陈 麟

(中铁五局集团有限公司，长沙 410117)

哈大铁路客运专线TJ-1标轨道精调综述

陈 麟

(中铁五局集团有限公司，长沙 410117)

以哈大铁路客运专线DK218+175～DK233+033段轨道精调施工为实例，介绍国内首次在寒冷地区高速铁路全面使用CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道精调施工的主要手段和方法，并对遇到的问题及其原因进行分析。最后，结合中国铁道科学院的《沈阳局范围动态检测报告》对哈大客运专线TJ-1标的轨道精调质量进行综合评述。

哈大铁路客运专线；轨道精调；综合评述

1 概述

哈大铁路客运专线南起大连，经沈阳、长春直达终点哈尔滨，全长904 km，基础设施按350 km/h设计及施工，在“四纵四横”客运专线网中，是京哈客运专线的重要组成部分。

TJ-1标段中铁五局施工管段起讫里程为DK185+275～DK233+011(长链581.754 m)，长度47.154 km(静态精调时用的“DK”里程，动态精调时用的是统一“K”里程，换算后的统一里程范围为K191+965.939～K239+120.535)；管内桥梁长度43.66 km，占92.6%，路基3.46 km(含营口、盖州中间站)，占7.4%。其中营口站路基位于深厚松软土及软土地基，采用CFG桩板复合地基加固措施。

哈大铁路客运专线采用CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道，是国内高速铁路建设以来，首次全线采用这种结构形式的无砟轨道。管内于2009年9月进行无砟轨道底座板的施工开始，至2012年4月完成(扣除3个冬休期9个月，实际施工时间18个月)，其间经历了无砟轨道的施工(无砟轨道底座、铺板、铺轨、铺岔、桥面系、综合接地、声屏障、各专业接口工程、安全设施、绿化等同步或交叉进行)，静态精调，问题整改，静态验收。经6个月动态联调联试、动态验收和试运行之后，最终于2012年12月26日正式开通运营。

2 轨道精调及验收情况

2.1 轨道铺设和验收标准

(1)铁科技[2009]212号《铁路客运专线技术管理办法(试行)》；

(2)铁建设[2010]241号《高速铁路轨道工程施工技术指南》；

(3)TB10754—2010《高速铁路轨道工程质量验收标准》；

(4)铁建设[2012]107号《高速铁路竣工验收办法》；

(5)铁建设[2010]214号《高速铁路工程动态验收指导意见》；

(6)《哈大客运专线联调联试及动态检测大纲》及铁建设函[2012]400号批复。

2.2 静态精调

轨道精调所使用的设备主要是：全站仪、水准仪、GRP1000轨检小车、电子道尺、液压起道机、扭矩扳手、电动扳手、弦线(30 m以上)、塞尺、轨距拉杆(或撑)、撬棍、钢尺以及发电机等。

CRTS-I型板式无砟轨道采用WJ-7B扣件系统，其组装结构如图1所示。而表1则是哈大客运专线无砟轨道的铺设标准。

项目轨距轨向高低水平扭曲与设计高程偏差与设计中线偏差容许偏差±1mm1/15002mm2mm/测点间距8a10mm/测点间距240a2mm2mm/测点间距8a10mm/测点间距240a2mm2mm10mm10mm备注相对于标准轨距1435mm变化率弦长10m基线长48a(m)基线长480a(m)弦长10m基线长48a(m)基线长480a(m)不包含曲线、缓和曲线上的超高值基线长3m包含缓和曲线上用于超高顺坡所造成的扭曲量站台处的轨面高程不应低于设计值

注：表中a为扣件节点间距。

轨道铺设完成并锁定后，根据轨检结果对轨道进行打磨(对钢轨的初始不平顺以及焊接接头进行打磨处理)。然后在CPIII控制网复测并评估通过的基础上，按表1精度标准对轨道进行精调。精调时先调整基本轨的平面位置和高程，确保基本轨轨向和高低平顺性指标符合精度要求并固定后，再调整对应的另一侧钢轨的平面位置和高程，使轨距和水平(超高)平顺性指标达到表1精度要求，无砟轨道调整工艺流程如图2所示。

图2 无砟轨道调整工艺流程

2.2.1 轨检小车复测轨道线形

(1)在GRP1000轨检小车测量之前，将CPⅢ网测量成果及无砟轨道线形数据输入轨检小车系统软件。

(2)轨检小车与全站仪按“全站仪自由设站，后方交会法”测量。全站仪架设在线路中线上，通过后视线路两侧6～8个CPⅢ控制点进行自由设站，设站时需测量设站所用的一个控制点对全站仪的设站进行检核，偏差应在1 mm以内；设站完成后观测轨检车上的棱镜，将全站仪测量数据传递给轨检小车。

