袁 壮 丽
（中铁七局集团武汉工程有限公司 湖北 武汉 ４３００７４）
摘 要：通过柳南客运专线ＤＫ５４６＋２００－ＤＫ５８９＋４００段有砟轨道静态精调阶段的技术实践，结合动检车检测结果分析，对有碴轨道精调技术进行了系统的研究与总结，提出有碴轨道静态精调方法、原则、目标。
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关键词 ：有碴轨道；测量；捣固；精调
中图分类号：F560.83 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．08．０42
有碴轨道无缝线路铺设完成后，需对轨道静态几何状态进行调整满足高速铁路验收标准要求。早期轨道调整一般采用大型养路机组整道方式，大机作业前需对轨道几何状态进行测量，获得轨道的静态几何尺寸指标。利用水准仪对轨道进行抄平，获得轨道的起道量；利用全站仪直接测量轨道中线的坐标并与设计坐标对比，计算出轨道拨道量。
随着铁路速度的提升与轨道几何尺寸标准的提高，传统的轨道调整方法已经很难满足高速有砟轨道的静态几何尺寸的高要求。因此采用先进的轨道检测技术配合机械自动化精确整正作业是保证高速有砟轨道精调质量的先决条件，轨检小车可同步提供轨道中线、高程、水平、轨距等几何尺寸数据，ＤＣＬ－３２型捣固车轨道几何参数计算机（ＡＬＣ／ＴＧＣＳ）与测量数据接口，进行自动化捣固的方法可快速、高效实现轨道静态几何尺寸标准。
１ 技术标准
根据《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》，客运专线有砟轨道精细整理后的道床几何尺寸参数标准见表１。
２ 静态精调准备及要求
内容包括：无缝线路应力放散锁定完毕，扣配件补充齐全，扣件扣压力达标；线路整正轨下胶垫歪斜，补充缺少弹条、轨距块、胶垫、轨道结构达到零缺陷；道床道砟饱满、均匀、不得缺碴或余碴，具备大型养路机组精细整道条件；轨道达到初期稳定状态，稳定车进行一至两遍的全程稳定密实；测量人员、轨检小车、大型养路机组准备到位。
３ 精调捣固
３．１ 测量方法与原理
将两个ＣＰⅢ点连成一条弦线，形成一个测量区间，这个区间两端的ＣＰⅢ对轨道进行绝对位置的控制，两端之间的轨道使用全站仪，基于全站仪独立坐标系，进行相对测量。相邻两个测量区间使用１个ＣＰⅢ点搭接，所有测量区间数据采集后根据需要进行数据优化处理，获得轨道各项几何状态参数指标。
（1）内业数据准备。测量前在轨检小车数据采集电脑中输入轨道的设计参数：平面曲线要素（五大桩的里程、曲线半径、缓和曲线长、超高）、竖曲线（里程）、ＣＰⅢ控制点数据资料。
（2）外业数据采集。包括：①现场系统组装、传感器校准。②数据采集小车停在一个ＣＰⅢ点所对应的轨道位置上（见图１）。③卫星发射小车停在下一个ＣＰⅢ点后面５～１０ ｍ所对应的轨道位置上。④卫星发射小车的全站仪自动调平后，手动瞄准数据采集小车上的棱镜（见图２）。⑤数据采集小车上的控制点测量仪测量第一个ＣＰⅢ点（起点）。⑥向全站仪的方向推行数据采集小车，停在下一个ＣＰⅢ点所对应的轨道上，其间动态采集所有轨道几何尺寸。⑦数据采集小车上的控制点测量仪测量到卫星发射小车停在的前一个ＣＰⅢ点（终点）。 ⑧全站仪向前推行到下个ＣＰⅢ点后面的５~１０ m轨道位置上。⑨重复步骤上述步骤，直到采集完所有测量区间。
（3）数据导出。按照１０ｍ、５ｍ、３ｍ或任意间隔导出ＶＥＲ格式的数据文件（见图３）。
３．２ 捣固方法与原理
