涼水河特大橋軌道基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)設(shè)及平差計(jì)算方法

戴振洋 牛玉龍

1 概述

京津城際軌道交通工程是我國(guó)第一條設(shè)計(jì)時(shí)速350 km/h的客運(yùn)專線,是我國(guó)鐵路跨越式發(fā)展的標(biāo)志性工程。京津城際軌道交通工程采用CRTSⅡ型板式無砟軌道,該板式無砟軌道借鑒了博格無砟軌道[1,2]的特點(diǎn),采用了預(yù)應(yīng)力軌道板結(jié)構(gòu)、數(shù)控磨床打磨的高精度承軌槽、軌道板快速測(cè)量定位系統(tǒng)以及高性能瀝青水泥砂漿墊層等先進(jìn)的技術(shù)和工藝。該工程中涼水河特大橋全長(zhǎng)21.56 km,里程為DK21+454.97～DK43+018.07。橋上共鋪設(shè)無砟軌道板共計(jì)5 024塊(雙線),工期為115 d。精確、快速鋪設(shè)完成無砟軌道板的關(guān)鍵在于對(duì)無砟軌道板基準(zhǔn)網(wǎng)及其GRP點(diǎn)的測(cè)量工作。

2 測(cè)設(shè)及平差計(jì)算方法

2.1 人員及設(shè)備配置

每個(gè)工作面配置4名測(cè)量工程師和2臺(tái)TCA1800全站儀(測(cè)角精度1″,測(cè)距1 mm+1 ppm),全站儀有自由架站功能。

2.2 控制網(wǎng)點(diǎn)的精度指標(biāo)

軌道設(shè)標(biāo)網(wǎng)點(diǎn):軌道設(shè)標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)在防撞墻上,軌道設(shè)標(biāo)網(wǎng)[3,4]中每60 m有兩個(gè)點(diǎn),平面精度 1.0 mm,豎向精度0.5 mm;軌道基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn):每塊軌道板(間隔6.5 m)接縫處1個(gè)點(diǎn),平面0.2 mm,高程0.1 mm(相鄰點(diǎn)之間的相對(duì)精度)。

2.3 軌道基準(zhǔn)點(diǎn)放樣[5,6]

軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的理論坐標(biāo)值通過PVP軟件計(jì)算出。承載層施工完后,利用軌道設(shè)標(biāo)點(diǎn),采用全站儀放樣軌道基準(zhǔn)點(diǎn),用具有對(duì)中功能的標(biāo)志釘標(biāo)志。放樣基準(zhǔn)點(diǎn)的同時(shí)應(yīng)對(duì)軌道鋪設(shè)錐加以量出和標(biāo)志。軌道鋪設(shè)錐和基準(zhǔn)點(diǎn)的連線垂直于軌道軸線,分別向左和向右離開軌道軸線0.100 m。在有超高的路段,基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在地勢(shì)較低的一邊(見圖1),軌道鋪設(shè)錐設(shè)在地勢(shì)較高的一邊。

2.4 軌道基準(zhǔn)網(wǎng)平面測(cè)量

2.4.1 軌道基準(zhǔn)網(wǎng)平面測(cè)量方法

1)測(cè)量時(shí)間應(yīng)選在日出前5:00～7:00或陰天情況下進(jìn)行,GRP點(diǎn)測(cè)量使用的精密棱鏡安在小三角架上,全站儀要架設(shè)在梁的固定支座附近。2)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量要按組進(jìn)行,每組從65 m(10塊板)～104 m(16塊板)不等,視測(cè)量條件而定。也就是說一測(cè)站要對(duì)至少11個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),其中3個(gè)為重合基準(zhǔn)點(diǎn)(13 m),進(jìn)行測(cè)量。3)對(duì)一組基準(zhǔn)點(diǎn),全站儀按左右鏡從同一方向測(cè)量,觀測(cè)方向與沿測(cè)量人員運(yùn)動(dòng)的方向相反。4)基準(zhǔn)點(diǎn)在導(dǎo)線系統(tǒng)內(nèi),與設(shè)標(biāo)網(wǎng)、導(dǎo)線一起,進(jìn)行多測(cè)回測(cè)定。5)測(cè)量的架站要盡量靠近待定點(diǎn)的連線,以便優(yōu)先利用全站儀此時(shí)的測(cè)角高精度性,使得測(cè)量結(jié)果更好,因?yàn)榧苷究拷c(diǎn)連線的必要性,須對(duì)左右車道的基準(zhǔn)網(wǎng)分開測(cè)量。6)測(cè)回?cái)?shù)的確定,要以能取得可靠的中值和能排除異常誤差為標(biāo)準(zhǔn),因此,各組至少要3個(gè)全測(cè)回。全站儀(TCA1800)自由架站(儀器要有自由架站功能),后視至少 6個(gè)GVP點(diǎn),儀器按照與觀測(cè)方向相反的方向前進(jìn),每站最多測(cè)量15個(gè)GRP點(diǎn),下一站必須重復(fù)測(cè)量前站5個(gè)以上GRP點(diǎn)。觀測(cè)過程中注意選擇合適的觀測(cè)條件,禁止在烈日下測(cè)量,測(cè)量過程中附近不能有大型機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn),否則機(jī)械振動(dòng)將影響測(cè)量精度。對(duì)于測(cè)量不合格的站要重新補(bǔ)測(cè)。