(3)轨检小车测量时，一次设站观测距离宜为5～80 m。采用轨检小车检测数据原则根据轨道扣件逐个节点连续测量。前后两次测量的搭接长度不小于20 m。同一点不同测站的测量数据不超过1 mm。为保证外业数据的真实可靠，轨检小车外业采集数据应在阴天或夜间进行。作业环境温度在-10～+40 ℃，风速≤3级的环境内作业。

(4)测量时，按每块轨道板扣件节点位置测量完成后，轨检小车系统可自动生成测量成果报表，该报表能反映每个测量点的绝对坐标(竖向、横向)、轨距、水平及方向、高低长短波与设计数据的差值。

2.2.2 内业测量数据处理的原则

(1)以调整相对精度和平顺性为主，相对精度必须满足规范要求。

(2)绝对精度为中线±10 mm，高程±10 mm。因轨道板制作及铺设控制精度高，所以一般均能满足规范要求，在长轨精调阶段几乎不受控。

(3)以轨道平顺性为调整核心。即轨道线形调整，除按照标准执行外还应按照表2的平顺性指标进行考核。

表2 轨道平顺性指标

(4)轨道横向调整量不得超过±6 mm，对调整量超过±6 mm的处所应及时分析并处理。

2.2.3 现场调整情况

因篇幅所限，现仅以DK219+600～DK220+000段右线为例介绍如下。

(1)基准轨的确定和轨道精调顺序

轨道精调作业应先确定基准轨，曲线地段轨向以外轨为基准轨，直线地段以测量前方曲线外轨为基准轨。精调时先调基准轨轨向和另一轨的高低，再调两根轨的轨距和水平。

由调整量表在现场对应位置标记基准轨调整量(方向、高低)，通过更换轨距块和(或)移动轨下铁垫板来实现轨距、轨向调整；使用轨下调高垫板、铁垫板下调高垫板、绝缘缓冲垫板调整轨道高低，然后用电子道尺检查水平，调整后的轨道水平应满足轨距±1 mm、水平±1 mm。

调整时应先固定基准轨不动，作为参照，通过道尺检查调整点位的轨距、水平相对关系，确定调整后的轨距、水平相对数据，再进行相应调整。

上述作业均按“先轨向，后轨距；先高低，后水平”的顺序进行精调作业。

(2)循环调整

影响轨道平顺性的因素众多，而且多种影响因素相互重叠、耦合，致使轨道精调都要经过多次反复，才能达到标准要求。如图3所示，基本上经过约3次调整后才使轨道平顺性的各项指标达到要求。

图3 哈大客运专线TJ-1标DK219+600～DK220+000段轨道精调

(3)轨道形位的复测

每次现场调整完成后，及时用轨检小车复测轨道线形，并重复上述数据评估、调整量计算、现场调整和轨道线形复测的工作，直到轨道线形数据达到合格要求。

通常无砟轨道的调整工作需要重复3～4个循环，每次循环的调整量会越来越少。

(4)调整中的扣件使用及轨道平顺性情况

从图4可知，第1次至第3次轨道精调使用的各种调高垫板耗用大约是72∶23∶5。

图4 历次垫板使用统计

图5则说明经过静态精调后的轨道平顺性已经满足了表1和表2有关轨道平顺性指标的要求。

图5 精调后轨道长短波不平顺波形

2.3 动态精调

按照高速铁路验收程序，在静态验收完成后即进入动态联调联试阶段。

轨道动态精调是指在轨道静态精调基础上用轨检车和动车检测车进行联调联试，依据轨道动态检测数据为指导，对轨道空间形位进行更为精细的微整。

从已经建成高速铁路的检测数据来看，由于路基、桥梁、隧道、各类过渡段、轨道扣件紧密程度差异、轨道焊缝、道岔区等结构物在高速动荷载条件下，轨道空间形位与静态条件下不同。换言之，静态验收合格的轨道，在动态检测中仍会有不平顺超限的情况存在。只有将那些在高速条件下检测出来的轨道动态不平顺的原因、段落和点位被找到，并反复调整改正后，才能最终达到动态验收的要求。另外，轨道的动力学响应是否满足高速铁路平稳性、舒适性和安全性的要求，更需要通过高速动荷载来进行检测。因此，进行轨道的动态联调联试是一项必不可少的非常重要的程序。

