時(shí)速250km有碴軌道靜態(tài)精調(diào)技術(shù)研究.doc

時(shí)速250km有碴軌道靜態(tài)精調(diào)技術(shù)研究 袁壯麗 （中鐵七局集團(tuán)武漢工程有限公司湖北武漢） 摘要：通過(guò)柳南客運(yùn)專線段有砟軌道靜態(tài)精調(diào)階段的技術(shù)實(shí)踐，結(jié)合動(dòng)檢車檢測(cè)結(jié)果分析，對(duì)有碴軌道精調(diào)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與總結(jié)，提出有碴軌道靜態(tài)精調(diào)方法、原則、目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：有碴軌道；測(cè)量；搗固；精調(diào) ：F560.83：50842 有碴軌道無(wú)縫線路鋪設(shè)完成后，需對(duì)軌道靜態(tài)幾何狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整滿足高速鐵路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。早期軌道調(diào)整一般采用大型養(yǎng)路機(jī)組整道方式，大機(jī)作業(yè)前需對(duì)軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量，獲得軌道的靜態(tài)幾何尺寸指標(biāo)。利用水準(zhǔn)儀對(duì)軌道進(jìn)行抄平，獲得軌道的起道量；利用全站儀直接測(cè)量軌道中線的坐標(biāo)并與設(shè)計(jì)坐標(biāo)對(duì)比，計(jì)算出軌道撥道量。 隨著鐵路速度的提升與軌道幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)的軌道調(diào)整方法已經(jīng)很難滿足高速有砟軌道的靜態(tài)幾何尺寸的高要求。因此采用先進(jìn)的軌道檢測(cè)技術(shù)配合機(jī)械自動(dòng)化精確整正作業(yè)是保證高速有砟軌道精調(diào)質(zhì)量的先決條件，軌檢小車可同步提供軌道中線、高程、水平、軌距等幾何尺寸數(shù)據(jù)，型搗固車軌道幾何參數(shù)計(jì)算機(jī)（）與測(cè)量數(shù)據(jù)接口，進(jìn)行自動(dòng)化搗固的方法可快速、高效實(shí)現(xiàn)軌道靜態(tài)幾何尺寸標(biāo)準(zhǔn)。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，客運(yùn)專線有砟軌道精細(xì)后的道床幾何尺寸參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表。 靜態(tài)精調(diào)準(zhǔn)備及要求 內(nèi)容包括：無(wú)縫線路應(yīng)力放散鎖定完畢，扣配件補(bǔ)充齊全，扣件扣壓力達(dá)標(biāo)；線路整正軌下膠墊歪斜，補(bǔ)充缺少?gòu)棗l、軌距塊、膠墊、軌道結(jié)構(gòu)達(dá)到零缺陷；道床道砟飽滿、均勻、不得缺碴或余碴，具備大型養(yǎng)路機(jī)組精細(xì)整道條件；軌道達(dá)到初期穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定車進(jìn)行一至兩遍的全程穩(wěn)定密實(shí)；測(cè)量人員、軌檢小車、大型養(yǎng)路機(jī)組準(zhǔn)備到位。 精調(diào)搗固 測(cè)量方法與原理 將兩個(gè)點(diǎn)連成一條弦線，形成一個(gè)測(cè)量區(qū)間，這個(gè)區(qū)間兩端的對(duì)軌道進(jìn)行絕對(duì)位置的控制，兩端之間的軌道使用全站儀，基于全站儀獨(dú)立坐標(biāo)系，進(jìn)行相對(duì)測(cè)量。相鄰兩個(gè)測(cè)量區(qū)間使用個(gè)點(diǎn)搭接，所有測(cè)量區(qū)間數(shù)據(jù)采集后根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化處理，獲得軌道各項(xiàng)幾何狀態(tài)參數(shù)指標(biāo)。 （1）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。