合武鐵路精密測(cè)量控制網(wǎng)下線路平縱斷面擬合

喻文球

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 湖北武漢 430063)

1 概述

合肥至武漢鐵路于2005年8月底全線開工建設(shè),其施工圖平面、高程控制網(wǎng)測(cè)量是按照《京滬高速鐵路測(cè)量暫行規(guī)定》[鐵建設(shè)(2003)13號(hào)]精度要求布設(shè),其控制精度雖然符合《京滬高速鐵路測(cè)量暫行規(guī)定》相關(guān)規(guī)定,但距《客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》[鐵建設(shè)(2006)189號(hào)]、《時(shí)速200～250 km有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南(試行)》[鐵建設(shè)函(2007)76號(hào)]中相關(guān)要求,在投影變形、精度、分布密度、規(guī)格等方面都存在較大差別,不能滿足合武鐵路客貨共線運(yùn)行、動(dòng)車開通時(shí)速250 km，對(duì)線路施工、軌道鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)各階段測(cè)量控制的精度要求,需要重新建立高精度的控制網(wǎng)。

合武鐵路的精密測(cè)量控制網(wǎng)于2007年5月布設(shè)和測(cè)量,此時(shí)線下主體工程除鋪設(shè)無砟軌道的紅石埂隧道、金寨隧道、紅石巖隧道、大別山隧道工程及部分架梁工程未完成外,大部分主體工程已完工。因此需將已施工完成的線下工程納入精密測(cè)量控制網(wǎng),用精密測(cè)量控制網(wǎng)對(duì)已施工的線下工程進(jìn)行竣工測(cè)量,并根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)線路平、縱斷面進(jìn)行擬合,根據(jù)擬合結(jié)果確定平縱斷面調(diào)整方案,進(jìn)行線路平、縱斷面調(diào)整處理,對(duì)局部橫向偏差較大的地段提出處理意見。

2 精密測(cè)量控制網(wǎng)構(gòu)成

精密測(cè)量平面及高程控制網(wǎng)按施測(cè)階段、施測(cè)目的及功能分為勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)控制網(wǎng)。實(shí)施過程中,平面控制網(wǎng)按照三網(wǎng)合一、分級(jí)布網(wǎng)的原則,分三級(jí)布設(shè),第一級(jí)為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPⅠ(主要為勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供坐標(biāo)基準(zhǔn))、第二級(jí)為線路控制網(wǎng)CPⅡ(主要為勘測(cè)和線下工程施工提供控制基準(zhǔn))、第三級(jí)為基樁控制網(wǎng)CPⅢ(主要為鋪軌和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn))。

3 線下工程的竣工測(cè)量

竣工測(cè)量范圍為設(shè)計(jì)時(shí)速200 km及以上的地段,即從長(zhǎng)安集站至漢口站前方,正線長(zhǎng)度為348.36 km。鋪軌前,由線下工程施工單位利用設(shè)計(jì)院提供的CPⅠ、CPⅡ精密控制網(wǎng)對(duì)已施工完成的線下工程進(jìn)行竣工測(cè)量,測(cè)量數(shù)據(jù)提交設(shè)計(jì)院分析處理?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集按“老網(wǎng)放,新網(wǎng)測(cè)”兩步進(jìn)行?！袄暇W(wǎng)”,即施工單位原施工放樣的控制網(wǎng)?！袄暇W(wǎng)放”即用原施工放樣控制網(wǎng)實(shí)地放出原設(shè)計(jì)線路中線(為了便于數(shù)量處理分析,采用線路左線中心)；“新網(wǎng)”,即CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)?！靶戮W(wǎng)測(cè)”即用CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)測(cè)出用老網(wǎng)放出的線路左線中心的坐標(biāo)。

4 線路平縱斷面擬合

4.1 平面中線調(diào)整原則

根據(jù)施工單位提供的在CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)下的逐樁實(shí)測(cè)原設(shè)計(jì)的中線坐標(biāo)(經(jīng)緯距),對(duì)合武鐵路共做了348.36 km的平面中線線位擬合,擬合范圍曲線共81個(gè)(含繞行地段右線)。擬合采用維持既有標(biāo)準(zhǔn)不變,按橫向總偏距最小為原則,局部調(diào)整曲線偏角、曲線半徑及緩長(zhǎng)的方式進(jìn)行。曲線半徑取至整米,緩長(zhǎng)取至整5 m并前后等緩長(zhǎng)。

