滬杭高速鐵路CRTSⅡ型板施工GRP網(wǎng)測量技術與難點研究

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

《高速鐵路工程測量規(guī)范》(TB 10601—2009)與《高速鐵路無砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南》(鐵建設函［2009］674號)規(guī)定CRTSⅡ型板軌道基準點(簡稱GRP)的作用為:為粗鋪軌道板和軌道板精調(diào)提供控制基準。為保證高速列車在高速客運專線上運行時的安全性，以及乘坐旅客的舒適度，高速客運專線的軌道必須具備高平順性和高穩(wěn)定性。軌道具備高平順性和高穩(wěn)定性的條件，除軌道結構的合理外形尺寸、良好的材質(zhì)和制造工藝外，軌道的高精度鋪設是實現(xiàn)軌道初始高平順性的保證，而軌道板的高精度鋪設施工是滿足這一保證的先決條件，因此，軌道基準網(wǎng)的測設必須滿足軌道板鋪設高精度要求，進而滿足無砟軌道平順性的要求。

2 測量技術難點分析

2.1 測量過程技術難點

滬杭高速鐵路海航特大橋，在進行GRP測量時，出現(xiàn)以下技術問題:

(1)定位點和GRP放樣測設時，自由設站很難滿足精度要求，對GRP進行平面測量時，自由設站很難滿足精度要求;

(2)GRP搭接區(qū)段測量很難滿足精度要求;

(3)不同環(huán)境時段測量數(shù)據(jù)較差超限;

(4)連續(xù)梁上建站及測量時精度很難滿足要求;

(5)測量結果達不到精度要求的情況時有發(fā)生。

2.2 難點分析

滬杭高速鐵路項目由于工期緊，交叉施工頻繁，加之GRP點測量精度要求極高，在進行GRP埋設與測量時，各種施工交叉作業(yè)，給測量環(huán)境造成很大的影響，使測量工作進展緩慢，一度出現(xiàn)測量建站、測量成果都達不到精度要求。面對壓力，技術人員認真分析測量過程每個環(huán)節(jié)，對問題成因歸納如下:

(1)建站精度超限主要是自由設站位置距CPⅢ各點距離不均勻，或采用的CPⅢ點沒有通過評估;

(2)搭接區(qū)GRP點不滿足精度要求和測量建站或測量過程中數(shù)據(jù)較差超限主要是兩次測量的溫度、濕度環(huán)境指數(shù)相差較大引起;

(3)橋上測量時橋上橋下大型施工機械的運轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動對精度影響極大，尤其是連續(xù)梁橋上GRP測量時，由于無砟軌道測量控制網(wǎng)精度要求極高，橋面上下都不應該有任何施工機械運轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動。連續(xù)梁橋段CPⅢ控制點完成20 d后對GRP進行測量時，必須對CPⅢ控制點再次進行復測評估。

(4)偶爾測量精度超限，大多是CPⅢ孔棱鏡沒有放實或放歪，南方空氣濕度大，棱鏡鏡頭有水珠霧氣。因此在測量前對儀器檢查，測量途中也要檢查擦拭，儀器拿到工地開箱20 min后進行測量，使儀器和外界溫度環(huán)境一致。CPⅢ孔雜物也要檢查清理。平時對測量儀器及棱鏡配件輕拿輕放嚴格保管。

(5)從誤差理論和測量實踐分析，每測段長度不應少于300 m，測量過程應該固定一套儀器設備完成。同一測站建站觀測CPⅢ控制點不應少于4對，觀測GRP點不應超過14個。

3 測設GRP點

新建滬杭高速鐵路采用CRTSⅡ型板式無砟軌道，在軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)評估通過及混凝土底座板(橋上)或支承層(路基)完成后，依據(jù)CPⅢ控制網(wǎng)，采用全站儀自由設站極坐標法測設GRP點，為減少測量工作，此時可同時測設軌道板安置點(施工稱定位錐點)。軌道板的粗鋪和精調(diào)就是利用軌道安置點和GRP完成。

依據(jù)CPⅢ控制點，測設軌道安置點和GRP時，自由設站觀測的CPⅢ控制點不少于3對，相鄰測站重復觀測的CPⅢ控制點不少于1對。軌道安置點和GRP放樣時，自由設站點的精度應滿足表1要求。

表1 軌道板安置點和GRP放樣時自由設站點的精度

自由設站精度滿足要求后，CPⅢ控制點的坐標不符值應滿足表2所示要求。

表2 CPⅢ控制點坐標不符值限差要求 mm

若CPⅢ控制點坐標不符值不滿足表2的要求時，在保證CPⅢ控制點不少于2對的前提下，應剔除超限CPⅢ點重新自由設站，直到滿足要求后，對軌道板安置點和GRP進行放樣，并滿足以下要求:

(1)軌道板安置點的放樣距離不應大于100 m;

(2)安置點平面定位允許誤差應滿足±5 mm;

(3)GRP平面定位允許誤差應滿足±5 mm。

4 軌道基準點(GRP)測量

GRP放樣埋設完成后，按照《高速鐵路工程測量規(guī)范》(TB10601—2009)對 GRP的三維坐標進行測量。平面坐標測量和高程測量應該分開進行測量。精度滿足表3要求。