測(cè)量前在軌檢小車數(shù)據(jù)采集電腦中輸入軌道的設(shè)計(jì)參數(shù)：平面曲線要素（五大樁的里程、曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)、超高）、豎曲線（里程）、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)資料。 （2）外業(yè)數(shù)據(jù)采集。包括：現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)組裝、傳感器校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采集小車停在一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的軌道位置上（見(jiàn)圖）。衛(wèi)星發(fā)射小車停在下一個(gè)點(diǎn)后面所對(duì)應(yīng)的軌道位置上。衛(wèi)星發(fā)射小車的全站儀自動(dòng)調(diào)平后，手動(dòng)瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集小車上的棱鏡（見(jiàn)圖）。數(shù)據(jù)采集小車上的控制點(diǎn)測(cè)量?jī)x測(cè)量第一個(gè)點(diǎn)（起點(diǎn)）。向全站儀的方向推行數(shù)據(jù)采集小車，停在下一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的軌道上，其間動(dòng)態(tài)采集所有軌道幾何尺寸。數(shù)據(jù)采集小車上的控制點(diǎn)測(cè)量?jī)x測(cè)量到衛(wèi)星發(fā)射小車停在的前一個(gè)點(diǎn)（終點(diǎn)）。全站儀向前推行到下個(gè)點(diǎn)后面的m軌道位置上。重復(fù)步驟上述步驟，直到采集完所有測(cè)量區(qū)間。 （3）數(shù)據(jù)導(dǎo)出。按照、或任意間隔導(dǎo)出格式的數(shù)據(jù)文件（見(jiàn)圖）。 搗固方法與原理 （1）數(shù)據(jù)接口。搗固車?yán)锩嫘枰氖腔镜染啵ㄈ缑?、或任意距離提供起撥道量）的數(shù)值，若在里面輸入的距離不等距會(huì)造成電腦無(wú)法計(jì)算車輛到達(dá)的每個(gè)點(diǎn)的起撥道量。從起撥道原理上講等距的長(zhǎng)度只要在搗固車抄平起道弦長(zhǎng)范圍內(nèi)它都能自己計(jì)算出每一個(gè)搗固循環(huán)所對(duì)應(yīng)的理論起撥道量。在實(shí)際施工當(dāng)中，按照每個(gè)起撥道參數(shù)提供給車，搗固車并不能很好地控制搗固后線路的平順性，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)和分析并結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，最終確定每一個(gè)起撥道參數(shù)。作業(yè)時(shí)搗固車?yán)脺y(cè)量輪的脈沖信號(hào)計(jì)算車輛的行走距離，即只要在上指定車輛起始計(jì)數(shù)里程，搗固車便能將車輛走到的每個(gè)里程對(duì)應(yīng)的起道量經(jīng)過(guò)計(jì)算后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸?shù)狡饟艿老到y(tǒng)里面。采用軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x將測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)按每個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)換成每個(gè)起撥道修正文件和平面直、平面曲線資料，用移動(dòng)設(shè)備拷貝到搗固車軌道幾何參數(shù)計(jì)算機(jī)（）上，搗固車作業(yè)時(shí)直接調(diào)用該數(shù)據(jù)文件。 （2）精調(diào)搗固。搗固車放車后核對(duì)本車起道零點(diǎn)、撥道零點(diǎn)，找到即將作業(yè)地段的樁號(hào)，并采取人工調(diào)整起撥道量，以不大于順坡，確保車輛到達(dá)該點(diǎn)時(shí)起撥道量達(dá)到應(yīng)有數(shù)值（基本起道量該點(diǎn)對(duì)應(yīng)里程的理論起道值、撥道修正值該點(diǎn)對(duì)應(yīng)里程的理論撥道值）。