CRTSⅡ型板式無砟軌道基準網測量技術

高 索

1 國內外現狀及簡要說明

國內外目前在CRTSⅡ型板式無砟軌道基準網測量未形成系統可靠的技術方案,運用實例也不多,本測量技術是在京津城際的基礎上進行優化和改進。本技術方案主要從基準點布設,測量,測段搭接,數據處理與平差等方面詳細介紹了CRTSⅡ型板式無砟軌道基準網測量技術,確保基準網極高的相對精度,為CRTSⅡ型板鋪設提供可靠的控制基準。

2 軌道基準網布設

軌道基準點和軌道板定位點(鋪設定位錐)連線垂直于線路軸線,分別離開軌道軸線0.1 m,然后垂直于軌道上表面連線投影到路基承載層或橋梁底座板的表面上。軌道基準點應設置在較低的一邊。有超高的地段,軌道定位點應設置在較高一邊;直線段基準點應設置在線路軸線外側。

3 軌道基準點放樣

3.1 軌道基準點編號

軌道基準點編號與軌道板編號相同,左右線分開。

舉例:左軌道上基準點L11212記錄為:8 11212。

1)數字8為左軌道、9為右軌道。

2)數字串為與該基準點對應的板號(5位)。

3.2 軌道基準點的坐標計算

利用布板軟件計算出軌道基準點和軌道板定位點三維坐標(每板縫處一個斷面),對應各自斷面圖。

3.3 基準點及定位點的放樣

基準點放樣,底座板、支承層施工后各測量班組根據計算坐標對基準點進行放樣(精度要求5 mm),并在進行放樣時,同時測定這些點的三維坐標,一并記錄下來。目的在于檢測放樣點,并可用作對承載板高程的附加檢測。放樣點的實測三維坐標文件(記錄卡里的電子文件,GSI格式)及時利用布板軟件對點位進行檢查作為對底座板高程的附加檢查。在軌道板鋪設前埋設基準點測釘,測釘的埋設要求牢固且不得高于底座板表面,并盡可能的鉛垂。定位錐的放樣需在該段底座板張拉連接穩定后再進行放樣,以確保它的精度。

4 軌道基準點測量與平差

4.1 精度要求

滿足對某段高速鐵路的外部及內部幾何位置的精度要求,建立一個具有極高相對精度的控制網。

基準點之間的相對精度應滿足:平面為0.2mm,高程為0.1 mm。

4.2 平面測量

測站應盡量靠近軌道連線(測站距離第一個測量基準點6.5 m外),以利用全站儀在這種特定條件下具有測角極高的精度這一特點,所以對左右線的基準網應該分開測量。對基準點的測量應按組進行,對各組內的測量,全站儀不用倒鏡,視線方向與測量運動方向相反,由遠及近測量。每組從65 m(10塊板)到85 m(13塊板)不等,視天氣情況而定。一站至少測11個基準點,最多14個基準點,每站重復觀測上一測站的CPⅢ控制點不應少于兩對,重復觀測上一測站觀測的基準點不應少于3個。

各組至少要3個測回,用同一個地面三角架和小棱鏡測量,后視CPⅢ棱鏡與小棱鏡最好選擇相同的棱鏡,棱鏡不一樣時要注意棱鏡常數變換。

測量步驟:1)架站,存儲測站點坐標;2)順次觀測前后靠近測站的6個～8個CPⅢ控制點;3)順次觀測11個～14個基準點;4)按順序繼續測CPⅢ點,基準點,CPⅢ點,基準點,CPⅢ點。總共基準點觀測3次,CPⅢ控制點觀測4次。

4.3 高程測量

電子水準儀測量基準點高程,測量基準點必須用因瓦水準尺適配座,水準路線大約為300 m,借此實現水準路線內部的平順度。

基準點高程測量在軌道板鋪設后進行,分左右線進行往返測量,每測段搭接3個～5個點,采用每測段起點和終點處CPⅢ點作為約束點平差,其余CPⅢ點作為檢核。

如同平面測量一樣,水準測量時現場也不需要記錄CPⅢ點的實際高程,只需按照下述測量步驟進行測量并記錄好點號及實測數據。

采用因瓦水準尺適配座及CPⅢ高程桿,注意記錄基準點使用適配器,平差計算時考慮適配器固定高度。

測量步驟:在兩個CPⅢ點中部安置水準儀,后視一個CPⅢ點(如CPⅢ1),采用中視法測量該區間所有的軌道基準點和第二個CPⅢ2點(可以包括左右兩條線路的軌道基準點),轉點為搭接處的軌道基準點,然后搬站至CPⅢ2和CPⅢ3之間,重復上一個測站過程一直閉合到最后一個CPⅢ點上。然后進行返測,完成一個測段測量。相鄰測段之間應重疊3個～5個軌道基準點。

4.4 基準網的平差原理

4.4.1 基準網平面測量

自由設站測出的CPⅢ點與基準點的相對坐標,并循環測量3次,數據處理時計算3次測量平均值,并計算單次與平均值之差,剔除超限數據。得出本站測量相對坐標,通過軟件將坐標轉換至大地坐標系,在坐標轉換過程剔除CPⅢ超限數據。得到本站基準點測量坐標。

對相鄰測站利用余弦函數加權平差,使兩測站坐標平順過渡,如圖1所示。

圖1賦予組前一站的坐標的權為 z,后一站坐標的權為1-z。z=cos(π/L×I)/2+0.5(L為搭接長度,重復點號前后各延長1個點;I為當前點離重合起始點距離)。

4.4.2 基準網高程測量

根據測量數據計算一站內其兩CPⅢ之間高差是否超限,再計算各點往測與返測高程平均值,并計算與平均值之差,剔除超限數據,得到本站基準點高程坐標。

對于相鄰測站搭接方法與平面測量原理相同。

4.5 基準網的平差計算

將相關的CPⅢ點坐標文件直接納入布板軟件的數據庫,軟件讀取實測平面坐標的原始記錄數據(儲存在記憶卡的GSI格式數據)、電子水準儀對基準網的實測高程原始記錄數據(儲存在記憶卡的徠卡的.NA2格式,天寶格式可轉化為徠卡數據格式)。利用軟件對各點進行平差計算。計算結果超限將無法通過,需重新測量,直到通過。計算結果將作為SPPS精調系統的設站和定向用的基準點坐標。

4.5.1 平面數據處理精度要求

數據處理應采用布板軟件進行處理,并進行復核。測量精度應滿足下列要求:

1)相鄰點平面相對精度不大于0.2 mm;2)軌道基準點各半測回測量的坐標值與其平均值間的較差不大于0.4 mm;3)重疊區域每個軌道基準點的平面位置允許偏差:橫向不大于0.3 mm,縱向不大于0.4 mm。

4.5.2 高程數據處理精度要求

5 推廣應用

本方法已在京津城際鐵路上應用,并作了一些改進,京滬高速鐵路已按此法制定方案,并進行測量試驗,精度符合要求,可以在其他高速鐵路和客運專線CRTSⅡ型板式無砟軌道基準網測量中使用。

6 結語

文章詳細地介紹了高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道基準網測量方法,提供了一整套測量技術方案,滿足無砟軌道鋪設的高精度和高平順性要求。

[1] 鐵建設[2006]189號,客運專線鐵路無碴軌道測量技術暫行規定[S].

[2] GB/T 15314-94,精密工程測量規范[S].

[3] GB 12897-2006,國家一、二等水準測量規范[S].