有砟轨道精调技术

陈杰亮

（中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230000）

我国高速铁路施工过程中不断提高对TQI 值（轨道质量指数Track Quality Index）要求，对轨道精调的施工组织、施工方案、施工过程管控要求也在不断提升。轨道精调质量的影响因素包含有砟里面的线型控制、卸砟捣固、焊轨放散、扣件锁定状态等工序均对轨道精调产生影响。轨道精调主要施工行为是在长轨精调控制上。本篇主要阐述有砟轨道精调的各工序施工组织和相关工艺标准以及技术要求，以达到规范有砟轨道长轨精调作业，提升轨道精调作业质量和效率的目的。此处，我们主要针对影响TQI 的十大指标（轨距、轨距变化率、三角坑、水平、左轨向、右轨向、左高低、右高低、左正失、右正失）分别进行了分析，其中特别针对轨距精调作业时，如何降低相应的TIQ 单项值做出明确论述。

1 基本定义、术语

轨道控制网（CPⅢ）：指沿线路成对布设，作为线路设计、铺设和运营维护提供控制基准。

中误差：又称“标准差”或“均方根差”是衡量观测精度的一种数字标准。

绝对精度：是指外部几何参数测量时所能达到的误差值，测量误差一般以中误差进行衡量。

相对精度：是指内部几何参数测量时所能达到的误差值。测量误差一般以中误差进行衡量。

TQI 是高低、轨向、轨距、水平和三角坑等动态检测数据的统计结果，用以反映检测轨道状态的平顺程度，与平顺性成反比例关系。

TQI 计算公式：

2 线路粗养

2.1 准备工作

2.1.1 检查并对损坏的轨枕进行抽换，并人工捣固密实；逐项检查以保证扣配件齐全、紧固；核实预留接头夹板是否齐全，螺栓连接是否牢固；捣固前，对不能进行大机整道的部位（道岔岔区以及无缝夹板处），在大型捣固车前进方向轨道中心右侧标识清楚。

2.1.2 大型机械整道作业前，应将线路的方向、水平、三角坑等进行基本消除，超高基本达到设计要求，修整完毕后应保证枕下道砟捣固密实，这样才可以保证大机第一遍的捣固质量，不会出现高低起伏现象。可保证大机捣固的施工速度及质量，同时亦可确保生产运输时行车安全。

2.1.3 大型机械整道作业前为确保轨枕盒内道砟均匀饱满，道砟顶面略高于轨枕面，道砟厚度不小于150mm 的要求，应该以实测起道量为依据进行上砟、补砟作业。

2.1.4 测量队在大型机械整道前3 日将拨道量、起道量按5m 一组数据、曲线段的曲线要素、超高等以测量交底的形式移交给大型捣固车作业班组，同时将测量数据清晰标注于捣固机前进方向道心的右侧，如果是09 及以上型号的大机，将作业时的里程确认即可，并每500 米确认一次。

2.2 大机捣固

2.2.1 针对缺砟较为严重的地段，首先利用老K 车（卸砟车）进行补砟至道床饱满，进行大机捣固第一遍，建议最大的起道量不宜超过60mm。然后进行稳定车作业一遍。后根据缺砟量继续补砟、稳定，计划3 捣、3 稳使线路达到精调条件（稳定车保证稳3 遍1、3 遍稳定）。

2.2.2 针对道砟饱满地段，首先进行稳定车作业一遍，然后再进行捣固、补砟，计划3 稳、3 捣使线路达到精调条件。

2.2.3 线路大养至距设计标高60mm、平面在20mm 以内，轨道达到初期稳定状态。

在粗捣的过程中机组人员在作业前先分析数据，如出现高低起伏较大的地段，需要先将起道量较大的地段先进行拉坑处理，将线路标高养至大致等高状态方可通养；如果每次都按数据捣固，极大可能个别地段出现高于设计标高造成落道现象，例如：200mm 的起道量大机三遍双捣即可养至剩余60mm，但剩余距设计标高只有60mm 的起道量，经过三次双捣可能就只剩10-15mm 的起道量了，给后期的精捣造成不必要的麻烦，建议调过该段线路待大致拉平后在进行通捣。技术人员应对每份大养数据进行分析。

3 精测精调

3.1 准备工作

3.1.1 技术资料准备。（1）CPIII 测设单位，应将长轨精调前的CPIII 复测评估合格后的资料交于精调单位。（2）收集线路技术资料，包括设计要求、曲线、坡度及竖曲线资料等。（3）收集相关道岔图纸、扣件说明书。（4）收集相关动态、静态验收标准、技术规程等相关规范。

