高速铁路轨道平顺性影响因素分析及控制措施研究.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）０８０１０５０４・线路／路基工程・高速铁路轨道平顺性影响因素分析及控制措施研究汪梨园（中铁十七局集团有限公司山西太原０３０００６）摘要：高速铁路对轨道平顺性和稳定性要求高，轨道平顺性控制是施工的重要环节，影响轨道平顺性的因素很多。本文首先分析了我国规范中轨道平顺性的评价指标，指出了轨向、高低在周期性不平顺时，指标计算存在的缺陷，提出了对检测点一定范围内的所有测点相互校核，取最大值为该点的轨向、高低偏差的方法；系统分析了设计线形、下部结构变形、轨道结构部件精度、轨道施工等因素对轨道平顺性的影响，提出了无砟轨道施工精度、长轨精调等控制措施，解决了大跨桥梁温度变形对ＣＰｍ测量的干扰、充填层施工过程中轨道板易扰动等难题。研究成果对高速铁路轨道平顺性控制具有一定的参考价值。关键词：高速铁路轨道平顺性影响因素控制措施中图分类号：Ｕ２１３．２；Ｕ２３８文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１８．０８．０２５ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＦａｃｔｏｒｓＩｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇＴｒａｃｋＲｅｇｕｌａｒｉｔｙｉｎＨｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｔｓＣｏｎｔｒｏｌＭｅａｓｕｒｅｓＷａｎｇＬｉｙｕａｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１７山ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅａｒｅｓｅｖｅｒａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｔｒａｃｋｒｅｇｕｌａｒｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｈｉｓｈ－ｓｐｅｅｄ瑚ｉｌｗａｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｒｅｇＩｌｌａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｔｒａｃｋｒｅｇｕｌ撕ｔｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏＣｈｉｎｅｓｅＣｏｄｅｓ．Ｔｈｒｏｕｓｈｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｓｏｍｅｄｅｆｅｃｔｓｅｘｉｓｔｅｄｉｎｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｏｔｈｅｔｒａｃｋａｌｉｇｎｍｅｎｔａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｅｖｅｌｉｎｐｅｒｉｏｄｉｃｉｒｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ，ｔｈｅｍｕｔｕａｌｃｈｅｃｋｏｆａｌｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｉｎｔｓｗｉｔｈｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｓｏｆｔｒａｃｋａｌｉｇｎｍｅｎｔａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｅｖｅｌｗｅｒｅｒｅｇａｒｄｅｄａｓｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｌｉｎｅｓｈａｐｅ，ｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｌＩｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｃｋ，ｔｈｅｔｒａｃｋｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｔｒａｃｋｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ，ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｂａｌｌａｓｆｌｅｓｓｔｒａｃｋａｎｄｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌｏｎｇｔｒａｃｋｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｌｏｎｇ－ｓｐａｎｂｒｉｄｇｅｓａｌｏｎｇｔｈｅｃＰｍ，ａｎｄｅａｓｙｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｏｆｔｒａｃｋｐｌａｔｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｆｉｌｌｉｎｇｌａｙｅｒ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｏｕｌｄｂｅａｃｅｒｔａｉｎｖａｌｕｅｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｎｔｈｅｔｒａｃｋｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｉｎ—ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉＩｇｈ－ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙ；ｔｒａｃｋ；ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ；ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒ；ｃｏｎｔｒｏｌｍｅａｓｕｒｅｓ１引言近年来我国高速铁路快速发展，随着京津、武广、郑西、京沪等高速铁路先后开通运营，中国已经成为世界高速铁路系统技术最全面、运营总里程最长的国家。