摘要：高速铁路天窗时间短，增加了运营阶段有砟轨道养修作业困难性。因此，从全寿命周期管理角度出发，提高高速铁路有砟轨道初始建设质量具有重要的意义。本文概况总结了高速铁路有砟轨道线路平顺性控制理念与技术，以期丰富高速铁路有砟轨道建设施工管理体系，实现高速铁路有砟轨道高质量发展目标。
关键词：新建；高速铁路；有砟轨道；线路平顺性；控制技术
1高速铁路有砟轨道不平顺分析
高速铁路作为一种现代化交通手段，其运输效率高、能源消耗小、污染排放少，大力发展高速铁路为核心的快速运输网络对于保证我国经济社会发展具有重要的战略意义。我国业已经成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家，至2014年3月中国高速铁路总营业里程达到11028km，在建高速铁路规模1.2万km。“推动铁路科学发展，首要前提是确保铁路运输安全持续稳定”。自2011年“7.23”事故发生以来，铁路运输安全特别是高铁运输安全提到一个前所未有的高度。安全控制是一项系统工程，涉及人员、设备、管理及环境等方方面面。为保证列车的高舒适、高速度、高安全，高铁轨道应具备高平顺的运行表面。轨道的平顺状态通过其几何参数进行描述，总体上讲可分为轨道内部几何参数与外部几何参数两类。其中，轨道内部几何参数指轨距、超高、水平、轨向、高低、正矢、扭曲、轨距变化率等描述轨道内部相对点位关系的参数；轨道外部几何参数指轨道平面（横向）和高程（垂向）坐标及其偏差等描述轨道中线空间定位关系的参数。轨道结构的组合性及其所承受列车荷载的随机性与重复性，决定了轨道在运营过程中不可避免地会出现残余变形积累，从而导致轨道几何形位不均匀变化，形成轨道的各种不平顺。轨道不平顺是轮轨系统的激扰源，是产生轮轨动作用力、引起机车车辆产生振动和的主要原因，对列车行车的安全性、平稳性、舒适性、车辆和轨道部件的寿命及环境噪声等都有着极其重要的影响，在高速、重载的条件下尤甚。因此，高平顺性是高速铁路必须具备的最基本的特征之一。
2新建高速铁路有砟轨道线路平顺性检测
长期以来，我国的轨道静态检测一直沿用人工测量方法，道尺、拉弦等简单工具充当着工务检查装备的主角。其测量效率低、劳动强度大、检测项目少，属于对轨道的一种低精度、低密度静态测量。既有线大提速战略揭开了我国铁路高速化和现代化进程的序幕。与铁路“检、养、修分开”改革相配合，江西日月明、什邡瑞邦等企业先后开发了轨道检查仪，其采用光纤陀螺以及轨距、倾角传感器，以检测轨道相对不平顺为目标，利用DR，等算法，快速、准确、高密度地采集分析轨道轨距、水平、轨向、高低等内部几何参数。轨道检查仪的优点是测量效率高，平顺性项目测量精度高，特别适应于线路开通状态下利用行车间隔或天窗时间进行线路的日常检查。目前国产轨道检查仪技术水平处于世界前列，已完全替代进口产品。以轨道检查仪为代表的轨道几何形位相对测量技术的应用，极大的提高了我国工务管理的水平，保证我国提速大战略的实施。为满足高速铁路建设的需要，参照德铁RIL883标准，形成了我国高速铁路“三网合一”（勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网）的测量体系，其中基桩控制网（CPⅢ）主要为铺设轨道和运营维护提供控制基准，相应采用“全站仪+轨道测量仪”施测。由于“CPⅢ+全站仪+轨道测量仪”所测取的对象为轨道的横垂偏等外部几何参数，为以示与轨道检查仪测量方案的区别，业内将之形象的称为“绝对测量”；与之对应，采用轨道检查仪测量轨道内部几何参数的方案称为“相对测量”。目前在绝对测量领域国外产品处于优势地位，虽然国内江西日月明、长沙悦诚、南方测绘有轨道测量仪产品，但依然很大程度上依赖进口，如瑞士安伯格（Amberg）GRP系列、美国天宝（Trimble）Gedo系列等。
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3新建高速铁路有砟轨道线路平顺性控制技术
3.1施工阶段平顺性控制
