鄭西客運專線無砟軌道鋪設施工測量技術

方 筠, 張俊生

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術學院,陜西渭南 714000;2.中鐵一局 鄭西指揮部,陜西 渭南 714000)

鄭西客運專線是國務院批準的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中徐州至蘭州客運專線的中段,全長 458.279 km,全線采用旭普林 CRTS-Ⅱ型雙塊式軌枕無砟軌道。相對于有碴軌道而言,無砟軌道是以混凝土或瀝青混合料等取代散粒道碴道床,由于無砟軌道具有軌道平順性高、剛度均勻性好,確保了高速行車安全并有良好的乘坐舒適度,在世界各國鐵路上得到了程度不同的發(fā)展,在我國新建鐵路上所占的比例逐年增加。無砟軌道在鋪設施工過程中就如何進行測量、控制軌道的鋪設精度已成為關鍵技術。

1 無砟軌道平順度鋪設的精度標準

表1 無砟軌道平順度鋪設精度標準 mm

無砟軌道施工精確測量不同于普通線路的施工測量,無砟軌道施工精度的要求比有碴軌道更高,鐵道部《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》[1]中要求無砟軌道施工質量應滿足表1的要求,測量弦長均為 10 m進行控制。

2 無砟軌道鋪設施工測量方案

為保證無砟軌道的施工質量和精度,必須選用先進合理的測量方案,及時準確地提供鋪設無砟軌道所需要的軌道位置和高程等參數(shù)[2]。在具體工程施工中采用了徠卡 GRP1000進行無砟軌道鋪設的施工測量控制。

2.1 無砟軌道施工測量設備技術指標

無砟軌道施工測量設備主要包括 1臺 GRP1000和 1臺徠卡 TCA2003全站儀。主要設備技術指標如下:

(1)系統(tǒng)配置:1臺 GRP1000和 1臺徠卡 TCA2003全站儀。(2)測量速度:單一測量坐標、超高、軌距只需 3～8 s。(3)軌道模式:數(shù)據(jù)更新頻率為 3Hz;LEICA TCA2003全站儀——3Hz;TGSFX傳感器——3 Hz。(4)TGSFX軌檢車測量范圍:軌距為 1 435 mm±225mm;超高為 25mm到 +65 mm;測量角度為10°到 +10°。 (5)系統(tǒng)精度:軌距(靜態(tài))為 ±0.3 mm;超高(靜態(tài))為 ±0.5 mm;GRP系統(tǒng)內部精度為 ±0.5mm。(6)工作環(huán)境:溫度范圍為 10°到 +50°;濕度(無凝結)為 80%。(7)系統(tǒng)質量:測量就緒后總重27.0 kg。(8)全站儀配置:徠卡 TCA 2003全站儀的使用取決于環(huán)境,使用 1個 GEB171電池和 2個 CFVZSU30可提供典型的 LEICA GRP1000系統(tǒng)工作一天。

GRP1000測量系統(tǒng)主要由 TGSFX手推軌檢車,GBC100棱鏡和 GRPwin測量和分析軟件包三大部分構成,如圖1所示。用于測量軌道高低、軌向、水平、軌距和里程,實時顯示當前軌道位置與設計坐標的偏差,測量和定位速度快,精度高,測量數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲、均自動完成。

圖1 GRP1000測量系統(tǒng)基本結構

2.2 三維絕對位置坐標測量

單獨使用 GRP1000,可以測量無砟軌道平順度鋪設的相對精度。為了實施對無砟軌道三維絕對位置坐標的精度要求,通過一臺徠卡 TCA2003全站儀來對GRP1000進行定位,TCA2003全站儀通過測量架設在控制點上的棱鏡進行測量定向,然后通過全站儀的自動目標照準功能和全站儀與 GRP1000之間的持續(xù)無線電通訊來完成無砟軌道三維絕對位置的坐標測量,如圖2所示。