轨道动态检测数据一般以轨道图谱和报表形式体现。施工时根据动检结果进行现场核对和确认。根据核对结果按静态精调的程序进行轨道调整。

为保证轨道动态检测数据与现场实际一致，轨道动态检测前，必须完成连续里程的标注，并将管内上、下行线起讫点准确里程及现场位置告知检测单位。需要注意的是，由于动车起点位置标定和时钟标定的误差关系，动检数据(或波形图上)反映的超限位置与现场实际位置往往有一定差距，一般可在5～20 m范围内进行查找。

与静态检测不同的是，钢轨焊缝平顺、钢轨表面脏污、扣件松动或间隙、轨道板离缝过大、钢轨空吊都可能引起较大的线形偏差，因此，在精调时应加以重点检查和整改。

2.4 动态验收

2.4.1 动态验收的标准

目前对轨道动态检测设备主要有：低速(≯160 km/h)轨道检测车、高速(250～350 km/h)轨道检测动车组(载有轨道空间检测和动力响应检测设备)。

在轨道的动态联调联试中，主要考核轨道的动态几何状态和轨道的动力响应这两个方面的实测值是否达到了高速铁路高平顺性和高稳定性的要求。

(1)轨道空间形位

在动检中，主要用局部幅值和区段质量来进行评估，分别见表3、表4。

局部幅值按每千米线路评价，检查结果除轨距外每千米线路出现单项Ⅰ级偏差长度不得大于5%，同时不得出现Ⅱ级偏差；对于区段轨道质量，其TQI值≤4。

(2)动力响应

动车组的动力响应稳定性和平稳性必须满足表3中“车体垂向、横向加速度”和表5的要求。

表3 轨道动态几何尺寸容许偏差管理值

表4 区段不平顺质量指数TQI管理值

表5 动力学响应稳定性及平稳性评判标准

2.4.2 动检情况

从2012年4月开始进行动态联调联试，到同年9月结束共历时6个月时间。

(1)轨道动态平顺性

结合低速(约160 km/h)轨检和高速(300～385 km/h)动检资料综合分析轨道Ⅰ～Ⅳ级超限报表和波形图，找出这些超限点位置并明确超限级别和类型(如：左右高低、左右轨向、轨距(大、小轨距)、水平、三角坑、长(短)波-左(右)高低、轨距变化率等)，然后根据各超限点的空间位置关系，分析并找出应调整的先后顺序。在动态精调中，轨道调整的方法和手段与静态精调基本一致，但分析中考虑的因素远较后者复杂得多，特别是连续多波复合不平顺所导致的轨道空间动态不平顺和动力响应超标时，确定调整的先后顺序则直接关系到精调的时效，严重时，同一复合不平顺有可能在连续多次的精调后仍未能彻底调整过来。

图6仅列出了动检期间初期、中期和后期的动检结果，由图可见，随着轨道精调的不断进行，区段轨道质量TQI也逐步达到动态验收的要求。图7则给出了历次精调后动检的TQI峰值和平均值。根据对历次动检数据样本分析，各类偏差的均方差在0.09～0.41，说明历次检测的数据样本偏差幅值相互差异很小，各样本数据在平均值附近变化，动检数据的重复性良好。

图6-1 5月7日动检结果

图6-2 7月25日动检结果

图8 各类结构物及过渡段动检波形

图6-3 9月25日动检结果

图7 历次TQI曲线变化

(2)轨道动力响应

①站场

因哈大客运专线站前工程不含旅客地道(及其CFG复合地基)，所以车站路基与旅客地道的施工在时间上相差近3年时间，导致CFG复合地基、路基段和地道段的沉降特性存在较大的差异，这一点从沉降观测和轨道静态精调中已经明显表现出来。以营口东站地道前后一段路基动检为例，地道中心里程为K224+149.185，从图8(a)可知，地道前后的过渡段的垂直振动加速度有突变。其峰值虽未超限，但对舒适性有影响，经过反复精调后最终车体垂直振动加速度基本控制在±0.4 m/s2范围内。

②桥梁段

由图8(b)可知，一般桥梁地段的动力响应均较路基段及过渡段好。

图9为营海特大桥“上桥→桥上→下桥”动力响应的测试结果。从图可知，3种状态时的动力响应均与车速呈正比关系，其值变化较为平缓。

③过渡段

由于各类结构物的刚度差异的存在，所以其过渡段的动力响应始终会有不同程度的变异，其峰值大小视过渡段及其轨道精调质量而变。在过渡段符合验收及评估技术条件在基础上，经过仔细的精调后，一般均能最终达到动态验收标准，如图8(a)、(c)、(d)及图9所示。

图9 营海特大桥动力响应测试

④道岔区

道岔区在动检中主要表现为轨距变化率过大而超标，但是在静态情况下检测则不易找出问题所在。特别是在工电联调时，工务和电务的要求有时不能同时满足。图6-2、图6-3中、后期动检TQI管理值超标的段落均为道岔区范围。

