时速160 km·h-1客货共线长钢轨精调技术研究

贺德喜 郑子天 王 军 陈 昕 彭绪江 罗鸣辉

（1.中国铁路成都铁路局集团有限公司，成都 610031；2.中国中铁二院集团有限责任公司，成都 610031；3.中铁二局新运公司，成都 610031）

成昆铁路复线是在原成昆铁路的基础上新建或增建二线的铁路[1]，设计时速为160 km·h-1。建成后凉山地区的对外交通将更为便利，也为凉山少数民族地区的防止反贫奠定了交通基础条件。工程竣工后，复线将主要承担客运功能，兼顾货运功能，而老线将主要承担货运功能和短途客运功能。《铁路轨道设计规范》规定，客货共线无砟轨道可采用双块式、轨枕埋入式以及弹性支承块式等形式[2]。成昆铁路复线冕米段和米攀段无砟段均采用弹性支承块式无砟轨道。时速160 km·h-1的有砟轨道结构可采用Ⅱ、Ⅲ型弹条扣件系统，成昆复线采用Ⅱ型弹条扣件系统。近年来，铁路的安全性、平稳性和舒适性要求越来越重要[3]。郑子天等对双块式无砟轨道精调技术进行了研究[3]，马文静对大跨度钢桁梁无砟轨道长轨精调进行了研究[4]，但鲜有弹性支承块式无砟轨道和Ⅱ型弹条式有砟轨道精调的综合研究。因此，有必要对客货共线铁路主要轨道结构类型的精调关键技术进行研究。

1 弹性支承块式无砟轨道长轨精调关键技术

双块式无砟轨道和长枕埋入式道床与轨枕为一体结构，因此精调方法比较成熟[3]。弹性支承块式道床与轨枕之间通过橡胶套靴连接[2]，中间易产生微小空隙而引起长轨精调时测量数据不准确，因此应特别注重施工质量，对弹性支承块无砟轨道精调进行单独研究。

1.1 弹性支承块式无砟轨道轨排施工注意事项

无砟轨道轨排施工质量对最终轨道成形有决定性作用[5-7]。为了保持后续轨道成形质量，需特别注意以下事项。

（1）应特别注重基桩控制网（Control Panel Ⅲ，CP Ⅲ）高程成果使用问题，精调时应自由设站采用棱镜中心高程设站。此外，应特别注意CP Ⅲ搭接段成果的使用。

（2）应特别注重线路参数检核[3]，做到使用的线路参数有多人复核，保障线路参数的正确性。合理选择测量仪器和精调设备，提高精调质量。

（3）弹性支承块轨排组装时，轨枕扣件系统应特别注意是否漏装、错桩，且装完后应加强检查。

（4）应尽量提高粗调质量，粗调时高程尽量控制在-5～0 mm。高程调整杆与支承面可增加一层过渡装置，防止底部磨成粉状；平面调整杆应分布均匀，使得浇筑混凝土时尽量减少对平面成果的干扰；精调完成后，应加强对精调成果的保护。

（5）混凝土浇筑完成后，混凝土凝固达到70%时对轨排进行复测，并整改有问题的段落。有条件时，可组装工具轨对已完成的段落进行抽检或者逐根轨枕进行复测。

（6）前期应研究混凝土的变形规律，使成形后高程尽可能在设计高程附近，从而减少后期长轨精调时调高扣件的使用量。

1.2 弹性支承块式无砟轨道长轨精调流程

弹性支承块式无砟轨道精调流程：预装标准扣件；铺设长钢轨；钢轨之间焊接；应力放散并锁定；再次清理标配；长钢轨数据采集，进行数据分析并指定方案，根据方案进行长钢轨精调；对精调段落进行复检，根据复检数据指定方案，根据方案指导长钢轨第二遍精调，重复回检，直到达到精调目标；动态检测，即根据动态检测结果进行消缺；动态复检直到达到动态检测目标，精调完成。

根据已有的弹性支承块式无砟轨道精调经验，影响最后静态和动态目标的最大因素是焊接质量、空吊和精调扣件级别。因此，铺轨单位在长钢轨精调中应非常重视钢轨与钢轨之间的焊接质量。根据静态轨道不平顺质量指数（Track Quality Index，TQI）数据分析，除焊缝位置外，所有段落的静态TQI都可以达到2.0以内。为了减少空吊影响，每一次轨道测量前应该安排重车对弹性支承块进行碾压，减少道床与轨枕之间的空隙，从而提高轨道测量的真实性。为了达到快速降低TQI的目的，平面可采用1 mm的扣件，高程可采用0.5 mm的高程垫板。

