浅谈高速铁路无砟轨道正线长轨精调技术

张 迪

（中铁二十二局集团第二工程有限公司， 北京 100041）

0 引言

随着国内经济发展和社会进步，高速铁路也进入了快速发展时期。当长钢轨完成铺设、焊接、放散锁定作业，需要对长钢轨进行精调，即多次调整和修正，促使长钢轨几何状态符合设计时速要求及验收标准，确保轨道平顺性，满足列车运行要求。

1 工程概况

新建哈尔滨至牡丹江铁路客运专线Ⅷ标段，铺轨正线里程为DK200+140～DK296+200，全长96.06km。其中无砟轨道31.953km，有砟轨道64.107km，双线铁路，线间距4.6m，列车设计时速250km/h，最大纵坡20‰，最小曲线半径600m。

2 轨道精调前期工作

2.1 轨道精调标准

根据《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》(TB10754-2018)的规定，无砟轨道静态铺设精度如表1所示：

表1 无砟轨道静态铺设精度

2.2 内业准备

内业准备工作主要将平曲线、竖曲线、超高设计值等设计数据输入到轨检小车采集软件中，坐标系投影换带、断链处要做特殊处理，数据库建模完成后由专业人员复核，确保数据输入准确。轨道精调精度要求较高，在轨道精调前期，技术人员结合工程项目实际施工情况和工期要求，开展数据采集准备工作，确保采集数据的准确性和可靠性，才能保障轨道精调工作的正确。在进行长轨精调前，评估单位需要提前评估CPⅢ控制网的复测成果，评估单位评估合格后方可使用，按照轨检小车软件的对应标准形式把CPⅢ成果导入对应项目中，才能进行长轨精调。

2.3 外业准备

2.3.1 长轨精调主要的仪器设备

包括：绝对轨检小车（或惯导小车）、相对轨检小车、全站仪、棱镜等。其中，对于测量仪器的要求包括：（1）仪器检校和标定；（2）满足轨道精调测量精度；（3）对绝对小车和惯导小车数据对比分析其轨道横向偏差与高程偏差的互差值应控制在2mm以内；（4）轨道数据采集应安排在夜间作业，避免阳光直射、外界剧烈变化等因素对测量数据的影响；（5）轨检小车必须经过专业机构标定合格且具有相关检定报告。

2.3.2 钢轨、焊缝及扣件检查

对测量区段内的钢轨表面情况和扣件安装情况进行全面检查，确保以下几点后方可进行下一步工作：

（1）钢轨表面不应有碰伤、擦伤、掉块、低陷、压溃飞边。

（2）焊缝处应保持平顺、清洁无杂物。

（3）线路上挡块、垫片、弹条的安装符合技术要求。

2.3.3 轨道静态测量

轨道静态调整是指轨检小车根据CPⅢ控制点坐标静态测量轨道的几何状态，将测量轨枕数据导入软件，分析并调整线形，使轨道平顺达到理想状态，对线形的调整包括轨向（轨道长波和轨道短波），高低（高低长波和高低短波），超高和轨距，对超高变化率和轨距变化率的控制。

轨道静态测量分为绝对测量和相对测量两种：绝对测量是指全站仪利用CPⅢ控制点设站，配合绝对轨检小车（或惯导小车）进行静态逐个轨枕数据采集，数据采集完毕，通过轨检小车配套的轨道几何状态软件分析模拟调整方案，确保轨道平顺性满足指标要求，最终确定调整方案并提供给精调班组。绝对测量是为了消除全部长波和部分短波，相对测量是指相对轨检小车在精调一遍后再次对轨道进行测量，相对小车测量效率较高，可以实现自动化方案处理，部分人工干预，再次作出调整方案，提供给精调班组。相对测量是为了消除短波。