表6为整个哈大客运专线最终动态验收给出的全线安全性和平稳性实测评估结果，表中按上、下行和350、385 km/h速度级分别给出，稳定性、安全性动力响应峰值满足高速铁路验收要求，舒适度均达到优良以上。

表6 全线安全性和平稳性评价

3 存在问题及措施

3.1 验收Ⅰ级偏差

从各波长范围内的不平顺来看，造成这些Ⅰ级偏差的因素很多。根据国内外相关文献的介绍，波长1 m以下的轨面短波不平顺主要由轨道接头焊缝、不均匀磨耗、钢轨擦伤、剥离掉块、波浪及波纹磨耗以及轨枕间距等因素形成；波长1～4 m范围的不平顺主要由钢轨在轧制过程形成的周期波及其在使用过程中形成的波浪磨耗因素引起；波长4～30 m范围的不平顺主要由路基的工后不均匀沉降，各部件间隙、轨道接头或焊缝形成的复合周期波、过渡段、桥梁动挠度等因素形成；30～200 m范围不平顺多由路基不均匀沉降、路基施工过程形成的先天性不平顺和跨度较大的桥梁动挠度等原因所形成；200 m以上的轨道不平顺一般主要是由地形起伏、线路纵坡变化等因素所形成。

在以上各类不平顺致因中，大部分可以通过轨道精调手段来加以调整。

3.2 钢轨打磨和道岔区问题

(1)钢轨打磨

轨道打磨一般情况下主要是针对钢轨的接头，包括工厂接头和工地接头的打磨。

但对于沈大段来说，由于环境中的腐蚀介质(工业的污染或近海气候的氯离子)的影响，钢轨均不同程度存在轻微的表面锈屑，这种轻微的锈屑必然影响高速条件下的轮轨接触动力响应。所以钢轨打磨时均为全线打磨，以提高轨头踏面与轮缘的匹配度，进而在全轨道线路获得连续一致的、良好的轮轨关系。所以，尽管钢轨接头是轨道结构的薄弱环节之一，但对整个轨道的平顺性应给予足够的重视。

(2)从整个动态联调联试过程来看，道岔区在高速下的动态形位是最不容易调整好的。其中轨距变化率和三角坑I级超限自始至终都无法完全克服，TQI管理值一直在3.8～4.2之间游动。很显然，问题就出在“可动”部分，特别是尖轨部分，竖向刚度由轨枕、滑床板和扣件系统提供，但其横向刚度在可动部分则主要靠轨距连接杆来保证，随着尖轨越来越薄，轨距连接杆间的钢轨横向刚度也越来越弱，所以在高速动荷载下岔区轨距变化率超限就不足为奇了。

据调查，高速铁路上国产道岔出现上述问题较为普遍，而京沪高速铁路使用的是进口道岔，联调联试时道岔区不平顺超限情况并没有这么突出。究其原因可能有：(1)进口道岔的性能好于国产；(2)因制造、远洋运输和海关程序等诸多因素，需要提前近1年的时间订货，所以道岔在上道铺设时已经有一定的时效时间。而前几年国内多条高速铁路都陆续处于铺轨阶段，国产道岔出现供不应求的状态，几乎一生产下线就立即被铺设到高速线上。

3.3 精调手段

相对于精确到毫米级的轨道形位来说，目前在高速铁路上使用的部分精调设备和工具仍然显得不匹配、过于粗糙。如精调小车、电子道尺、液压起道机、各类扳手、甚至传力杆和撬棍等等， 既零乱又难以提高作业精度和效率。

3.4 季节性路基冻胀和融沉问题

哈大客运专线地处东北寒冷地区，2012年3～4月份的轨检中就发现路基冻胀和融沉问题。其主要表现为：路堑和路堑-路堤过渡地段冻胀和融沉不均匀变形，轨道不平顺出现Ⅱ级超限，而且这种不均匀冻融变形在气温相对温和的沈阳至大连段表现较为突出。经过对路基防排水系统的优化，增加了侧沟底部渗水盲沟(盲管)、检查井及其保温出口等防冻胀措施后，情况有所好转。交付营运后，仍然在持续整治和改善[7-8]。

