態和動態目標的最大因素是焊接質量、空吊和精調扣件級別。因此，鋪軌單位在長鋼軌精調中應非常重視鋼軌與鋼軌之間的焊接質量。根據靜態軌道不平順質量指數（Track Quality Index，TQI）數據分析，除焊縫位置外，所有段落的靜態TQI都可以達到2.0以內。為了減少空吊影響，每一次軌道測量前應該安排重車對彈性支承塊進行碾壓，減少道床與軌枕之間的空隙，從而提高軌道測量的真實性。為了達到快速降低TQI的目的，平面可采用1 mm的扣件，高程可采用0.5 mm的高程墊板。

1.3 彈性支承塊式無砟軌道長軌精調測量技術

傳統無砟軌道長鋼軌測量采用靜態小車測量，測量效率一般為150 m·h-1，效率較低。中鐵二院研制的慣導小車具有軌枕識別功能，因此可用于無砟軌道測量，測量效率可以達到1.5 km·h-1，是靜態小車測量效率的9倍。慣導小車測量與靜態小車測量均需要提前準備好CP Ⅲ和施工使用的設計線路資料，且CPⅢ不符值和設站精度要求均一致。慣導小車測量與靜態小車測量也存在不同：靜態小車逐根軌枕采集數據，慣導小車120 m左右成段采集數據；靜態小車必須有準確的線路參數和CP Ⅲ成果才能測量軌道數據，慣導小車可以測量后采用準確的線路參數和CP Ⅲ成果重新計算軌道數據；靜態小車測量站與站之間搭接，一般搭接10個軌枕。在160 km·h-1的無砟鐵路中的搭接限差為2 mm。慣導小車搭接本段測量數據與相鄰段落，一般搭接1站10個軌枕，搭接限差為2 mm。

隨著技術的進步，測量方式發生了變化，測量效率得到了提升。當發現長軌數據異常時，可進一步復核。當數據無異常時，按照采集的數據進行無砟軌道的模擬調整，根據模擬調整方案來購買非標精調扣件。初期一般應根據以往經驗購買50%的精調件，待模擬方案出具后，根據方案購買剩余的精調件。一般來說，模擬方案未考慮第二遍及后續精調工作的非標精調件，實際購買量應考慮軌道的實際情況，在模擬調整的基礎上增加25%～30%的數量，以免影響后續調整。精調件的購買要根據測量數據實際情況進行購買，以避免多購買而浪費材料。以往很多項目由于擔心浪費造成非標準件購買不及時而影響了后續精調工期和精調質量，需合理確定非標準件的購買量。

1.4 彈性支承塊式無砟軌道長軌精調動態消缺方法

軌道精調完成后，一般靜態TQI已經達標。動態檢測是對軌道狀態和精度進一步完善、提高的過程，使軌道動、靜態精度全面達到高速行車條件，以提高動車的安全性、平穩性和舒適性[3,8-9]。目前，無砟軌道動態檢測超限問題多是由三角坑引起的，即多是由無砟軌道道床、軌枕以及鋼軌之間的空吊引起的。根據冕米段無砟軌道動態檢測某超限數據看，此處三角坑反復出現，但數次的里程位置不一致，因此應對動態檢測的里程進行校正。根據校正后的里程誤差基本在10 m左右，結合靜態數據分析，此處水平為1.05 mm，而動態三角坑為6.5 mm。為了驗證數據分析結果的正誤，在隧道里找到該處，發現該處高程調高墊板墊了5.5 mm后靜態上才有所體現，因此初步確定找到動態三角坑位置。第二次及后續動態檢測發現，此處三角坑小于3 mm不超限，最終確認消缺找對位置。從靜態數據和動態數據分析看，很多空吊需要在重車碾壓后才會表現為靜態水平略大但不超限，動態檢測時則出現三角坑超限，因此動態檢測消缺時應充分考慮靜態數據，否則不易找準超限位置。

2 Ⅱ型彈條式有砟軌道精調關鍵技術

2.1 Ⅱ型彈條式有砟軌道精調流程

Ⅱ型彈條式有砟軌道精調流程：五搗三穩大養后移交精調精搗（標高一般低70～100 mm）；清砟標配；第一遍精調，第一遍精搗；攻絲、改錨、串枕等消缺；第二遍精調，第二遍精搗，再次消缺；第三遍精調，第三遍精搗；不達標段落再次精搗或者人工軌向消缺，直到實現靜態目標；動態檢測，根據動態檢測結果進行有砟軌道消缺，動態復檢直到達到動態檢測目標，精調完成。

需要注意的是，五搗三穩后標高一定要做夠，盡量不要出現過低和過高的標高，且穩固一定要做到位。清砟標配時，基準股和非基準股一定要消除離縫，同時扣件涂油加壓以保證后續精調時扣壓力充足。第一遍精調時，軌距應盡量控制在±0.3 mm以內，最大不超過±0.5 mm。由于大機搗固后，軌距會發生變化，后續精調時以200 m區段的平均值為基準進行后續軌距精調。攻絲、改錨、串枕等消缺一定要及時，這是影響精調質量最重要的因素。

