滬杭高速鐵路無砟軌道42號單開道岔橋上道岔板鋪設(shè)測量技術(shù)研究

張 磊，汪建國

(中鐵一局集團滬杭鐵路客運專線項目經(jīng)理部，杭州 311100)

1 概述

由中鐵一局集團承建的滬杭高速鐵路筧橋線路所42號單開道岔，道岔型號為客運專線(07)－006，直股設(shè)計時速350 km，整組道岔57塊道岔板。道岔板自身結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜多變:板長2.9～5.624 m、板寬2.575～4.918 m、板厚0.24 m。道岔板精調(diào)作業(yè)于2010年6月13日開始，至2010年6月15日3 d時間完成了2組道岔共計114塊板的精調(diào)任務(wù)。為滬杭高速鐵路按期鋪軌創(chuàng)造了先決條件，實現(xiàn)了預(yù)期的目標。本文根據(jù)客運專線的基本要求，介紹道岔板精調(diào)測量方法，研究控制道岔板鋪設(shè)精度的施工工藝。

2 道岔板施工流程

CPⅢ控制網(wǎng)測量評估→底座板施工→底座板驗收→GRP及道岔板板角特征點的放樣→GRP基準點的測量→GRP基準點評估→道岔板吊裝上橋→道岔板粗鋪→道岔板精調(diào)→CA砂漿灌注→道岔板復(fù)測。

3 測量準備

3.1 施工條件

CPⅢ控制網(wǎng)測量評估通過，道岔區(qū)底座板澆筑完成并通過驗收。

3.2 儀器設(shè)備

配合道岔板精調(diào)所須儀器，全站儀應(yīng)具備自動照準、自動觀測、自動記錄的功能。精度應(yīng)達到方向測量中誤差不大于 ±1″，測距中誤差不大于 ±(1 mm+2 ppm);電子水準儀精度不低于0.5 mm/km;球棱鏡互換偏差不大于0.3 mm。

3.3 數(shù)據(jù)準備

依據(jù)中國鐵道科學(xué)研究院“42號聯(lián)絡(luò)線右開道岔板式無砟軌道道岔板平面布置圖”及線路參數(shù)，編制數(shù)據(jù)庫。道岔板平面布置圖提供的各控制點坐標計算每塊板四角定位點的施工坐標。將施工坐標根據(jù)設(shè)計院提供的大地坐標系轉(zhuǎn)換為道岔區(qū)大地坐標系。道岔板高程數(shù)據(jù)是根據(jù)設(shè)計院提供的軌面高程計算道岔板一對特征點的設(shè)計高程，利用數(shù)據(jù)庫的相對位置和軟件的計算功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。必須找出一對特征點進行校核，確保數(shù)據(jù)的準確無誤。

3.4 軟件準備

根據(jù)42號道岔的特點，采用SSPS-Boegl道岔精調(diào)系統(tǒng)，成都普羅米新研發(fā)的GRP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

SSPS-Boegl系統(tǒng)配合高精度全站儀利用其高精度的電子原器件計算處理器，測量和計算道岔板數(shù)據(jù)要素，進而控制調(diào)節(jié)道岔板的幾何參數(shù)已達到設(shè)計精度要求。

配備GRP數(shù)據(jù)采集軟件，配合全站儀實現(xiàn)測量的自動化、數(shù)據(jù)觀測記錄的智能化，減少了人為因素對測量精度的影響。

4 CPⅢ的復(fù)測

CPⅢ控制網(wǎng)是保證精調(diào)的首要條件，首先對CPⅢ控制網(wǎng)進行復(fù)測并評估。根據(jù)鐵建設(shè)函［2006］189號《高速鐵路無砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南》的規(guī)定，CPⅢ控制網(wǎng)復(fù)測精度應(yīng)滿足以下要求。

(1)測站設(shè)在兩對 CPⅢ點中間，觀測距離≤150 m。

(2)每個觀測站的CPⅢ點不少于3對。

(3)平差后CPⅢ點未復(fù)測坐標與原始坐標分量較差不應(yīng)大于1 mm，高程較差不應(yīng)大于0.5 mm。

(4)自由設(shè)站三維坐標分量差不應(yīng)大于表1要求。

表1 CPⅢ控制點復(fù)測分量偏差 mm

5 底座板的復(fù)測

底座板的高程控制精度是影響道岔板鋪設(shè)精度的重要因素:必須對底座板高程復(fù)測，提前對不合格的部位和區(qū)域進行處理，這樣也能避免對GRP點的擾動及粗鋪完成后因砂漿調(diào)整層的厚度不夠再次提板對道岔板的外觀損傷和發(fā)生變形。底座板的復(fù)測高程應(yīng)控制在±5 mm誤差范圍。

