弹性支承块式无砟轨道精调施工质量控制分析

方 筠 庞旭卿, 2

(1.陕西铁路工程职业技术学院， 陕西 渭南 714000；2.西安理工大学 ， 西安 710048)

我国新建铁路长大隧道普遍采用无砟轨道，主要轨道结构形式包括板式、双块式和弹性支承块式三种[1]。其中，弹性支承块式无砟轨道具有施工进度快、抗列车冲击和抗疲劳作用能力强、使用寿命长、运营阶段易维修等优点。因此在我国交通工程领域有着极为广阔的应用前景[2-4]。国内外一些学者对弹性支承块式无砟轨道的施工技术进行了研究，李江龙[5]以红岭隧道无砟轨道施工为背景，介绍了弹性支承块式无砟轨道的工艺流程、施工方法和控制要点。肖春碑[6]根据以往经验，对渝怀铁路某隧道弹性支承块式无砟轨道施工技术进行了总结。闫培隆[7]和高兴江[8]结合工程实例，对重载铁路隧道弹性支承块式无砟轨道施工技术进行了研究。本文结合新建蒙华铁路长大隧道内弹性支承块式无砟轨道施工，着重对无砟轨道轨排框架精调工艺进行探讨。

1 工程概况

蒙华铁路某单线隧道长1 300 m，隧道内采用弹性支承块式无砟轨道结构，结构示意如图1所示。

图1 弹性支承块式无砟轨道横断面图

其主要由混凝土道床板、弹性支承块式轨枕(混凝土支撑块轨枕、橡胶靴套、块下胶垫)及配套扣件等组成。弹性支承块式轨枕在工厂预制，装配橡胶靴套；道床板采用分块结构，宽度为 2 800 mm，厚度为 393 mm，每块道床板长度一般为6.58 m，调整长度可为 5～7.5 m；两块道床板间设置伸缩缝，伸缩缝宽度为20 mm。

隧道内无砟轨道采用轨排框架法施工，其工艺流程为：隧道基底处理 → 底座测量放样 → 底座底部钢筋绑扎 → 轨排组装 → 轨排粗调 → 底座上部钢筋绑扎 → 道床板模板安装 → 轨排精调 →道床板混凝土浇筑 → 轨排二次精调 → 轨排框架拆除、清理 → 嵌缝胶灌注。

现场无砟轨道施工作业面按照以上工艺流程分成5个工作区，采用流水施工，工作区分布如图2所示。

图2 无砟轨道施工作区分布图

“Ⅰ区”为钢筋绑扎、轨排安放区，长66 m，负责进行测量放样、钢筋绑扎和轨排安装；“Ⅱ区”为轨排粗调区，长66 m，负责进行轨排框架安装及粗调作业；“Ⅲ区”为轨排精调区，长66 m，负责进行精调作业，确保每个轨枕承轨槽中心的坐标满足精度要求并进行复核；“Ⅳ区”为混凝土浇筑区，长66 m，负责进行已完成轨排精调道床板的混凝土浇筑；“Ⅴ区”为拆除养护区，长66 m，负责进行轨道排架和混凝土模板的拆除，并对轨道板进行洒水养护。

从现场施工工艺流程可以看出，轨排框架的使用贯穿了整个工作区，轨排调整分为粗调和精调两个阶段，其中，轨排精调是最终确保无砟轨道平顺度的关键环节。

2 轨排粗调

轨排粗调预先在轨排框架上设定轨距和轨底坡两大几何参数。轨排框架主要由工具轨、横梁及超高调整系统、竖向支撑及中线水平调整系统、纵向模板系统四部分组成，单组框架长6.6 m，由2根6.6 m工具轨、6块2.2 m长模板和3组横梁及支撑系统组成，轨排框架与轨枕组装模式如图3所示。

图3 轨排组装及精调顺序示意图

3 轨排精调

轨排粗调完成后方可进行精调作业。轨排精调通过轨道检测小车配合高精度全站仪和螺杆调节器对轨排进行方向、高低、水平调整，按照与粗调相同的原则进行调整，调整过程中轨排两侧起升应同时进行。在精调作业中，测站距离宜设定在20～80 m长度范围，一般采用60 m,此时采集数据的准确度较高。搭接测量段和顺接段的长度宜在6.25 ～20.0 m之间，一般采用10.0 m[10]，具体长度需要根据设站距离、两次测量偏差数据进行比较确定。在搭接测量过程中，测站位置、数据记录以及数据分析非常关键，需要加以综合考虑。

3.1 精调步骤

(1)设定全站仪坐标

全站仪采用自由设站，应尽量靠近轨道中线，并宜设于相邻两对CPⅢ控制点中间位置。通过观测隧道隧道边墙上的前后4对CPⅢ控制点，自动平差、计算、确定全站仪坐标位置。前后两次设站至少重叠观测2对CPⅢ控制点，设置精度应满足相关规定。

(2)采集轨道数据

全站仪设站完毕后与现场组装好的轨检小车通过电台联通，全站仪精确照准轨检小车顶端棱镜，小车往全站仪端推行，全站仪即可测量轨道绝对位置。

(3)反馈轨排信息

全站仪将采集的数据通过通信端口传递给轨检小车，轨检小车利用配套软件接收观测数据，确定轨道状态并将计算所得的中线偏差、超高偏差等数据反馈给轨检小车电脑端，用以指导轨排精确调整。

