基于任意設(shè)站的地鐵軌道施工與測(cè)量技術(shù)研究

徐帥

摘要：通過(guò)在青島地鐵1號(hào)線軌道工程中的實(shí)際應(yīng)用，表明采用基于任意設(shè)站的地鐵軌道測(cè)量技術(shù)具有精度高、安全可靠、有利于地鐵軌道施工工作的高效進(jìn)行、有利于運(yùn)營(yíng)后軌道的檢測(cè)與維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：地鐵軌道;軌排;任意設(shè)站;精調(diào)施工;

軌道作為列車(chē)的直接載體，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到列車(chē)運(yùn)行的安全性與乘客乘坐的舒適性[1]。因此，保證軌道的高平順性與精確的幾何尺寸是軌道施工測(cè)量需要保障的重點(diǎn)工作。本文依托青島地鐵1號(hào)線工程，重點(diǎn)研究了任意設(shè)站控制網(wǎng)測(cè)量的相關(guān)工作，對(duì)其他類(lèi)似工程也具有重要的參考意義。

1任意設(shè)站控制網(wǎng)測(cè)量

1.1控制點(diǎn)的布設(shè)

任意設(shè)站控制網(wǎng)的布設(shè)在施工控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上布設(shè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)沿線路兩側(cè)約每隔35-50米（根據(jù)曲線半徑）布設(shè)一對(duì)控制點(diǎn)、橫向間距應(yīng)不超過(guò)結(jié)構(gòu)寬度。各控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)于設(shè)計(jì)軌道頂面以上80-110cm的地方并應(yīng)大致等高。

1.2任意設(shè)站平面控制測(cè)量

使用的全站儀測(cè)角精度不大于±1″，測(cè)距精度不大于±2mm+1ppm，應(yīng)具有自動(dòng)目標(biāo)搜索、自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)觀測(cè)、自動(dòng)記錄功能，如LeicaTS60，以及配套棱鏡及測(cè)量標(biāo)志。

每次置鏡任意設(shè)站，以前后各2對(duì)共8個(gè)控制網(wǎng)點(diǎn)為測(cè)量目標(biāo)，每個(gè)設(shè)站點(diǎn)與上站重疊觀測(cè)2對(duì)控制點(diǎn)、遞進(jìn)2對(duì)控制點(diǎn)，以保證每個(gè)控制點(diǎn)被測(cè)量2次，同時(shí)觀測(cè)視距不得大于120m。示意圖如下：

根據(jù)施工需要分段測(cè)量時(shí)，區(qū)段間應(yīng)重復(fù)觀測(cè)不少于4對(duì)控制點(diǎn)。區(qū)段接頭不應(yīng)位于車(chē)站范圍內(nèi)。

1.3 任意設(shè)站高程控制測(cè)量

由于地下空間、視線、通視等條件影響水準(zhǔn)測(cè)量一般不容易進(jìn)行，因此高程測(cè)量也采用任意設(shè)站三角高程測(cè)量方法進(jìn)行，測(cè)量時(shí)與平面測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。任意設(shè)站三角高程控制網(wǎng)點(diǎn)所構(gòu)成的高程閉合環(huán)閉合差不得大于2㎜。平差后的各項(xiàng)精度指標(biāo)為高差改正數(shù)不大于±1㎜，高程中誤差不大于±2㎜，平差后相鄰點(diǎn)高差中誤差不大于?±1㎜。

2軌道施工測(cè)量

2.1軌排粗調(diào)

根據(jù)軌道道床類(lèi)型，每隔5m在曲線內(nèi)側(cè)距離線路中心線1.3～1.7m的隧道側(cè)壁上埋設(shè)軌排粗調(diào)的軌排基準(zhǔn)標(biāo)。首先，任意設(shè)站后視4對(duì)任意設(shè)站控制網(wǎng)點(diǎn)，逐點(diǎn)測(cè)量軌排基準(zhǔn)標(biāo)的三維坐標(biāo)（一站測(cè)量范圍為測(cè)站距軌排基準(zhǔn)標(biāo)?5～90m，最遠(yuǎn)不得超過(guò)最遠(yuǎn)端任意設(shè)站控制點(diǎn)的距離）; 接著，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算出軌排基準(zhǔn)標(biāo)的里程、偏距和軌排基準(zhǔn)標(biāo)的頂面標(biāo)高;最后，現(xiàn)場(chǎng)利用活動(dòng)直角尺分別量取軌排基準(zhǔn)標(biāo)到曲線內(nèi)軌的高差、偏距，通過(guò)與計(jì)算得到的偏距、高差對(duì)比，輔助道尺進(jìn)行軌排高低、方向、軌距、超高調(diào)整。