根據(jù)實(shí)測(cè)中線坐標(biāo)及CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)下擬合的新曲線資料,反算實(shí)測(cè)中線相對(duì)于擬合新線位的橫向偏距(以下稱Δ),橫向偏移正負(fù)號(hào)規(guī)定為：實(shí)測(cè)坐標(biāo)在擬合線位左側(cè)為負(fù)值,右側(cè)為正值。

4.2 平面中線調(diào)整方法

(1)路基地段

Δ≤0.10 m時(shí),認(rèn)為施工中線與擬合后中線線位(即理論中線)的橫向偏距在誤差范圍內(nèi)。

Δ>0.10 m時(shí),可能存在問題(或是測(cè)量誤差大,要求重測(cè)；或是施工誤差),按個(gè)案處理。

(2)橋梁地段

根據(jù)鐵路《橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(TB10002.1—2005)中3.3.6條“新建I級(jí)鐵路道碴橋面的道碴擋碴墻內(nèi)側(cè)距線路中心不應(yīng)小于2.2 m”，以及《新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》6.5.5條，“橋面寬度應(yīng)符合下列要求:線路中心距擋砟墻(或防撞墻)內(nèi)側(cè)最小距離不應(yīng)小于2.2 m”,合武鐵路橋梁地段線路中心至擋砟墻內(nèi)側(cè)的距離為2.2 m,限界要求橋上不能有橫向偏距。但是由于原施工控制網(wǎng)與精測(cè)網(wǎng)存在系統(tǒng)誤差,橋上平面擬合后中線與原設(shè)計(jì)中線肯定存在偏移量。為了便于擬合,根據(jù)《鐵路橋隧建筑物大修維修規(guī)則》(鐵運(yùn)[1999]146號(hào))第3.1.2條,橋梁地段平面線位擬合橫向偏差暫按0.05 m控制。

(3)隧道地段

Δ≤0.03 m的調(diào)整方案：二次襯砌按老線位實(shí)施,洞內(nèi)溝槽平面按新線位調(diào)整,保證溝槽側(cè)壁線路側(cè)外緣至線路中線2 200 mm側(cè)限寬度及1 500 mm救援通道尺寸要求。

0.03 m<Δ≤0.10 m的調(diào)整方案：二次襯砌按老線位實(shí)施,洞內(nèi)溝槽平面按新線位調(diào)整,同時(shí)調(diào)整溝槽尺寸,以保證溝槽側(cè)壁線路側(cè)外緣至線路中線2 200 mm側(cè)限寬度及1 500 mm救援通道尺寸要求。

Δ>0.10 m的隧道：可能存在問題(或是測(cè)量誤差大,要求重測(cè)；或是施工誤差),按個(gè)案處理。

4.3 縱坡調(diào)整方法

根據(jù)施工單位提供的在新網(wǎng)下的實(shí)測(cè)路基、橋梁、隧道竣工面高程資料及新網(wǎng)實(shí)測(cè)原施工水準(zhǔn)網(wǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)高程資料,同時(shí)考慮動(dòng)車開通時(shí)速250 km路基地段道砟加厚至35 cm的要求,一起調(diào)整縱斷面?？v斷面調(diào)整采用維持既有標(biāo)準(zhǔn)不變,局部調(diào)整變坡點(diǎn)位置，調(diào)整坡長(zhǎng)及坡率的方式進(jìn)行。

4.4 平面線位擬合及縱坡調(diào)整成果說明

(1)平面線位擬合以左線(下行線)為基準(zhǔn),右線設(shè)計(jì)為左線的同心圓。區(qū)間直線地段線間距采用4.6 m,站內(nèi)正線線間距采用5.0 m,線間距的變更在曲線上完成,不另設(shè)反彎；曲線地段線間距不考慮加寬。