(4)调整轨排中线

根据轨检小车电脑的中线偏差值，采用双头调节扳手，旋转轨排框架的轨向锁定器调整轨道中线，一次调整2组，两侧需同时进行。

(5)调整轨排标高

根据轨检小车电脑端的超高偏差值，采用六角螺帽扳手，缓慢旋转轨排框架竖向螺杆，调整轨道水平、超高。调整完成后，检查螺杆的受力状态，若未受力则需拧紧调整附近的螺杆。调整螺杆时，应把控好高度，一般允许上调，但尽量不下调。

(6)固定轨排

轨排第一遍精调后，偏差应控制在1 mm以内，用夹头夹板连接相邻轨排，夹板扣件扭力矩应满足相关要求。接头处宜平顺、不得有错牙或错台。轨排精调完毕后，应安装固定装置，防止浇筑混凝土时轨排横移或上浮，并采集数据作为最终精调值。

(7)浇筑道床板混凝土

轨排精调、固定并验收合格后，方可逐段浇筑道床板混凝土。若环境温度变化超过15 ℃、或精调后轨道放置时间偏长，轨排框架必须重新检查并调整。道床板混凝土采用人工收面，抹面过程中需严格控制道床道床板表面高度，其高程应低于橡胶套靴帽檐底部2 mm。

3.2 精调方法

3.2.1同一设站区间精调

在一个设站区间内，相邻两个轨排框架的精调顺序为：1→3→1→2→3→2→3→4→5→3→4→6→4→5→6→5→6(编号如图3所示)，精调基本原则如下：

(1)确保两组轨排框架处邻近的两个支柱点经过连续两次或以上的精调。

(2)确保在单个轨排框架上的3个支柱点是连续精调。

(3)确保轨排框架每两个支柱点都连续进行过精调[11]。

3.2.2相邻两个设站区间精调

两个设站点间距为60 m，精调区间为20～80 m，每两个设站点之间留有10 m的顺接段，设站测量平面如图4所示。

图4 设站测量平面示意图(m)

轨排精调顺接过渡方法：

(1)相邻两个测站的4对CPⅢ控制点不完全相同，使得两测站全站仪设站测量平差的精度也有所不同，因此，在相邻两个测站对过渡段同一个轨排框架的3个支柱点进行测量时，两次测得的轨道状态数据有偏差，不同CPⅢ控制点测设示意如图5所示。

图5 不同CPⅢ控制点测设示意图

(2)由于全站仪在不同设站点测量相同点位时得到的数据有偏差，因此，需对顺接段后的测点进行顺接过渡处理。

(3)应根据两设站点测量同测点的绝对偏差值大小来确定顺接过渡段长度，偏差量越大，则过渡段的长度就越长。在测量过程中，严格检查CPⅢ控制点精度、全站仪设站精度和轨检小车测量精度，当三者全部符合规范要求时，相邻两设站点对同测点的测量偏差值应满足中线不超过0.5 mm、高程不超过2 mm的要求。

3.3 精调案例

本文以蒙华铁路岳阳至吉安段杨树岭单线隧道为例，说明顺接过渡段高程偏差值的调整方法。

(1)第一次精调时，在站点1处，所有轨排支柱点均需调整到0.1 mm左右，站点1处测设示意如图6所示。

图6 站点1处测设示意图

(2)站点1处调整完成后，将全站仪转到站点 2处进行设站，同时测量顺接段的3个轨排支柱点。站点2处测设示意如图7所示，假设其测量值约为2.1 mm。

图7 站点2处测设示意图

(3)顺接段设置3个调整点，即一榀6.6 m的轨排框架。当站点2测量的顺接段高程偏差值≤2 mm时，不需要调整；当站点2测量的顺接段高程偏差值>2 mm时，需先检查站点1和站点2的全站仪设站精度，若设站精度没有问题，则需对CPⅢ控制点进行复测，确认CPⅢ控制点精度满足要求。

(4)过渡段从顺接段后的第一个轨排框架开始，依次比上一个轨排框架偏差0.5 mm，直到最后支柱点测量绝对偏差约为0[12]。

单线铁路小断面长大隧道无砟轨道施工主要存在施工设备吊转困难、光线差影响轨排框架安装精度及模板清洁度、温度气压变化造成全站仪数值修正、动静态施工相互干扰大等问题。蒙华铁路杨树岭隧道施工严格依照5区段流水作业，重视施工细节，弹性支承块式无砟轨道在轨排精调区进行轨排精调作业，精调时间由初期的平均5 h减少至平均4 h，精调后的轨排几何形位均满足规范要求。

4 结论

本文以蒙华铁路弹性支承块式无砟轨道施工为背景，通过对长大隧道内弹性支承块无砟轨道轨排精调工艺及质量进行分析研究，确保了精调质量，提升了精调速度，主要研究结论如下：

(1)单线断面长大隧道无砟轨道若采用排框架法施工，可将施工区段可分为5个工作区进行轨排布设。

(2)轨排精调作业中，相邻两组轨排框架的每两个支柱点要进行两次连续精调。

(3)轨排精调作业中，相同轨排框架上的每3个支柱点要连续续精调。

(4)轨排精调作业中，换站测量需设置10 m过渡段，两设站点测量相同轨排框架3个支柱点的绝对偏差值要求中线不超过0.5 mm，高程不超过2 mm。