涼水河特大橋軌道基準網測設及平差計算方法

戴振洋 牛玉龍

1 概述

京津城際軌道交通工程是我國第一條設計時速350 km/h的客運專線,是我國鐵路跨越式發展的標志性工程。京津城際軌道交通工程采用CRTSⅡ型板式無砟軌道,該板式無砟軌道借鑒了博格無砟軌道[1,2]的特點,采用了預應力軌道板結構、數控磨床打磨的高精度承軌槽、軌道板快速測量定位系統以及高性能瀝青水泥砂漿墊層等先進的技術和工藝。該工程中涼水河特大橋全長21.56 km,里程為DK21+454.97～DK43+018.07。橋上共鋪設無砟軌道板共計5 024塊(雙線),工期為115 d。精確、快速鋪設完成無砟軌道板的關鍵在于對無砟軌道板基準網及其GRP點的測量工作。

2 測設及平差計算方法

2.1 人員及設備配置

每個工作面配置4名測量工程師和2臺TCA1800全站儀(測角精度1″,測距1 mm+1 ppm),全站儀有自由架站功能。

2.2 控制網點的精度指標

軌道設標網點:軌道設標網點布設在防撞墻上,軌道設標網[3,4]中每60 m有兩個點,平面精度 1.0 mm,豎向精度0.5 mm;軌道基準網點:每塊軌道板(間隔6.5 m)接縫處1個點,平面0.2 mm,高程0.1 mm(相鄰點之間的相對精度)。

2.3 軌道基準點放樣[5,6]

軌道基準點的理論坐標值通過PVP軟件計算出。承載層施工完后,利用軌道設標點,采用全站儀放樣軌道基準點,用具有對中功能的標志釘標志。放樣基準點的同時應對軌道鋪設錐加以量出和標志。軌道鋪設錐和基準點的連線垂直于軌道軸線,分別向左和向右離開軌道軸線0.100 m。在有超高的路段,基準點應設在地勢較低的一邊(見圖1),軌道鋪設錐設在地勢較高的一邊。

2.4 軌道基準網平面測量

2.4.1 軌道基準網平面測量方法

1)測量時間應選在日出前5:00～7:00或陰天情況下進行,GRP點測量使用的精密棱鏡安在小三角架上,全站儀要架設在梁的固定支座附近。2)對基準點的測量要按組進行,每組從65 m(10塊板)～104 m(16塊板)不等,視測量條件而定。也就是說一測站要對至少11個基準點,其中3個為重合基準點(13 m),進行測量。3)對一組基準點,全站儀按左右鏡從同一方向測量,觀測方向與沿測量人員運動的方向相反。4)基準點在導線系統內,與設標網、導線一起,進行多測回測定。5)測量的架站要盡量靠近待定點的連線,以便優先利用全站儀此時的測角高精度性,使得測量結果更好,因為架站靠近待定點連線的必要性,須對左右車道的基準網分開測量。6)測回數的確定,要以能取得可靠的中值和能排除異常誤差為標準,因此,各組至少要3個全測回。全站儀(TCA1800)自由架站(儀器要有自由架站功能),后視至少 6個GVP點,儀器按照與觀測方向相反的方向前進,每站最多測量15個GRP點,下一站必須重復測量前站5個以上GRP點。觀測過程中注意選擇合適的觀測條件,禁止在烈日下測量,測量過程中附近不能有大型機械設備運轉,否則機械振動將影響測量精度。對于測量不合格的站要重新補測。

2.4.2 使用布板軟件對GRP平面測量數據進行平差計算

平面測量過程中測量了6個GVP點,但至少要有3個GVP點滿足限差要求時整站數據才能進行平差計算。根據測量數據進行平差計算后,發現一些測量值被刪除,且在LOG文件中顯示大部分不合格數據在搭接區。被刪除的數據主要有兩種:1)某個軌道設標網點(GVP)測量值被刪除;2)在某站內同一個GRP點測量幾次的中值偏差過大,測量值被刪除。

2.4.3 提高測量數據質量的措施

1)對所有參與測量的人進行現場儀器操作培訓,使得測量工熟悉全站儀的基本操作原理,根據使用說明書對測量儀器進行校檢,確保測量儀器工作狀況良好。2)測量過程中要求測量工在輸入點號時要認真、細心,避免簡單的錯誤頻繁發生。3)開始進行測量前,將棱鏡在設標網上擺好,棱鏡頭要正對全站儀。4)專人使用小刀和牙刷將每個GRP點內臟物清理干凈。5)進行測量時,每站的GRP測量盡量在短時間內完成,這就要求擺小三角的F測量工能在很短時間內將三角調平,且在測量每個GRP點時兩個腳始終朝向一個方向。6)在測量過程中將每站的測量情況詳細記錄下來,記錄包括后視設標網點及其測量順序、測站點架在何位置簡單描述、測量的GRP點號及測量的先后順序、測量過程中出現的問題等。

2.5 軌道基準網高程測量

2.5.1 軌道基準網高程測量方法及注意事項

1)軌道基準網高程測量使用精密電子水準儀,如美國天寶DINI03(精度為±0.3 mm/km)進行往返測,且水準線路不大于300 m。2)每站至少要重疊前一站最后3個GRP點。3)在底座板上測量時注意溫度對底座板的影響,測量需選擇合適的時段進行。4)考慮軌道板荷載的影響,高程測量在軌道板粗鋪后進行。5)測量過程見圖2。

2.5.2 測量數據平差計算

軌道基準網高程平差計算,如GRP高程測量線路圖中點號804968～804970為兩個區塊的搭接區,在搭接區測量數據不能滿足精度要求時,出現問題的主要原因是儀器 i角過大。為了保證GRP點高程測量精度,測量之前將測量釘內雜物清理干凈,并且要定期檢測儀器i角,尤其在儀器使用很頻繁的時候,或儀器運輸過程中被顛簸,這時要對儀器檢測。

3 結語

高速鐵路無砟軌道施工精度的要求非常高,測量技術是控制無砟軌道施工精度的主要手段。通過軌道基準網測量方法控制軌道板的精調,保證了無砟軌道鋪設的高精度。本文的測量和計算方法在京津城際軌道交通工程中涼水河特大橋無砟軌道鋪設中取得了良好的效果,京津城際軌道交通工程獲得了鐵道部火車頭獎杯。

[1]德國博格公司.無砟軌道施工技術培訓資料[Z].2006.

[2]鐵道部,德國弗萊德爾軌道系統公司.RHEDA2000無砟軌道系統以及相關接口技術——技術轉讓合同[Z].2006.

[3]鐵道第二勘察設計院,客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定[S].

[4]中鐵八局集團有限公司,客運專線無砟軌道鐵路施工質量驗收暫行標準[S].

[5]何華武.無砟軌道技術[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[6]徐振龍,王智勇.板式無砟軌道綜合施工技術研究[J].鐵道建筑,2005(2):35-38.