地鐵線路CPⅢ軌道控制網的應用

趙建華

摘 要：目前CPⅢ軌道控制網（以下簡稱CPⅢ網）主要運用于高速鐵路及客運專線，近年來，部分城市新建城市軌道交通（地鐵）線路也逐漸推廣應用CPⅢ網，從而使軌道施工精度得到了很大提升，同時對開通后的運營維護起到了關鍵指導作用。下面就城市軌道交通（地鐵）線路CPⅢ網的應用情況進行簡單分析總結。

關鍵詞：CPⅢ軌道控制網；高程；平面；運營維護；軌道測量小車；軌道精測；長軌精調；變形監測

中圖分類號：U239.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0005-04

Abstract： At present， CPⅢ track control network （hereinafter referred to as CPⅢ network） is mainly used in high-speed railways and passenger dedicated lines. In recent years， some new urban rail transit （subway） lines in cities have gradually popularized and applied CPⅢ network. Thus the precision of the track construction has been greatly improved， and the operation and maintenance of the track has played a key guiding role. The following is a brief analysis of the application of CPⅢ network in urban rail transit （metro） lines， which is summarized as follows in the paper.

Keywords： CPⅢ track control network； elevation； plane； operation and maintenance； track survey trolley； track precision survey； long rail precision adjustment； deformation monitoring

1 CPⅢ網概念及應用意義

CPⅢ軌道控制網是指沿鐵路（地鐵）線路布設的平面和高程控制網，平面起閉于基礎控制網（CPⅠ）或線路平面控制網（CPⅡ），高程起閉于線路水準基點，一般在線下施工完成并通過沉降變形評估后進行施測，為鐵路（地鐵）線路布軌道施工和運營維護的基準。

表1 CPⅢ樁間距布置原則

CPIII網為智能型全站儀自由測站邊角交會的三維控制網（軌道平面坐標和絕對高程），其點間距為縱向30-60m左右一對控制點（CPⅢ樁間距布置原則見表1），點對的橫向間距為10～20m，CPIII的精度要求很高，要求相鄰點位的相對點位中誤差≤1mm。因地鐵隧道凈空及曲線半徑均較小，根據隧道斷面結構圖，在車站、矩形和馬蹄形隧道等不同結構地段的布點方案有所不同（布點原則見圖1和圖2），控制點應高于軌面1.2～1.3m。CPIII測量組件主要構成有：預埋件、平面測量桿、高程測量桿、專用平面測量棱鏡。CPⅢ樁應沿線路埋設在路基兩側接觸網桿或其基礎、橋梁防護墻、隧道邊墻上、路肩上進行埋設。

CPⅢ網是為了適應鐵路客運專線（地鐵線路）軌道穩定性和平順性，為了保證這些施工過程中的高精度，而相應建立的一套完整的精密測量體系。CPⅢ網從底座板施工開始涵蓋軌道板（道床板）、長軌精調，后期運營維護等，貫穿整個無砟（整體道床）施工期及運營維護期。

2 CPⅢ網精測原理

CPⅢ網為鋪設鐵路客運專線（地鐵線路）和運營維護提供控制基準，采用五等導線精度要求施測或后方交會網的方法施測。為使軌道的幾何參數與設計的目標位置之間的偏差保持在最小。軌道的外部幾何尺寸體現出軌道在空間中的位置和標高，根據軌道的功能和與周圍相鄰建筑物的關系來確定，由其空間坐標進行定位。軌道的外部幾何尺寸的測量也可稱之為軌道的絕對定位。軌道的絕對定位通過由各級平面高程控制網組成的測量系統來實現，從而保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、站臺的空間位置坐標、高程相匹配協調。

（1）平面已知點聯測，采用自由設站CPIII平面觀測，每個已知點確保至少3站聯測貫通控制點，測量精度應滿足規范要求。

（2）高程控制點聯測，采用城市二等水準測量方式，聯測到CPIII控制點或CPIII控制點輔點上，精度應滿足規范指標要求。

3 CPⅢ網在地鐵線路上的應用

3.1 CPⅢ網在地鐵線路整體道床施工和長軌精調方面的應用

地鐵軌道施工單位負責整體道床施工和鋼軌（含道岔）鋪設，前期布設好CPⅢ樁并通過評估驗收（CPⅢ復測），在整體道床施工支模澆筑前上工具軌，將CPⅢ網坐標基礎數據導入軌道測量小車，進行測量分析并進行優化調整，確保整體道床在控制誤差范圍內進行澆筑，這樣對施工出來的整體道床偏差小，精度較高，確證了后期鋪軌后軌道幾何尺寸誤差小，且軌道長軌精調工作量大大減小。

