地鐵線路CPⅢ軌道控制網(wǎng)的應(yīng)用

趙建華

摘 要：目前CPⅢ軌道控制網(wǎng)（以下簡稱CPⅢ網(wǎng)）主要運用于高速鐵路及客運專線，近年來，部分城市新建城市軌道交通（地鐵）線路也逐漸推廣應(yīng)用CPⅢ網(wǎng)，從而使軌道施工精度得到了很大提升，同時對開通后的運營維護(hù)起到了關(guān)鍵指導(dǎo)作用。下面就城市軌道交通（地鐵）線路CPⅢ網(wǎng)的應(yīng)用情況進(jìn)行簡單分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：CPⅢ軌道控制網(wǎng)；高程；平面；運營維護(hù)；軌道測量小車；軌道精測；長軌精調(diào)；變形監(jiān)測

中圖分類號：U239.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0005-04

Abstract： At present， CPⅢ track control network （hereinafter referred to as CPⅢ network） is mainly used in high-speed railways and passenger dedicated lines. In recent years， some new urban rail transit （subway） lines in cities have gradually popularized and applied CPⅢ network. Thus the precision of the track construction has been greatly improved， and the operation and maintenance of the track has played a key guiding role. The following is a brief analysis of the application of CPⅢ network in urban rail transit （metro） lines， which is summarized as follows in the paper.

Keywords： CPⅢ track control network； elevation； plane； operation and maintenance； track survey trolley； track precision survey； long rail precision adjustment； deformation monitoring

1 CPⅢ網(wǎng)概念及應(yīng)用意義

CPⅢ軌道控制網(wǎng)是指沿鐵路（地鐵）線路布設(shè)的平面和高程控制網(wǎng)，平面起閉于基礎(chǔ)控制網(wǎng)（CPⅠ）或線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ），高程起閉于線路水準(zhǔn)基點，一般在線下施工完成并通過沉降變形評估后進(jìn)行施測，為鐵路（地鐵）線路布軌道施工和運營維護(hù)的基準(zhǔn)。

表1 CPⅢ樁間距布置原則

CPIII網(wǎng)為智能型全站儀自由測站邊角交會的三維控制網(wǎng)（軌道平面坐標(biāo)和絕對高程），其點間距為縱向30-60m左右一對控制點（CPⅢ樁間距布置原則見表1），點對的橫向間距為10～20m，CPIII的精度要求很高，要求相鄰點位的相對點位中誤差≤1mm。因地鐵隧道凈空及曲線半徑均較小，根據(jù)隧道斷面結(jié)構(gòu)圖，在車站、矩形和馬蹄形隧道等不同結(jié)構(gòu)地段的布點方案有所不同（布點原則見圖1和圖2），控制點應(yīng)高于軌面1.2～1.3m。CPIII測量組件主要構(gòu)成有：預(yù)埋件、平面測量桿、高程測量桿、專用平面測量棱鏡。CPⅢ樁應(yīng)沿線路埋設(shè)在路基兩側(cè)接觸網(wǎng)桿或其基礎(chǔ)、橋梁防護(hù)墻、隧道邊墻上、路肩上進(jìn)行埋設(shè)。

CPⅢ網(wǎng)是為了適應(yīng)鐵路客運專線（地鐵線路）軌道穩(wěn)定性和平順性，為了保證這些施工過程中的高精度，而相應(yīng)建立的一套完整的精密測量體系。CPⅢ網(wǎng)從底座板施工開始涵蓋軌道板（道床板）、長軌精調(diào)，后期運營維護(hù)等，貫穿整個無砟（整體道床）施工期及運營維護(hù)期。

2 CPⅢ網(wǎng)精測原理

CPⅢ網(wǎng)為鋪設(shè)鐵路客運專線（地鐵線路）和運營維護(hù)提供控制基準(zhǔn)，采用五等導(dǎo)線精度要求施測或后方交會網(wǎng)的方法施測。為使軌道的幾何參數(shù)與設(shè)計的目標(biāo)位置之間的偏差保持在最小。軌道的外部幾何尺寸體現(xiàn)出軌道在空間中的位置和標(biāo)高，根據(jù)軌道的功能和與周圍相鄰建筑物的關(guān)系來確定，由其空間坐標(biāo)進(jìn)行定位。軌道的外部幾何尺寸的測量也可稱之為軌道的絕對定位。軌道的絕對定位通過由各級平面高程控制網(wǎng)組成的測量系統(tǒng)來實現(xiàn)，從而保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、站臺的空間位置坐標(biāo)、高程相匹配協(xié)調(diào)。

（1）平面已知點聯(lián)測，采用自由設(shè)站CPIII平面觀測，每個已知點確保至少3站聯(lián)測貫通控制點，測量精度應(yīng)滿足規(guī)范要求。

（2）高程控制點聯(lián)測，采用城市二等水準(zhǔn)測量方式，聯(lián)測到CPIII控制點或CPIII控制點輔點上，精度應(yīng)滿足規(guī)范指標(biāo)要求。

3 CPⅢ網(wǎng)在地鐵線路上的應(yīng)用

3.1 CPⅢ網(wǎng)在地鐵線路整體道床施工和長軌精調(diào)方面的應(yīng)用

地鐵軌道施工單位負(fù)責(zé)整體道床施工和鋼軌（含道岔）鋪設(shè)，前期布設(shè)好CPⅢ樁并通過評估驗收（CPⅢ復(fù)測），在整體道床施工支模澆筑前上工具軌，將CPⅢ網(wǎng)坐標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入軌道測量小車，進(jìn)行測量分析并進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保整體道床在控制誤差范圍內(nèi)進(jìn)行澆筑，這樣對施工出來的整體道床偏差小，精度較高，確證了后期鋪軌后軌道幾何尺寸誤差小，且軌道長軌精調(diào)工作量大大減小。

