單線鐵路隧道線路平面調(diào)整施工技術(shù)

梁魯政，江海國

1.中交第三公路工程局有限公司，北京 100107 2.葛洲壩第五工程有限公司，湖北 宜昌 443002

1 背景

宜萬鐵路五爪觀隧道Ⅰ線是單線鐵路隧道，位于湖北省境內(nèi)，起訖里程DK48+859～DK52+387，全長3528m。進、出口均位于設(shè)計R=1600m的圓曲線上。在隧道施工中從大里程向小里程進行時，施工現(xiàn)場將DK50+260處的控制樁誤用，即將副導(dǎo)線點當成了主導(dǎo)線點而使用，原因是兩點幾乎并排且相差僅10cm，兩導(dǎo)線點距后視點的距離也相差甚微，致使現(xiàn)場測量技術(shù)人員沒能及時發(fā)現(xiàn)。致使DK50+240～DK50+180段線路中線點發(fā)生偏離，經(jīng)實測DK50+234處的中線點偏離最大，達12.7cm，位于設(shè)計中心線右側(cè)。為了不影響后續(xù)的襯砌、附屬工程等施工，經(jīng)項目反復(fù)研討后，決定對DK50+234前后一定距離范圍內(nèi)進行順接，結(jié)合設(shè)計曲線要素及點位實際情況最終確定DK50+058.65～DK50+409.35作為調(diào)整段分析、計算并交付數(shù)據(jù)進行施工。次年后半年引入無砟道床后，又及時將施工的調(diào)線和隧道凈空斷面資料提交設(shè)計院線路專業(yè)，經(jīng)雙方共同對該段及所在曲線的科學(xué)調(diào)整，確保了無砟道床的施工線形要求。

2 調(diào)線準備工作

首先是對隧道現(xiàn)用的導(dǎo)線控制點進行了復(fù)測，采用閉合導(dǎo)線法復(fù)核，每約2km閉合一次，經(jīng)計算并現(xiàn)場對施工控制點重新標識、保護后，方開展調(diào)線工作。

3 施工調(diào)線計算

3.1 調(diào)線段所在曲線的原設(shè)計曲線要素及施工坐標

3.2 調(diào)線段里程

DK50+058.65～DK50+409.35

3.3 計算過程

3.3.1 調(diào)整分三段

第一段，DK50+058.65～DK50+088.65；

第二段，DK50+088.65～DK50+379.35；

第三段，DK50+379.35～DK50+409.35。

3.3.2 調(diào)整段曲線位置確定及主點坐標計算

1）首先確定第二段圓曲線

（1）DK50+234設(shè)計中心線坐標為：（7303.5981，11931.1673），此處隧道的實際中心在設(shè)計中心的線右側(cè)12.7cm處。即DK50+234處隧道中心實際坐標為：（7303.6925，11931.2523）。

（2）距起終點各30m范圍內(nèi)進行圓曲線連接。

（3）通過對DK50+088.65、DK50+379.35處斷面測量后，對實際中心進行重新確定，實際確定值均為：向原設(shè)計中心的線右側(cè)偏4cm。

DK50+088.65設(shè)計中心線坐標為：（7201.5572，12034.6068），此處實際隧道中心偏向原設(shè)計中心線右4cm。即DK50+088.65處隧道中心實際坐標為：（7201.5843，12034.6362）。

DK50+379.35設(shè)計中心線坐標為：（7395.8344，11818.8972），此處實際隧道中心偏向原設(shè)計中心線右4cm。即DK50+379.35處隧道中心實際坐標為：（7395.8664，11818.9212）。

（4）通過3）中的三點坐標進行繪圖或計算可得：第二段圓曲線的半徑為R2=1579.2945m；

圓心坐標確定：按沿設(shè)計圓心至DK50+234線路中心點的半徑方向移20.8339m得出，為（6130.1872，10874.3434）。

（5）第二段弧長通過計算或CAD圖可得為：

第二段圓曲線圓心～DK50+088.65半徑方向的方位角為：47° 16′ 51.88″ ；

第二段圓曲線圓心～DK50+379.35半徑方向的方位角為：36° 44′ 2.48″ ；

弧長L2=290.7179m。

2）確定第一段圓曲線

（1）確定起終點坐標

DK50+088.65調(diào)整后的隧道中心實際坐標為：（7201.5843，12034.6362）；DK50+058.65原設(shè)計中心線坐標為：（7179.3511，12054.7776）。

（2）分別求起終點的切線方位角

DK50+058.65處設(shè)計切線方位角為：318°17′12.5″；

DK50+088.65處在第二段圓曲線上的切線方位角為：317° 16′51.88″。

（3）求方位角差

318° 17′ 12.5″ - 317° 16′ 51.88″ = 1° 0′ 20.62″。

（4）求弦距

DK50+058.65～DK50+088.65弦距為：29.9998m。

（5）求曲線半徑R1

由（3）和（4）及幾何關(guān)系可得半徑為：

R1=29.9998/2/sin（1° 0′ 20.62″ /2）=1709.0947m。

（6）求弧長L1

L1=2R∏×方位角差/360°=2×1709.0947×∏×1°0′20.62″ /360° =30.0002m。

3）最后確定第三段圓曲線

同理如：2）確定第一段圓曲線

（1）確定起終點坐標

DK50+379.35調(diào)整后的隧道中心實際坐標為：（7395.8664，11818.9212）；DK50+409.35原設(shè)計中心線坐標為：（7413.5800，11794.7090）。