利用 GRP1000的測量軟件,顯示軌道軸線與設計中線的偏差,偏差值實時顯示在專用便攜式計算機的顯示屏上,如圖3所示。施工人員根據(jù)顯示屏上顯示的臨界數(shù)據(jù)調整軌道位置,使其與設計值充分吻合,從而確保在最終澆筑混凝土形成道床板之前能對軌道進行有效的調整。

圖2 三維絕對位置坐標測量

圖3 GRP1000系統(tǒng)軌道當前位置與設計位置的偏差顯示

2.3 無砟軌道平順度鋪設精度檢驗

文獻[1]中規(guī)定以 10m弦長為基準對軌道的高低和軌向幅值滿足 10m弦正矢不超過 2mm。在進行測量檢驗時,采用 GRP1000軌道測量檢驗以每隔 5m間距采集軌道測量數(shù)據(jù),每相鄰 5 m測點的高低或軌向的理論值與實測值之差的絕對值不超過 2 mm[3]。Δhi=|(Hi+5-Hi)-(hi+5-hi)|≤2 mm,Δh為平順度的幅值;Hi為被測點高低或軌道向的理論值;Hi+5為被測點前 5m點的高低或軌道向的理論值;hi為高低或軌道向的實測值;hi+5為被測點前 5 m點的高低或軌道向的理論值。檢驗方法如圖4所示。

圖4 10m弦正矢測量方法

3 軌道測量作業(yè)

軌道測量作業(yè)如圖5所示,包括:(1)安裝 GRP1000;(2)確定 LEICA全站儀的位置和全站儀定向;(3)調整 GRP1000的棱鏡,使全站儀能對其自動跟蹤和照準;(4)進行軌道測量,軌道測量過程中,每次全站儀遷站后,需對上一測站已測軌道進行一定長度的重疊測量。軌道測量時可同時使用兩臺全站儀進行雙線軌道測量,先由測站 1的全站儀觀測第 1段軌道的 1～13號測點,然后將 GRP1000搬至另一軌道測量第 2段的 14～25號測點,由測站 2的全站儀同樣的方法觀測第 3段的 26～38號測點以及第 4段的測點。其中,測點 25、26和測點 1、39為交疊測量點。全站儀每次遷站的交疊測量點不少于 2個。

圖5 雙線軌道全站儀測量示意圖

4 無砟軌道施工測量的質量措施

(1)培訓測量技術人員,達到能夠熟練操作 GRP1000和全站儀 TCA2003,保證軌道三維絕對位置坐標的測量精度。(2)布設控制點時,將控制點間距控制在 150～250 m之間,使得全站儀與 GRP1000棱鏡之間的距離控制在 125m以內,削弱大氣折光等外界環(huán)境因素對測量結果的影響[4]。(3)在測量過程中,全站儀遷站時必須保證至少 20m的交疊長度,使遷站前后采用不同控制點定向后軌道的平順度滿足精度要求。(4)定期采用檢核手段檢測 GRP1000的測量可靠性,并作好記錄,確保測量靈敏度的可靠性。

5 結束語

鄭西高速鐵路中鐵一局試驗段通過采用 GRP1000的軌檢小車軌距靜態(tài)測量其精度可達 ±0.3 mm,水平測量精度相對于 1 435 mm標準軌距可達 ±0.5 mm,使用 1臺全站儀進行雙線軌道測量的生產(chǎn)效率約為 700m/h,同時使用 2臺全站儀進行雙線軌道測量時,測量作業(yè)的生產(chǎn)效率可達1 000m/h,不但滿足了無砟軌道施工精度,保證了安全施工,還產(chǎn)生了良好的生產(chǎn)效益。

[1]中國鐵道出版社.客運專線無砟軌道工程測量技術暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2]杜永昌.高速與客運專線鐵路施工工藝手冊[M].北京:科學技術文獻出版社,2006.

[3]鐵路工程技術標準所.新建時速 200公里客貨共線工程施工質量驗收暫行標準[S].北京:中國鐵道出版社,2004.

[4]盧祖文.客運專線鐵路軌道[M].北京:中國鐵道出版社,2005.