城市軌道交通工程鋪軌施工測量技術與方法

徐順明 陳雪豐

(1.廣州市地下鐵道總公司 廣州 510380;2.武漢大學測繪學院 武漢 430079)

城市軌道交通工程鋪軌施工測量技術與方法

徐順明1，2陳雪豐2

(1.廣州市地下鐵道總公司 廣州 510380;2.武漢大學測繪學院 武漢 430079)

以廣州地鐵3號線北延段為例，闡述鋪軌基標施工測量內、外業工作的重要步驟，介紹所采用的高精度測量儀器、有效的測量方法和保證測量精度的措施。結果表明，可以保證鋪軌工程測量精度滿足設計要求，得出鋪軌測量的有益結論與建議。

城市軌道交通;鋪軌基標;測量

軌道交通工程土建施工結束后往往會有調線調坡設計環節，主要用來調整土建施工引起的偏差，而軌道工程中測量偏差是無法通過后續工序來消化和彌補的，造成輕則工程返工、重則報廢的問題，即使細小偏差也會給軌道安全帶來永久性的影響;同時，城市軌道交通安全、平穩、舒適性的要求和新工藝性技術在軌道建設工程中的運用，對鋪軌施工測量工作提出了較高要求。由于地下鐵道的軌道結構采用混凝土整體道床，軌道工程一次定位，幾乎不能再調整，所以精確地測設鋪軌基標是保證軌道工程質量的關鍵。

1 工程概況

廣州軌道交通3號線北延段是廣州北部地區第一條軌道交通線路，構建了從新機場連接市區軌道交通網絡的快速交通走廊，是2010年舉辦第16屆廣州亞運會承諾的軌道交通線路之一。從3號線的廣州東站向北延伸至機場北站全長30.9 km，共設12個車站，設計最高行車速度為120 km/h，全部為地下線。土建工程采用24臺盾構機施工，軌道工程分A、B標段，A標段采用60 kg/m鋼軌，9號道岔4.6 m間距交叉渡線道岔組合1組，9號單開道岔6組，分別位于同和站、嘉禾站;B標段有兩組9號單開道岔5.0 m間距交叉渡線，交叉渡線由4組單開道岔、2組銳角轍叉和2組鈍角轍叉組成的菱形交叉線組成，全部為地下整體道床。工程總投資108億元，已于2010年10月30日開通運營。

2 組織架構與儀器設備

2.1 組織架構

在項目工程部組織和指導下，測量工作由工程部管理。按1 km為一個測設單元，一個作業面需要12人組織作業。全過程分為平面組和高程組:平面組8人，主要擔任導線復測、平差，控制基標的布設、放樣、平差;高程組4人，主要負責水準復測、基標高程的調校、基標最終使用時的技術交底。

2.2 測量儀器設備

主要測量儀器設備見表1。

表1 主要測量儀器設備

3 測量作業內容

3.1 測量作業流程

測量作業流程見圖1。

圖1 測量作業流程

3.2 控制點的交接和復測

地下鐵道隧道結構的中線方向、里程、高程等均是由地面引入，為保證隧道內的鋪軌精度，要求鋪軌前應全面對其檢測，通過貫通測量后，對施工控制點進行統一的調整和平差后再設置基標，以保證基標的精度。

鋪軌基標的測設依據為業主提供的聯測施工導線點，測量人員持交樁表逐樁核對、交接確認。使用經過有關部門檢測合格的全站儀和精密水準儀，對交接的導線點進行復核聯測。

復測前根據已有點位資料計算轉折角、邊長、高差，在現場與實測結果相比較，以業主所提供點位資料的前兩個施工控制點和最后兩個施工控制點作為已知點進行嚴密平差。如若平差結果滿足《城市軌道交通工程測量規范》規定的精度，即可利用該導線點測設鋪軌控制基標。復核聯測應滿足以下要求:

1)平面測量精度要求。①控制點導線測量應采用Ⅱ級或以上全站儀左右角各測兩測回，左右角平均值之和與360°較差小于6″，導線邊長測量往返各測兩測回，測回間較差應小于5 mm，往返測平均值較差應小于4 mm;②數據處理應采用嚴密平差計算，各相鄰點間縱、橫向中誤差限值:直線段，縱向為±10 mm，橫向為±5 mm;曲線段，縱向為±5 mm，曲線段小于60 m時橫向為±3 mm，大于60 m時橫向為±5 mm;③在直線上其與180°較差不應大于8″，曲線折角與相應的設計較差，中線小于60 m時不應大于20″，點間距大于60 m時應不大于15″。