3.1.2 精测精调前的轨道检查。对全线轨道几何状态(线路平面±20mm 以内、高程-50mm)、扣件（接触面是否被污染，是否扣紧、压实、装到位）及道床（是否缺砟或太满影响改道）、焊缝平直度等进行检查，检查是否满足要求；同时注意电容、电磁枕的抽换是否结束，尽可能在抽换完成后进行轨道精调。

3.2 线路轨距精调

轨距、轨距变化率及轨向精调分粗调、全面精调及全面找细复调3 个阶段。

图1

3.2.1 轨距粗调。第一步：①全面检查扣件是否齐全，扣压力必须做到三点密贴；②检查扣件锚固螺栓是否涂油；③对轨枕位置是否准确、方正进行全面核查；④检查电容枕、电磁枕是否按设计就位；⑤全面检查承轨槽是否干净、是否有道砟等异物；⑥检查以确保胶垫无串动、位置准确，轨距挡板完全就位；⑦螺旋道钉是否因套管堵塞拧不到位或锚固螺栓损坏使螺母拧不到位；⑧检查钢轨轨面是否脏污或有异物；⑨用轨道精调小车检查线路状态。第二步：①对检查发现的问题进行初整；②全面整理轨底胶垫、扣件安装状态及扣压力；③对轨道精调小车检查出来的大、小轨距及轨距变化率不良地段进行调整；第三步：①用轨道精调小车复检已精调地段，并进行分析；②召开质量分析会，分析轨道检查仪波形图，总结经验教训。

表1 现场实际采集数据

表2 现场数据TQI 计算报告

3.2.2 轨距精调。有砟线路轨距全面精调的前提条件：大机完成普通捣固后，平面与设计偏差为±20mm，高程低于设计标高50mm，或第一遍精捣后，平面及高程接近设计线形。轨距精调步骤如下：第一步：①用轨道精调小车全线推检，分析轨距、轨距变化率及轨向；②现场调查，找准基准股，先改基准股、再改非基准股；③全面清扫轨面及承轨槽，确保干净、无异物；第二步：①带油脂，对螺栓套管没有油的螺栓进行涂油；②对有砟轨道轨距进行调整；第三步：①用轨道精调小车复检已精调地段，并进行分析；②召开质量分析会，分析轨道检查仪波形图，总结。③轨距全面精调过程中，需注意以下问题：a.测量轨温后拆开扣件时，不得全段拆开扣件精调，应根据实际轨温控制拆开的长度；b.在进行轨距精调时采用轨道精调小车检测的办法进行，轨向靠传统目视控制；c.道尺必须在上道前与标准道尺进行核对，两组搭接时要顺接；d.精调前要对扭矩扳手扭矩进行试验，扣件扣压力必须达到3 点密贴的要求，空隙不大于0.5mm，且扭矩不超标；e.承轨槽必须保障干净无异物，同时验证承轨槽的宽度误差，使用标准轨距挡板后，测量轨距挡板与轨底的缝隙；f.精调作业应沿列车运行方向进行；g.经过对精捣后轨距的变化规律分析后发现：大机捣固后一般会出现0.3～0.5mm 的轨距变化。

轨距精调：①根据轨道精调小车检测数据及现场复核结果，确定需要调整的处所及股别，用道尺测量该处轨距，在钢轨上标记；②松开螺栓道钉，取出弹条；③根据需要调整轨距的多少，确定轨距档板的组合；④安装轨距挡板；⑤安装弹条。

图2 弹条安装示意图

3.2.3 轨距复调。大机完成第一遍或第二遍精捣后，进入有砟线路轨距全面复调阶段。步骤如下：第一步：分析轨道精调小车数据以验证轨距、轨距变化率和轨向，对不良地段用电子道尺进行复检；第二步：根据轨道精调小车检查数据，在现场查找超限处所，根据复核情况及轨距变化规律进行轨距精调；第三步：①用轨道精调小车复检已精调地段，并进行分析；②召开质量分析会，分析轨道检查仪波形图，总结经验教训。

3.2.4 联调联试期间轨距精调。在保证轨枕位置正确的前提下，在联调联试期间可采用精调件进行精调。

3.2.5 注意事项。①作业前必须掌握该地段实际锁定轨温，根据作业轨温条件进行作业，应严格执行“作业前、中、后各阶段测量轨温”制度；②无缝线路作业轨温条件；（表3）③弹条安装到位的标准为：以弹条中部前端下颚刚好与钢轨接触为准，两者的间隙不大于0.5mm；④在大规模安装前，先选取5-10 个扣件进行安装，测出使弹条能按照以上标准达到正确安装位置的实际安装扭矩；⑤改轨距时应保障改完轨距后不产生轨向；⑥轨距精调过程中，严禁敲击钢轨。