設(shè)置起車?yán)锍虨樵擖c(diǎn)對(duì)應(yīng)的里程，將人工給定的起撥道量分別調(diào)整到基本起道量和撥道修正值。開始作業(yè)，并與書面交底核對(duì)每個(gè)里程點(diǎn)對(duì)應(yīng)的起撥道量。每作業(yè)將上顯示的里程與對(duì)應(yīng)的里程進(jìn)行核對(duì)，若超出根枕木的誤差應(yīng)重新進(jìn)行對(duì)標(biāo)檢查（見(jiàn)圖）。 影響因素 有碴軌道靜態(tài)精細(xì)調(diào)整后需再次對(duì)軌道靜態(tài)幾何尺寸檢測(cè)，達(dá)到驗(yàn)標(biāo)要求。若施工過(guò)程中對(duì)材料、工藝卡控不到，將導(dǎo)致精調(diào)效果不佳，進(jìn)而影響靜態(tài)精調(diào)質(zhì)量。根據(jù)柳南客專施工經(jīng)驗(yàn)，影響精調(diào)效果的主要因素有以下幾方面： （1）道砟原材料質(zhì)量。道砟原材料質(zhì)量包括材質(zhì)、級(jí)配粒徑兩大指標(biāo)，道砟材質(zhì)的達(dá)標(biāo)與否，直接影響道床在大型養(yǎng)路機(jī)械在整道過(guò)程中的搗固效果。 （2）底砟攤鋪質(zhì)量。底砟攤鋪是鋪軌前第一工序，底砟攤鋪的平整度、密實(shí)度直接影響道床初期穩(wěn)定階段及精調(diào)階段的道床穩(wěn)定。 （3）鋼軌扣配件、扣壓力質(zhì)量。軌道采用的扣配件質(zhì)量，扣配件扣壓力的達(dá)標(biāo)與否也是影響大機(jī)精調(diào)搗固指標(biāo)的因素之一。 （4）軌道測(cè)量精度。軌道測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)直接影響大機(jī)精細(xì)整道精度。 （5）搗固過(guò)程控制。搗固過(guò)程的控制是影響精調(diào)質(zhì)量的重要因素。 控制措施 （1）道砟原材料質(zhì)量控制。根據(jù)鐵路碎石道砟標(biāo)準(zhǔn)（）要求，有砟軌道所用道砟質(zhì)量必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求，道砟材質(zhì)性能、粒徑級(jí)配要求如表、表： （2）底砟攤鋪質(zhì)量控制。底砟攤鋪除滿足道砟原材質(zhì)量要求外，底砟攤鋪厚度宜為，采用機(jī)械攤鋪，用壓強(qiáng)不小于的壓路機(jī)進(jìn)行來(lái)回碾壓平整密實(shí)。道砟碾壓時(shí)，道床寬度范圍內(nèi)全部壓實(shí)到位，碾壓完畢后要求：道砟面應(yīng)平整，且軌枕中間部位道砟不得有凸出，底砟密度采用道床密度儀器或灌水法檢測(cè)不小于。機(jī)械攤鋪要求如下：平地機(jī)平砟時(shí)宜從線路中心往兩側(cè)進(jìn)行。根據(jù)砟面高程控制線，將平地機(jī)刮平裝置降低至預(yù)鋪?lái)拿婵刂凭€略高位置，以高出為宜，向前進(jìn)行刮平作業(yè)。每次刮平橫向接頭應(yīng)重疊，前后相鄰兩區(qū)段縱向重疊，確保刮平時(shí)橫向及縱向高度順接。平地機(jī)刮平后的道砟應(yīng)目視平坦，曲線不得有反超高，需鋪?lái)拿娓叱桃烁叱鲱A(yù)鋪?lái)拿娓叱炭刂凭€。壓路機(jī)作業(yè)速度以為宜，碾壓時(shí)由兩邊向中央縱向進(jìn)退式進(jìn)行，往返一次為一遍，碾壓三遍。碾壓時(shí)，橫向接頭應(yīng)重疊，前后相鄰兩區(qū)段間縱向重疊。做到壓實(shí)均勻，無(wú)死角，尤其是線路兩邊應(yīng)碾壓到位，避免兩側(cè)虛砟堆高。 （3）扣配件扣壓力達(dá)標(biāo)。鋪軌完畢，扣件扣壓力需達(dá)到性能要求，當(dāng)個(gè)別扣壓力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)檢查扣件是否變形或失效以便及時(shí)更換，彈條扣壓力達(dá)標(biāo)后以三點(diǎn)與鋼軌接觸為準(zhǔn)，螺栓扭矩達(dá)到。 （4）軌道測(cè)量精度控制。包括：人員、機(jī)具充分準(zhǔn)備精調(diào)測(cè)量前，需進(jìn)行人員培訓(xùn)、設(shè)備校檢精準(zhǔn)?？刂平?fù)核，軌道控制網(wǎng)采用邊角后方交會(huì)的形式進(jìn)行測(cè)設(shè)，具體布網(wǎng)形式：點(diǎn)間距左右，線路左右對(duì)稱布設(shè)，采用自由站點(diǎn)邊角交會(huì)法進(jìn)行觀測(cè)（見(jiàn)圖）?？