1.3 弹性支承块式无砟轨道长轨精调测量技术

传统无砟轨道长钢轨测量采用静态小车测量，测量效率一般为150 m·h-1，效率较低。中铁二院研制的惯导小车具有轨枕识别功能，因此可用于无砟轨道测量，测量效率可以达到1.5 km·h-1，是静态小车测量效率的9倍。惯导小车测量与静态小车测量均需要提前准备好CP Ⅲ和施工使用的设计线路资料，且CPⅢ不符值和设站精度要求均一致。惯导小车测量与静态小车测量也存在不同：静态小车逐根轨枕采集数据，惯导小车120 m左右成段采集数据；静态小车必须有准确的线路参数和CP Ⅲ成果才能测量轨道数据，惯导小车可以测量后采用准确的线路参数和CP Ⅲ成果重新计算轨道数据；静态小车测量站与站之间搭接，一般搭接10个轨枕。在160 km·h-1的无砟铁路中的搭接限差为2 mm。惯导小车搭接本段测量数据与相邻段落，一般搭接1站10个轨枕，搭接限差为2 mm。

随着技术的进步，测量方式发生了变化，测量效率得到了提升。当发现长轨数据异常时，可进一步复核。当数据无异常时，按照采集的数据进行无砟轨道的模拟调整，根据模拟调整方案来购买非标精调扣件。初期一般应根据以往经验购买50%的精调件，待模拟方案出具后，根据方案购买剩余的精调件。一般来说，模拟方案未考虑第二遍及后续精调工作的非标精调件，实际购买量应考虑轨道的实际情况，在模拟调整的基础上增加25%～30%的数量，以免影响后续调整。精调件的购买要根据测量数据实际情况进行购买，以避免多购买而浪费材料。以往很多项目由于担心浪费造成非标准件购买不及时而影响了后续精调工期和精调质量，需合理确定非标准件的购买量。

1.4 弹性支承块式无砟轨道长轨精调动态消缺方法

轨道精调完成后，一般静态TQI已经达标。动态检测是对轨道状态和精度进一步完善、提高的过程，使轨道动、静态精度全面达到高速行车条件，以提高动车的安全性、平稳性和舒适性[3,8-9]。目前，无砟轨道动态检测超限问题多是由三角坑引起的，即多是由无砟轨道道床、轨枕以及钢轨之间的空吊引起的。根据冕米段无砟轨道动态检测某超限数据看，此处三角坑反复出现，但数次的里程位置不一致，因此应对动态检测的里程进行校正。根据校正后的里程误差基本在10 m左右，结合静态数据分析，此处水平为1.05 mm，而动态三角坑为6.5 mm。为了验证数据分析结果的正误，在隧道里找到该处，发现该处高程调高垫板垫了5.5 mm后静态上才有所体现，因此初步确定找到动态三角坑位置。第二次及后续动态检测发现，此处三角坑小于3 mm不超限，最终确认消缺找对位置。从静态数据和动态数据分析看，很多空吊需要在重车碾压后才会表现为静态水平略大但不超限，动态检测时则出现三角坑超限，因此动态检测消缺时应充分考虑静态数据，否则不易找准超限位置。

2 Ⅱ型弹条式有砟轨道精调关键技术

2.1 Ⅱ型弹条式有砟轨道精调流程

Ⅱ型弹条式有砟轨道精调流程：五捣三稳大养后移交精调精捣（标高一般低70～100 mm）；清砟标配；第一遍精调，第一遍精捣；攻丝、改锚、串枕等消缺；第二遍精调，第二遍精捣，再次消缺；第三遍精调，第三遍精捣；不达标段落再次精捣或者人工轨向消缺，直到实现静态目标；动态检测，根据动态检测结果进行有砟轨道消缺，动态复检直到达到动态检测目标，精调完成。

需要注意的是，五捣三稳后标高一定要做够，尽量不要出现过低和过高的标高，且稳固一定要做到位。清砟标配时，基准股和非基准股一定要消除离缝，同时扣件涂油加压以保证后续精调时扣压力充足。第一遍精调时，轨距应尽量控制在±0.3 mm以内，最大不超过±0.5 mm。由于大机捣固后，轨距会发生变化，后续精调时以200 m区段的平均值为基准进行后续轨距精调。攻丝、改锚、串枕等消缺一定要及时，这是影响精调质量最重要的因素。

