CRTS I型板式无砟轨道平面线形偏差整治技术探讨

徐伟昌 罗 庄 王永华 上海铁路局工务处

1 引言

线路线形是线路中心线在空间形成的一条连续曲线，它由平面线形和纵断面线形组成。高速铁路无砟轨道必须满足高可靠性、高稳定性和高平顺性的要求，线形偏差将影响轨道平顺性和旅客舒适度，严重情况将危及行车安全。线形偏差调整的目的就是消灭线路轨道几何状态偏差，恢复线路平顺性，满足旅客舒适度要求，确保行车安全。

2 相关规范标准

《高速铁路设计规范（试行）》、《高速铁路无砟轨道线路维修规则（试行）》等规范对无砟轨道静态铺设轨向精度提出了明确一致的要求，其具体标准如表1。

表1 无砟轨道长弦测量作业验收容许偏差管理值

《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》对线路中线的要求：现场实测中线与设计中线偏差≤10 mm。

3 无砟轨道扣件系统标准调整量

目前国内高速铁路无砟轨道主要采用WJ-7型、WJ-8型、W300-1型和SFC型扣件，一般情况下无砟轨道平面线形偏差调整可通过扣件调整钢轨平面位置来实现。各型号标准扣件平面调整量如表2。

表2 各型号扣件标准平面调整量

从表2中可以看出，利用无砟轨道扣件系统调整平面线形偏差的可调整量是非常小的。

4 线路状况

4.1 线路平面偏差情况

受外界施工影响，某高铁上下行K××+660前后出现大幅值平面偏差，上行线最大偏差23.5 mm,下行线最大偏差22.8 mm,方向一致。发现问题后采取了线路临时限速的措施。

4.2 线路条件

某高铁上下行K××+500～K××+000为CRTS I型板式无砟轨道结构,60 kg/mU71MnG百米定尺轨,WJ-7型扣件。5.9‰下坡,直线,桥梁地段,线路允许速度250 km/h。经现场调查，原扣件平面位置基本居中。

5 方案选择

5.1 移板法线形调整方案

CRTS I型板式无砟轨道单元板式的结构，在平面线形偏差的整治中，可以考虑采用移板的方法，即凿除凸型挡台填充树脂（设计厚度为40 mm）；利用液压千斤顶,以桥梁挡墙或临线的底座板为支撑，将轨道板横移；轨道板横移到位后,灌注凸型挡台树脂；在轨道板与CA砂浆调整层间填充树脂，以填充离缝；最后对线路进行精调（见表3）。

从表3中可以看出，恢复设计线形上行线有8个凸型挡台环氧树脂厚度小于30 mm。下行线的情况也类似。

移板法的优点：完全恢复设计线形。

移板法的缺点：上下行共有15个凸型挡台环氧树脂厚度小于30 mm，其中最小厚度15.5 mm,不满足《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》中树脂最小厚度为30 mm的规范要求,可能影响轨道结构使用寿命；无运营线移板施工经验,质量不可控；移板后，轨道板与CA砂浆调整层间相互错动,影响无砟道床整体性，后续影响无法准确评估。

表3 上行线凸型挡台树脂厚度表

5.2 线形优化配合大调量扣件线形调整方案

该处平面偏差的量值在23 mm左右，充分利用“线路中心允许偏差10 mm”的规范，利用大半径曲线拟合优化线形，还需要调整量为13 mm左右。从表2中我们可以知道，标准WJ-7型扣件平面调整量为6 mm，需要实现13 mm左右的调整量，需要设计大调整量的WJ-7型扣件。

线形优化配合大调量扣件法优点：线形拟合可以满足恢复线路允许速度的要求；更换垫板施工简单；未改变WJ-7型扣件通过扣压力产生摩擦力以提供钢轨横向阻力的构造方式,质量可控。

线形优化配合大调量扣件法缺点：大调量扣件（铁垫板、绝缘缓冲垫板、铁垫板下调高垫板和合适规格的WJ7-H平垫块）需专门设计,生产周期较长。

5.3 方案比选结论

通过分析移板法和线形优化配合大调量扣件法，我们可以看到，线形优化配合大调量扣件法更适合现场，具有施工简单，安全可控的特点，是优选方案。

6 方案的实施

6.1 线形优化方案

采用半径为500 000 m的圆曲线对某高铁上、下行线K××+567～K××+790 段轨道线形进行拟合,确定线形调整量设计最大横向调整量上行线为13.9 mm,下行线为13.2 mm。根据此方案线路调整后的剩余最大偏差量为10 mm。上下行平面拟合方案曲线要素如表4、表5，平面拟合方案如图1。

表4 上行K××平面拟合方案曲线要素表（单位：m）

表5 下行K××平面拟合方案曲线要素表（单位：m）

图1 平面拟合示意图

6.2 大调量扣件设计

通过对铁垫板、绝缘缓冲垫板和铁垫板下调高垫板的螺栓孔分别进行扩孔加工，选择合适规格的WJ7-H平垫块，可实现单股钢轨左右位置的调整量为-15 mm～+15 mm。

6.2.1 加大铁垫板长圆孔长度

通过加大铁垫板椭圆形长孔的长度，实现左右调整量的增大（见图 2）。

图2 原垫板和新设计垫板对比图

同理加大配套绝缘缓冲垫板、铁垫板下调高垫板长圆孔长度。

6.2.2 新设计平垫块

当铁垫板横向调整量较大时，现有平垫块将被铁垫板上凸台卡住，为实现较大的横向调整量，同时起到原有扣件系统功能，需配套设计新平垫块，分 WJ7-H7（±7 mm～±11 mm）和 WJ7-H12（±12 mm～±15 mm）两种型号，根据钢轨左右位置调整量情况选用，具体见表6。

表6 钢轨左右位置大调整配置表

经室内试验，扣件静态组装和疲劳性能均满足技术要求。

6.3 线形调整效果分析

经过整治，恢复了轨道平顺性，具体效果见表7。

表7 整治前后效果分析对比表

经过1年多时间的现场观测，大调量扣件系统稳定，未发现异常情况，线形保持良好，轨道几何状态保持良好，整治效果良好。

7 结语及建议

高速铁路无砟轨道受区域沉降、复杂地质、周边环境等多方面因素影响，无砟轨道个别地段出现线形大幅值偏差，可通过在线形拟合优化的基础上利用大调量扣件调整线形，调整后线形可以满足各项动静态检测的指标，恢复原设计速度。

当平面偏差大于25 mm时，用本文的方法整治平面偏差还是不能完全实现，需要考虑采取其他措施，比如移梁，也可以考虑利用大半径曲线拟合优化线形时，适当突破“线路中心允许偏差10 mm”的规范，为纠偏争取更大空间。

目前利用大半径曲线对平面进行拟合没有理论依据,需要进一步的研究。大调整量扣件在现场实践中已运用，相关的技术标准、运用条件和修理标准需要进一步的研究与明确。