如何降低有砟高铁轨道质量指数TQI值

周志伟

（中铁十六局集团铁运工程有限公司，河北 高碑店 017000）

高速铁路分为有砟高铁和无砟高铁，两者主要区别在于轨道结构形式，前者是混凝土道床，后者是道砟道床。随着中国高速铁路建设的快速发展，有砟高铁以其造价低、维修方便、建设速度快等突出特点得到广泛应用，形成了一整套完善的施工工艺。而轨道精调作为有砟高铁轨道工程施工过程中的一道关键工序，对线路的质量有着重要的影响，本文就如何提高轨道工程施工质量，降低有砟高铁TQI值进行初步探索和总结。

1 轨道精调对轨道工程质量的影响

有砟高速轨道结构是传统意义上的颗粒道床，道床自稳能力差且密实持续时间长，往往在运营初期出现TQI值剧增、峰值超限等弊端，严重影响线路运行安全。造成轨道线路初期TQI值增大的因素很多，如桥梁的徐变、路基的下沉，线路精调效果较差等。因此，如何通过高效高质量的轨道精调，缩短道床终稳时间，加大轨道质量TQI值冗余量，增加轨道线路安全储备，已成为有砟高铁轨道工程亟需解决的问题。

传统轨道精调侧重人工精调，忽略了精捣设备动力稳定及捣固的重要性，造成有砟道床运行初期道床稳定性较差，同时耗费大量精调件及人工，却达不到稳定TQI值的目的。为此，银兰客专（吴中段）从轨道精测、轨道精调两方面入手，强调线路动力稳定及捣固方案优化的重要性，避免轨下调高垫板更换，提高人工精改精度，从而达到加快道床终稳速度、降低轨道TQI值的目的，最终实现轨道工程整体水平的提高。

2 TQI值概述

轨道质量指数（TQI）是衡量线路区段整体平顺与否的主要指标，是高低、轨向、轨距、水平和三角坑的动态检测数据的统计结果[1]。该指标的大小与轨道状态平顺性密切相关，表明200 m区段轨道状态离散的程度，即数值越大表明轨道的平顺程度越差、波动性越大，验标规定时速250 km高铁线路轨道质量TQI值应＜8.0 mm。表1为200 m区段轨道不平顺质量指数TQI管理标准。

表1 200 m区段轨道不平顺质量指数TQI管理标准 mm

3 轨道精测

轨道精密测量是建设高质量高速铁路最基本、最重要的施工技术，必须按照相关规定建立高精度的“四网合一”测量控制网，其中CPⅢ网用于轨道精调。对于有砟高铁轨道测量，利用提前埋设的CPⅢ桩，使用全站仪配合静态轨道小车采集数据、分析数据、制定捣固方案并指导线路精调的重要施工技术。

为了控制采集数据的准确性，在轨道精测前应消除钢轨及焊缝的缺陷，避免钢轨缺陷导致的数据失准；CPⅢ建网精度满足规范要求，CPⅢ桩无歪斜、磕碰现象；严格按照精测作业气温标准。

为了保证轨道线型的平顺性，在精测数据分析前须将精测的多段数据叠加成较长的一段数据，并依次输出，作为波形分析的原始数据。在制定精调方案时要牢固树立向原设计线型贴近的原则，尽可能将波形线拉直，即运用“精确法”作业，不宜总通过“平顺法”作业，后者虽然减少了人工精调的工作量，但TQI值中轨向及高低项数值将偏高，不利总体TQI值的降低。

4 轨道线路精调

高速铁路轨道精调分为人工精改和机械精捣两部分[2]。它是影响轨道线路施工质量的重要环节，也是降低轨道线路质量TQI值的主要手段。人工精改主要利用非标轨距块调整轨距及变化率，机械精捣主要利用高精度（1 mm级）捣稳联一体设备对有砟道床进行稳定密实和线路平面、高程偏差进行调整。表2为有砟高铁轨道静态铺设精度标准。