2.2 Ⅱ型弹条式有砟轨道精调测量技术

与无砟测量方式一样，为了保障测量进度，可采用惯导小车对轨道进行测量。与无砟段需现场标识点号不同，为了配合大机，有砟段需要在直缓点、缓圆点等四大桩点、变坡点、50 m桩及100 m桩的位置进行标识，个别地段甚至要求标至10 m桩。由于有砟段段落较长，需分段测量，段与段之间应搭接一站，站之间的搭接限差为5 mm[10-11]。为了满足大机捣固进度，考虑下雨、大风等不可控因素，轨道测量可在精捣前一周左右完成。若因为大机故障影响后续捣固，超过20 d的测量数据需要重新测量。

2.3 与线捣大机配合的要点

正式精捣前，线捣大机必须在TQI较好的标准段落或无砟段进行标定，标定后才可作业。同时，施工单位、精调单位、工电段以及大机段应建立沟通机制，定期就精捣方案和精捣质量进行分析。四大桩点、边坡点等标识要清晰易于查看与保存，一般标识在线路外侧的轨腰上。线捣大机以标识清楚的里程点作为起步校核点，且测量人员应及时与大机作业人员沟通，特别是线岔结合部和有砟无砟结合部。为了保障线间距达标，左线平面应向左偏2 mm，右线平面应向右偏2 mm。单线铁路应以线路中心设计位置为基准设计优化方案。质检方面应安排相对小车质检人员紧跟大机，一般不超过200 m，桥上不超过500 m，及时把水平、三角坑等结果反馈给大机，以便大机及时调整，保证精捣质量。大机捣固后，及时对捣固后的轨道进行复测，并比对分析大机是否实现精捣方案的拨道量和起道量，查找差异原因，为后续精捣提供指导意见。道砟的饱满度是影响精捣质量的重要因素。在精捣前应卸砟，使道砟与轨枕面齐平。当大机捣固后，应安排人工及时回砟。

2.4 线捣大机多次捣固后轨向不良的处理方式

一般来说，通过测量的数据提供给大机消除长波，通过大机自动超平提高短波平顺性。统计3次精捣后，成昆铁路复线冕米段TQI统计结果如表1所示。轨距、水平、三角坑以及轨向和高低看，左右线捣固的质量相当。表1中未给出不同的大机的捣固效果.不同的大机捣固结果略有差异，高低效果较轨向效果好。随着轨道上长期跑车，高低TQI有一定的变化，轨向TQI变化不大。根据表1统计，按照2倍平均值作为消缺的依据，可以看出当轨向TQI大于1.0时可以认为捣固质量不良。若大机再次处理轨向较大的地段没有改善，可以认为钢轨存在硬弯影响了轨向。因此，该处的轨向需要特殊处理。

有砟段轨向处理除大机提高外，还可以通过人工方式处理。人工方式处理首先需要进行轨枕编号。在轨道上已经标识了50 m点的基础上，以该段小里程端的里程加2位顺序号从小到大顺序编号，对应区段起终轨枕号编号应标示齐全，中间仅每隔5根或10根轨枕标注末2位整顺序号[3]，如+005、+010、+015……。一般来说，50 m范围内有83根或者84根轨枕。若现场标识错误需重新标识。其次，需要进行轨道相对测量。为了减少测量误差，相对测量时可每400 m进行一次分段测量，然后强制生成轨枕号。最后，需要根据编制精调方案指导进行有砟轨道精调。根据上述方法，某段超轨向不良地段按照精调方案进行有砟轨道精调，精调完成后轨向TQI降至0.55。若提高调整比例，轨向TQI有进一步提升的空间。

表1 冕米段有砟部分3次精捣后平均TQI统计

3 结语

长轨精调工作应加强施工单位、精调单位、工电段以及大机段各方的协调和对接，做到各个工序有条不紊地进行。无砟段应加强焊轨管理，同时测量前应安排重车对线路进行碾压，以确保测量数据的真实性；有砟段的攻丝、改锚、串枕等影响精调精捣质量的消缺，应在第一遍捣固后、第二遍捣固前完成；对于遗留的问题，必须在第三遍捣固前完成。

通过本文的方法，弹性支承块式无砟轨道精调3遍的TQI可以降至1.9以内，160 km·h-1时动态TQI可以降至2.0以内。有砟段轨距TQI应控制在0.3以内，通过大机提高轨向、高低、水平和三角坑等指标。线路大机利用测量3遍的数据加自动超平，可以使得静态TQI降低2.7左右，160 km·h-1时动态TQI可以降至2.8以内。对于有砟个别段落，由于钢轨硬弯等因素影响了轨向，可以采用调整无砟轨道的方式对有砟段落进行调整。