6 GRP基準點及道岔板定位點放樣

混凝土底座板施工完成后，依據(jù)軌道控制點(CPⅢ)，采用全站儀自由設(shè)站極坐標法放樣軌道板定位點和GRP點。軌道板定位點和GRP點應(yīng)埋設(shè)于混凝土底座板上，軌道板定位點與GRP點連線應(yīng)垂直于直股中線。放樣GRP點的同時將道岔板定位點也同時進行放樣，并在底座板上彈出邊線為粗鋪作準備。放樣精度應(yīng)滿足下列要求。

(1)軌道板定位點的放樣距離≤100 m。

(2)軌道板定位點平面定位允許偏差≤5 mm。

(3)軌道基準點平面定位允許偏差≤5 mm。

7 GRP基準點測量

7.1 平面測量

軌道基準點的平面測量應(yīng)左右線路分開進行測量，在底座板張拉連接并鎖定后，粗鋪軌道板之前進行，采用全站儀自由設(shè)站極坐標法進行觀測，直接測量各點的坐標，外業(yè)采用自動記錄方式，特別注意輸入點號的正確性。自由設(shè)站點應(yīng)盡量靠近左線或右線基準點的連線。軌道基準點觀測不應(yīng)少于3次。CPⅢ點觀測不應(yīng)少于4次。一個測站結(jié)束后搬至下一站后，每站觀測距不超過70 m，至少觀測11個軌道基準點，重復(fù)觀測上一測站的CPⅢ點不應(yīng)少于2對，重復(fù)觀測上一測站觀測的軌道基準點3～5個。本站觀測的所有軌道基準點(包含重復(fù)觀測上一站的軌道基準點)都必須位于測站的同一側(cè)。每站軌道基準點測量時，采用同一組棱鏡三腳座和精密棱鏡。在觀測軌道基準點時，應(yīng)由遠及近完成全部軌道基準點測量。每次安置棱鏡三腳座時，要精確整平棱鏡三腳座，在棱鏡三腳座移動過程中，棱鏡應(yīng)始終面對全站儀。測量精度應(yīng)滿足下列要求。

(1)軌道基準點各測回測量的坐標值與其平均值間的較差≤0.4 mm。

(2)重迭軌道基準點的平面位置允許偏差:橫向≤0.3 mm，縱向≤0.4 mm。

(3)相鄰基準點的平面相對精度≤0.2 mm。

7.2 高程測量

高程測量應(yīng)該在軌道板擺放或粗鋪之后進行，采用幾何水準方法，按照附合水準方法和中視水準測量方法相結(jié)合進行施測，軌道基準點一般作為中視點，除首末CPⅢ點外，其余CPⅢ點作為附合水準線路的轉(zhuǎn)點。采用電子水準儀進行往返觀測，起閉于CPⅢ點，附合水準線路長度約為300 m。在軌道基準點上立尺時，水準尺須使用水準尺適配器，在CPⅢ點立尺時，不使用水準尺適配器，須使用與CPⅢ網(wǎng)測量時一致的水準測量桿。水準尺適配器常數(shù)需準確測定，同時保證水準尺適配器與軌道基準點測釘?shù)钠ヅ洹；鶞庶c高程測量應(yīng)滿足以下要求。

(1)單程水準測量閉合差≤0.5 mm。

(2)一次相對多次高程測量平均值允許誤差0.3 mm。

(3)相鄰點間的相對精度0.1 mm。

8 道岔板吊裝與粗鋪

滬杭高速鐵路42號橋上板式道岔，位于海杭特大橋筧橋線路所橋段，墩高在17～18 m。道岔板采用吊車上橋配合倒運板車進行。道岔板上橋前應(yīng)對道岔板提前驗收，上橋后道岔板用5 cm小方木支墊平穩(wěn)。

道岔板粗鋪以放樣板角特征點為基準，四周邊線為參考進行人機反復(fù)測量調(diào)整粗鋪就位，粗放到位后用精調(diào)爪更換道岔板下面的支撐方木，用精調(diào)爪微調(diào)道岔板達到以下粗鋪要求。

(1)道岔板平面偏差控制在±5 mm。

(2)道岔板高程偏差控制在±5 mm。

在施工過程提高粗鋪精度，對提高精調(diào)效率起到?jīng)Q定性作用。

9 道岔板精調(diào)

9.1 儀器定向

將儀器安裝在強制對中測量標架之上，利用GRP基準點安放儀器及后視棱鏡。調(diào)整標架上的水準氣泡，整平儀器。利用儀器的定向功能瞄準后視棱鏡，定位向后反測后視坐標各項不符值均不得超限，如果超限必須重新設(shè)站。儀器架設(shè)距后視棱鏡，控制在11.5～20 m。

道岔板精調(diào)如圖1所示。

9.2 道岔板調(diào)板方法

圖1 道岔板精調(diào)

道岔板的調(diào)整順序:按照板號遞增的順序依次進行調(diào)板作業(yè)。全站儀定向完成后，安裝測點棱鏡。將棱鏡安放在四角最外側(cè)螺栓孔上，棱鏡轉(zhuǎn)換套筒底部應(yīng)和道岔板頂面密貼無縫，棱鏡面向全站儀方向。運用全站儀的自動照準功能依次測量每個角點棱鏡，根據(jù)偏差值調(diào)整道岔板。道岔板按照先方向后高程的順序進行。四角測量完成以后，須對其他點位進行復(fù)核測量無誤后保存數(shù)據(jù)。為確保道岔板的平順性，各個板間必須進行搭接處理。道岔板精調(diào)精度要求見表2。