整體道床施工完畢后開始鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)軌，再把25m標(biāo)準(zhǔn)鋼軌通過現(xiàn)場閃光焊，焊接成無縫線路，再次利用軌檢小車進(jìn)行絕對測量，將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入分析軟件，結(jié)合人工經(jīng)驗制定精調(diào)方案（見圖3-6），然后安排人員進(jìn)行軌道長軌精調(diào)（軌道精調(diào)流程見圖7），精調(diào)完畢后，再次利用軌檢測量小車進(jìn)行一次絕對測量，此次測量數(shù)據(jù)及圖形作為最基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，主要是用于后期運營維護(hù)，當(dāng)軌道線性線位發(fā)生變化時可進(jìn)行對比分析，從而可評判軌道狀態(tài)變化情況，用以指導(dǎo)運營維修工作。

長軌精調(diào)基本原則：調(diào)整的原則是先軌向、后軌距；先高低、后水平，具體步驟如下：

（1）先軌向：根據(jù)軌檢數(shù)據(jù)幾何形位數(shù)據(jù)或曲線線型，通過削峰填谷的調(diào)整方法，先使得基本軌的軌向平順性指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

（2）后軌距：再根據(jù)軌距和軌距變化率的數(shù)據(jù)，調(diào)整另一根軌道的軌向，使得軌距和軌距變化率指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

（3）先高低：根據(jù)軌檢數(shù)據(jù)幾何形位數(shù)據(jù)或曲線線型，通過削峰填谷的調(diào)整方法，先使得基本軌的高低平順性指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

（4）后水平：再根據(jù)水平和扭曲的數(shù)據(jù)，調(diào)整另一根軌道的高低，使得水平和扭曲指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

長軌精調(diào)軌道幾何尺寸控制標(biāo)準(zhǔn)：軌距偏差：1mm；軌向偏差：1mm；水平偏差：1mm；扭曲偏差：2mm；軌距變化率：1‰之內(nèi)。

3.2 CPⅢ網(wǎng)在結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測方面的應(yīng)用

《城市軌道交通試運營基本條件》（GB/T30013-2013）中要求對結(jié)構(gòu)進(jìn)行周期性監(jiān)測，用以評估結(jié)構(gòu)狀態(tài)和穩(wěn)定性。目前傳統(tǒng)的做法就是，布設(shè)收斂點和沉降點等，定期開展測量工作（見圖8）。如果地鐵線路布設(shè)了CPⅢ網(wǎng)，那么可以借助CPⅢ網(wǎng)，使用軌檢小車對軌道進(jìn)行絕對測量。線路布設(shè)的CPⅢ軌道控制網(wǎng)每個樁都有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（坐標(biāo)），通過周期性測量，分析采集數(shù)據(jù)中絕對高程和平面兩個指標(biāo)，可以判斷某一地段軌道平面和高程絕對值情況，從而可判斷此區(qū)段道床上拱或者下沉等變化情況，同時將新測量的數(shù)據(jù)或圖形和前期最早采集的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)或圖形進(jìn)行對比分析（見圖9），對運營維護(hù)有著關(guān)鍵性的指導(dǎo)性作用。從而在結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測方面可以節(jié)省道床沉降這部分的監(jiān)測費用的支出。

3.3 CPⅢ軌道控制網(wǎng)在地鐵線路日常維修方面的應(yīng)用

軌道幾何形位和平順性分析包括：軌距偏差、水平偏差、軌距變化率、扭曲、平面相對平順性、縱坡相對平順性、鄰點變化率等。地鐵線路軌道維修在保證幾何尺寸偏差值在允許誤差范圍之內(nèi)，并且追求軌道質(zhì)量的進(jìn)一步提高，需要對軌道幾何參數(shù)進(jìn)行不定期維修。特別是每月軌檢車動態(tài)檢測不良地段（見圖10），結(jié)合靜態(tài)檢查（使用軌距尺）數(shù)據(jù)，可利用軌道測量小車進(jìn)行絕對測量，導(dǎo)入分析軟件，結(jié)合人工經(jīng)驗分析，制定精調(diào)方案，然后指導(dǎo)班組對此地段進(jìn)行精調(diào)維修，以提高線路設(shè)備質(zhì)量，從而確保行車安全。

4 CPⅢ樁的日常維護(hù)

CPⅢ網(wǎng)建立以后，隨著結(jié)構(gòu)變形也會對基礎(chǔ)網(wǎng)數(shù)據(jù)有一定影響，這樣繼續(xù)采取原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)會不準(zhǔn)確，所以后期對CPⅢ樁的維護(hù)和復(fù)測工作至關(guān)重要。日常區(qū)間施工也會不同程度的對樁位造成破壞，無法使用，就需要進(jìn)行補(bǔ)樁。建立CPⅢ樁基礎(chǔ)臺賬，并按期巡查，同時最好復(fù)測工作，一般要求3年一遍對CPⅢ軌道控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測，保證其精度可靠有效，從而更精確指導(dǎo)運營維護(hù)。

5 結(jié)束語

總之，隨著高速鐵路發(fā)展，越來越多的先進(jìn)檢測和維護(hù)手段也逐步應(yīng)用于地鐵線路上，運用先進(jìn)的維護(hù)手段提高作業(yè)效率和線路設(shè)備質(zhì)量，同時節(jié)約維修成本的支出，并做到確保地鐵運營線路的行車安全。

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