滬杭高速鐵路無砟軌道42號單開道岔橋上道岔板鋪設測量技術研究

張 磊，汪建國

(中鐵一局集團滬杭鐵路客運專線項目經理部，杭州 311100)

1 概述

由中鐵一局集團承建的滬杭高速鐵路筧橋線路所42號單開道岔，道岔型號為客運專線(07)－006，直股設計時速350 km，整組道岔57塊道岔板。道岔板自身結構尺寸復雜多變:板長2.9～5.624 m、板寬2.575～4.918 m、板厚0.24 m。道岔板精調作業于2010年6月13日開始，至2010年6月15日3 d時間完成了2組道岔共計114塊板的精調任務。為滬杭高速鐵路按期鋪軌創造了先決條件，實現了預期的目標。本文根據客運專線的基本要求，介紹道岔板精調測量方法，研究控制道岔板鋪設精度的施工工藝。

2 道岔板施工流程

CPⅢ控制網測量評估→底座板施工→底座板驗收→GRP及道岔板板角特征點的放樣→GRP基準點的測量→GRP基準點評估→道岔板吊裝上橋→道岔板粗鋪→道岔板精調→CA砂漿灌注→道岔板復測。

3 測量準備

3.1 施工條件

CPⅢ控制網測量評估通過，道岔區底座板澆筑完成并通過驗收。

3.2 儀器設備

配合道岔板精調所須儀器，全站儀應具備自動照準、自動觀測、自動記錄的功能。精度應達到方向測量中誤差不大于 ±1″，測距中誤差不大于 ±(1 mm+2 ppm);電子水準儀精度不低于0.5 mm/km;球棱鏡互換偏差不大于0.3 mm。

3.3 數據準備

依據中國鐵道科學研究院“42號聯絡線右開道岔板式無砟軌道道岔板平面布置圖”及線路參數，編制數據庫。道岔板平面布置圖提供的各控制點坐標計算每塊板四角定位點的施工坐標。將施工坐標根據設計院提供的大地坐標系轉換為道岔區大地坐標系。道岔板高程數據是根據設計院提供的軌面高程計算道岔板一對特征點的設計高程，利用數據庫的相對位置和軟件的計算功能，實現數據的轉換。必須找出一對特征點進行校核，確保數據的準確無誤。

3.4 軟件準備

根據42號道岔的特點，采用SSPS-Boegl道岔精調系統，成都普羅米新研發的GRP數據采集系統。

SSPS-Boegl系統配合高精度全站儀利用其高精度的電子原器件計算處理器，測量和計算道岔板數據要素，進而控制調節道岔板的幾何參數已達到設計精度要求。

配備GRP數據采集軟件，配合全站儀實現測量的自動化、數據觀測記錄的智能化，減少了人為因素對測量精度的影響。

4 CPⅢ的復測

CPⅢ控制網是保證精調的首要條件，首先對CPⅢ控制網進行復測并評估。根據鐵建設函［2006］189號《高速鐵路無砟軌道工程施工精調作業指南》的規定，CPⅢ控制網復測精度應滿足以下要求。

(1)測站設在兩對 CPⅢ點中間，觀測距離≤150 m。

(2)每個觀測站的CPⅢ點不少于3對。

(3)平差后CPⅢ點未復測坐標與原始坐標分量較差不應大于1 mm，高程較差不應大于0.5 mm。

(4)自由設站三維坐標分量差不應大于表1要求。

表1 CPⅢ控制點復測分量偏差 mm

5 底座板的復測

底座板的高程控制精度是影響道岔板鋪設精度的重要因素:必須對底座板高程復測，提前對不合格的部位和區域進行處理，這樣也能避免對GRP點的擾動及粗鋪完成后因砂漿調整層的厚度不夠再次提板對道岔板的外觀損傷和發生變形。底座板的復測高程應控制在±5 mm誤差范圍。