2.4.2 使用布板軟件對(duì)GRP平面測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算

平面測(cè)量過程中測(cè)量了6個(gè)GVP點(diǎn),但至少要有3個(gè)GVP點(diǎn)滿足限差要求時(shí)整站數(shù)據(jù)才能進(jìn)行平差計(jì)算。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算后,發(fā)現(xiàn)一些測(cè)量值被刪除,且在LOG文件中顯示大部分不合格數(shù)據(jù)在搭接區(qū)。被刪除的數(shù)據(jù)主要有兩種:1)某個(gè)軌道設(shè)標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)(GVP)測(cè)量值被刪除;2)在某站內(nèi)同一個(gè)GRP點(diǎn)測(cè)量幾次的中值偏差過大,測(cè)量值被刪除。

2.4.3 提高測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量的措施

1)對(duì)所有參與測(cè)量的人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)儀器操作培訓(xùn),使得測(cè)量工熟悉全站儀的基本操作原理,根據(jù)使用說明書對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行校檢,確保測(cè)量?jī)x器工作狀況良好。2)測(cè)量過程中要求測(cè)量工在輸入點(diǎn)號(hào)時(shí)要認(rèn)真、細(xì)心,避免簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤頻繁發(fā)生。3)開始進(jìn)行測(cè)量前,將棱鏡在設(shè)標(biāo)網(wǎng)上擺好,棱鏡頭要正對(duì)全站儀。4)專人使用小刀和牙刷將每個(gè)GRP點(diǎn)內(nèi)臟物清理干凈。5)進(jìn)行測(cè)量時(shí),每站的GRP測(cè)量盡量在短時(shí)間內(nèi)完成,這就要求擺小三角的F測(cè)量工能在很短時(shí)間內(nèi)將三角調(diào)平,且在測(cè)量每個(gè)GRP點(diǎn)時(shí)兩個(gè)腳始終朝向一個(gè)方向。6)在測(cè)量過程中將每站的測(cè)量情況詳細(xì)記錄下來,記錄包括后視設(shè)標(biāo)網(wǎng)點(diǎn)及其測(cè)量順序、測(cè)站點(diǎn)架在何位置簡(jiǎn)單描述、測(cè)量的GRP點(diǎn)號(hào)及測(cè)量的先后順序、測(cè)量過程中出現(xiàn)的問題等。

2.5 軌道基準(zhǔn)網(wǎng)高程測(cè)量

2.5.1 軌道基準(zhǔn)網(wǎng)高程測(cè)量方法及注意事項(xiàng)

1)軌道基準(zhǔn)網(wǎng)高程測(cè)量使用精密電子水準(zhǔn)儀,如美國(guó)天寶DINI03(精度為±0.3 mm/km)進(jìn)行往返測(cè),且水準(zhǔn)線路不大于300 m。2)每站至少要重疊前一站最后3個(gè)GRP點(diǎn)。3)在底座板上測(cè)量時(shí)注意溫度對(duì)底座板的影響,測(cè)量需選擇合適的時(shí)段進(jìn)行。4)考慮軌道板荷載的影響,高程測(cè)量在軌道板粗鋪后進(jìn)行。5)測(cè)量過程見圖2。

2.5.2 測(cè)量數(shù)據(jù)平差計(jì)算

軌道基準(zhǔn)網(wǎng)高程平差計(jì)算,如GRP高程測(cè)量線路圖中點(diǎn)號(hào)804968～804970為兩個(gè)區(qū)塊的搭接區(qū),在搭接區(qū)測(cè)量數(shù)據(jù)不能滿足精度要求時(shí),出現(xiàn)問題的主要原因是儀器 i角過大。為了保證GRP點(diǎn)高程測(cè)量精度,測(cè)量之前將測(cè)量釘內(nèi)雜物清理干凈,并且要定期檢測(cè)儀器i角,尤其在儀器使用很頻繁的時(shí)候,或儀器運(yùn)輸過程中被顛簸,這時(shí)要對(duì)儀器檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

高速鐵路無砟軌道施工精度的要求非常高,測(cè)量技術(shù)是控制無砟軌道施工精度的主要手段。通過軌道基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量方法控制軌道板的精調(diào),保證了無砟軌道鋪設(shè)的高精度。本文的測(cè)量和計(jì)算方法在京津城際軌道交通工程中涼水河特大橋無砟軌道鋪設(shè)中取得了良好的效果,京津城際軌道交通工程獲得了鐵道部火車頭獎(jiǎng)杯。

[1]德國(guó)博格公司.無砟軌道施工技術(shù)培訓(xùn)資料[Z].2006.

[2]鐵道部,德國(guó)弗萊德爾軌道系統(tǒng)公司.RHEDA2000無砟軌道系統(tǒng)以及相關(guān)接口技術(shù)——技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同[Z].2006.

[3]鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院,客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定[S].

[4]中鐵八局集團(tuán)有限公司,客運(yùn)專線無砟軌道鐵路施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.

[6]徐振龍,王智勇.板式無砟軌道綜合施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑,2005(2):35-38.