皖贛鐵路電氣化改造改線地段鐵路施工控制測量

汪衛(wèi)星WANG Wei-xing

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332 地質(zhì)隊，黃山 245000）

（322 Geological Team，Bureau of Geology and Mineral Exploration of Anhui Province，Huangshan 245000，China）

1 工程概況

1.1 主要工程量 皖贛線電氣化改造改線工點從既有線K97+000～K116+600，改線總長約為19.6km，實際施工長度為19.6km，其中特大橋1 座，大橋1 座，中橋1 座，小橋19 座，合計2207.9m；隧道1 座計4940m，橋隧長9.19km。

1.2 管段內(nèi)測量工作的特點 ①點多線長，工作量大；②橋隧較密集，精度要求高；③植被茂密，通視條件差；④地勢較陡，線路途經(jīng)多個滑坡地段；⑤線路平面較復雜，曲線間夾直線較短，最短為62.37m，最小曲線半徑為800m；⑥施工時間為20～22 個月，工期要求緊；⑦開工必優(yōu)，一次成優(yōu)，要求測量不能出錯。

2 測量制度管理

為規(guī)范化、系統(tǒng)化各級測量人員的操作行為，出臺了《黃山市工程測繪院皖贛線測量工作管理辦法》，辦法中要求保持測量人員的相對穩(wěn)定，維持測量工作的持續(xù)性，明確了各級測量人員的職責范圍，強調(diào)了復核制度和交底制度。①圖紙資料審核會簽制度。注重對設(shè)計圖和施工圖的復核，建筑物各細部尺寸大小、標高均逐一推導復核，實行指揮部和隊兩級復核會簽制度，未經(jīng)復核的圖紙和測量資料不得用于施工。②資料交底簽認制度。指揮部對工程隊、隊對作業(yè)層的各種測量資料均以書面形式進行交底，交接雙方需簽字共認，所有資料和簽認單均要留底存檔。③測量日志記錄制度。要求各級測量單位均應做好測量工作日志的記錄，必須記錄下每天測量的工程部位、里程、測量的過程和結(jié)果、測量的儀器、測量的人員、人員的分工等詳細內(nèi)容。④測量評比檢查制度。指揮部精測組每半年對各工程隊測量組內(nèi)外業(yè)資料進行檢查評比工作，平常不定時對工程隊測量內(nèi)業(yè)資料進行抽查，及時糾正其各種違規(guī)操作。通過真正落實測量分工復核等各項制度，確保了黃山市工程測繪院在皖贛線的工程未出任何問題。

3 儀器裝備及儀器檢校

3.1 儀器裝備 測繪院指揮部精測組配備尼康DTM-430E 全站儀一套，測角中誤差2″，標稱精度2+2ppm，工程隊配備J2 經(jīng)緯儀和S3 型水準儀。

3.2 儀器檢定 所有儀器均按照ISO9000 質(zhì)量體系之要求，定期到局標準計量所檢測中心進行年檢。全站儀測角部、經(jīng)緯儀、水平儀在施工過程中每月由指揮部和工程隊測量組進行一次必要的常規(guī)檢驗和校正，避免由于儀器出現(xiàn)故障而引起測量事故。

4 線路復測與地面控制測量

4.1 貫通測量與地面控制測量的原因 目前鐵路設(shè)計院定測的樁橛的埋設(shè)形式和深度不能滿足長期保存之要求，樁點位移和丟失的情況較多，故有必要在動工之前進行線路貫通復測。將橋隧控制網(wǎng)與線路貫通一同施作，提高了橋隧段線路成果等級，避免了以后為橋隧控制重新設(shè)站觀測，做到一步到位。