6 GRP基準點及道岔板定位點放樣

混凝土底座板施工完成后，依據軌道控制點(CPⅢ)，采用全站儀自由設站極坐標法放樣軌道板定位點和GRP點。軌道板定位點和GRP點應埋設于混凝土底座板上，軌道板定位點與GRP點連線應垂直于直股中線。放樣GRP點的同時將道岔板定位點也同時進行放樣，并在底座板上彈出邊線為粗鋪作準備。放樣精度應滿足下列要求。

(1)軌道板定位點的放樣距離≤100 m。

(2)軌道板定位點平面定位允許偏差≤5 mm。

(3)軌道基準點平面定位允許偏差≤5 mm。

7 GRP基準點測量

7.1 平面測量

軌道基準點的平面測量應左右線路分開進行測量，在底座板張拉連接并鎖定后，粗鋪軌道板之前進行，采用全站儀自由設站極坐標法進行觀測，直接測量各點的坐標，外業采用自動記錄方式，特別注意輸入點號的正確性。自由設站點應盡量靠近左線或右線基準點的連線。軌道基準點觀測不應少于3次。CPⅢ點觀測不應少于4次。一個測站結束后搬至下一站后，每站觀測距不超過70 m，至少觀測11個軌道基準點，重復觀測上一測站的CPⅢ點不應少于2對，重復觀測上一測站觀測的軌道基準點3～5個。本站觀測的所有軌道基準點(包含重復觀測上一站的軌道基準點)都必須位于測站的同一側。每站軌道基準點測量時，采用同一組棱鏡三腳座和精密棱鏡。在觀測軌道基準點時，應由遠及近完成全部軌道基準點測量。每次安置棱鏡三腳座時，要精確整平棱鏡三腳座，在棱鏡三腳座移動過程中，棱鏡應始終面對全站儀。測量精度應滿足下列要求。

(1)軌道基準點各測回測量的坐標值與其平均值間的較差≤0.4 mm。

(2)重迭軌道基準點的平面位置允許偏差:橫向≤0.3 mm，縱向≤0.4 mm。

(3)相鄰基準點的平面相對精度≤0.2 mm。

7.2 高程測量

高程測量應該在軌道板擺放或粗鋪之后進行，采用幾何水準方法，按照附合水準方法和中視水準測量方法相結合進行施測，軌道基準點一般作為中視點，除首末CPⅢ點外，其余CPⅢ點作為附合水準線路的轉點。采用電子水準儀進行往返觀測，起閉于CPⅢ點，附合水準線路長度約為300 m。在軌道基準點上立尺時，水準尺須使用水準尺適配器，在CPⅢ點立尺時，不使用水準尺適配器，須使用與CPⅢ網測量時一致的水準測量桿。水準尺適配器常數需準確測定，同時保證水準尺適配器與軌道基準點測釘的匹配。基準點高程測量應滿足以下要求。

(1)單程水準測量閉合差≤0.5 mm。

(2)一次相對多次高程測量平均值允許誤差0.3 mm。

(3)相鄰點間的相對精度0.1 mm。

8 道岔板吊裝與粗鋪

滬杭高速鐵路42號橋上板式道岔，位于海杭特大橋筧橋線路所橋段，墩高在17～18 m。道岔板采用吊車上橋配合倒運板車進行。道岔板上橋前應對道岔板提前驗收，上橋后道岔板用5 cm小方木支墊平穩。

道岔板粗鋪以放樣板角特征點為基準，四周邊線為參考進行人機反復測量調整粗鋪就位，粗放到位后用精調爪更換道岔板下面的支撐方木，用精調爪微調道岔板達到以下粗鋪要求。

(1)道岔板平面偏差控制在±5 mm。

(2)道岔板高程偏差控制在±5 mm。

在施工過程提高粗鋪精度，對提高精調效率起到決定性作用。

9 道岔板精調

9.1 儀器定向

將儀器安裝在強制對中測量標架之上，利用GRP基準點安放儀器及后視棱鏡。調整標架上的水準氣泡，整平儀器。利用儀器的定向功能瞄準后視棱鏡，定位向后反測后視坐標各項不符值均不得超限，如果超限必須重新設站。儀器架設距后視棱鏡，控制在11.5～20 m。