表2 道岔板精調(diào)精度指標 mm

10 道岔板復(fù)測

CA砂漿灌注完成后，需對成品道岔板的平面及高程進行復(fù)核測量根據(jù)復(fù)測數(shù)據(jù)評估道岔板精度，形成驗收報告。

儀器架設(shè)在直股的軸線上，架設(shè)高度與CPⅢ控制點在同一高度。以4對CPⅢ控制點為后視，自由設(shè)站，依次測量道岔板四角定位棱鏡坐標。各測站點間應(yīng)有重復(fù)的測量點，至少2對。道岔板復(fù)測精度要求見表3。

表3 道岔板復(fù)測指標 mm

11 精調(diào)過程中難點問題研究

滬杭客運專線現(xiàn)今已經(jīng)開始運營，達到了預(yù)期目標。道岔板鋪設(shè)過程遇到了不少技術(shù)難題，經(jīng)過認真分析討論，實踐摸索驗證，最終都得到很好的解決。以下談?wù)勎覀兙{(diào)過程對技術(shù)難點問題的探討與研究。

11.1 對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的復(fù)核

確認數(shù)據(jù)的準確無誤方可進行精調(diào)作業(yè)。數(shù)據(jù)復(fù)核包括以下幾點。

(1)依照線路參數(shù)根據(jù)圖紙對道岔板的控制點坐標進行平面及高程復(fù)核。道岔板的板縫里程要實現(xiàn)與岔前岔后過渡板里程的閉合。

(2)對CPⅢ、GRP數(shù)據(jù)進行復(fù)核，CPⅢ和GRP點必須通過有資質(zhì)的機構(gòu)評估后方可使用。精調(diào)過程中，還須對使用的GRP測量基準點進行檢查。

(3)各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與軟件的輸入要閉合。數(shù)據(jù)的輸入必須有專人復(fù)核，確保各種參數(shù)輸入的準確性。

11.2 GRP點的測量評估

GRP測量數(shù)據(jù)能否達到精度要求是制約軌道板精調(diào)的關(guān)鍵工序，必須通過評估，測量過程應(yīng)做到以下幾方面。

(1)測量儀器使用前必須校驗，滿足精度要求。GRP的測量要選擇在溫度穩(wěn)定，施工干擾小的時間段進行。

(2)為減少GRP的測量的誤差，勤檢查三角架，及時對污垢及棱鏡表面水珠進行清理，測量前檢查清理測釘凹槽內(nèi)的雜物，同時盡可能縮短兩次觀測的時間間隔，避免產(chǎn)生誤差，確保測量成果順利通過評估。

12 體會和建議

滬杭高速鐵路在2010年9月28日試運營階段最高時速達到416.6 km，道岔板已經(jīng)安裝完成并通過了驗收，外觀質(zhì)量和精度均達到了預(yù)期的目標。

(1)利用此道岔板精調(diào)技術(shù)鋪設(shè)的道岔板，質(zhì)量及精度都滿足了高速鐵路道岔板的各項指標。

(2)高精度的測量必須引入科學(xué)的測量技術(shù)，必須有可靠的儀器及軟件支持。

(3)道岔板的精調(diào)應(yīng)選擇在晚上進行，避開施工干擾大的時間段。

(4)加大對成品的保護，盡量縮短精調(diào)和灌漿的時間間隔，設(shè)置警戒區(qū)和標識牌。

(5)加大對技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，提高操作人員的施工水平和熟練程度，保證施工質(zhì)量達標，確保節(jié)點工期實現(xiàn)。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測量規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測量規(guī)范(條文說明)［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)函［2009］674號 高速鐵路鐵路無砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［4］中華人民共和國鐵道部.GB/T15314—1994 精密工程測量規(guī)范［S］.北京:1994.

［5］中華人民共和國建設(shè)部.GB50026—2007 工程測量規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2008.

［6］科技基［2008］173號 客運專線鐵路道岔區(qū)板式無砟軌道混凝土道岔板暫行技術(shù)條件［S］.

［7］周全能，潘正風(fēng).武廣鐵路客運專線無砟軌道平順性評估［J］.鐵道標準設(shè)計，2010(1):64-66.

［8］張 峰.CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工精度和動靜態(tài)精調(diào)工作要點［J］.鐵道標準設(shè)計，2010(1):69-71.

［9］李明領(lǐng).高速鐵路無砟軌道CPⅢ控制網(wǎng)建立與精度控制［J］.鐵道標準設(shè)計，2010(1):84-85.

［10］冀光民，呂文超，宋 劍.道岔板鋪設(shè)精密測量技術(shù)［J］.鐵道標準設(shè)計，2010(1):86-89.