CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量技術(shù)

高 索

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及簡(jiǎn)要說(shuō)明

國(guó)內(nèi)外目前在CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量未形成系統(tǒng)可靠的技術(shù)方案,運(yùn)用實(shí)例也不多,本測(cè)量技術(shù)是在京津城際的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。本技術(shù)方案主要從基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè),測(cè)量,測(cè)段搭接,數(shù)據(jù)處理與平差等方面詳細(xì)介紹了CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量技術(shù),確保基準(zhǔn)網(wǎng)極高的相對(duì)精度,為CRTSⅡ型板鋪設(shè)提供可靠的控制基準(zhǔn)。

2 軌道基準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)

軌道基準(zhǔn)點(diǎn)和軌道板定位點(diǎn)(鋪設(shè)定位錐)連線垂直于線路軸線,分別離開(kāi)軌道軸線0.1 m,然后垂直于軌道上表面連線投影到路基承載層或橋梁底座板的表面上。軌道基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在較低的一邊。有超高的地段,軌道定位點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在較高一邊;直線段基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線路軸線外側(cè)。

3 軌道基準(zhǔn)點(diǎn)放樣

3.1 軌道基準(zhǔn)點(diǎn)編號(hào)

軌道基準(zhǔn)點(diǎn)編號(hào)與軌道板編號(hào)相同,左右線分開(kāi)。

舉例:左軌道上基準(zhǔn)點(diǎn)L11212記錄為:8 11212。

1)數(shù)字8為左軌道、9為右軌道。

2)數(shù)字串為與該基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的板號(hào)(5位)。

3.2 軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算

利用布板軟件計(jì)算出軌道基準(zhǔn)點(diǎn)和軌道板定位點(diǎn)三維坐標(biāo)(每板縫處一個(gè)斷面),對(duì)應(yīng)各自斷面圖。

3.3 基準(zhǔn)點(diǎn)及定位點(diǎn)的放樣

基準(zhǔn)點(diǎn)放樣,底座板、支承層施工后各測(cè)量班組根據(jù)計(jì)算坐標(biāo)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行放樣(精度要求5 mm),并在進(jìn)行放樣時(shí),同時(shí)測(cè)定這些點(diǎn)的三維坐標(biāo),一并記錄下來(lái)。目的在于檢測(cè)放樣點(diǎn),并可用作對(duì)承載板高程的附加檢測(cè)。放樣點(diǎn)的實(shí)測(cè)三維坐標(biāo)文件(記錄卡里的電子文件,GSI格式)及時(shí)利用布板軟件對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行檢查作為對(duì)底座板高程的附加檢查。在軌道板鋪設(shè)前埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)釘,測(cè)釘?shù)穆裨O(shè)要求牢固且不得高于底座板表面,并盡可能的鉛垂。定位錐的放樣需在該段底座板張拉連接穩(wěn)定后再進(jìn)行放樣,以確保它的精度。

4 軌道基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量與平差

4.1 精度要求

滿足對(duì)某段高速鐵路的外部及內(nèi)部幾何位置的精度要求,建立一個(gè)具有極高相對(duì)精度的控制網(wǎng)。

基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)精度應(yīng)滿足:平面為0.2mm,高程為0.1 mm。

4.2 平面測(cè)量

測(cè)站應(yīng)盡量靠近軌道連線(測(cè)站距離第一個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)6.5 m外),以利用全站儀在這種特定條件下具有測(cè)角極高的精度這一特點(diǎn),所以對(duì)左右線的基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)該分開(kāi)測(cè)量。對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量應(yīng)按組進(jìn)行,對(duì)各組內(nèi)的測(cè)量,全站儀不用倒鏡,視線方向與測(cè)量運(yùn)動(dòng)方向相反,由遠(yuǎn)及近測(cè)量。每組從65 m(10塊板)到85 m(13塊板)不等,視天氣情況而定。一站至少測(cè)11個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),最多14個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),每站重復(fù)觀測(cè)上一測(cè)站的CPⅢ控制點(diǎn)不應(yīng)少于兩對(duì),重復(fù)觀測(cè)上一測(cè)站觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)。

各組至少要3個(gè)測(cè)回,用同一個(gè)地面三角架和小棱鏡測(cè)量,后視CPⅢ棱鏡與小棱鏡最好選擇相同的棱鏡,棱鏡不一樣時(shí)要注意棱鏡常數(shù)變換。

測(cè)量步驟:1)架站,存儲(chǔ)測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo);2)順次觀測(cè)前后靠近測(cè)站的6個(gè)～8個(gè)CPⅢ控制點(diǎn);3)順次觀測(cè)11個(gè)～14個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn);4)按順序繼續(xù)測(cè)CPⅢ點(diǎn),基準(zhǔn)點(diǎn),CPⅢ點(diǎn),基準(zhǔn)點(diǎn),CPⅢ點(diǎn)?？偣不鶞?zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)3次,CPⅢ控制點(diǎn)觀測(cè)4次。

4.3 高程測(cè)量

電子水準(zhǔn)儀測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)高程,測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)必須用因瓦水準(zhǔn)尺適配座,水準(zhǔn)路線大約為300 m,借此實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)路線內(nèi)部的平順度。

基準(zhǔn)點(diǎn)高程測(cè)量在軌道板鋪設(shè)后進(jìn)行,分左右線進(jìn)行往返測(cè)量,每測(cè)段搭接3個(gè)～5個(gè)點(diǎn),采用每測(cè)段起點(diǎn)和終點(diǎn)處CPⅢ點(diǎn)作為約束點(diǎn)平差,其余CPⅢ點(diǎn)作為檢核。