道岔板精調如圖1所示。

9.2 道岔板調板方法

圖1 道岔板精調

道岔板的調整順序:按照板號遞增的順序依次進行調板作業。全站儀定向完成后，安裝測點棱鏡。將棱鏡安放在四角最外側螺栓孔上，棱鏡轉換套筒底部應和道岔板頂面密貼無縫，棱鏡面向全站儀方向。運用全站儀的自動照準功能依次測量每個角點棱鏡，根據偏差值調整道岔板。道岔板按照先方向后高程的順序進行。四角測量完成以后，須對其他點位進行復核測量無誤后保存數據。為確保道岔板的平順性，各個板間必須進行搭接處理。道岔板精調精度要求見表2。

表2 道岔板精調精度指標 mm

10 道岔板復測

CA砂漿灌注完成后，需對成品道岔板的平面及高程進行復核測量根據復測數據評估道岔板精度，形成驗收報告。

儀器架設在直股的軸線上，架設高度與CPⅢ控制點在同一高度。以4對CPⅢ控制點為后視，自由設站，依次測量道岔板四角定位棱鏡坐標。各測站點間應有重復的測量點，至少2對。道岔板復測精度要求見表3。

表3 道岔板復測指標 mm

11 精調過程中難點問題研究

滬杭客運專線現今已經開始運營，達到了預期目標。道岔板鋪設過程遇到了不少技術難題，經過認真分析討論，實踐摸索驗證，最終都得到很好的解決。以下談談我們精調過程對技術難點問題的探討與研究。

11.1 對基礎數據的復核

確認數據的準確無誤方可進行精調作業。數據復核包括以下幾點。

(1)依照線路參數根據圖紙對道岔板的控制點坐標進行平面及高程復核。道岔板的板縫里程要實現與岔前岔后過渡板里程的閉合。

(2)對CPⅢ、GRP數據進行復核，CPⅢ和GRP點必須通過有資質的機構評估后方可使用。精調過程中，還須對使用的GRP測量基準點進行檢查。

(3)各種基礎數據與軟件的輸入要閉合。數據的輸入必須有專人復核，確保各種參數輸入的準確性。

11.2 GRP點的測量評估

GRP測量數據能否達到精度要求是制約軌道板精調的關鍵工序，必須通過評估，測量過程應做到以下幾方面。

(1)測量儀器使用前必須校驗，滿足精度要求。GRP的測量要選擇在溫度穩定，施工干擾小的時間段進行。

(2)為減少GRP的測量的誤差，勤檢查三角架，及時對污垢及棱鏡表面水珠進行清理，測量前檢查清理測釘凹槽內的雜物，同時盡可能縮短兩次觀測的時間間隔，避免產生誤差，確保測量成果順利通過評估。

12 體會和建議

滬杭高速鐵路在2010年9月28日試運營階段最高時速達到416.6 km，道岔板已經安裝完成并通過了驗收，外觀質量和精度均達到了預期的目標。

(1)利用此道岔板精調技術鋪設的道岔板，質量及精度都滿足了高速鐵路道岔板的各項指標。

(2)高精度的測量必須引入科學的測量技術，必須有可靠的儀器及軟件支持。

(3)道岔板的精調應選擇在晚上進行，避開施工干擾大的時間段。

(4)加大對成品的保護，盡量縮短精調和灌漿的時間間隔，設置警戒區和標識牌。

(5)加大對技術人員的培訓工作，提高操作人員的施工水平和熟練程度，保證施工質量達標，確保節點工期實現。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測量規范［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［2］中華人民共和國鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測量規范(條文說明)［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵建設函［2009］674號 高速鐵路鐵路無砟軌道工程施工精調作業指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［4］中華人民共和國鐵道部.GB/T15314—1994 精密工程測量規范［S］.北京:1994.

［5］中華人民共和國建設部.GB50026—2007 工程測量規范［S］.北京:中國計劃出版社，2008.

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