3 轨道精调注意事项

（1）道岔前后200m应与道岔作为一个单独区间进行轨道静态数据采集和分析，并保持平顺性。

（2）在进行轨道数据采集时应合理划分每台轨检小车工作区段，同一台轨检小车应尽量连续测量，减少不同轨检小车间的搭接，避免系统误差对测量数据的影响。

（3）对设计资料进行核对，确保设计参数正确输入，复核平曲线要素、竖曲线要素、曲线超高、断链、坐标系投影换带。

（4）面对模拟量调整试算，谨慎处理数据，对于既可调整又可不调整的情况，要结合现场实际情况搭接数据，使其满足平顺性。

（5）对左右线轨枕分别编号，轨枕编号按照CPⅢ桩号进行标记，以每个CPⅢ桩对应的第一根轨枕开始编号，编号形式举例：235301001（235为公里数，301为CPⅢ桩编号，001为轨枕编号），如遇道岔截止，在岔后重新计算轨枕编号，并在备注中标明。

（6）合理组织分配人员，每组至少有一名全站仪与轨检小车的熟练操作者，需在轨道精调测量区段两端配备安全防护人员及通讯设备。

4 制定调整方案

4.1 基准轨定义

对于曲线段，轨道高股为轨向数据的基准轨，而轨道低股则为高低基准轨。在直线段一般选用缓直点作为基准轨的分界点，轨向数据以前方曲线高股侧钢轨定义基准轨，低股轨为高低数据的基准轨。如果直线前没有曲线或出现里程断链时，则沿用直线段后方曲线的高低股定义基准轨。

4.2 调整原则

调整原则：“先轨向、后轨距，先高低、后水平”，优先保证基准轨的平顺性，另外一股钢轨通过轨距和水平与基准轨靠齐。

先轨向、后轨距。轨向的优化通过调整高轨的平面位置来实现，低轨的平面位置利用轨距及轨距的变化率来控制。

先高低、后水平。高低的优化通过调整低轨的高程来实现，高轨的高程利用超高和超高变化率来控制。

4.3 数据模拟调整

将测量的轨道几何状态数据导入长轨精调分析软件进行模拟调整。对计算后的调整量进行核对优化后形成正式“精调方案”，用于指导现场调整。模拟调整方案时需要注意以下几点：

（1）在精调方案中，注意导向轨的选择，导向轨为“-1”表示右转曲线，导向轨为“1”表示左转曲线，调整方法沿用基准轨定义。

（2）先整体、后局部，从区间整体调整量到局部调整量的顺序展开分析调整。在长波不佳区段，应先基于整体曲线图，标出期望的线路走向和起伏状态，完成区间整体调整，再调节局部的短波、轨向、轨距、高低、水平等参数。

（3）平面调整“先轨向、后轨距”，在长轨精调软件中将导向轨轨向和轨距调整平顺，轨向短波(30m弦，5m检核)值控制在2mm，再按照轨距偏差±1mm以内，轨距变化率≤1/1500的要求进行调整，同时要保证平面基准轨线型平顺，无突变。如图1所示：

图1 轨向和轨距调整示意图

（4）高程调整“先高低、后水平”，按照整体分析方案调整高程基准轨的高低，对轨道高程整体偏差进行控制，再按高低短波(30m弦，5m检核)值控制在2mm进行调整，同时要保证高低基准轨线型平顺，水平的调整是在高低基准轨已满足平顺性要求的基础上，对非基准轨和水平进行调整，水平在2mm以内，水平变化率≤1/2500，同时满足水平无周期性小幅振荡。如图2所示。

图2 高低和水平调整示意图

（5）当轨道平面和高程模拟调整完毕后，通过模拟方案图像显示，对调整前后几何状态直观对比分析，可在图形中查看调整后的改善程度及轨道平面和高程的调整量大小，也可以直接查询调整数值。如图3所示。

图3 平面高程模拟方案

5 外业扣件调整

5.1 机具设备

轨道精调工作的机具设备质量将直接影响到精调的精度。采用“绝对+相对”或“惯导+相对”的测量模式，可提高轨道测量效率，应配备绝对轨检小车、惯导轨检小车、相对轨检小车、及全站仪棱镜等测量配件。轨道精调时需要设备材料较多，因此在准备阶段要求物资人员结合施工现场和轨道精调方案提前做好对应型号扣件的材料储备，同时也要配备电子道尺、塞尺、起道器、电动扳手、撬棍等小型机具，并对设备进行检查，确保机具设备满足精度要求和工作标准。