刂凭W(wǎng)精度要求：為了保證網(wǎng)建立高效及準(zhǔn)確，方便基樁控制網(wǎng)聯(lián)測(cè)，需要對(duì)線路控制網(wǎng)進(jìn)行加密。加密點(diǎn)用圓棱鏡將加密點(diǎn)布設(shè)于距線路中心線左右的地方，點(diǎn)間距。觀測(cè)時(shí)使用接收機(jī)，在加密地段的點(diǎn)上和加密的點(diǎn)上以及可以利用進(jìn)行網(wǎng)觀測(cè)的原點(diǎn)（或點(diǎn)）上分別架設(shè)接收機(jī)，按級(jí)網(wǎng)的要求進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，每個(gè)測(cè)段應(yīng)有個(gè)點(diǎn)。完成本段觀測(cè)后，在下一段的觀測(cè)中，搭接兩個(gè)本段的點(diǎn)，采用邊連接的方式形成邊聯(lián)網(wǎng)。外業(yè)觀測(cè)技術(shù)要求參照高速鐵路測(cè)量規(guī)范的相關(guān)條款執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理擬采用后處理軟件進(jìn)行平差處理，控制網(wǎng)精度指標(biāo)如表。絕對(duì)測(cè)量精度控制。絕對(duì)精度是指利用斷面儀測(cè)量控制點(diǎn)，計(jì)算出來(lái)的軌道絕對(duì)偏差與真實(shí)偏差的誤差統(tǒng)計(jì)值。如不考慮控制點(diǎn)本身的誤差，考慮到斷面儀測(cè)距精度為，斷面儀測(cè)角精度優(yōu)于秒，小車內(nèi)部幾尺寸精度，假設(shè)控制點(diǎn)到軌道的距離為，經(jīng)計(jì)算，可以認(rèn)為平面測(cè)量精度優(yōu)于，高程測(cè)量精度優(yōu)于。如果控制點(diǎn)存在誤差，將直接影響絕對(duì)測(cè)量精度，對(duì)一站內(nèi)的相對(duì)測(cè)量精度沒(méi)有影響，只是對(duì)兩站連接區(qū)段的相對(duì)精度有影響。為了提高絕對(duì)測(cè)量的精度，采集時(shí)對(duì)線路兩側(cè)的控制點(diǎn)分別進(jìn)行采集，相互校核，避免粗差得出現(xiàn)。 （5）大型養(yǎng)路機(jī)組整道質(zhì)量控制。包括：整道作業(yè)基本要求：有砟軌道鋪軌完畢后需及時(shí)進(jìn)行初步整道，撥順軌向，消除硬彎、反超高、扭曲等。根據(jù)單次起道量補(bǔ)足道砟，軌枕方正、上緊扣件，扣壓力達(dá)標(biāo)。起道作業(yè)：第一、二遍起道量不宜大于，第三、四遍起道量不宜大于。每次起道作業(yè)后及時(shí)補(bǔ)充道砟，軌枕頭外側(cè)應(yīng)有一定數(shù)量的道砟，以保持軌道的穩(wěn)定性。起道作業(yè)時(shí)，操作人員應(yīng)準(zhǔn)確輸入起道量，并隨時(shí)注意觀察左右起道顯示表與橫向水平表的指針擺動(dòng)狀態(tài)，保持對(duì)起道抄平數(shù)值的一致性。撥道作業(yè)：一次撥道量不宜大于。手動(dòng)控制作業(yè)時(shí)，輸入撥道量應(yīng)準(zhǔn)確，保證對(duì)撥道作業(yè)控制調(diào)整的一致性，直線地段宜采用激光準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行撥道。搗固作業(yè)：第一次搗固前，保證枕下道砟厚度不小于，否則不宜進(jìn)行搗固作業(yè)。起道量以上時(shí)，宜選擇雙搗作業(yè)；起道量以下時(shí)，宜選擇單搗作業(yè)。動(dòng)力穩(wěn)定作業(yè)：每層道床起道、搗固后，進(jìn)行次動(dòng)力穩(wěn)定作業(yè)，動(dòng)力穩(wěn)定車在橋上不得開始起振，也不宜結(jié)束穩(wěn)定作業(yè)。從路基向橋上進(jìn)行穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)在橋前范圍內(nèi)把豎向荷載逐漸降低，并在下橋后范圍內(nèi)恢復(fù)，且在橋上穩(wěn)定時(shí)應(yīng)避開橋梁自振頻率。精細(xì)整道質(zhì)量控制：精細(xì)整道前，道床應(yīng)達(dá)到初期穩(wěn)定，對(duì)道床斷面、道砟量、軌枕、扣配件、軌距、鋼軌硬彎進(jìn)行精確調(diào)整，符合要求后開始大型養(yǎng)路機(jī)械精確整道作業(yè)。精細(xì)整道起道量控制在左右，采用雙搗，夾持時(shí)間為以