2.2軌排精調(diào)

工具軌排粗調(diào)好后，采用高精度全站儀配合軌道檢測(cè)小車(chē)對(duì)已粗調(diào)的軌道線路幾何尺寸進(jìn)行精調(diào)測(cè)量，確定軌道線路幾何狀態(tài)與設(shè)計(jì)值偏差，并通過(guò)調(diào)整支承螺桿來(lái)實(shí)現(xiàn)軌排的精調(diào)。

軌排精調(diào)通常應(yīng)遵循“先軌距、后高低水平（超高）、再軌向”的原則。軌排調(diào)整過(guò)程中釆用施工模式測(cè)量，逐枕測(cè)量調(diào)整，要求所有幾何尺寸均調(diào)整到1mm以?xún)?nèi)。

軌排精調(diào)采用軌道精調(diào)測(cè)量系統(tǒng)外業(yè)測(cè)量軟件，建站時(shí)觀測(cè)的任意設(shè)站控制點(diǎn)不少于4對(duì)，全站儀架設(shè)再線路中線附近，位于所觀測(cè)的任意設(shè)站點(diǎn)中間，每一測(cè)站參與平差計(jì)算的任意設(shè)站控制點(diǎn)最少不少于6個(gè)，更換測(cè)站后，相鄰測(cè)站重復(fù)觀測(cè)的任意設(shè)站控制點(diǎn)不少于2對(duì)。

軌檢小車(chē)面向全站儀由遠(yuǎn)及近測(cè)量，每一測(cè)站測(cè)量距離不大于70m， 全站儀距離軌檢小車(chē)的距離宜為5-70m。軌道基座棱鏡對(duì)稱(chēng)放置，間距2m，逐點(diǎn)進(jìn)行外業(yè)測(cè)量。測(cè)量完成后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果提供給施工人員，人工對(duì)軌排的平面、高程、軌距、超高進(jìn)行調(diào)整。

2.3 軌道精調(diào)

軌道精調(diào)的測(cè)量、計(jì)算方法是利用軌檢小車(chē)按0.125m的采樣間隔獲取軌道測(cè)點(diǎn)的靜態(tài)空間位置，計(jì)算輸出軌道測(cè)點(diǎn)處的軌距、超高、左軌向、右軌向、左高低、右高低、扭曲、水平、軌距變化率等內(nèi)部幾何尺寸;以及對(duì)應(yīng)中線和左右軌的平面里程、軌面里程、平面坐標(biāo)、高程等軌道外部幾何尺寸;同時(shí)計(jì)算輸出每個(gè)軌枕點(diǎn)的橫向偏差與豎向偏差、軌距與水平偏差。然后，根據(jù)這些信息找到軌道的問(wèn)題區(qū)段，采用軌道精密快速檢測(cè)系統(tǒng)提供的調(diào)整方案指導(dǎo)施工人員進(jìn)行精調(diào)件的更換，精調(diào)完成后的軌道靜態(tài)檢測(cè)TQI管理值小于5㎜。

3工程實(shí)例

青島市地鐵1號(hào)線線路南起于黃島區(qū)峨眉山路與長(zhǎng)江路交叉口的峨眉山路站，終至城陽(yáng)區(qū)東郭莊站，線路全長(zhǎng)59.9km，共設(shè)置41座車(chē)站。本工程為1號(hào)線工程汽車(chē)北站至流亭機(jī)場(chǎng)站盾構(gòu)隧道區(qū)間，該區(qū)間含直線段與曲線段，平面與高程均與車(chē)站高級(jí)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。