5.2 人员配置

轨道精调人员划分为三组，分别是专职管理人员、测量人员、现场精调人员。轨道精调前需组织人员进行专业培训，做好技术交底，确保工作人员能够熟练操作仪器设备并掌握精调施工流程，切实提高工作效率。

5.3 扣件更换

哈牡客专钢轨扣件为福斯罗300-1型扣件系统。轨道精调前由技术人员按照轨道精调方案，将横、纵向扣件调整量标识在钢轨上。在进行标识时，必须对该扣件编号、扣件数量进行复查，作业人员按照标识调整量摆放对应型号的调整件。准备工作结束后，施工人员应根据当时轨温要求严格控制连续松开扣件数量。对钢轨进行松螺栓、起道、将摆放在该处的横、纵向调整件按照安装要求进行更换，在安装扣件调整件时先将扣件内、承轨台处的杂物清理干净，确保扣件安装密贴、正确。扣件更换完毕后锁定钢轨按规定力矩紧固螺栓，并对调整下来的扣件分类回收，清理干净轨道板表面，并按照一定的间距检查轨距、超高与调整方案是否吻合。两根钢轨的精调完成后，再次采用零级道尺实测轨距及超高，对轨距、超高、轨距变化率、三角坑等指标不合格的扣件进行调整。

5.4 轨向、轨距调整

轨向调整前，工作人员用电子道尺对整个轨道的轨距、超高数据信息进行记录，与测量数据比对确认，确认无误后可开始按照内业精调方案调整，通过更换不同型号的轨距块实现轨向和轨距的调整。在轨向调整过程中，需先将基准轨进行调整，并且现场检核满足轨向短波(30m弦，5m检核)值控制在2mm的要求，同时要保证平面基准轨线形平顺，无突变，完成后续非基准股的轨距调整工作，使非基准轨满足线形平顺，轨距在偏差±1mm以内，轨距变化率≤1/1500，同时轨距无周期性小幅振荡。分段重复上述调整作业，直至轨道调整后轨向、轨距参数能够达到规范要求。

5.5 高低、水平调整

调整高低基准轨的高程，按照整体分析方案中高低调整量要求，对轨道高程整体偏差进行控制，通过更换不同型号高程垫片或高程垫板来实现高低基准轨调整，同时要保证高低基准轨线形平顺无突变，高低短波满足(30m弦，5m检核)值控制在2mm的要求。水平的调整是在高低基准轨已满足平顺性要求的基础上，采用上述高低基准轨调整方法，使高程非基准轨满足线形平顺，水平偏差在2mm以内，水平变化率≤1/2500，同时水平无周期性小幅振荡。分段重复上述调整作业，直至轨道调整后高低、水平以及三角坑参数能够达到规范要求。

6 调整后复测

整个段落轨道精调工作完成后，及时对调整后钢轨数据进行复测。测量人员结合轨道调整情况，灵活开展调整后的复测工作。对于仅更换了个别调整件的区域，需测量人员使用道尺复测；对于长距离精调区域，需测量人员使用相对轨检小车复测。复测结果不达标的要重复精调，再复测，直到达到标准为止。对前后精调分段搭接区域，需进行搭接处理再更换扣件，满足轨道几何状态及各项设计参数。哈牡客运专线轨道质量评价参数，要求静态TQI≤1.6，同时每个单元TQI≤1.6，如表2所示。

表2 轨道不平顺质量统计表

7 结束语

综上所述，对高速铁路无砟轨道正线长轨精调技术研究具有重要意义。轨道的平顺性、稳定性是保证列车高速运行的基础，长轨精调作业则是保证轨道高平顺性的关键环节。哈牡客运专线的长轨精调作业，第一遍精调采用绝对静态测量模式采集轨道数据，调整轨道的长波平顺性，使线路顺直；第二、三遍精调时，则采用相对测量模式获取轨道的轨距、水平、短波、平顺性等内部几何状态数据，然后将轨道的相应指标调整至满足规范要求，相对于传统绝对测量方法提高了工作效率，很好地控制了轨道精调质量，三遍精调后轨道静态TQI值均在1.6以内。