2.2 Ⅱ型彈條式有砟軌道精調測量技術

與無砟測量方式一樣，為了保障測量進度，可采用慣導小車對軌道進行測量。與無砟段需現場標識點號不同，為了配合大機，有砟段需要在直緩點、緩圓點等四大樁點、變坡點、50 m樁及100 m樁的位置進行標識，個別地段甚至要求標至10 m樁。由于有砟段段落較長，需分段測量，段與段之間應搭接一站，站之間的搭接限差為5 mm[10-11]。為了滿足大機搗固進度，考慮下雨、大風等不可控因素，軌道測量可在精搗前一周左右完成。若因為大機故障影響后續搗固，超過20 d的測量數據需要重新測量。

2.3 與線搗大機配合的要點

正式精搗前，線搗大機必須在TQI較好的標準段落或無砟段進行標定，標定后才可作業。同時，施工單位、精調單位、工電段以及大機段應建立溝通機制，定期就精搗方案和精搗質量進行分析。四大樁點、邊坡點等標識要清晰易于查看與保存，一般標識在線路外側的軌腰上。線搗大機以標識清楚的里程點作為起步校核點，且測量人員應及時與大機作業人員溝通，特別是線岔結合部和有砟無砟結合部。為了保障線間距達標，左線平面應向左偏2 mm，右線平面應向右偏2 mm。單線鐵路應以線路中心設計位置為基準設計優化方案。質檢方面應安排相對小車質檢人員緊跟大機，一般不超過200 m，橋上不超過500 m，及時把水平、三角坑等結果反饋給大機，以便大機及時調整，保證精搗質量。大機搗固后，及時對搗固后的軌道進行復測，并比對分析大機是否實現精搗方案的撥道量和起道量，查找差異原因，為后續精搗提供指導意見。道砟的飽滿度是影響精搗質量的重要因素。在精搗前應卸砟，使道砟與軌枕面齊平。當大機搗固后，應安排人工及時回砟。

2.4 線搗大機多次搗固后軌向不良的處理方式

一般來說，通過測量的數據提供給大機消除長波，通過大機自動超平提高短波平順性。統計3次精搗后，成昆鐵路復線冕米段TQI統計結果如表1所示。軌距、水平、三角坑以及軌向和高低看，左右線搗固的質量相當。表1中未給出不同的大機的搗固效果.不同的大機搗固結果略有差異，高低效果較軌向效果好。隨著軌道上長期跑車，高低TQI有一定的變化，軌向TQI變化不大。根據表1統計，按照2倍平均值作為消缺的依據，可以看出當軌向TQI大于1.0時可以認為搗固質量不良。若大機再次處理軌向較大的地段沒有改善，可以認為鋼軌存在硬彎影響了軌向。因此，該處的軌向需要特殊處理。

有砟段軌向處理除大機提高外，還可以通過人工方式處理。人工方式處理首先需要進行軌枕編號。在軌道上已經標識了50 m點的基礎上，以該段小里程端的里程加2位順序號從小到大順序編號，對應區段起終軌枕號編號應標示齊全，中間僅每隔5根或10根軌枕標注末2位整順序號[3]，如+005、+010、+015……。一般來說，50 m范圍內有83根或者84根軌枕。若現場標識錯誤需重新標識。其次，需要進行軌道相對測量。為了減少測量誤差，相對測量時可每400 m進行一次分段測量，然后強制生成軌枕號。最后，需要根據編制精調方案指導進行有砟軌道精調。根據上述方法，某段超軌向不良地段按照精調方案進行有砟軌道精調，精調完成后軌向TQI降至0.55。若提高調整比例，軌向TQI有進一步提升的空間。

表1 冕米段有砟部分3次精搗后平均TQI統計

3 結語

長軌精調工作應加強施工單位、精調單位、工電段以及大機段各方的協調和對接，做到各個工序有條不紊地進行。無砟段應加強焊軌管理，同時測量前應安排重車對線路進行碾壓，以確保測量數據的真實性；有砟段的攻絲、改錨、串枕等影響精調精搗質量的消缺，應在第一遍搗固后、第二遍搗固前完成；對于遺留的問題，必須在第三遍搗固前完成。

通過本文的方法，彈性支承塊式無砟軌道精調3遍的TQI可以降至1.9以內，160 km·h-1時動態TQI可以降至2.0以內。有砟段軌距TQI應控制在0.3以內，通過大機提高軌向、高低、水平和三角坑等指標。線路大機利用測量3遍的數據加自動超平，可以使得靜態TQI降低2.7左右，160 km·h-1時動態TQI可以降至2.8以內。對于有砟個別段落，由于鋼軌硬彎等因素影響了軌向，可以采用調整無砟軌道的方式對有砟段落進行調整。