表3

3.3 线路精调

3.3.1 测量前的准备工作。轨道精调小车软件设置、输入并核对轨道测量仪电脑中的线形文件及全站仪CF 卡中的控制点文件。第一遍作业前必须对作业地段进行轨道精调小车每1.2 米点测量，控制好测量精度以及准确度，最终提供平面及高程调整数据。

3.3.2 设置安全防护。上道前在计划测量区段按《工程线施工管理办法》办理，进行登记防护，确保人身和行车安全。

3.3.3 全站仪校准及轨道精调小车校准。每天测量之前要对全站仪、精调小车的超高传感器进行校准，校准后需保障在同一点进行正反两次测量，测量值偏差应在0.3mm 以内。

全站仪后方交会设站过程中，为确保全站仪的设站精度，建议使用4 对CPIII 控制点，如果现场条件不满足，至少也应使用3 对控制点;电子气泡居中，使倾斜角L、T 的偏差数值在1 毫米以内;设站中误差：东坐标/北坐标/高程≤0.7mm，水平定向误差≤1.4″；下一区间设站时至少要包括4 个上一区间精调中用到的控制点，以保证轨道线形的平顺性;全站仪设站的位置应靠近线路中心，每次设站均要在精测台账上登记，精测台账，建议在晚上进行精测。

表4 精测台账

3.3.4 数据采集。①轨道精调小车应由远及近靠近全站仪的方向进行测量且应该保证测量的连续性；②轨道测量时目标距离控制在120 米内；③搬站后并将轨道测量仪退后20 米（道岔区段退后15 米）重复采集进行搭接段测量；④第一遍测量搭接控制在3mm 以内，第二遍测量搭接控制在2mm 以内，第三遍测量搭接控制在2mm 以内，第四遍测量搭接控制在2mm 以内，如果各遍搭接超差，需重新设站、重新进行搭接测量；⑤平曲线、竖曲线段需采集前后120 米数据，方能保证顺接；⑥为大机精捣提供数据时，每隔1.2 米采集一次数据。

4 导出数据

按需要格式导出精测数据提供给大机机组人员。

5 编制精调方案

5.1 大机精捣方案。根据精测数据计算出实际轨面标高、平面位置与设计轨面标高、平面位置的差值编制大机精捣方案，具体如下：①方案编制原则:实际标高比设计标高大时，记录需落道的里程、标高及长度，进行落道，同一区段有几处需要落道时，待落道完毕并重新精测后再做方案；方案按1‰进行顺坡；按单台大机捣固做方案，单次起道量不大于30mm；方案起终点不能在缓和曲线上；②编制方案:根据测量数据设定第一遍大机捣固后的实际轨面标高与设计轨面标高的差值（根据实际情况，某一区段的实际标高与设计标高偏差较大，设定的差值会不一样），得出第一遍大机的抬道量；拨道量为实际平面与设计平面的偏差值；第二遍待稳定后重新测量数据编制方案。

5.2 人工整治方案。首先按制订的精调作业标准修改轨道检查仪软件中的限值设置；第二步打开测量数据；第三步按调整量计算原则分别进行平面、高程调整，调整量应按0.2mm 控制，且应分别按长、短波进行检算；第四步对调整完的线形按照超限标准进行控制，确保线路平顺。

图3 大机精捣方案

5.3 有砟线路大机精确捣固。精确捣固根据精测数据编制的方案进行纯数据化捣固，第二遍大机自动顺平进行捣固、拨道，稳定车在大机后全面稳定。

5.4 优化线路数据采集处理。有个别地段可能会出现高于设计面的现象，有砟段尽量避免这种类似的事情发生，最好处理方法为“落道”，工期不允许的情况下必须查明原因上报总工，同意后进行顺坡处理；为保证线路的平顺性，顺坡的原则是以该段最高点再加5mm 起道量，然后把高于设计标高的高差进行万分之一坡率顺接。在处理有砟、无砟过渡段时，以无砟段精调后的轨道现状为零点进行万分之一坡率顺接。