（2）分別求起終點的切線方位角

DK50+379.35處設(shè)計切線方位角為：306°44′2.48″；

DK50+409.35處在第二段圓曲線上的切線方位角為：305° 43′41.8″。

（3）求方位角差

306° 44′ 2.48″ - 305° 43′ 41.8″ = 1° 0′ 20.68″。

（4）求弦距

DK50+379.35～DK50+409.35弦距為：30.0000m。

（5）求曲線半徑R3

由（3）和（4）及幾何關(guān)系可得半徑為：

R3=30.0000/2/sin（1°0′20.68″/2）=1709.0778m（此半徑應(yīng)該與（二）中完全相同，之所以不同，可能是小數(shù)點取位所致）。

（6）求弧長L3

L3=2R∏×方位角差/360°=2×1709.0778×∏×1°0′20.68″ /360° =30.0004m。

3.3.3 緩和曲線影響

第三段圓曲段大里程端點DK50+409.368～隧道出口方向的緩和曲線長變?yōu)椋篖s’=R·Ls/ R3=1600×190/1709.0778=177.8737m。

3.3.4 調(diào)整后主要樁號

1）DK50+058.65為起點里程，未變；

2）DK50+088.65為DK50+088.6498，即DK50+088.65，未變；

3）DK50+379.35變?yōu)镈K50+379.3677，即DK50+379.368；

4）YH點DK50+409.35變?yōu)镈K50+409.3681（即對小里程采用此里程，對大進程采用DK50+409.35起算，短鏈0.0181m）；

5）HZ點變?yōu)镈K50+587.2237，即DK50+587.242。

3.3.5 調(diào)整后的HZ點坐標計算

1）β0= Ls/（2R3）·180° /∏ =177.8737/（2×1709.0778）·180° /∏ =2° 58′ 53.59″ ；

2）弦長變?yōu)椋簆ol（177.82553，3.08539）=177.8523m；

3）X=7413.5800+177.8523×cos（305 ° 43 ′ 41.8 ″ -2° 58′53.59″×2/3）=7512.3651

Y=11794.7090+177.8523×sin（305 ° 43 ′ 41.8 ″ -2° 58′ 53.59″ ×2/3）=11646.8140。

4 調(diào)線后施工

二次襯砌、附屬工程施工按3中的調(diào)線要素進行中樁加密點坐標計算并放樣施工，凈空在設(shè)計尺寸基礎(chǔ)上沿設(shè)計輪廓線向外放大了5cm。

5 無砟道床施工前設(shè)計調(diào)線

1）調(diào)線準備工作

收集施工單位的實際施工的隧道中線坐標、凈空斷面圖資料及調(diào)線計算資料。

2）線路擬合及成果

用CAD圖及中線坐標計算軟件進行線路唯合工作。根據(jù)本曲線的實際施工狀況及相鄰曲線段的二次襯砌施工情況，分析、判斷、確定本曲線的要素，經(jīng)過3次的線路擬合后，確定了DK50+058.65～DK50+409.35段所在曲線的曲線要素，要素及施工坐標如下：

6 線路調(diào)整成果驗證

1）斷面復(fù)測：按設(shè)計最后確定的曲線要素，施工方進行DK50+058.65～DK50+409.35施工段的中樁平面坐標計算，相鄰點間距20m，按計算后的新值進行實地放樣，用BJSD-2C隧道儀進行斷面測量；

2）斷面驗證：經(jīng)實測斷面與設(shè)計斷面比對后，發(fā)現(xiàn)存在偏差超過5cm的斷面，但最大未超過8cm，對超限的斷面，在CAD圖中把隧道的實測斷面與設(shè)計斷面、設(shè)計斷面與隧限-2A斷面分別進行了比對，復(fù)查結(jié)果合格，能保證列車的安全行駛及接觸網(wǎng)限界要求。

單、雙線隧道建筑限界標準圖

通過驗證，本段曲線的最終調(diào)線效果非常好。施工與設(shè)計分別計算的數(shù)據(jù)間差異最大未超過2cm，理論上也可靠。

7 結(jié)論

1）施工期間要對所使用的測量控制樁要標識好，主、副導(dǎo)線點最好采用不用類型的樁記，確保在找點時能明顯辨別；

2）測量工作要勤于復(fù)核，責(zé)任心放在第一位；

3）出現(xiàn)問題要如實反映、匯報，以求得上級單位或設(shè)計部門的支持與協(xié)助，取得最佳實施方案。

[1]陳俊平，王解先.工程測量中的曲線擬合[J].工程勘察，2003-09-22.

[2]王勁松，沈凌.線路中樁、邊樁的坐標計算模型[J].測繪通報，2004(4).

[3]工程測量規(guī)范 GB50026-2007，2008年5月1日施行.