滬寧城際高速鐵路道岔鋪設(shè)施工測(cè)量技術(shù)

武鳳遠(yuǎn)，胡云凌

(上海鐵路局建設(shè)管理處，上海 210071)

滬寧城際高速鐵路設(shè)計(jì)列車運(yùn)營(yíng)速度為350 km/h，正線道岔采用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的18號(hào)道岔共120組和42號(hào)道岔共6組。18號(hào)道岔采用半徑為1 100 m的相離單圓曲線線型，道岔前長(zhǎng)31.729 m，后長(zhǎng)37.271 m，全長(zhǎng) 69 m。列車直向通過(guò)速度為 350 km/h，側(cè)向通過(guò)速度為80 km/h，鋼軌為60 kg/m。道岔前后的連接段為雙塊式無(wú)砟軌道。聯(lián)絡(luò)線所使用的42號(hào)道岔為半徑5 000 m的圓曲線和拋物線線型，道岔前長(zhǎng)60.573 m，后長(zhǎng)96.627 m，全長(zhǎng)157.2 m。列車直向通過(guò)速度為350 km/h，側(cè)向通過(guò)速度為160 km/h。兩種道岔軌下基礎(chǔ)均為軌枕埋入式無(wú)砟軌道。

高速鐵路道岔具有高列車通過(guò)速度、高安全性、高可靠性和高舒適度的特點(diǎn)，為使不同形式軌道結(jié)構(gòu)(正線為CRTSⅠ型板)間的線路能達(dá)到良好的平順性，除了嚴(yán)控道岔的出廠質(zhì)量，妥善安排運(yùn)輸，安全儲(chǔ)放道岔部件外，無(wú)砟道岔鋪設(shè)安裝時(shí)的測(cè)量定位和道床板澆筑后的精調(diào)工作都對(duì)道岔安裝后的最終運(yùn)營(yíng)質(zhì)量具有極大的影響。本文即針對(duì)滬寧城際高速鐵路無(wú)砟道岔鋪設(shè)過(guò)程中的軌道測(cè)量技術(shù)進(jìn)行探討。

1 道岔鋪設(shè)中軌道測(cè)量概述

鑒于高速鐵路列車運(yùn)營(yíng)速度快和高安全性的要求，軌道線型施工質(zhì)量是保證線路平順性的關(guān)鍵因素。軌道施工時(shí)，測(cè)量是控制施工及檢測(cè)施工成果的主要手段，測(cè)量數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性對(duì)軌道施工影響最為直接。為提高測(cè)量成果質(zhì)量，需要準(zhǔn)確分析軌道類型和特點(diǎn)、適當(dāng)?shù)臏y(cè)量控制方式、穩(wěn)定合理的測(cè)量環(huán)境、使用高精度測(cè)量?jī)x器以及富有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)量人員等各項(xiàng)保證因素齊備。

滬寧高鐵正線和站線均采用CRTSⅠ型預(yù)制板式無(wú)砟軌道，在兩塊軌道板中間位置設(shè)置了凸型擋臺(tái)，用于縱向支撐軌道板。軌道板底部充填CA砂漿起固定和支撐作用。為便于裝載，道岔分段運(yùn)輸，道岔的關(guān)鍵部件在廠內(nèi)預(yù)裝，其他部件散裝，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后采取原位組裝。道岔前后的連接段也采取組裝軌排、原位澆筑道床板混凝土的形式施作。

1.1 軌道測(cè)量的精度控制

高速鐵路控制網(wǎng)屬于分級(jí)布設(shè)的控制網(wǎng)。鐵路沿線建立基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPⅠ(為全線各級(jí)平面控制測(cè)量的基準(zhǔn))，線路平面控制網(wǎng)CPⅡ(勘測(cè)、施工階段的線路平面控制和無(wú)砟軌道施工階段軌道控制網(wǎng)起閉的基準(zhǔn))，軌道控制網(wǎng)CPⅢ(沿線路布設(shè)的三維控制網(wǎng))，沿線路成對(duì)布設(shè)的三維控制網(wǎng)，起閉于基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ)或線路控制網(wǎng)(CPⅡ)，一般在線下工程施工完成后進(jìn)行施測(cè)，為軌道施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的基準(zhǔn)。CPⅢ網(wǎng)按自由設(shè)站邊角交會(huì)方法測(cè)量。點(diǎn)對(duì)的縱向間距為60 m左右、橫向?yàn)榫€路結(jié)構(gòu)物寬度，測(cè)量精度為相鄰點(diǎn)位的相對(duì)點(diǎn)位中誤差＜1 mm。