4.2 繪制導線網(wǎng)平面示意圖 現(xiàn)行測規(guī)中線路貫通復測要求精度較低，易導致在施工過程中或竣工后調(diào)線，故線路復測采用鐵路五等導線，同時施作五等三角高程測量。曲線偏角均采用實測值，水準點閉合差時，水準點用設(shè)計標高，超限時應調(diào)整或設(shè)斷高，并報設(shè)計院批準。隧道、橋梁控制測量精度等級按測規(guī)有關(guān)規(guī)定辦理，具體如下：

①隧道洞內(nèi)外平面控制測量等級及相應精度。

表1

在實際工作中為保證隧道有較好的貫通精度，長度小于2km 的，均按四等導線精度要求施作。

②隧道高程控制測量等級及相應精度，如表2 所示。

表2

③橋梁控制測量等級及相應精度，如表3 所示。

表3

其等級由橋軸線精度而定，橋軸線精度是由橋梁結(jié)構(gòu)形式，橋跨等確定。

4.3 內(nèi)業(yè)計算

4.3.1 觀測數(shù)據(jù)預處理 所測距離須經(jīng)溫度、氣壓改正和儀器加、乘常數(shù)改正。隧道控制網(wǎng)中要將距離投影到隧道平均高程面上。高橋墩、大跨度和特大橋應將距離歸算到墩頂平均高程面上。除去需歸算的橋隧地段，其余距離不投影歸算。

4.3.2 坐標系 ①鐵路工程中設(shè)計院不交任何坐標，只給線路樁點及其關(guān)系，需自定義坐標系。②選取一個設(shè)計院原夾直線上里程點作原點，其x 軸指向為線路前進方向，x 值可為此點里程值，y 值為0，同時要保證整個管段的線路位置不偏離x 軸過大。通常是以長隧道的線路中線或大橋橋軸線來定義x 軸方向。③一個測區(qū)管段最好只用一個統(tǒng)一坐標系。在今后導線點遭到破壞、丟失時，便于相互引測，避免坐標轉(zhuǎn)換之麻煩。

4.3.3 平差計算 ①除長度大于1km 的隧道、特大橋的控制須用嚴密平差，其余既可用簡易平差，也可用嚴密平差。②由于線路復測與隧道控制測量精度等級不一致，各個橋隧控制網(wǎng)測量精度和投影面也可能不同，故需嚴密平差的每個隧道控制網(wǎng)均應獨立平差，不得與其它導線網(wǎng)混在一起同時計算。

4.3.4 曲線計算 ①推算曲線轉(zhuǎn)向角。1）由同一條切線上兩個切線點的坐標反算出切線方位角，一個曲線上兩條切線的方位角之差就得出復測后的曲線偏角。2）如果兩個曲線間公用切線上只有一個點，需自設(shè)這兩個曲線偏角。若有靠近或位于橋隧的那個曲線偏角，其取值盡量接近設(shè)計，但兩曲線偏角之和應等于實測的總偏角。3）若有兩個相鄰曲線的偏角實測值與設(shè)計值均差異較大，但其總偏角實測與設(shè)計差值較小，可將這兩個曲線偏角向接近設(shè)計值方向調(diào)整，此時，公用切線只能選取一個切線點。4）站場內(nèi)曲線偏角盡可能沿用原設(shè)計值。②計算曲線要素。根據(jù)實測偏角α，設(shè)計曲線半徑R 和緩和曲線長l0，重新推算曲線要素切線長T，曲線長L，外矢距E。③由切線點坐標、切線方位角，推算各曲線交點坐標。④計算出沿線路順序，各相鄰的切線點之間、切線點與交點、交點與交點間的實際距離。

4.3.5 里程推算 ①選取里程起算點。1）測區(qū)管段兩端與相鄰搭接單位公用中線點的里程作為起算。2）每兩個設(shè)計斷鏈樁之間選取一個用于確定線路的切線樁點的設(shè)計里程作起算。此點以靠近橋或隧為宜。②從這些里程起點分別往各相臨點連續(xù)推算。當推到設(shè)計斷鏈樁處，通過比較計算在此處設(shè)置精測里程的斷鏈樁。③若里程推算過程中，發(fā)現(xiàn)某些線路中線樁推算里程與設(shè)計里程差別較大，在確定樁點未移動、復測未出錯的情況下，可考慮自設(shè)斷鏈樁，并報設(shè)計院批復。斷鏈樁應設(shè)置在路基直線段整百米里程上。