6 大机精捣

6.1 有砟线路大机精确捣固。精确捣固根据精测数据编制的方案进行纯数据化捣固，第三遍大机自动顺平进行捣固、拨道，稳定车禁止在最后一遍精捣后进行稳定工作。

6.2 大机作业静态标准。①第一遍精捣后标准：水平偏差不超过1mm，延长18m 的距离内三角坑不得大于3mm，曲线的超高顺坡率≤0.5‰；正矢差不大于2mm，正矢连续差不大于3mm，圆曲线最大最小正矢差不大于4mm；10m弦测量轨向不大于2mm，且50m 范围内不得有两个及以上的连续轨向；高低用10m 弦长量不大于2mm；②第二遍精捣后标准：水平偏差不超过1mm，延长18m 的距离内三角坑不得大于2mm，曲线的超高顺坡率≤0.5‰；正矢差不大于2mm，正矢连续差不大于3mm，圆曲线最大最小正矢差不大于4mm；20m 弦测量轨向不大于1mm，且50m 范围内不得有两个及以上的连续轨向；高低用10m 弦长量不大于2mm；③第三遍精捣：根据第二遍精捣后的TQI 分析数据制定相应捣固计划。如果TQI 数据已经满足验收要求，建议大机自动起、拨道，进行加强捣固。如果TQI 不满足验收要求，建议进行第三遍精测并按精测数据进行捣固作业；④建议精捣前两遍后进行稳定作业，精捣第三遍（最后一遍）严禁稳定车上道作业；⑤拨道量按横偏控制，误差在±3mm 以内；⑥抬道量按高程控制，误差在±5mm 以内；⑦根据多个项目捣固经验，一般精捣2 遍后TQI 值基本在2.7-2.8 以内。

6.3 大机精捣线路条件。①完成一遍轨距、轨变精调；②第一遍精捣条件是平面基本到位，平面方面：线路平面与设计偏差小于20mm；高程方面：线路高程比设计高程低30mm；③通过一遍普捣、三遍精捣、达到平纵断面设计要求。

大机精捣大机条件：①精捣前必须进行调试标定状况良好，保证提供的数据通过捣固后能全面实现；②当大机不能实现数据时，应停止精捣，安排调试；③当大机不能够稳定的实现或不能100%实现时，应通过后面的试验计算实现率，通过调整精调方案来实现精捣目标。

数据采集和方案设计：①采用绝对轨检小车根据CPⅢ数据，每5m 采集一处数据（采用连续测量方法）；②按平行和吻合设计线形的原则设计精捣方案，原则上最大起道量不超过50mm。大机采用09-32 或以上型号捣固车进行作业；③遇变坡点或曲线ZH、HZ 时，应延长至变坡点或曲线头两侧200m。

6.4 大机精捣工法及人工配合

必须实现人、机、网三合一。大机精捣方案必须用精测所采集的CPⅢ数据，根据设计线形进行方案设计后导入大机进行起拨道作业。

6.4.1 大机配合。①大机根据设计线形及精测数据编制大机精捣方案；②大机根据当次作业范围准确在线路标注大机作业起点；③大机根据精捣方案进行捣固。

6.4.2 测量组配合。①测量组每5 米精测1 处后，将数据交大机；②每50m 标注1 处线路里程，平面曲线5 个桩应单独在轨枕标注，竖曲线应明确标注起点、中点、终点准确位置和里程，以上用白色油漆在轨枕中部顶面标注；③道岔每遍精捣前在每50 米（道岔捣固时在尖轨顺坡接头、尖轨跟、岔趾及岔跟4 处）处标注起道量、拨道量及方向（第一遍用黑色油漆、第二遍用黄色油漆、第三遍用绿色油漆），同时安排人员进行大机作业地段道床状况进行检查，当道床不饱满低于轨枕面时，严禁进行大机捣固；④进行精捣时，第一遍后安排劳力补充道碴，以便满足第二遍大机养条件，同时应在捣固后用道尺进行检查，在稳定车后也要安排人员检查；⑤第二遍大机精捣时，线路平面应控制在离设计线形平面10mm，高程30mm 以内。⑥道岔捣固时，安排人员对曲股长岔枕进行起道捣固。

6.5 稳定车作业

6.5.1 捣固车作业后稳定车同步稳定线路，采用慢速重稳，垂直预加载10.0Mpa，预置下沉量10～20mm，振动频率28～35Hz（根据设计院提供的桥梁共振频率定），作业速度第一遍为0.6km/h，第二遍为0.8km/h ，第三遍为0.8km/h，第四遍及以后为1km/h。

6.5.2 稳定车桥上作业须要求：要求桥上道碴深度不小于150mm；要求振动频率不小于30Hz；要求不得在桥范围内起、停振，桥上不得停机。