表2 水準觀測的主要技術要求 m

3.3 鋪軌基標測設的內業工作

3.3.1 鋪軌基標測設位置的確定

根據鋪軌綜合設計圖，利用調整好的施工控制導線點和水準點測設鋪軌基標。鋪軌基標測設時，應首先測設控制基標，而后在控制基標間測設加密基標和道岔基標。控制基標在直線線路每120 m設置1個，曲線線路除曲線元素點設置控制基標外，還應每60 m設置1個。直線線路設置在線路中線的右側，曲線線路設置在線路外股一側，道岔鋪軌基標一般設置在直股和曲股的兩側。加密基標在直線線路每6 m設置1個、曲線線路每5 m設置1個，加密基標在直線、曲線、道岔均設置在線路外側。

3.3.2 鋪軌基標坐標及高程的計算

為滿足實際需要，采用統一坐標系下不受線性限制的復合辛普森公式作為計算鋪軌基標坐標的數學模型，在設有豎曲線地段采用不受坡度和半徑大小影響的嚴密公式作為計算豎曲線高程的數學模型，并以此編寫程序計算鋪軌基標的坐標和高程。

3.4 鋪軌基標測設的外業工作

3.4.1 鋪軌基標測設的基本原則

由于地鐵施工時車站控制點一般從地面直接投測，精度比較高，加之車站線路一般為直線，線路與站臺間距限差要求較高，不宜在車站進行線路調整。因此在基標測設中，堅持“車站不動，調整區間”的原則，以“兩站一區間”為鋪軌單位，進行鋪軌基標測設。

3.4.2 鋪軌基標的布置

根據軌道結構類型和施工需要，控制基標與加密基標具體布置主要按坐標實測法進行測設。鋪軌控制基標(銅制基標)和加密基標(普通基標)設置在結構底板上，首先在結構底板進行鉆孔植筋，包封混凝土，埋設控制基標，然后采用實測法進行測量，并計算數據。用紅油漆在地面標明其點位且在側墻上標識出相應的里程，同時采用全站儀三角高程法測定點位高程，以此對軌道設計高程、方向相比較計算出基標樁與軌頂的高差和到鋼軌內側的距離，達到調整軌道的目的，基標結構和布置見圖2、圖3。

3.4.3 控制基標的測設

圖3 整體道床控制基標設置

由于3號線北延段隧道是以車站和區間分段施工，所以測量控制基標也要分段分批測放。鋪軌控制基標的測設是以“兩站一區間”為測設單位，主要采用全站儀坐標實測法(見圖4)。控制基標的測設精度直接影響加密基標的測設精度，故放樣控制基標應注意:每放樣一個控制基標，必須進行儀器歸零檢核，歸零誤差應在限差之內，否則重新放樣。計)，角度與邊長不能滿足限差要求時，則應重新進行調線測量，直至滿足要求為止。

圖4 控制基標布置

控制基標埋設完成后，應對其進行檢測，檢測內容、方法與各項限差需滿足:檢測控制基標間夾角時，其左、右角各測兩測回，左右角平均值之和與360°較差應小于6″，距離往返觀測各兩測回，測回較差及往返較差應小于5 mm;直線段控制基標間的夾角與180°較差應小于8″，實測距離與設計距離較差應小于10 mm，曲線段控制基標間夾角與設計值較差計算出的線路橫向偏差應小于2 mm;在地下施工控制水準點間，應布設附和水準路線測定每個控制基標的高程，其實測值與設計值較差應小于2 mm。

3.4.4 加密基標的測設

由于一條線路將埋設大量的鋪軌基標，因此測設鋪軌基標時必須采用分段控制、中間加密的方法，即先測設控制基標，然后在控制基標間測設加密基標。加密基標測設時等距不等高，只是其測設依據為已經精確測設的控制基標。以控制基標間的方向，按加密基標的里程，在控制基標間測設加密基標。加密基標的高程依據控制基標高程用精密水準儀測定。

直線每6 m一個加密基標平面位置和高程測定的限差符合下列要求:

縱向，相鄰基標間縱向距離誤差為5 mm;橫向，加密基標偏離兩控制基標間方向線距離為±2 mm;高程，相鄰加密基標實測高差與設計高差較差不應大于1 mm，每個加密基標的實測高程與設計高程不應大于2 mm。

曲線每5 m一個加密基標平面位置和高程測定的限差應符合下列要求:

縱向，曲線加密基標間縱向距離允許誤差為±5 mm;橫向:加密基標相對于控制基標的橫向偏距不應大于2 mm;高程，相鄰加密基標實測高差與設計高差較差不應大于1 mm，每個加密基標的實測高程與設計高程不應大于2 mm。

3.4.5 道岔基標的測設

地鐵線路道岔有單開道岔、交叉渡線道岔組合，對這些道岔的鋪軌基標測設應根據道岔鋪軌基標圖進行。測設時可先對道岔的岔心、交點、主線和側線進行測設，然后根據鋪軌基標與上述各線路中線和交點的關系，利用控制基標直接測設，同樣以精密水準測量方法確定其高程。