4.3.6 并行線曲線推算及內(nèi)業(yè)斷鏈計算 設(shè)計院只對多線鐵路的區(qū)間和站場的正線進行交樁，其余線的測設(shè)需根據(jù)它與正線的關(guān)系自行放樣。當正線平面線路資料發(fā)生變化時，需重新推導并行線。①并行線處于直線段時，其里程與正線是對應的。②并行線處于曲線段時，需推算內(nèi)外側(cè)曲線頭尾錯動量來確定并行線的曲線資料?，F(xiàn)介紹一種簡易計算方法：設(shè)：內(nèi)側(cè)曲線要素為α、R內(nèi)、l內(nèi)、T內(nèi)、L內(nèi)；外側(cè)曲線要素為α、R外、l外、T外、L外；曲線兩頭夾直線的線間距分別是a1、a2；△1、△2為曲線始、終點錯動量；X，Y為曲線交點沿切線方向上的錯動量；S 為內(nèi)側(cè)曲線交點向外側(cè)曲線兩切線投影后垂足間的距離。

根據(jù)正弦定理，S/sinα＝a1/sinβ≥β＝arcsin（X/sin（90-β）＝S/sin（180-α）≥X＝sin（90-β）×S/sinα＝cosβ×S/sinα＝S/sinα×

2）線間距相等（a1＝a2＝a）

說明：從上面系列公式中可分析出X、Y 均為正，鐵路線路中并行曲線T內(nèi)≥T外，故△1、△2均為正值以上公式可闡述為：曲線始、終點錯動量等于內(nèi)側(cè)曲線切線長減外側(cè)曲線切線長，然后加上交點錯動量；線間距相等時，曲線始、終點錯動量約等于內(nèi)側(cè)緩和曲線長減外側(cè)緩和曲線長的差值的一半。并行線內(nèi)業(yè)斷鏈值等于其曲線終點里程減起點里程，再減其曲線長，然后加上100。

4.4 成果資料

線路復測和橋隧控制測量成果應包括以下內(nèi)容：①資料說明；②控制點平面示意圖（含外業(yè)觀測值）；③樁點坐標、高程表；④線路平面示意圖；⑤里程斷鏈樁表；⑥曲線偏角復測結(jié)果與設(shè)計對照表；⑦隧道控制測量貫通精度估算和洞內(nèi)控制測量設(shè)計，以及隧道進洞關(guān)系放樣資料；⑧橋軸線精度估算和控制網(wǎng)設(shè)計。

5 橋梁施工及竣工測量

5.1 橋梁平面布置計算 ①復核設(shè)計圖上跨度、墩臺里程、橋梁中心里程等，其相互關(guān)系應正確；②復核各墩臺偏距E 值；③依據(jù)復測后的曲線資料，重新計算橋梁工作線偏角；④梁縫復核計算；⑤交點距復核計算；⑥將橋梁工作線納入測量坐標系中，計算出橋梁工作線方位角和工作線的交點坐標；⑦計算出各墩臺橫向方位角，考慮橫向、縱向預偏心，計算出墩中心點坐標。

5.2 根據(jù)橋梁控制點坐標和墩臺中心坐標計算出極座標或交會放樣資料

5.3 在破土之前，由指揮部精測組放樣各墩中心點和橋臺胸墻線。各隊在復核放樣點無誤后，及時施放各墩臺橫向方向的護樁，并用砼固定，每測不得少于3 個。

5.4 每次墩臺定位，必須用3 個方向交會，示誤三角形邊長不得超過3cm，取其重心作為放樣點。當示誤三角形邊長超過3cm 時，應檢查是否是計算資料錯誤、置鏡放樣操作錯誤或?qū)Ь€點發(fā)生位移。