某高速铁路设计速度为250km/h，正线道床采用特级水洗碎石道砟。从平顺性、稳定性角度分析，有砟轨道与无砟轨道主要区别在于有砟轨道道床密实度较低，道床稳定性较差、线路平顺性较难保持。因此，在建设施工阶段提高道床密实度是有砟轨道线路平顺性控制的核心。
3.1.1铺轨前预铺道砟阶段
在路基、桥梁、隧道基础验收评估合格后，就进入了有砟轨道铺轨前预铺道砟阶段。为保证预铺道砟的密度和刚度均匀，除按照Q/CR9605-2017《高速铁路轨道工程施工技术规程》要求的施工外，该铁路还在道砟摊铺碾压时规定摊铺碾压长度不宜小于2km，以实现预铺道砟刚度的均匀性。
3.1.2分层上砟整道阶段
分层上砟整道阶段是有砟轨道施工的关键阶段。为提高道床初始密实度，杭黄铁路轨道工程施工中，在铺枕铺轨作业完成后，通过及时补充道砟封住轨枕端部，防止轨排移位，然后进行1-2遍动力稳定作业。在分层捣固方面，按照3-4遍（一般地段3遍、个别地段4遍）进行捣固，并按照第一、二遍起道量不宜大于50mm，后续每遍起道量不宜大于40mm进行分层控制。在线路稳定方面，采取重稳措施，即动力稳定车的作业振动频率不宜低于29Hz，桥隧段作业走行速度控制在1-1.5km/h，路基段不大于1.0km/h。分层起道后稳定后，预留高程按50-80mm控制。鉴于道砟密实度不易量测，现场利用道床刚度代替道床密实度进行密实度衡量，即将反力架固定在钢轨上，安装千斤顶及传感器，给轨枕施加竖向荷载，通过测力传感器和数显仪测量荷载大小，得出单股轨下道床支承刚度。由结果可知，经过分层上砟，并增加稳定遍数及稳定频率后，桥梁、隧道、路基地段道床支承刚度均满足TB10754-2010《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》要求，即道床经分层上砟整道达到初期稳定阶段时，道床支承刚度不应小于70kN/mm。
3.2轨道精调阶段平顺性控制
①轨道精调前，对轨道控制网CPⅢ进行复测，并对建网成果和复测成果进行对比，成果满足要求后方可用于轨道精调施工。②线路完成2遍外业数据采集及全线捣固后，采用安伯格GRP－1000IMS惯导轨道测量小车对全线进行外业数据采集，若线路整体平顺性良好，则针对数据较差地段采用测量系统进行复测并出具相关捣固量以完成线路优化；第三遍精调方案中，起道量全部达到50mm，拨道量为10mm。③轨道精调采用安伯格GRP－1000IMS惯导轨道测量小车，其集相对测量与绝对测量于一身:所配置的高精度传感器可以精确测量轨距、水平、扭曲、里程等相对参数；在无需整平全站仪的情况下，还可以实时测量轨道中线与设计中线的偏差和轨面高程与设计高程的偏差。软件自动计算轨向和高低并显示其与设计值的差值。GRP－1000IMS惯导轨道测量小车可以提供轨道几何测量的综合报表。用户可定义报表输出界面，选择输出轨道位置、轨距、水平、轨向、高低等轨道几何参数，数据格式兼容，可实现共享、互传，作业高效。④用轨距尺测量轨距并通过更换轨距挡板完成第一次轨距精调后，采用轨检小车全线复查轨距、轨距变化率、轨向，再次全线结合轨向精调轨距。⑤线路第一、二遍精细捣固结束后，采用轨检小车再次全线复查轨距、轨距变化率、轨向，根据轨检小车资料，综合整治几何尺寸，重点整治轨距变化、曲率、轨向不良的地方，结合轨向，重点精调轨距，确保轨道精调达标，曲线地段采用20m弦长测量调整正矢值。⑥常用的轨道精调一般采用铁路大型养路机械，轨检小车数据可实时传输至大机，调整过程中采用弦线或激光导向仪加强复核、观察，当发现调整异常时可及时复测，以避免大面积调整错误。
参考文献
[1]魏晖.高速铁路轨道平顺性静态检测理论与精调技术研究[D].南昌大学,2014.
[2]安杰.高速铁路有砟轨道结构状态分析[D].中南大学,2013.
[3]何永军.既有线有砟轨道测量新方法研究及其软件研制[D].西南交通大学,2013.
论文作者:高建生
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：轨道论文; 平顺论文; 轨距论文; 测量论文; 高速铁路论文; 几何论文; 线路论文; 《基层建设》2019年第14期论文;