岔區基標一般測設在線路一側(見圖5)，但各種類型道岔的控制和加密基標位置各異，而且它的位置

鋪軌控制基標的測設包括3個步驟:①根據現場方便施工需要，采用全站儀坐標實測法測設控制基標，精度滿足施工要求;②控制基標埋設完成后，應對測設單位的控制基標進行串線測量，主要檢測控制基標間角度、邊長、高差等幾何關系是否滿足施工要求;③鋪軌控制基標的高程則利用施工控制水準點測定，其觀測方法和限差同精密水準測量。

控制基標測設往往進行多次，控制基標高程及其之間的水準測量技術要求按二等水準測量進行施測，水準網閉合差小于8(L為水準路線長度，以km隨設計圖、施工方法與機具而變化。另外，道岔岔心定位及道岔結構各元素點相對精度要求高，而且自成一體。因此，在基標測設前首先要研究基標設計圖，然后確定測設步驟。

圖5 岔區基標布置

加密基標、道岔鋪軌基標經自檢滿足規范要求后，立即上報監理工程師檢測。當鋪軌基標檢測合格后，方可根據鋪軌基標鋪設軌道、灌注混凝土整體道床。至此，鋪軌基標的測設工作全部完成。

4 測量保證措施

1)測量工作必須堅持復核制，執行有關測量技術規范，按照規范技術要求進行測量設計、作業和檢測，保證各項測量成果的精度和可靠性。

2)測量記錄資料應真實、準確、工整，測量原始記錄必須現場同步作出，嚴禁事后補記，原始資料不允許涂改，不合格的應當補測或重測。

3)測量的外業工作必須有多余觀測，并構成檢核條件;內業工作應堅持兩人獨立平行計算和相互檢核。

4)利用已知點(包括控制點、方向點、高程點)進行引測、加密點位和工程放樣前，必須堅持先檢測后利用的原則。

5)控制基標測設完成以后，需兩組測量人員交換獨立進行外業復測，復測時需通知駐地測量監理旁站記錄。

6)測量儀器在施工前必須送到專業檢測機構鑒定，保證鑒定合格證書齊全，由專人保管，測量儀器日常應有專人保管，并做好日常養護。

7)為保證隧道內的鋪軌精度，要求鋪軌前應全面檢測，通過貫通測量后，對施工控制點進行統一的調整和平差后，再設置基標，以保證基標的精度。

5 結論與建議

1)軌道工程測量的主要工作是鋪軌基標測量，其實質是按照設計線路和鋪軌綜合設計圖的要求，以一定的間隔，在線路中線或其一側測設具有精確平面坐標和高程的標志，作為鋪軌的平面和高程依據。通過采用上述方法和措施，本工程測量滿足了鋪軌設計的精度要求。

2)在軌道工程測量工作中精度高、難度大的工作是控制基標的測設，而控制基標的測設關鍵是歸化改正。

3)由于一條線路將埋設大量的鋪軌基標，因此測設鋪軌基標時必須采用分段控制、中間加密的方法，即先測設控制基標，然后在控制基標間測設加密基標，這樣才能保證每一個鋪軌基標的精度達到規范要求。

4)測設控制基標時，從一個測設單位附合至下一測設單位時，全長閉合差必須滿足規范要求，并要注意與結構的關系，特別注意在車站內完成基標測設后應檢查基標與站臺之間的距離，避免軌道侵限。

［1］GB 50308—2008城市軌道交通工程測量規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2008.

［2］GB 50157—2003地鐵設計規范［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

［3］廣州市軌道交通三號線北延段軌道工程總承包項目測量方案［R］.廣州，2009.

［4］袁寬瑤，薛育山.對加密基標布設的一點建議［J］.都市快軌交通，2003(3):22-23.

［5］季明康，余興建.淺談城市軌道鋪軌工程的測量監理［J］.廣東建材，2007(3):84-86.

［6］程政.上海軌道交通2號線西延伸段地下軌道施工技術［J］.鐵道標準設計，2006(9):22-25.

Techniques and Methods of Track-laying Surveying for Urban Rail Transit Projects

Xu Shunming1，2Chen Xuefeng2
(1.Guangzhou Metro Corporation，Guangzhou 510380;2.School of Surveying and Mapping，Wuhan University，Wuhan 430079)

Abstract:Taking the north extension section of Guangzhou metro Line 3 as an example，the article describes the important steps in the home and field work for establishing the base standard for track-laying and introduces the adopted precise measuring instruments，measurement methods and effective measures to ensure measurement accuracy.Results indicated that precision of a track-laying project was ensured to meet the design requirements. Conclusions and recommendations for track-laying were obtained.

Key words:urban rail transit;base standard for track-laying;measurement

U231

A

1672-6073(2012)02-0079-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2012.02.020

收稿日期:2011-07-18

2011-07-30

作者簡介:徐順明，男，在讀工程碩士，高級工程師，從事地鐵工程施工測量及測量技術管理，xushunming@gzmtr.com

(編輯:郝京紅)