作為軌道定位的控制基準(zhǔn)點(diǎn)，CPⅢ基準(zhǔn)點(diǎn)為永久性控制點(diǎn)，控制點(diǎn)標(biāo)識(shí)要求清晰、齊全、便于使用。當(dāng)采用導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，CPⅢ控制網(wǎng)應(yīng)附合到CPⅠ或CPⅡ上，并采用固定數(shù)據(jù)平差。當(dāng)采用后方交會(huì)法測(cè)量時(shí)，CPⅢ控制網(wǎng)應(yīng)采用獨(dú)立自由網(wǎng)平差，并在CPⅠ或CPⅡ中置平。所謂置平，即CPⅢ控制網(wǎng)與CPⅠ或CPⅡ控制網(wǎng)通過(guò)最小二乘方法獲得最合理的聯(lián)系，但CPⅢ控制網(wǎng)不做任何改變。

CRTSⅠ型軌道板安裝時(shí)，為了進(jìn)一步提升軌道的平順性，在相鄰兩塊板的中間凸型擋臺(tái)上增設(shè)了GRP點(diǎn)，即加密軌道基準(zhǔn)點(diǎn)。軌道板調(diào)整時(shí)，在GRP點(diǎn)上設(shè)站，實(shí)時(shí)觀測(cè)軌道板上標(biāo)架棱鏡三維坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。

1.2 道岔施工過(guò)程中的精調(diào)

為順利開(kāi)展道岔精調(diào)，需做好如下準(zhǔn)備工作:

1)人員培訓(xùn)。應(yīng)對(duì)所有參與道岔精調(diào)人員進(jìn)行培訓(xùn)，全面熟悉精調(diào)過(guò)程和質(zhì)量控制要求。

2)軌道測(cè)量設(shè)備。需按照測(cè)量精度要求準(zhǔn)備好相應(yīng)的精調(diào)測(cè)量設(shè)備。全站儀、軌檢小車、道尺、支距尺、靠尺、塞尺等，確認(rèn)儀器尺具均在鑒定的有效期限內(nèi)。全站儀的精度應(yīng)滿足相應(yīng)的指標(biāo)要求。

3)CPⅢ復(fù)核。復(fù)測(cè)道岔精調(diào)過(guò)程中使用的CPⅢ點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)于已損壞的CPⅢ點(diǎn)應(yīng)增設(shè)、再測(cè)量，并納入原CPⅢ網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行嚴(yán)密平差檢算，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后方可作為有效的CPⅢ點(diǎn)。CPⅢ點(diǎn)間相對(duì)點(diǎn)位精度為1 mm。

4)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。根據(jù)測(cè)量軟件系統(tǒng)的要求輸入相應(yīng)的道岔幾何參數(shù)、線路線形數(shù)據(jù)及控制點(diǎn)信息。

全面認(rèn)真檢查道岔的形態(tài)。道岔支撐系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)固，無(wú)翹起或損壞。鋼軌頂面和內(nèi)軌面應(yīng)干凈無(wú)雜物附著，以免引起數(shù)據(jù)的“跳動(dòng)”。彈性鐵墊板安裝方向正確，固定螺栓扭力滿足300～350 N·m。軌底橡膠墊板位置擺放妥當(dāng)。T型螺栓、平墊圈螺母和Ⅱ型彈條安裝正確，彈條的緊固以三點(diǎn)接觸為準(zhǔn)，螺母扭矩約為120～150 N·m。使用塞尺檢查鋼軌外側(cè)底部和軌距塊需密貼、尖軌同基本軌間隙、尖軌同滑床板間隙、尖軌同基本軌間頂鐵間隙、可動(dòng)心軌同翼軌間隙等是否都滿足限差要求。使用靠尺檢查魚(yú)尾板夾接鋼軌的順直度。以上檢查均為確保測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，不致出現(xiàn)假數(shù)據(jù)誤導(dǎo)精調(diào)工作。

1.3 測(cè)量作業(yè)

經(jīng)過(guò)上述檢查，確認(rèn)各項(xiàng)條件都滿足要求后即可開(kāi)展道岔的測(cè)量精調(diào)作業(yè)。按照道岔調(diào)整的步驟，測(cè)量工作主要有以下內(nèi)容:

1)自由設(shè)站。全站儀經(jīng)整平后照準(zhǔn)3個(gè)CPⅢ點(diǎn)，即可通過(guò)內(nèi)置程式計(jì)算出全站儀的三維坐標(biāo)，多出的觀測(cè)量用于全站儀平差檢算，提高全站儀設(shè)站精度。設(shè)站完成后需要對(duì)測(cè)站60 m外的CPⅢ點(diǎn)放樣，確認(rèn)設(shè)站精度;18號(hào)道岔總長(zhǎng)69 m，遵循目前精密測(cè)量?jī)x器的精度標(biāo)準(zhǔn)，單站檢測(cè)10～60 m及兩站需搭接8～10根軌枕的基本要求，根據(jù)道岔施工經(jīng)驗(yàn)，需對(duì)道岔前后至少35 m連接段聯(lián)合測(cè)量，建議按圖1所示方式設(shè)站測(cè)量。相鄰測(cè)站重疊觀測(cè)的CPⅢ點(diǎn)不應(yīng)少于2對(duì)。

圖1 自由設(shè)站方式

42號(hào)道岔測(cè)量方式和18號(hào)道岔的測(cè)量方式類似，設(shè)站要求、相鄰測(cè)段搭接長(zhǎng)度和道岔前后連接段的要求一樣。

2)道岔平面位置放樣。為避免累計(jì)誤差，在道岔擺放前，需要對(duì)道岔位置的各關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行放樣定位。標(biāo)注岔心樁、岔首中樁、尖軌跟端中樁、轍叉前端中樁、轍叉跟端中樁和外移樁位置。

3)道床板施工過(guò)程中軌道調(diào)整。通過(guò)軌道檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)軌道的軌向、軌距、高低和水平等幾何形位。軌道調(diào)整需視調(diào)整情況進(jìn)行數(shù)遍。初次調(diào)整為粗調(diào)，粗調(diào)精度為高低－5～0 mm，軌向±2 mm，軌距±2 mm。再次精調(diào)的目標(biāo)需遵照高速鐵路無(wú)砟軌道精調(diào)后的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(表1)進(jìn)行。每次精調(diào)完成后均需對(duì)道岔進(jìn)行一次全面測(cè)量，檢測(cè)軌道的30 m短波正矢偏差是否合乎標(biāo)準(zhǔn)要求。

道岔調(diào)整過(guò)程遵循“先直股后曲股，先軌向后高低”的原則。

表1 無(wú)砟軌道靜態(tài)鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)［1］

4)澆筑道床板混凝土、軌縫焊接和IRJ(絕緣接頭)制作完成后還需再次進(jìn)行精調(diào)。精調(diào)時(shí)的測(cè)量工作同3)內(nèi)容一樣。

5)動(dòng)態(tài)檢測(cè)過(guò)程中的精調(diào)。由于動(dòng)態(tài)檢測(cè)的里程誤差范圍大，同時(shí)為了檢測(cè)道岔和前后正線軌道連接的長(zhǎng)波平順性，需延長(zhǎng)連接段的范圍，要求道岔前后軌道各延長(zhǎng)300 m測(cè)量。

1.4 軌道調(diào)整過(guò)程中的要點(diǎn)

CPⅢ控制點(diǎn)棱鏡安裝時(shí)需檢查安裝軸內(nèi)是否有雜物，棱鏡安裝軸需干凈、無(wú)異物，同時(shí)需將棱鏡調(diào)整水平;全站儀的三腳架應(yīng)安裝穩(wěn)定，且不得接觸道岔部件、如道床板鋼筋和鋼軌等;全站儀內(nèi)需輸入溫度和氣壓改正數(shù);軌檢小車由遠(yuǎn)及近向著全站儀的方向逐根軌枕調(diào)整測(cè)量可保持?jǐn)?shù)據(jù)精度;軌道精調(diào)時(shí)，除按照上述驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整外，為減少調(diào)整次數(shù)，提高精調(diào)效率，參考相關(guān)德國(guó)道岔測(cè)量調(diào)整專家經(jīng)驗(yàn)和德國(guó)軌道調(diào)整的規(guī)范，將相鄰枕間的軌向、軌距、高低、超高的變化率控制在0.6 mm以內(nèi);精調(diào)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合軌距尺對(duì)調(diào)整后軌道進(jìn)行檢核，并拉10 m弦線對(duì)正矢量進(jìn)行調(diào)整，使偏離值不超出2 mm;為避免調(diào)整當(dāng)前軌枕對(duì)已調(diào)軌枕造成影響，調(diào)整完當(dāng)前軌枕后軌檢小車需退回3根軌枕進(jìn)行復(fù)查;曲股不允許出現(xiàn)反超高;澆筑道床板混凝土后的精調(diào)工作中，每次軌道調(diào)整時(shí)，一次松開(kāi)扣件的數(shù)量不得過(guò)多，視軌溫情況一般松開(kāi)扣件數(shù)為8～15根。