表3 相鄰GRP點間相對精度要求 mm

4.1 GRP平面坐標測量

4.1.1 測量前的準備及建站工作

儀器應采用標稱測距≤(1 mm+2 ppm)和標稱方向測量精度≤1″的智能型全站儀。

滬杭高速鐵路GRP點平面測量外業(yè)數(shù)據(jù)采集，采用了西南交通大學研制的軌道基準網(wǎng)數(shù)據(jù)采集軟件(TRN DMS)。外業(yè)左右線分別設站觀測，同一測站觀測的CPⅢ控制點不應少于4對，觀測的GRP點11～14個(包括與上一站搭接的5個GRP點)且最近的GRP點距設站距離不小于10 m，其精度應滿足表4要求。

表4 GRP測量自由設站點精度要求

自由設站測量完成和精度滿足要求后，CPⅢ控制點的坐標不符值應滿足表2的要求。若不滿足時，在保證CPⅢ控制點不少于3對的前提下，應剔除超限CPⅢ點重新自由設站，直到滿足要求后，進行GRP點平面觀測。

4.1.2 GRP點平面觀測

同一測站的CPⅢ控制點和GRP點測量，應采用全站儀正倒鏡進行多個半測回觀測。先觀測所有CPⅢ控制點，再由遠及近觀測所有GRP點。GRP點的觀測不應少于3個測回，CPⅢ控制點不應少于4個測回。測回間的坐標較差應滿足表5限差要求。超限時應及時進行補測或重測。

表5 GRP平面測量外業(yè)限差要求 mm

4.1.3 平面數(shù)據(jù)處理

GRP平面測量數(shù)據(jù)處理應滿足以下精度要求:

(1)在同一測站，分別對四測回的CPⅢ控制點和三測回的GRP點的坐標測量值求平均值，各測回坐標與其平均值較差，應滿足表6要求。

表6 GRP平面外業(yè)測量與各測回坐標與其平均值較差要求mm

(2)GRP點平面數(shù)據(jù)處理時CPⅢ點的穩(wěn)定性決定其是否參與后續(xù)平差，可通過在現(xiàn)場CPⅢ點實測距離與已知坐標反算距離的差值，以及平差后各CPⅢ點的殘差值來判定，其各項指標見表7。

表7 GRP平面數(shù)據(jù)處理CPⅢ點穩(wěn)定性指標

(3)測站間重復觀測(搭接)的GRP點采用余弦函數(shù)平滑的方法進行處理，并滿足表8的要求。

表8 GRP點平面區(qū)段間搭接指標

4.2 GRP高程測量

4.2.1 測量前準備工作

高程測量應在軌道板粗鋪后進行，避免二期荷載對軌道基準點的高程造成影響。儀器設備采用高精度電子水準儀和一把配套條碼水準尺;GRP點立尺需配備與GRP點測釘匹配的水準尺適配器;CPⅢ點立尺不使用此適配器，而使用與CPⅢ測量建網(wǎng)時一致的水準測量桿。儀器設備必須在使用前檢定。

4.2.2 GRP高程觀測

左右線高程觀測分開進行，測量前采用“后－前”模式對區(qū)段內(nèi)所有同側CPⅢ點進行聯(lián)側，確定起始2個穩(wěn)定的CPⅢ控制點，使得閉合差f滿足

式中 a——CPⅢ點高程控制的允許偏差，其值為0.5 mm;

b——每千米水準測量的偶然中誤差，其值為2 mm;

s——單程水準測量線路長度，km。每一測站技術要求見表9，測段都要進行往返測量。

表9 GRP點高程測量主要技術要求

測段搭接必須使用上一測段最后一個CPⅢ點作為本測段起始站的后視基準點。搭接重復觀測的GRP點不少于5個。

4.2.3 高程數(shù)據(jù)處理

GRP點高程的數(shù)據(jù)處理，需滿足以下精度要求。

(1)GRP高程往返測高程較差≤±0.6 mm。

(2)GRP點高程測量區(qū)段間搭接指標如表10所示。

表10 GRP點高程測量區(qū)段搭接指標

5 體會與建議

滬杭鐵路客運專線CRTSⅡ型板式無砟軌道施工已全面驗收完成，雖然剛開始走了不少彎路，但經(jīng)過艱苦探索，認真分析查找測量精度超限的原因，及時采取相應的措施反復實踐，最終測量精度均達到了規(guī)范和技術要求，2010年9月28日試運行時速達到416.6 km，充分證明軌道板GRP的精度控制達到了預期的目標。體會如下:

(1)必須投入了高精度的測量儀器設備，才能滿足軌道板鋪設的精度要求;

(2)測量過程中嚴格按照測量所確定的方案步驟進行;

(3)盡量將GRP測量放在夜間進行，保證有一個安靜的環(huán)境，測量時停止橋上一切施工作業(yè)，關閉一切施工照明燈光設施。微小的振動和燈光折射都無法保證測量精度;

(4)測量過程中達不到精度要求或較差超限，通過認真分析每一步操作和外業(yè)環(huán)境狀態(tài)，都可以找到解決問題的方法。

［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.鐵建設函［2009］674號 高速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］國家測繪局.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部.GB50026—2007 工程測量規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2008.

［6］中國國家標準化管理委員會.GB/T12897—2006 國家一、二等水準測量規(guī)范［S］.北京:中國標準出版社，2006.

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

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

［10］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］.鐵道標準設計，2010(1):69-71.