如同平面測(cè)量一樣,水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)現(xiàn)場(chǎng)也不需要記錄CPⅢ點(diǎn)的實(shí)際高程,只需按照下述測(cè)量步驟進(jìn)行測(cè)量并記錄好點(diǎn)號(hào)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

采用因瓦水準(zhǔn)尺適配座及CPⅢ高程桿,注意記錄基準(zhǔn)點(diǎn)使用適配器,平差計(jì)算時(shí)考慮適配器固定高度。

測(cè)量步驟:在兩個(gè)CPⅢ點(diǎn)中部安置水準(zhǔn)儀,后視一個(gè)CPⅢ點(diǎn)(如CPⅢ1),采用中視法測(cè)量該區(qū)間所有的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)和第二個(gè)CPⅢ2點(diǎn)(可以包括左右兩條線路的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)),轉(zhuǎn)點(diǎn)為搭接處的軌道基準(zhǔn)點(diǎn),然后搬站至CPⅢ2和CPⅢ3之間,重復(fù)上一個(gè)測(cè)站過(guò)程一直閉合到最后一個(gè)CPⅢ點(diǎn)上。然后進(jìn)行返測(cè),完成一個(gè)測(cè)段測(cè)量。相鄰測(cè)段之間應(yīng)重疊3個(gè)～5個(gè)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)。

4.4 基準(zhǔn)網(wǎng)的平差原理

4.4.1 基準(zhǔn)網(wǎng)平面測(cè)量

自由設(shè)站測(cè)出的CPⅢ點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo),并循環(huán)測(cè)量3次,數(shù)據(jù)處理時(shí)計(jì)算3次測(cè)量平均值,并計(jì)算單次與平均值之差,剔除超限數(shù)據(jù)。得出本站測(cè)量相對(duì)坐標(biāo),通過(guò)軟件將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至大地坐標(biāo)系,在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過(guò)程剔除CPⅢ超限數(shù)據(jù)。得到本站基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)。

對(duì)相鄰測(cè)站利用余弦函數(shù)加權(quán)平差,使兩測(cè)站坐標(biāo)平順過(guò)渡,如圖1所示。

圖1賦予組前一站的坐標(biāo)的權(quán)為 z,后一站坐標(biāo)的權(quán)為1-z。z=cos(π/L×I)/2+0.5(L為搭接長(zhǎng)度,重復(fù)點(diǎn)號(hào)前后各延長(zhǎng)1個(gè)點(diǎn);I為當(dāng)前點(diǎn)離重合起始點(diǎn)距離)。

4.4.2 基準(zhǔn)網(wǎng)高程測(cè)量

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算一站內(nèi)其兩CPⅢ之間高差是否超限,再計(jì)算各點(diǎn)往測(cè)與返測(cè)高程平均值,并計(jì)算與平均值之差,剔除超限數(shù)據(jù),得到本站基準(zhǔn)點(diǎn)高程坐標(biāo)。

對(duì)于相鄰測(cè)站搭接方法與平面測(cè)量原理相同。

4.5 基準(zhǔn)網(wǎng)的平差計(jì)算

將相關(guān)的CPⅢ點(diǎn)坐標(biāo)文件直接納入布板軟件的數(shù)據(jù)庫(kù),軟件讀取實(shí)測(cè)平面坐標(biāo)的原始記錄數(shù)據(jù)(儲(chǔ)存在記憶卡的GSI格式數(shù)據(jù))、電子水準(zhǔn)儀對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)的實(shí)測(cè)高程原始記錄數(shù)據(jù)(儲(chǔ)存在記憶卡的徠卡的.NA2格式,天寶格式可轉(zhuǎn)化為徠卡數(shù)據(jù)格式)。利用軟件對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算。計(jì)算結(jié)果超限將無(wú)法通過(guò),需重新測(cè)量,直到通過(guò)。計(jì)算結(jié)果將作為SPPS精調(diào)系統(tǒng)的設(shè)站和定向用的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)。

4.5.1 平面數(shù)據(jù)處理精度要求

數(shù)據(jù)處理應(yīng)采用布板軟件進(jìn)行處理,并進(jìn)行復(fù)核。測(cè)量精度應(yīng)滿足下列要求:

1)相鄰點(diǎn)平面相對(duì)精度不大于0.2 mm;2)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)各半測(cè)回測(cè)量的坐標(biāo)值與其平均值間的較差不大于0.4 mm;3)重疊區(qū)域每個(gè)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的平面位置允許偏差:橫向不大于0.3 mm,縱向不大于0.4 mm。

4.5.2 高程數(shù)據(jù)處理精度要求

5 推廣應(yīng)用

本方法已在京津城際鐵路上應(yīng)用,并作了一些改進(jìn),京滬高速鐵路已按此法制定方案,并進(jìn)行測(cè)量試驗(yàn),精度符合要求,可以在其他高速鐵路和客運(yùn)專(zhuān)線CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量中使用。

6 結(jié)語(yǔ)

文章詳細(xì)地介紹了高速鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量方法,提供了一整套測(cè)量技術(shù)方案,滿足無(wú)砟軌道鋪設(shè)的高精度和高平順性要求。

[1] 鐵建設(shè)[2006]189號(hào),客運(yùn)專(zhuān)線鐵路無(wú)碴軌道測(cè)量技術(shù)暫行規(guī)定[S].

[2] GB/T 15314-94,精密工程測(cè)量規(guī)范[S].

[3] GB 12897-2006,國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范[S].