1.5 常見(jiàn)問(wèn)題

1)測(cè)量?jī)x器未經(jīng)仔細(xì)校核。未經(jīng)校驗(yàn)的儀器設(shè)備不能保證數(shù)據(jù)的正確性，會(huì)誤導(dǎo)施工。

2)CPⅢ控制點(diǎn)基樁在施工過(guò)程中受損，不能保證全站儀自由設(shè)站時(shí)CPⅢ控制點(diǎn)數(shù)量，不利于測(cè)段間的搭接。道岔支撐工裝不穩(wěn)固，如因支撐螺桿下部不穩(wěn)固造成調(diào)整過(guò)程中數(shù)據(jù)異常變化。

3)正線(道岔連接段)施工和道岔施工不協(xié)調(diào)，道岔和正線軌道分開(kāi)獨(dú)立施工導(dǎo)致道岔施工測(cè)量時(shí)連接段長(zhǎng)度不足。

4)對(duì)道岔曲股調(diào)整不重視。在當(dāng)前的驗(yàn)收規(guī)范中對(duì)曲股軌道線型的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不明確。曲股作為道岔的組成部分，在道岔運(yùn)營(yíng)中起著非常重要的作用，曲股線型對(duì)道岔磨耗和使用壽命有一定的影響。

5)特別需要注意的是道岔施工和CRTSⅠ型板施工測(cè)量時(shí)使用的控制點(diǎn)不同，道岔施工測(cè)量時(shí)如其前后正線和站線的GRP點(diǎn)已設(shè)立，為保證道岔和正線的順接，需對(duì)影響范圍內(nèi)的GRP點(diǎn)進(jìn)行放樣，檢查誤差是否超限。

6)針對(duì)道岔和軌道施工初期常見(jiàn)的問(wèn)題，建設(shè)單位及時(shí)組織所有施工單位進(jìn)行人員培訓(xùn)，對(duì)正線施工單位和道岔施工單位進(jìn)行接口協(xié)調(diào)，并邀請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的國(guó)外軌道咨詢公司進(jìn)行專業(yè)指導(dǎo)，避免相同問(wèn)題重復(fù)出現(xiàn)，為后期道岔施工時(shí)和澆筑混凝土后道岔精調(diào)工作打下良好基礎(chǔ)。

2 結(jié)語(yǔ)

滬寧城際高速鐵路首次大量使用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的18號(hào)道岔和42號(hào)道岔，工期極為緊張。道岔幾何形位于2010年5月完全通過(guò)靜態(tài)驗(yàn)收［2-4］。聯(lián)調(diào)聯(lián)試及運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果表明，滬寧城際鐵路軌道包括岔區(qū)在內(nèi)的幾何狀態(tài)、區(qū)段軌道平均TQI均滿足動(dòng)車組350 km/h及以下速度運(yùn)營(yíng)的相關(guān)要求。其它直接受幾何形位影響的動(dòng)力響應(yīng)參數(shù)如輪軸橫向力、脫軌系數(shù)等均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于允許值。施工過(guò)程中采用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，為岔區(qū)軌道精確定位和后期運(yùn)營(yíng)安全提供了保障。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)［2005］160號(hào) 客運(yùn)專線鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

［2］德國(guó)海特坎普軌道公司.無(wú)砟道岔線性評(píng)估報(bào)告［R］.德國(guó)海特坎普軌道公司，2010.

［3］趙智，秦瑞謙，萬(wàn)軼.時(shí)速350 km無(wú)砟道岔施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2010(1):17-20.

［4］陳孟強(qiáng)，倪平.京津城際鐵路長(zhǎng)枕埋入式大號(hào)無(wú)砟道岔施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2008(增):181-185.