3.1 任意設(shè)站點(diǎn)的埋設(shè)方案

本工程中，任意設(shè)站控制點(diǎn)控制點(diǎn)測(cè)量組件采用精加工元器件，由1Cr18Ni9不銹鋼材料制作。軌道基礎(chǔ)控制點(diǎn)標(biāo)志重復(fù)安置精度和互換安裝精度X、Y、Z三方向分別小于0.4mm、0.4mm、0.2mm?？刂泣c(diǎn)測(cè)量組件由預(yù)埋件、平面測(cè)量桿、專(zhuān)用平面測(cè)量棱鏡、高程桿四部分組成。

預(yù)埋件在軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)測(cè)量前進(jìn)行埋設(shè)。首先在選定位置大致水平鉆孔，采用24mm左右直徑鉆頭，鉆深110mm。埋設(shè)時(shí)應(yīng)注意清孔干凈、保證預(yù)埋件應(yīng)盡量水平，采用速凝水泥或錨固劑填充孔位，然后安放預(yù)埋件，使速凝水泥或錨固劑沿預(yù)埋件外壁四周被擠出。速凝水泥或錨固劑凝固后進(jìn)行檢查，預(yù)埋件須穩(wěn)固，標(biāo)志內(nèi)及標(biāo)志頂面須無(wú)任何異物，并檢查保護(hù)蓋是否正常。

3.2 軌排粗調(diào)方案

軌排在支撐面上組裝到一定長(zhǎng)度后對(duì)軌排進(jìn)行粗調(diào)，本工程軌排粗調(diào)直接釆用軌檢小車(chē)進(jìn)行粗調(diào)。如圖2所示，對(duì)某兩個(gè)特定軌排架而言，粗調(diào)順序?yàn)椋?、4、5、8、2、3、6、?7、1、2、3、4、5、6、7、8。軌排中線調(diào)整到中線偏差滿(mǎn)足2mm要求;軌排標(biāo)高調(diào)整采用逐點(diǎn)調(diào)整，粗調(diào)后的軌道高程誤差控制在高程-5～0mm。粗調(diào)完成后，相鄰兩排架間用夾板連接，?接頭螺栓按1-3-4-2順序采用活動(dòng)扳手?jǐn)Q緊。

3.3軌排精調(diào)方案

軌排精調(diào)是在軌道粗調(diào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，能夠調(diào)整的幅度很小，所以粗調(diào)應(yīng)達(dá)到一定的精度，才能提局精調(diào)的效率和保證精調(diào)的質(zhì)量，本工程將粗調(diào)和精調(diào)嚴(yán)格分開(kāi)。軌排精調(diào)時(shí)，將鋪軌綜合圖線路曲線要素輸入至軌檢小車(chē)上的工業(yè)筆記本，任意設(shè)站控制點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入至高精度全站儀中，在軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析軟件中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，對(duì)粗調(diào)完成的軌道進(jìn)行精調(diào)。

3.4軌道精調(diào)方案

本工程軌道精調(diào)是在整個(gè)標(biāo)段軌道澆筑完成之后統(tǒng)一實(shí)施的。其測(cè)量方法與軌排精調(diào)基本一致。首先將軌道精調(diào)測(cè)量系統(tǒng)得到的調(diào)整數(shù)據(jù)打印成冊(cè);然后技術(shù)人員用石筆在每個(gè)需要調(diào)整的扣件處進(jìn)行標(biāo)注; 最后仔細(xì)檢查核對(duì)后人工調(diào)整。

4結(jié)語(yǔ)

基于任意設(shè)站測(cè)量的地鐵軌道測(cè)量成果精度可靠，滿(mǎn)足地鐵軌道精密施工的要求。相鄰點(diǎn)的相對(duì)精度極高，保證了軌道的高平順性?；谌我庠O(shè)站測(cè)量的地鐵整體道床軌道鋪設(shè)工藝與精調(diào)測(cè)量技術(shù)能精確測(cè)量軌道幾何狀態(tài)，提供最優(yōu)的線路平縱斷面成果、貫通里程系統(tǒng)和平順性調(diào)整方案，為線路養(yǎng)護(hù)維修提供完整的軌道幾何形位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

王寶龍.地鐵軌道工程施工測(cè)量控制技術(shù)【J】.國(guó)防交通工程與技術(shù)，2018（S1）：32-35.