纵观国内治理季节性铁路路基冻胀的历史，客观来说从冻胀、融沉机理的研究到采取的防治措施已经越来越完善，对于普速铁路路基而言，基本达到了防治的目的。但是，对于高速铁路路基来说，即使是微量不均匀变形就足以影响到列车运行的平稳性甚至安全性，况且这种不均匀变形还是季节性的。我们不能每个冻胀-融沉期都对路基段的轨道进行反复的精调从而导致运营效率大幅下降。所以，目前该客运专线暂时只能在完善防冻胀措施的基础上，于冻胀-融沉期内适当降低列车运行速度(如从300 km/h降至200～250 km/h)来解决。在既不能改变季节性气候环境又不能彻底避免路基冻胀困扰的季节期，短期降速运营不失为一个理性的方法。

4 结语

(1)哈大客运专线铁路的CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路经过静、动态精调并验收后，轨道的平顺性、安全性和舒适性达到了验收标准，其中许多指标甚至远远高于标准。尽管仍然存在一些需要克服、但也不是不能克服的障碍，但瑕不掩瑜，事实证明这种结构形式的无砟轨道已经成功运用于高速铁路。

(2)应该像轨道板的精调系统一样，发展一套系统化、智能化、信息化和标准化、集测量与调整为一体的精调作业系统，以适应我国越来越庞大的高速铁路的施工和运营维护的轨道精调手段相对滞后的状况，这应该是当务之急。

(3)工程设计应该完成总体协调、全面达到施工图设计深度后进行标段合理划分、招标和建设，而不仅仅限于路、桥、隧、涵等主要工程，否则很难保证线路的建设质量。如：站场路基施工完成后，旅客地道的施工将路基挖开，从软基加固开始做起；站台风雨棚柱的基坑开挖将整个站场路基布满了深坑；后期电缆上桥位置的变更，不得不在箱梁翼缘板上开孔，而原位置的预留孔还将做必要的处理等等，这种状况不仅加剧了路基不均匀沉降的危害，又造成不必要的结构物损坏甚至可能影响使用寿命，这些都曾经是困扰哈大客运专线站前土建标段施工的问题。

[1] 中华人民共和国铁道部.铁建设[2010]241号 高速铁路轨道工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2011．

[2] 中华人民共和国铁道部.TB10754—2010 高速铁路轨道工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2011．

[3] 中华人民共和国铁道部.铁建设函[2009]674号 高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南 [S].北京：中国铁道出版社，2009．

[4] 中国铁道科学研究院高速铁路系统试验国家工程实验室.哈大客运专线沈阳局管段动态检测报告(工务部分)[R].北京：中国铁道科学院高速铁路系统试验国家工程实验室，2012．

[5] 梁志明，刘秀波，李红艳，李海浪.轨道不平顺数字特征分析[J].铁道建筑，2012(2)．

[6] 梁波，蔡英.不平顺条件下高速铁路路基的动分析[J].铁道学报，1999(2)．

[7] 全顺喜，魏贤奎，王平.无砟轨道高低和方向不平顺控制方法探析[J].铁道标准设计，2012(2)．

[8] 王志坚，刘彬.武广铁路客运专线无砟轨道精调关键技术[J].铁道建筑，2010(1)．

[9] 陈秀方，金守华，曾华亮.客运专线轨道不平顺功率谱分析[J].中国工程科学，2008(4)．

[10] 哈大铁路客运专线有限责任公司.哈大高速铁路路基冻胀情况研究报告[R].沈阳：哈大铁路客运专线有限责任公司，2012．

[11] 沈阳铁路局.哈大高速铁路线路冻胀分析及整治措施[S].沈阳：沈阳铁路局，2013．

[12] 中铁五局(集团)有限责任公司.哈大铁路客运专线TJ-1标 工程技术总结[Z].贵阳：中铁五局(集团)有限责任公司，2013．

Summary of Precision Adjustment of TJ-1 Standard Track on Harbin-Dalian Passenger Dedicated Line

Chen Lin

(China Railway No.5 Engineering Group Co.， Ltd.， Changsha 410117， China)

With reference to Harbin-Dalian passenger dedicated line DK218+175～ DK233+033 section， this paper presents the major means and methods employed for precision adjustment of CRTS-Ⅰ ballastless slab track on high speed railway lines in cold area， and analyzes the problems encountered and their causes. Finally， with reference to The Report of Dynamic Detection in Range of Shenyang Railway Bureau provided by China Academy of Railway Sciences， and a comprehensive review is conducted of the quality of track’s precision adjustment on Harbin-Dalian passenger dedicated line TJ-1 section．

Harbin-Dalian passenger dedicated line; Precision adjustment of track; Comprehensive review

2014-02-11；

：2014-02-25

陈 麟(1958—)，男，教授级高级工程师，1982年毕业于西南交通大学土木工程专业，工学学士，E-mail： jkylin@163.com。

1004-2954(2014)11-0062-07

U238； U213.2+44

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.11.015