近期,新一代高速動(dòng)車組和時(shí)速400公里高速綜合檢測(cè)列車在京滬高鐵上海段(棗莊西-南京南-上海虹橋)“試跑”。中國高鐵完美地實(shí)現(xiàn)了時(shí)速200公里、時(shí)速300公里、時(shí)速300公里以上的三級(jí)跳,正是這一次次的提速,中國開啟了領(lǐng)跑世界的“高鐵時(shí)代”。
高鐵建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程,其中軌道作為高鐵的主要結(jié)構(gòu)物,其結(jié)構(gòu)技術(shù)直接影響高速列車的速度、安全和舒適,是高鐵的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。目前在我國,高鐵建設(shè)普遍采用無砟軌道。
據(jù)了解,與傳統(tǒng)有砟軌道相比,無砟軌道具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、使用免維修、壽命長等特點(diǎn),并運(yùn)用了世界先進(jìn)的百米定尺鋼軌連續(xù)焊接工藝,保證了線路的高平順性,提高了旅客乘坐的舒適度,而且減少了鋼軌與列車車輪的磨耗。
高速鐵路最大的特點(diǎn)是快,而快的同時(shí)必須保證高平順性、高穩(wěn)定性、高安全性、高舒適性,要達(dá)到這樣的目標(biāo),必須提高軌道測(cè)量準(zhǔn)確度,計(jì)量技術(shù)是保證測(cè)量準(zhǔn)確度得以實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ),它在高鐵軌道建設(shè)中扮演怎樣的角色呢?
據(jù)負(fù)責(zé)石武客運(yùn)專線湖北段建設(shè)的中鐵十一局朱玉中工程師介紹,在高鐵軌道建設(shè)過程中,計(jì)量是貫穿整個(gè)過程的主線??沒有精準(zhǔn)的計(jì)量,建設(shè)過程中的技術(shù)問題無法解決,施工工序都無法開展,可以說無砟軌道的設(shè)計(jì)、制造、安裝誤差都是以毫米來度量的??梢孕蜗蟮卣f,計(jì)量就好比人體的中樞神經(jīng)。他向我們介紹了幾項(xiàng)無砟軌道建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù),其中的計(jì)量工作質(zhì)量是至關(guān)重要的。
軌道板鋪設(shè)過程
軌道板的鋪設(shè)是高鐵軌道施工建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)。具有技術(shù)工藝新、質(zhì)量要求高,工期非常短的特點(diǎn)和難點(diǎn)。
據(jù)了解,底座板施工必須在路基和橋梁的沉降、變形基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行。整個(gè)鋪設(shè)過程要經(jīng)過粗放、精調(diào)、灌漿、張拉及連接等幾道工序后方可完成。
軌道板鋪設(shè)過程中平面控制和高程控制起著重要作用。高程控制在底座板施工時(shí)標(biāo)高已經(jīng)確定,精調(diào)時(shí)再精確調(diào)整。而在平面控制過程中,要用到1201 的全站儀,準(zhǔn)確度保證在縱橫?5mm范圍內(nèi)。同時(shí)為了保證放樣的準(zhǔn)確度均采用高準(zhǔn)確度儀器(如1201 全站儀),高準(zhǔn)確度的測(cè)量方法(后方交會(huì)的方法,每站設(shè)站準(zhǔn)確度確定在?1mm范圍內(nèi))。
目前,在軌道板鋪設(shè)中要用到多種精測(cè)儀器。曾經(jīng)的準(zhǔn)確度為6″的儀器已經(jīng)不能滿足高鐵工程的計(jì)量要求。據(jù)專家介紹,軌道板粗鋪這道工序可以靠眼來判斷定位,但后面的精調(diào)就只能靠精測(cè)儀器了,其調(diào)整誤差不能大于?0.3mm。為保證列車快速行駛,參數(shù)必須固定不變。兩個(gè)鋼軌的線間距,在運(yùn)行過程中規(guī)定正負(fù)距離和高低差都要保持在(1~2)mm之間,最大不能超過2mm。在此過程中要用到高準(zhǔn)確度經(jīng)緯儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、測(cè)角準(zhǔn)確度為1″的全站儀等精測(cè)儀器。
基礎(chǔ)變形的控制問題
據(jù)介紹,無砟軌道道床結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土構(gòu)件替代原有的有砟軌道中的道砟層,道床一次施工成型,建成后及運(yùn)營過程中只能通過扣件進(jìn)行小范圍的調(diào)整,因此對(duì)鋪設(shè)無砟軌道的線下基礎(chǔ)的變形計(jì)量控制要求非常嚴(yán)格。
專家介紹,我國地域遼闊,地質(zhì)條件多變,這給高鐵無砟軌道的路基沉降和橋梁變形計(jì)量控制提出了更高的要求。無砟軌道道床結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土構(gòu)件,不具備高低調(diào)整能力,一般要求鋪設(shè)無砟軌道后路基面工后沉降量不超過軌道扣件調(diào)整的范圍,一般不大于15mm,而橋梁梁端轉(zhuǎn)角限制為1.5‰(梁端懸出長度不大于0.55m),標(biāo)準(zhǔn)甚至比F1賽車跑道還要高。