5.5 橋梁竣工后，應檢查梁跨、墩臺跨、預偏心設(shè)置、支承墊石標高和平整度，錨栓孔的位置、深度、傾斜度和孔徑、墩臺梁縫尺寸、同孔梁上左右支座中心間距、胸墻垂直度、橋臺頂高度、道碴槽縱坡等，其各項值應滿足施工規(guī)范要求。

6 隧道洞內(nèi)測量

①因洞內(nèi)外溫度、濕度、光線亮度等有較大差異，從洞外向洞內(nèi)引測導線宜在陰天進行。②洞內(nèi)控制測量導線應布設(shè)成多邊形閉合導線環(huán)。③導線點應布設(shè)在施工干擾小、穩(wěn)固可靠之處。④洞內(nèi)測量時應充分通風，避開塵霧，儀器和反光鏡面無水霧，覘標應有足夠照明亮度。⑤當開挖延伸至設(shè)計導線邊長兩倍時，應進行一次導線引伸測量，以檢查和糾正開挖、襯砌施工中線，每次放樣至少3 個中線點。⑥每次導線引伸前應確定上次導線點是否發(fā)生位移。⑦當洞內(nèi)開挖較長時，應從洞外控制點沿著原洞內(nèi)導線點重新復測。⑧隧道開挖貫通后，其平面實際貫通誤差可用中線或?qū)Ь€兩種方法測定。

7 總結(jié)與體會

在做好皖贛線電氣化改造的兩年時間的工作后，要搞好測量工作，做到“快又準”，筆者的體會是：加強制度建設(shè)是保障，改善測量方法是關(guān)鍵，提高人員素質(zhì)是根本。①通過制定、完善、貫徹執(zhí)行各項測量規(guī)章制度，指導和規(guī)范各級測量人員，盡最大可能保障避免各種測量事故的發(fā)生。②線路貫通復測采用導線聯(lián)測法，摒棄以往鐵路中線穿線法。③正確處理管段接口，統(tǒng)一測量資料。④復測過程中，用三角高程測量代替?zhèn)鹘y(tǒng)的幾何水準測量。既減低了高程測量工作強度，又能滿足精度需要。⑤廣泛使用極座標測設(shè)法，使放樣工作靈活，提高了放樣速度；同時因放樣出的點位相互間不存在誤差傳遞和積累，保證了施工中線的精度。⑥橋墩放樣應直接投放墩中心點。因為橋梁工程中容易混淆線路中線與橋梁工作線的關(guān)系，橫向、縱向預偏心的方向和大小，多線曲線橋正線工作線交點與墩中心線的關(guān)系。⑦積極引用新技術(shù)、新設(shè)備，改善測量人員的工作強度，提高工作效率。該測繪院在皖贛電氣化改造項目中率先使用的由局精測隊和武漢測繪科大聯(lián)合開發(fā)的TCAS（鐵路工程施工測量自動化處理系統(tǒng)）從外業(yè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核、預處理到內(nèi)業(yè)資料計算、成果報表輸出等方面實現(xiàn)一體化和自動化。此系統(tǒng)顯著提高了控制測量外業(yè)工作速度和工作質(zhì)量，將內(nèi)業(yè)計算量降到最低限度。⑧測量工作是施工技術(shù)管理工作中一項重要內(nèi)容，它的工作質(zhì)量、工作效率直接關(guān)系到施工生產(chǎn)、企業(yè)效益、企業(yè)聲譽，是一切工作順利開展的前提條件之一。應加強測量人員職業(yè)道德教育和技能培訓，積極進行測量工作經(jīng)驗交流和總結(jié)，使該院測量工作水平穩(wěn)步上升，邁上一個新臺階。

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