沪宁城际高速铁路道岔铺设施工测量技术

武凤远，胡云凌

(上海铁路局建设管理处，上海 210071)

沪宁城际高速铁路设计列车运营速度为350 km/h，正线道岔采用国内自主研发的18号道岔共120组和42号道岔共6组。18号道岔采用半径为1 100 m的相离单圆曲线线型，道岔前长31.729 m，后长37.271 m，全长 69 m。列车直向通过速度为 350 km/h，侧向通过速度为80 km/h，钢轨为60 kg/m。道岔前后的连接段为双块式无砟轨道。联络线所使用的42号道岔为半径5 000 m的圆曲线和抛物线线型，道岔前长60.573 m，后长96.627 m，全长157.2 m。列车直向通过速度为350 km/h，侧向通过速度为160 km/h。两种道岔轨下基础均为轨枕埋入式无砟轨道。

高速铁路道岔具有高列车通过速度、高安全性、高可靠性和高舒适度的特点，为使不同形式轨道结构(正线为CRTSⅠ型板)间的线路能达到良好的平顺性，除了严控道岔的出厂质量，妥善安排运输，安全储放道岔部件外，无砟道岔铺设安装时的测量定位和道床板浇筑后的精调工作都对道岔安装后的最终运营质量具有极大的影响。本文即针对沪宁城际高速铁路无砟道岔铺设过程中的轨道测量技术进行探讨。

1 道岔铺设中轨道测量概述

鉴于高速铁路列车运营速度快和高安全性的要求，轨道线型施工质量是保证线路平顺性的关键因素。轨道施工时，测量是控制施工及检测施工成果的主要手段，测量数据的精度和准确性对轨道施工影响最为直接。为提高测量成果质量，需要准确分析轨道类型和特点、适当的测量控制方式、稳定合理的测量环境、使用高精度测量仪器以及富有经验的测量人员等各项保证因素齐备。

沪宁高铁正线和站线均采用CRTSⅠ型预制板式无砟轨道，在两块轨道板中间位置设置了凸型挡台，用于纵向支撑轨道板。轨道板底部充填CA砂浆起固定和支撑作用。为便于装载，道岔分段运输，道岔的关键部件在厂内预装，其他部件散装，运至施工现场后采取原位组装。道岔前后的连接段也采取组装轨排、原位浇筑道床板混凝土的形式施作。

1.1 轨道测量的精度控制

高速铁路控制网属于分级布设的控制网。铁路沿线建立基础平面控制网CPⅠ(为全线各级平面控制测量的基准)，线路平面控制网CPⅡ(勘测、施工阶段的线路平面控制和无砟轨道施工阶段轨道控制网起闭的基准)，轨道控制网CPⅢ(沿线路布设的三维控制网)，沿线路成对布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网(CPⅠ)或线路控制网(CPⅡ)，一般在线下工程施工完成后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。CPⅢ网按自由设站边角交会方法测量。点对的纵向间距为60 m左右、横向为线路结构物宽度，测量精度为相邻点位的相对点位中误差＜1 mm。

作为轨道定位的控制基准点，CPⅢ基准点为永久性控制点，控制点标识要求清晰、齐全、便于使用。当采用导线测量时，CPⅢ控制网应附合到CPⅠ或CPⅡ上，并采用固定数据平差。当采用后方交会法测量时，CPⅢ控制网应采用独立自由网平差，并在CPⅠ或CPⅡ中置平。所谓置平，即CPⅢ控制网与CPⅠ或CPⅡ控制网通过最小二乘方法获得最合理的联系，但CPⅢ控制网不做任何改变。

CRTSⅠ型轨道板安装时，为了进一步提升轨道的平顺性，在相邻两块板的中间凸型挡台上增设了GRP点，即加密轨道基准点。轨道板调整时，在GRP点上设站，实时观测轨道板上标架棱镜三维坐标进行调整。

1.2 道岔施工过程中的精调

为顺利开展道岔精调，需做好如下准备工作:

1)人员培训。应对所有参与道岔精调人员进行培训，全面熟悉精调过程和质量控制要求。

2)轨道测量设备。需按照测量精度要求准备好相应的精调测量设备。全站仪、轨检小车、道尺、支距尺、靠尺、塞尺等，确认仪器尺具均在鉴定的有效期限内。全站仪的精度应满足相应的指标要求。

3)CPⅢ复核。复测道岔精调过程中使用的CPⅢ点坐标，对于已损坏的CPⅢ点应增设、再测量，并纳入原CPⅢ网内进行严密平差检算，各项指标符合要求后方可作为有效的CPⅢ点。CPⅢ点间相对点位精度为1 mm。

4)数据的准备。根据测量软件系统的要求输入相应的道岔几何参数、线路线形数据及控制点信息。

全面认真检查道岔的形态。道岔支撑系统应稳固，无翘起或损坏。钢轨顶面和内轨面应干净无杂物附着，以免引起数据的“跳动”。弹性铁垫板安装方向正确，固定螺栓扭力满足300～350 N·m。轨底橡胶垫板位置摆放妥当。T型螺栓、平垫圈螺母和Ⅱ型弹条安装正确，弹条的紧固以三点接触为准，螺母扭矩约为120～150 N·m。使用塞尺检查钢轨外侧底部和轨距块需密贴、尖轨同基本轨间隙、尖轨同滑床板间隙、尖轨同基本轨间顶铁间隙、可动心轨同翼轨间隙等是否都满足限差要求。使用靠尺检查鱼尾板夹接钢轨的顺直度。以上检查均为确保测量数据真实可靠，不致出现假数据误导精调工作。

1.3 测量作业

经过上述检查，确认各项条件都满足要求后即可开展道岔的测量精调作业。按照道岔调整的步骤，测量工作主要有以下内容:

1)自由设站。全站仪经整平后照准3个CPⅢ点，即可通过内置程式计算出全站仪的三维坐标，多出的观测量用于全站仪平差检算，提高全站仪设站精度。设站完成后需要对测站60 m外的CPⅢ点放样，确认设站精度;18号道岔总长69 m，遵循目前精密测量仪器的精度标准，单站检测10～60 m及两站需搭接8～10根轨枕的基本要求，根据道岔施工经验，需对道岔前后至少35 m连接段联合测量，建议按图1所示方式设站测量。相邻测站重叠观测的CPⅢ点不应少于2对。

图1 自由设站方式

42号道岔测量方式和18号道岔的测量方式类似，设站要求、相邻测段搭接长度和道岔前后连接段的要求一样。

2)道岔平面位置放样。为避免累计误差，在道岔摆放前，需要对道岔位置的各关键点进行放样定位。标注岔心桩、岔首中桩、尖轨跟端中桩、辙叉前端中桩、辙叉跟端中桩和外移桩位置。

3)道床板施工过程中轨道调整。通过轨道检测系统实时检测轨道的轨向、轨距、高低和水平等几何形位。轨道调整需视调整情况进行数遍。初次调整为粗调，粗调精度为高低－5～0 mm，轨向±2 mm，轨距±2 mm。再次精调的目标需遵照高速铁路无砟轨道精调后的验收标准(表1)进行。每次精调完成后均需对道岔进行一次全面测量，检测轨道的30 m短波正矢偏差是否合乎标准要求。

道岔调整过程遵循“先直股后曲股，先轨向后高低”的原则。

表1 无砟轨道静态铺设精度标准［1］

4)浇筑道床板混凝土、轨缝焊接和IRJ(绝缘接头)制作完成后还需再次进行精调。精调时的测量工作同3)内容一样。

5)动态检测过程中的精调。由于动态检测的里程误差范围大，同时为了检测道岔和前后正线轨道连接的长波平顺性，需延长连接段的范围，要求道岔前后轨道各延长300 m测量。

1.4 轨道调整过程中的要点

CPⅢ控制点棱镜安装时需检查安装轴内是否有杂物，棱镜安装轴需干净、无异物，同时需将棱镜调整水平;全站仪的三脚架应安装稳定，且不得接触道岔部件、如道床板钢筋和钢轨等;全站仪内需输入温度和气压改正数;轨检小车由远及近向着全站仪的方向逐根轨枕调整测量可保持数据精度;轨道精调时，除按照上述验收标准进行调整外，为减少调整次数，提高精调效率，参考相关德国道岔测量调整专家经验和德国轨道调整的规范，将相邻枕间的轨向、轨距、高低、超高的变化率控制在0.6 mm以内;精调过程中，根据实际情况，结合轨距尺对调整后轨道进行检核，并拉10 m弦线对正矢量进行调整，使偏离值不超出2 mm;为避免调整当前轨枕对已调轨枕造成影响，调整完当前轨枕后轨检小车需退回3根轨枕进行复查;曲股不允许出现反超高;浇筑道床板混凝土后的精调工作中，每次轨道调整时，一次松开扣件的数量不得过多，视轨温情况一般松开扣件数为8～15根。

1.5 常见问题

1)测量仪器未经仔细校核。未经校验的仪器设备不能保证数据的正确性，会误导施工。

2)CPⅢ控制点基桩在施工过程中受损，不能保证全站仪自由设站时CPⅢ控制点数量，不利于测段间的搭接。道岔支撑工装不稳固，如因支撑螺杆下部不稳固造成调整过程中数据异常变化。

3)正线(道岔连接段)施工和道岔施工不协调，道岔和正线轨道分开独立施工导致道岔施工测量时连接段长度不足。

4)对道岔曲股调整不重视。在当前的验收规范中对曲股轨道线型的验收标准不明确。曲股作为道岔的组成部分，在道岔运营中起着非常重要的作用，曲股线型对道岔磨耗和使用寿命有一定的影响。

5)特别需要注意的是道岔施工和CRTSⅠ型板施工测量时使用的控制点不同，道岔施工测量时如其前后正线和站线的GRP点已设立，为保证道岔和正线的顺接，需对影响范围内的GRP点进行放样，检查误差是否超限。

6)针对道岔和轨道施工初期常见的问题，建设单位及时组织所有施工单位进行人员培训，对正线施工单位和道岔施工单位进行接口协调，并邀请有经验的国外轨道咨询公司进行专业指导，避免相同问题重复出现，为后期道岔施工时和浇筑混凝土后道岔精调工作打下良好基础。

2 结语

沪宁城际高速铁路首次大量使用国内自主研发的18号道岔和42号道岔，工期极为紧张。道岔几何形位于2010年5月完全通过静态验收［2-4］。联调联试及运行试验结果表明，沪宁城际铁路轨道包括岔区在内的几何状态、区段轨道平均TQI均满足动车组350 km/h及以下速度运营的相关要求。其它直接受几何形位影响的动力响应参数如轮轴横向力、脱轨系数等均远远低于允许值。施工过程中采用先进的测量技术，为岔区轨道精确定位和后期运营安全提供了保障。

［1］中华人民共和国铁道部.铁建设［2005］160号 客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［2］德国海特坎普轨道公司.无砟道岔线性评估报告［R］.德国海特坎普轨道公司，2010.

［3］赵智，秦瑞谦，万轶.时速350 km无砟道岔施工技术［J］.铁道建筑，2010(1):17-20.

［4］陈孟强，倪平.京津城际铁路长枕埋入式大号无砟道岔施工技术［J］.铁道建筑，2008(增):181-185.