4.1 人工精改

银兰客专（吴中段）人工精改共分为3个阶段：第1阶段是在道床达到初期稳定状态并验收合格后进行，此阶段主要进行轨距调整，目的在于补齐扣配件、矫正胶垫，消灭钢轨、轨枕、扣件等加工产生的误差，此阶段是关键；第2阶段是在大机捣固过程中，受外力因素导致轨距发生变化的动态调整，此阶段是重点；第3阶段为动态验收过程中个别轨距、轨向超标的局部调整。

表2 有砟高铁轨道静态铺设精度标准

人工精改的质量不仅直接影响轨距单项TQI值，也影响线路方向及机械精捣的质量，所以在施工中要精细化管理、认真对待、做到三必须。一是必须消除离缝：为了避免因离缝消除不掉，车辆通过后造成钢轨向外移动，使轨距变大。在作业过程中轨距挡板与钢轨或轨枕必须＞0.5 mm的离缝，并且清理承轨槽、胶垫遗落杂物，使轨距挡板与轨底边、轨枕挡肩相互密靠。轨距挡板中部与轨底角平齐则说明未压胶垫；轨距挡板与轨枕挡肩平齐则说明完全落槽；二是必须更换失效胶垫：胶垫压溃或破损失效后会导致钢轨“内倾外倒”，造成轨距不良，影响轨底整体弹性，特别是在曲线下股会导致轨距成段不良；三是必须统一基准股：如检查轨距有超内控标准时，按照技术人员标注的调整量更换非基准股轨距挡板，不能随意改变基准股。

为了提高轨道线路质量，降低线路TQI值，轨距单项TQI值按照＜0.15 mm控制。轨距精调标准按1 435 mm±0.2 mm控制，轨距变化率控制在1/3 000内。

4.2 人机网捣固工法

机械精捣按照“五捣五稳，稳定优先，人工干预”的施工工法，是轨道精调工作的核心，主要解决道床快速密实稳定，轨道几何尺寸满足设计规范的问题。轨道线路道床进入初稳后，按照稳定+稳定+捣固+稳定+捣固+稳定+捣固+稳定+捣固+捣固的顺序进行作业。前3遍捣固采用“精确法”作业，起道量控制在约20 mm，宜采用双捣；第4遍采用“平顺法”作业，起道量约5 mm，采用单捣；第5遍根据0级轨道车检测情况，对综合TQI值＞2.3 mm的区段进行加强捣固，作业方案同第4遍。表3为机械精捣固参数。

表3 机械精捣固参数设置

4.2.1 严格落实“稳定优先”的思路

有砟道床是否密实稳定是直接影响精捣固效果和降低TQI值变化的因素之一，必须树立动力稳定优先的思想，即线路动力稳定后再捣固。为此，线路进行贯通动力稳定作业，稳定车在路基上工作速度控制在0.6 km/h～0.9 km/h，作业频率控制在30 Hz～35 Hz范围内，竖向荷载为19.8 kN。从路基向桥上进行动力稳定作业时，应在上桥前30 m范围内把竖向荷载逐渐降低50%，并在下桥后30 m范围内再把竖向荷载逐渐提高到原来的数值。稳定车在桥上进行动力稳定应避开桥梁自振频率，作业走行速度＞1 km/h，稳定装置应尽可能在桥台外或桥墩处起振、停振，随时观测桥梁状态，遇异常时及时停止稳定作业[3]。