（1）数据接口。捣固车ＡＬＣ／ＴＧＣＳ里面需要的是基本等距（如每１０ ｍ、５ ｍ、３ ｍ或任意距离提供起拨道量）的数值，若在ＡＬＣ／ＴＧＣＳ里面输入的距离不等距会造成电脑无法计算车辆到达的每个点的起拨道量。从起拨道原理上讲等距的长度只要在捣固车抄平起道弦长范围内它都能自己计算出每一个捣固循环所对应的理论起拨道量。在实际施工当中，按照１０ ｍ每个起拨道参数提供给车ＡＬＣ／ＴＧＣＳ，捣固车并不能很好地控制捣固后线路的平顺性，经过不断的实验和分析并结合以往的施工经验，最终确定每５ ｍ一个起拨道参数。作业时捣固车利用测量轮的脉冲信号计算车辆的行走距离，即只要在ＡＬＣ／ＴＧＣＳ上指定车辆起始计数里程，捣固车便能将车辆走到的每个里程对应的起道量经过计算后转换为电信号传输到起拨道系统里面。采用轨道几何状态测量仪将测量出来的数据按５ｍ每个参数转换成每个起拨道修正文件和平面直、平面曲线资料，用移动设备拷贝到捣固车轨道几何参数计算机（ＡＬＣ／ＴＧＣＳ）上，捣固车作业时ＡＬＣ／ＴＧＣＳ直接调用该数据文件。
（2）精调捣固。捣固车放车后核对本车起道零点、拨道零点，找到即将作业地段的ＣＰⅢ桩号，并采取人工调整起拨道量，以不大于０．５‰顺坡，确保车辆到达该点时起拨道量达到应有数值（基本起道量＋该ＣＰⅢ点对应里程的理论起道值、拨道修正值＋该ＣＰⅢ点对应里程的理论拨道值）。设置起车里程为该ＣＰⅢ点对应的里程，将人工给定的起拨道量分别调整到基本起道量和拨道修正值。开始作业，并与书面交底核对每个里程点对应的起拨道量。每作业５００ｍ将ＡＬＣ／ＴＧＣＳ上显示的里程与ＣＰⅢ对应的里程进行核对，若超出１根枕木的误差应重新进行对标检查（见图４）。
４ 影响因素
有碴轨道静态精细调整后需再次对轨道静态几何尺寸检测，达到验标要求。若施工过程中对材料、工艺卡控不到，将导致精调效果不佳，进而影响静态精调质量。根据柳南客专施工经验，影响精调效果的主要因素有以下几方面：
（1）道砟原材料质量。道砟原材料质量包括材质、级配粒径两大指标，道砟材质的达标与否，直接影响道床在大型养路机械在整道过程中的捣固效果。
（2）底砟摊铺质量。底砟摊铺是铺轨前第一工序，底砟摊铺的平整度、密实度直接影响道床初期稳定阶段及精调阶段的道床稳定。
（3）钢轨扣配件、扣压力质量。轨道采用的扣配件质量，扣配件扣压力的达标与否也是影响大机精调捣固指标的因素之一。
（4）轨道测量精度。轨道测量数据精准直接影响大机精细整道精度。
（5）捣固过程控制。捣固过程的控制是影响精调质量的重要因素。
５ 控制措施
（1）道砟原材料质量控制。根据铁路碎石道砟标准（ＴＢ－Ｔ２１４０－２００８）要求，有砟轨道所用道砟质量必须符合标准要求，道砟材质性能、粒径级配要求如表２、表３：
（2）底砟摊铺质量控制。底砟摊铺除满足道砟原材质量要求外，底砟摊铺厚度宜为２００～２５０ ｍｍ，采用机械摊铺，用压强不小于１６０ Ｋｐａ的压路机进行来回碾压平整密实。道砟碾压时，道床宽度范围内全部压实到位，碾压完毕后要求：道砟面应平整， 且轨枕中间部位道砟不得有凸出， 底砟密度采用道床密度仪器或灌水法检测不小于１．６ ｇ／ｃｍ３。机械摊铺要求如下：①平地机平砟时宜从线路中心往两侧进行。根据砟面高程控制线，将平地机刮平装置降低至预铺砟面控制线略高位置，以高出２０ ｍｍ为宜，向前进行刮平作业。每次刮平横向接头应重叠０．６～０．８ ｍ，前后相邻两区段纵向重叠１．０～１．２ ｍ，确保刮平时横向及纵向高度顺接。②平地机刮平后的道砟应目视平坦，曲线不得有反超高，需铺砟面高程宜高出预铺砟面高程控制线２０ ｍｍ。③压路机作业速度以３~４ ｋｍ／ｈ为宜，碾压时由两边向中央纵向进退式进行，往返一次为一遍，碾压三遍。碾压时，横向接头应重叠０．４~０．５ ｍ，前后相邻两区段间纵向重叠０．８~１．０ ｍ。做到压实均匀，无死角，尤其是线路两边应碾压到位，避免两侧虚砟堆高。