(2)為方便現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)照,擬合后線位里程參照原施工圖推算,斷鏈設(shè)置參照原施工圖設(shè)置。

(3)擬合調(diào)整后線路平面、縱斷面設(shè)計(jì)均滿足250 km/h規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。豎曲線與豎曲線、緩和曲線、道岔無重疊設(shè)置情況。

(4)根據(jù)施工單位提供實(shí)測(cè)資料,從擬合結(jié)果看,原設(shè)計(jì)直線邊JD8-JD9、JD11-JD12、JD12-JD13、JD18-JD32、JD32-JD33、JD36-JD37、JD59-JD60、JD64-JD65長(zhǎng)直線段線下工程按直線擬合時(shí)存在小偏角現(xiàn)象(即按長(zhǎng)直線擬合,直線中部會(huì)出現(xiàn)橫向偏差較大的情況,如加上轉(zhuǎn)點(diǎn)和小偏角,則橫向偏差很小,與實(shí)際很吻合)。本次平面線位擬合時(shí)對(duì)需要加設(shè)小偏角處按配置大半徑曲線擬合處理。為方便施工,現(xiàn)場(chǎng)放樣按曲線上各弦線點(diǎn)分段控制,擬合出來的線位滿足《時(shí)速200～250 km有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南(試行)》[鐵建設(shè)函(2007)76號(hào)]中點(diǎn)位橫向誤差每150 m不應(yīng)超過5 mm的限差要求,并使橫向偏距盡量小。因此,擬合后曲線資料成果中含小偏角的轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo),對(duì)未參與評(píng)估的施工放樣點(diǎn)的坐標(biāo)通過內(nèi)插計(jì)算求得(如表1所示)。

表1 長(zhǎng)直線段小偏角處理情況一覽

(5)擬合的中線最大程度的反映了現(xiàn)場(chǎng)已施工完成的線下工程的實(shí)際情況,施工單位根據(jù)擬合的中線進(jìn)行鋪軌和精調(diào),未出現(xiàn)線路側(cè)面限界不夠問題。擬合調(diào)整后的線路平縱斷面經(jīng)軌檢車試驗(yàn)檢測(cè),軌道幾何狀態(tài)良好,滿足動(dòng)車開行250 km/h要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)平面線位擬合是一個(gè)逐漸接近的過程,對(duì)擬合中出現(xiàn)的橫向偏差較大的地段,很多是測(cè)量誤差較大的原因,進(jìn)行重新測(cè)量后再擬合,會(huì)消除很多測(cè)量誤差,擬合線位更接近實(shí)際中線。根據(jù)上述平面調(diào)整方法擬合出的中線,絕大部分滿足要求,個(gè)別離散點(diǎn)的橫向偏差較大,經(jīng)分析認(rèn)為還是測(cè)量誤差引起的。

(2)通過實(shí)踐檢驗(yàn),橋上橫向偏距暫按0.05 m控制是合適的,擬合后的中線距擋砟墻的內(nèi)側(cè)距離滿足大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)限界。

(3)線路平、縱斷面擬合是已開工的時(shí)速200 km及以上的鐵路,在后期補(bǔ)做精密工程控制測(cè)量網(wǎng)的一種補(bǔ)救措施,在勘察設(shè)計(jì)前期已布設(shè)精密工程控制測(cè)量網(wǎng)的項(xiàng)目則不存在線路平、縱斷面擬合問題,不宜推廣使用。

[1]鐵建設(shè)[2006]189號(hào) 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定[S]

[2]鐵建設(shè)[2007]76號(hào) 時(shí)速200～250 km有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南(試行)[S]

[3]TB10002.1—2005 橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S]

[4]鐵運(yùn)[1999]146號(hào) 鐵路橋隧建筑物大修維修規(guī)則[S]

[5]鐵建設(shè)[2005]140號(hào) 新建時(shí)速200～250 km客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S]

[6]鐵建設(shè)函[2005]285號(hào) 新建時(shí)速200 km客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S]

[7]TZ201—208 客貨共線鐵路軌道工程施工技術(shù)指南[S]