精密測(cè)量控制網(wǎng)
高精度測(cè)量網(wǎng)的建立是高鐵建設(shè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),它對(duì)保證高鐵高速運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性至關(guān)重要。
根據(jù)《客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》,無砟軌道精密控制測(cè)量體系按照三級(jí)布網(wǎng)控制,即:基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPⅠ、線路控制網(wǎng)CPⅡ、基樁控制網(wǎng)CPⅢ(接觸網(wǎng)立柱上)。
據(jù)專業(yè)人士介紹,無砟軌道施工前,應(yīng)建立高精度的精密平面、高程控制測(cè)量網(wǎng)(CPⅢ控制網(wǎng)),利用粗調(diào)機(jī)和精調(diào)機(jī)及其配套軟件對(duì)無砟軌道鋪設(shè)進(jìn)行精確測(cè)量。誤差均控制在毫米級(jí)以內(nèi)。
通俗地說,采用LeicaTCA2003型全站儀在路基上每隔(50~60)m就設(shè)一對(duì)測(cè)量控制點(diǎn),這樣的點(diǎn)越多,密度越大,測(cè)量的準(zhǔn)確度越高。在高鐵軌道施工過程中,CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ3種網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)統(tǒng)一空間數(shù)據(jù)基準(zhǔn)的高精度測(cè)量控制網(wǎng),其核心作用就是保障軌道形狀和位置的精確定位,為線路鋪設(shè)過程中提供準(zhǔn)確的幾何線性參數(shù)。
無縫線路的實(shí)現(xiàn)
無縫線路的定義是由許多根標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌焊接成一定長度的長鋼軌線路。目前,我國高鐵無縫線路的普遍應(yīng)用,大大降低了列車運(yùn)行中的振動(dòng)噪聲。
據(jù)了解,無縫線路中包括多項(xiàng)技術(shù),就目前在建的石武客運(yùn)專線來說,其中應(yīng)力放散和移動(dòng)閃光焊技術(shù)是無縫線路的鋪設(shè)的關(guān)鍵。
應(yīng)力放散是為了保證鋼軌在鎖定軌溫下達(dá)到零應(yīng)力狀態(tài),簡(jiǎn)單地說就是解決軌道的熱脹冷縮問題,使鋼軌處于鎖定狀態(tài)。據(jù)專業(yè)人士介紹,應(yīng)力放散應(yīng)做到放散均勻、鎖定準(zhǔn)確。相鄰兩單元軌節(jié)的鎖定軌溫差不大于5℃,左右兩股鋼軌鎖定軌溫差不大于3℃,同一設(shè)計(jì)鎖定軌溫差不大于10℃。應(yīng)力放散時(shí),每隔100m左右設(shè)一個(gè)臨時(shí)位移觀測(cè)點(diǎn),以便觀測(cè)鋼軌位移量,保證鋼軌位移要在設(shè)計(jì)要求允許范圍之內(nèi)。要做到這些,無論是在烈日炎炎的夏日,還是在雪花紛飛的冬天,計(jì)量人員基本每天4時(shí)起床,攜帶專業(yè)計(jì)量儀器去工地實(shí)地檢測(cè)。
我們知道,每根鋼軌聯(lián)結(jié)成軌道,鋼軌之間會(huì)有一個(gè)接頭,接頭之間還有個(gè)軌縫,接頭的質(zhì)量直接影響列車運(yùn)行的平穩(wěn)性。為了解決此問題,采用高準(zhǔn)確度儀器、先進(jìn)的連續(xù)閃光焊接技術(shù),焊接性能優(yōu)異,焊接工藝穩(wěn)定,不但能保證焊縫的質(zhì)量和準(zhǔn)確度,還保證了焊縫質(zhì)量的一致性。
隨著列車速度的提高,實(shí)現(xiàn)了無縫線路全部接頭質(zhì)量能夠保證高可靠性和高一致性,以滿足鐵路高速行駛的要求,最大限度地降低了列車在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生令人討厭的“咔噠咔噠”聲。在此過程中,位移傳感器、探傷儀、紅外測(cè)溫儀等精測(cè)儀器起到了關(guān)鍵作用。
據(jù)悉,目前高鐵軌道施工中使用的精測(cè)儀器以及運(yùn)用的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到工程測(cè)量界的最高水平,直接推動(dòng)了工程測(cè)量的發(fā)展。可以說,計(jì)量已成為高鐵軌道工程的靈魂。
為了給石武高鐵軌道建設(shè)提供有力的計(jì)量技術(shù)支持,中鐵十一局還加大了計(jì)量設(shè)備投入。同時(shí)為保證工程施工質(zhì)量對(duì)在用的計(jì)量器具每年投入計(jì)量檢定費(fèi)用幾百萬元。
未來,中國高鐵的奔馳速度還將加快,正如鐵道部總工程師何華武所說:“車速越快,對(duì)鐵路的要求越高。”那時(shí)對(duì)高鐵軌道測(cè)量準(zhǔn)確度的要求將會(huì)進(jìn)一步提高,對(duì)計(jì)量將會(huì)提出更高的挑戰(zhàn)。
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