（3）扣配件扣压力达标。铺轨完毕，扣件扣压力需达到性能要求，当个别扣压力达不到设计要求时，应检查扣件是否变形或失效以便及时更换，弹条扣压力达标后以三点与钢轨接触为准，螺栓扭矩达到１６０Ｎ·ｍ。
（4）轨道测量精度控制。包括：①人员、机具充分准备精调测量前，需进行人员培训、设备校检精准。②ＣＰⅢ控制建立复核，轨道控制ＣＰⅢ网采用边角后方交会的形式进行测设，具体布网形式：点间距６０ｍ左右，线路左右对称布设，采用自由站点边角交会法进行观测（见图５）。③ＣＰⅢ控制网精度要求：为了保证ＣＰⅢ网建立高效及准确，方便ＣＰⅢ基桩控制网联测，需要对ＣＰⅡ线路控制网进行加密。加密点用圆棱镜将加密点布设于距线路中心线１００ ｍ左右的地方，点间距６００～１ ０００ ｍ。观测时使用ＧＰＳ接收机，在加密地段的ＣＰＩ点上和加密的ＣＰⅡ点上以及可以利用进行ＣＰⅢ网观测的原ＣＰⅡ点（或ＣＰＩ点）上分别架设ＧＰＳ接收机，按Ｃ级网的要求进行静态观测，每个测段应有３个ＣＰＩ点。完成本段观测后，在下一段的ＧＰＳ观测中，搭接两个本段的ＣＰＩ点，采用边连接的方式形成边联网。外业观测技术要求参照《高速铁路测量规范》的相关条款执行。数据处理拟采用ＣＯＳＡＧＰＳ后处理软件进行平差处理，ＣＰⅢ控制网精度指标如表４。④绝对测量精度控制。绝对精度是指利用断面仪测量ＣＰⅢ控制点，计算出来的轨道绝对偏差与真实偏差的误差统计值。如不考虑ＣＰⅢ控制点本身的误差， 考虑到断面仪测距精度为１．５ ｍｍ，断面仪测角精度优于１０秒， 小车内部几尺寸精度０．５ ｍｍ，假设控制点到轨道的距离为１０ ｍ，经计算，可以认为平面测量精度优于２ ｍｍ，高程测量精度优于１ ｍｍ。如果ＣＰⅢ控制点存在误差，将直接影响绝对测量精度，对一站内的相对测量精度没有影响，只是对两站连接区段的相对精度有影响。为了提高绝对测量的精度，采集时对线路两侧的控制点分别进行采集，相互校核，避免粗差得出现。
（5）大型养路机组整道质量控制。包括：①整道作业基本要求：有砟轨道铺轨完毕后需及时进行初步整道，拨顺轨向，消除硬弯、反超高、扭曲等。根据单次起道量补足道砟，轨枕方正、上紧扣件，扣压力达标。②起道作业：第一、二遍起道量不宜大于６０ ｍｍ，第三、四遍起道量不宜大于５０ ｍｍ。每次起道作业后及时补充道砟，轨枕头外侧应有一定数量的道砟，以保持轨道的稳定性。起道作业时，操作人员应准确输入起道量，并随时注意观察左右起道显示表与横向水平表的指针摆动状态，保持对起道抄平数值的一致性。③拨道作业：一次拨道量不宜大于５０ ｍｍ。手动控制作业时，输入拨道量应准确，保证对拨道作业控制调整的一致性，直线地段宜采用激光准直系统进行拨道。④捣固作业：第一次捣固前，保证枕下道砟厚度不小于１５０ ｍｍ，否则不宜进行捣固作业。起道量５０ ｍｍ以上时，宜选择双捣作业；起道量５０ ｍｍ以下时，宜选择单捣作业。⑤动力稳定作业：每层道床起道、捣固后，进行１－２次动力稳定作业， 动力稳定车在桥上不得开始起振， 也不宜结束稳定作业。从路基向桥上进行稳定时， 应在桥前３０ ｍ范围内把竖向荷载逐渐降低５０％， 并在下桥后３０ ｍ范围内恢复，且在桥上稳定时应避开桥梁自振频率。⑥精细整道质量控制：精细整道前，道床应达到初期稳定，对道床断面、道砟量、轨枕、扣配件、轨距、钢轨硬弯进行精确调整，符合要求后开始大型养路机械精确整道作业。精细整道起道量控制在１５ｍｍ左右，采用双捣，夹持时间为０．４５ ｓ以上， 起终点地段做好搭接作业。捣固后进行稳定作业。
６ 结语
笔者是通过柳南客运专线有砟轨道在静态精细整道过程中施工管理与经验，对系统的静态精调工艺、影响因素进行分析总结，进而提出精调质量控制措施，在施工过程中加以实施，使碴轨道精调静态几何尺寸达到验收标准，可为将来有砟轨道向高速、平稳发展提供经验参考。
（责任编辑 高 平）