4.2.2 数据处理，优化捣固作业方案

1）数据测量要求

为保证作业精度，线路精测逐枕采集数据，测量后的线路禁止进行改轨距、拆胶垫等动道作业。

2）捣固方案编制

①平面偏差调整：当平面偏差＜捣固车1次最大拨道量（50 mm）时，直接按照目标值进行拨道修正；当平面偏差＞捣固车1次最大拨道量时，进行分次逐步拨道修正；②高程偏差调整：第1遍作业数据起道量距设计标高预留30 mm，第2遍作业数据起道量距设计标高预留20 mm，第3遍作业数据起道量距设计标高预留15 mm，第4遍作业数据起道量距设计标高预留10 mm，第5遍作业数据起道量距设计标高预留5 mm。DWL-48K作业车在第1，2遍作业中前端起道量要乘调整系数，保证大机作业效果；③线捣方案优化：对于线路平、纵断面较差地段，为保证线路整体的平顺性在制定捣固方案时要对起道量进行优化处理。捣固方案优化原则为：针对线路高点只设置基本起道量保证拨道及调整水平。针对线路低洼地段结合大机的最大起道量进行拉坡处理。

3）起道沉降系数

道床稳定作业会造成预先抬起的线路产生一定程度的下沉，由于道床密实度不同，下沉量会产生不均匀变化，并且下沉量会随起道量的增加成一定比例的线性增大，为使捣固作业后的线型、质量达到预期设计效果，在方案中引入起道沉降修正系数。

通过现场调查及选取参考点进行作业前后高程测量对比，归纳出理论起道量与实际起道量之间的线性关系，进而换算出起道沉降修正系数（见表4）。编制前2遍捣固方案时，将理论设计起道量乘上相应的起道沉降修正系数，补偿线路不均匀下沉的影响，有效改善大机作业质量。

表4 理论起道量与起道沉降修正系数 mm

4.2.3 按标作业，固化施工组织模式

全面复核平面曲线、竖曲线相关资料，在现场用油漆对平面曲线五大桩、竖曲线起终点、变坡点及缓和曲线超高进行标注，便于大机捣固对点和检查。大机作业人员将平面曲线、竖曲线资料输入计算机，将作业数据导入ALC，与技术人员核对作业数据及线路资料，确保曲线要素、起道数值及拨道方向准确无误。

4.2.4 人工干预

分析0级轨检车或综合检测车采集的数据，对个别单元TQI值偏大，可采用人工干预消除峰值。其中轨距、轨距变化率、轨向利用非标轨距块调整；高低或三角坑调整数值5 mm以内利用轨下精调件。为防止运营期线路维修撤垫的工作量，尽量减少轨下调高垫板使用量。

4.2.5 质量回检，施工质量闭环管理

1）质量回检

安排专人利用轨道检查仪对捣固后线路的综合质量指标（TQI）进行检查，发现质量问题及时与作业负责人沟通，结合实际情况决定是否需返工处理。

2） 质量分析

①静态质量分析：静态质量分析是联调联试前，利用CPⅢ网精测数据高程偏差图、平面偏差图、轨道检查仪回检数据（TQI）等全面分析作业质量；②动态质量分析：动态质量分析是进入联调联试后，通过轨道综合检测列车对线路进行检测，以轨道动态不平顺管理值、波形图为依据，对大机作业质量进行的综合分析；③通过线路精整理5遍动力稳定，道床密度为1.98 g/cm3，远＞规范要求的1.75 g/cm3。

银兰客专（吴中段）通过轨道精调，静态验收轨道质量TQI值由验标8.0 mm降低至2.1 mm，有效降低TQI值，增加线路安全储备；同时动态验收时TQI值为2.3 mm，运营2个月轨道质量指数TQI值为2.4 mm，也解决了有砟高铁运营初期轨道质量TQI值剧变的问题，达到了研究初设定的目标。

5 结语

高速铁路作为我国一个新的“名片产业”，充当着拉动国民经济增长的火车头，不断满足着人民日益增长的出行需要。高铁运行是否平稳、舒适与轨道精调有着密切的联系。因此有砟高速铁路建设应加强线路精捣和人工精改施工各个环节，建立“人机网，多稳少捣”的捣固思想，强调减少轨下调整件使用量，并最大限度挖掘精捣设备的潜力，从而不断提升轨道线路精调质量，创造有砟高铁的新高度。