整體道床施工完畢后開始鋪設標準軌，再把25m標準鋼軌通過現場閃光焊，焊接成無縫線路，再次利用軌檢小車進行絕對測量，將測量數據導入分析軟件，結合人工經驗制定精調方案（見圖3-6），然后安排人員進行軌道長軌精調（軌道精調流程見圖7），精調完畢后，再次利用軌檢測量小車進行一次絕對測量，此次測量數據及圖形作為最基準數據，主要是用于后期運營維護，當軌道線性線位發生變化時可進行對比分析，從而可評判軌道狀態變化情況，用以指導運營維修工作。

長軌精調基本原則：調整的原則是先軌向、后軌距；先高低、后水平，具體步驟如下：

（1）先軌向：根據軌檢數據幾何形位數據或曲線線型，通過削峰填谷的調整方法，先使得基本軌的軌向平順性指標滿足規范要求。

（2）后軌距：再根據軌距和軌距變化率的數據，調整另一根軌道的軌向，使得軌距和軌距變化率指標滿足規范要求。

（3）先高低：根據軌檢數據幾何形位數據或曲線線型，通過削峰填谷的調整方法，先使得基本軌的高低平順性指標滿足規范要求。

（4）后水平：再根據水平和扭曲的數據，調整另一根軌道的高低，使得水平和扭曲指標滿足規范要求。

長軌精調軌道幾何尺寸控制標準：軌距偏差：1mm；軌向偏差：1mm；水平偏差：1mm；扭曲偏差：2mm；軌距變化率：1‰之內。

3.2 CPⅢ網在結構變形監測方面的應用

《城市軌道交通試運營基本條件》（GB/T30013-2013）中要求對結構進行周期性監測，用以評估結構狀態和穩定性。目前傳統的做法就是，布設收斂點和沉降點等，定期開展測量工作（見圖8）。如果地鐵線路布設了CPⅢ網，那么可以借助CPⅢ網，使用軌檢小車對軌道進行絕對測量。線路布設的CPⅢ軌道控制網每個樁都有基礎數據（坐標），通過周期性測量，分析采集數據中絕對高程和平面兩個指標，可以判斷某一地段軌道平面和高程絕對值情況，從而可判斷此區段道床上拱或者下沉等變化情況，同時將新測量的數據或圖形和前期最早采集的基準數據或圖形進行對比分析（見圖9），對運營維護有著關鍵性的指導性作用。從而在結構變形監測方面可以節省道床沉降這部分的監測費用的支出。

3.3 CPⅢ軌道控制網在地鐵線路日常維修方面的應用

軌道幾何形位和平順性分析包括：軌距偏差、水平偏差、軌距變化率、扭曲、平面相對平順性、縱坡相對平順性、鄰點變化率等。地鐵線路軌道維修在保證幾何尺寸偏差值在允許誤差范圍之內，并且追求軌道質量的進一步提高，需要對軌道幾何參數進行不定期維修。特別是每月軌檢車動態檢測不良地段（見圖10），結合靜態檢查（使用軌距尺）數據，可利用軌道測量小車進行絕對測量，導入分析軟件，結合人工經驗分析，制定精調方案，然后指導班組對此地段進行精調維修，以提高線路設備質量，從而確保行車安全。

4 CPⅢ樁的日常維護

CPⅢ網建立以后，隨著結構變形也會對基礎網數據有一定影響，這樣繼續采取原始基礎數據會不準確，所以后期對CPⅢ樁的維護和復測工作至關重要。日常區間施工也會不同程度的對樁位造成破壞，無法使用，就需要進行補樁。建立CPⅢ樁基礎臺賬，并按期巡查，同時最好復測工作，一般要求3年一遍對CPⅢ軌道控制網進行復測，保證其精度可靠有效，從而更精確指導運營維護。

5 結束語

總之，隨著高速鐵路發展，越來越多的先進檢測和維護手段也逐步應用于地鐵線路上，運用先進的維護手段提高作業效率和線路設備質量，同時節約維修成本的支出，并做到確保地鐵運營線路的行車安全。

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