高速铁路对轨道平顺性和稳定性有着——收稿日期：２０１８０６１０作者简介：汪梨园（１９８２一），男，高级工程师，主要从事轨道、桥梁施工技术及科技管理。很高的要求，目前轨道施工精度要求已经达到毫米甚至亚毫米级。根据已建成通车的高速铁路轨道施工情况，轨道平顺性最终能够达到标准要求，但由于下部结构工后沉降、轨道结构部件精度施工误差等原因，在长轨铺设后仍需要对轨道几何状态…进行多次反复的测量调整。因此有必要对轨道平顺性控制指标、影响因素及控制措施等方面进行更深的研究，更好的控制轨道平顺性，以减少后期铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８（ｏｓ）【Ｉ因万方数据・线路／路基工程・调整的工作量。２轨道平顺性指标２．１静态指标根据《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》（１１Ｂ—１０７５４２０１０），轨道静态平顺性主要指标如表ｌ【２Ｊ。平顺性指标中，高低和轨向是最重要的两个方面口１，高低、轨向是指钢轨沿纵向高低、方向的偏差。静态验收标准中高低、轨向分短波和长波，短波采用３０ｍ弦长测量，检测间隔５ｍ的两检验点的实际矢高差与设计矢高差的差值；长波采用３００ｍ弦长测量，检测间隔１５０ｍ的两检验点的实际矢高差与设计矢高差的差值。表１高速铁路轨道平顺性指标序号项目容许偏差检测方法±ｌａｍ相对于Ｉ４３５ｒｎｌｎｌ轨距１／ｌ５００变化率ｌｍｍ弦长１０ｍ２轨向２ｍｍ／测点问距８ａ（ｍ）基线长４８ａ（１１１）１０ｍｍ／测点间距２４０ａ（ｍ）基线长４８０ａ（ｍ）２ｍｍ弦长１０ｍ３高低２ｍｍ／测点间距８ａ（ｍ）基线长４８ａ（ｍ）１０ｒａｍ／测点间距２４０ａ（ｍ）基线长４８０ａ（ｍ）不包含曲线、缓和４水平２ｍｍ曲线上的超高值５扭曲ｌｍｍ基长３ｍ上述轨向、高低的计算方法属于一种抽查验证方法，而由于轨道板翘曲变形或梁体后期徐变引起的轨道周期性不平顺，该方法就不能准确反映出轨道的不平顺，如图１所示。检测点ｃ９高低计算式如下：ａｈ＝Ｉａｈ，一ａｈ。，Ｉ（１）△△式中，＾为测点高低校核值（１ｎｎｌ）；＾。为测点ｎ实际矢高与设计矢高的差值（ｍｍ）。从图１中可以很明显的看出，当相互校核的两点同时处于波峰或波谷时，该检核方法不能准确反应轨道的不平顺。图１３０ｍ弦长５ｍ校核周期性不平顺检测示意为了能够准确反映轨道高低、方向的不平顺，应对校核方法进行改进，如将３０ｍ弦长５ｍ校核改为３０ｍ弦长５ｍ范围内校核，即检测点与其相邻［【固铁道建筑技术５ｍ范围内的所有测点实际矢高差与设计矢高差的最大偏差，如检测点Ｃ９计算见式２。△Ａｈ＝Ｍａｘ（Ｉｈ９一Ａｈ。１）（２）……式中，ｎ＝１０、１１、１２１７。２．２动态指标轨道动态平顺性指标包含动态检测的轨道几何状态和车辆动力学响应两大指标，其中动态检测的轨道几何状态指标与静态平顺性指标类似，也包含高低、轨向、轨距、轨距变化率、水平、三角坑（扭曲）等。动力学响应常规检测项目包含轮轨垂向和横向作用力、脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力、转向架构架和轴箱的横向和垂向加速度等车辆动力学响应稳定性指标、车体横向和垂向加速度、车体平稳性指标、车体横向加速度变化率等。其中垂向加速度和横向加速度大小直接影响乘车的舒适性及安全性，是动态调整的重点。轨道高低不平顺及轨道扣件的垫板缺失影响垂向加速度的大小，轨向的不平顺对横向加速度影响最大。３影响因素分析及控制措施３．１设计线形在线路平、纵断面相同的条件下，列车的垂向和横向加速度、震动的衰减距离随着速度的提高而增大。因此，在线路设计时首先应该严格控制设计线形的平顺性，如纵断面应设计为较长的坡段，严格控制高速铁路线路曲线半径、加大缓和曲线长度等方式来提高线路设计自身的平顺性，这些在设计规范中都有严格的规定Ｈｊ。３．２下部结构变形３．２．１基础沉降无砟轨道施工后路基或桥梁基础沉降特别是不均匀沉降直接影响到轨道平顺性。影响基础沉降变形的因素可分为自然因素和人为因素，自然因素主要有地基土的压缩层厚度、应力历史、压缩性、渗透性及地下水位变化等；人为因素主要有地基处理形式、加荷方式、加载速率及周边环境改变等。实际的沉降量一般是几种因素共同作用的结果。高速铁路对基础处理有着严格的要求，各种结构形式进行了试验验证才能推广实施。同时在施工过程中必须进行沉降观测及评估，当预测收敛，并且预测工后沉降值小于１５ｎｌｌＴｌ后才能进行轨道结构施工。邻近线路地下水采集对结构物沉降影响较大，特ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８∞ｆＪ万方数据・线路／路基工程・箜型晷垫警譬跫曼鬯篓堡銮孽跫垫孽兰堡兰妻妻基准㈨，其精度的高低、平顺性优良决定了后续整个亨孽粤墅响璺萋曼挈要挚！ｌ磐紧要竺享蝥竺篓笆磊运铺荔籍羞矗釜：。圣妥控萄妻熹另仪器精度、软件坚篁堡耋：墨外竺苎至型专苎登墨！兽粤麦望堑磊主焉基荔夏：翥函嘉磊：＿磊薹罚薹荔磊Ｉ暮著函磊用！至窑套着ｊ烹哩茎登：翌蛩尊三竖譬粤芝孽妻萎泵：羞菇莱；妥送：。斋蓄孚吴孬耄磊藁；藉蒹磊箱＝喜竺鬟堕：。盏些，塞妻擎婺篓茎銎蔓篓妻乏三警磊藁芰蕴釜茹稿丽妄菇蓑吴：三；氙面吾蔷荐羞磊苡≯竺里塑缓攀孽型苎：至篁三爨孽意苎要等苎翠鬓‘晶蕃毛荔高晶鑫ｉ妄蕃高基茜五并爵琵美吴毒羞磊竺嘎塑篡銮第产轰堂耋塞磊ｊ蔫恐裴翼鬈老黧纂盂薹苫孟薹蔷蒿涮谨蕃萎莓茬囊群薹爵≥烹嚣翼登芝黎笼盟缎篡耄掌象罂～Ｉ．＇．－－Ｊ，Ｎ一－－ｉｇ一度：鬲；崭鬲赫蒜端磊施呈覆≤篓黧霎望竺三肌？：梁黧塞辇裹点羹璧用的相隔时高茹』磊葙磊言篙蓑芸美茹嚣蕊…娄裂慧譬奎三：ｍｍ；Ｌｎ萎祭篓体跨中徐变变形磊釜署罴品巍溪器淼罱参掣譬掣０００或１４一銎藉品菜赫盖薪茹嚣黼晶磊蔷３．２．３隧道变形及删铂不¨张Ｈ儿¨舢匠１世ｊ从灿叫世＿Ｌ队川川＂。万方数据・线路／路基工程・其构造及工作原理见图２。调整效果达到预期。５结束语（１）通过分析标准中轨道平顺性指标，对静态平顺万方数据