阜陽西站站場無砟軌道施工測量研究

劉希德，蔣 偉

（中交一公局西南工程有限公司，四川 成都 610000）

新建商丘—合肥—杭州鐵路商丘—阜陽段位于我國華中、華東地區，北起河南省商丘市，沿既有京九線向南，經安徽省亳州市、阜陽市，出阜陽后折向東至阜陽、淮南市界，線路全長268km。沿線經過河南省商丘市，安徽省亳州市、阜陽市。其中河南省商丘境內正線線路長度47.99km，安徽省亳州境內正線線路長度66.96km、阜陽境內正線線路長度153.09km。

新建商丘—合肥—杭州鐵路商丘—阜陽段改擴建既有車站1座，新設車站7座、線路所1個。其中，河南省境內改擴建車站 1座、新建車站1座，分別為商丘站和商丘新區站；安徽省境內新設車站6座、線路所1個，分別為蘆廟站、亳州南站、古城東站、太和東站、阜陽西站、后竹園線路所、潁上北站。

阜陽西站位于安徽省阜陽市境內，車站位于新建路西側、省道102南側、阜陽機場東側，周圍交通便利。車站中心里程為DK184+260，上行距離太和東站31.020km，下行距離潁上北站55.019km，車站性質為中間站。項目測量人員的首要任務就是完成線上CPⅢ建網及復測任務進而對無砟軌道進行控制測量，完成放樣、復核等工作。

1 施工測量規范及依據

根據該工程的實際情況，在現場采取了相應的施工測量方法和控制措施。測量放樣人員必須根據現場的實際情況選擇放樣方法和檢查方法，如精度要求、控制點分布、場地條件、現有儀器、計算工具等。不同類型的工程和同一工程的不同階段、不同部位對放樣點的精度要求不同，因此對測站和放樣點的精度要求也不同。

在施工過程中應嚴格按照規范限差執行，藍圖中設計有特殊要求的，應嚴格按照設計要求執行。

2 施工測量放樣要求

儀器的日常維護工作有利于延長其使用壽命，保持其精度和穩定性?，F場必須安排專門的技術主管工程師負責進行儀器的維護和保管。

（1）參加現場施工測量作業的人員必須是該工程的測量人員或技術人員，持證上崗。

（2）施工現場有許多大型機械、施工隊伍，為防止測量儀器發生意外事故，從而降低儀器使用的精度、穩定性、破壞內外部零部件，測量員在操作儀器設備的過程中距離不得＞1m。如因操作、管理不當造成儀器損壞的，由相關人員負責。

（3）測量儀器必須定期送檢，鑒定合格后才能投入使用。不得超期（超出鑒定有效日期）使用或在精度不達標的情況下使用，對使用違規儀器造成的一切測量事故，追究相關人員的責任。

（4）在陰雨、濕潮的外界環境中測量之后，務必將測量儀器表面擦拭干凈，放置在通風干燥的地方使水蒸氣干燥。

（5）建立項目入庫的儀器設備管理臺賬，包括儀器編號、機器型號、規范精度標準、使用及校準記錄，以確保測量儀器在項目控制范圍內使用。

（6）為了有效避免測量儀器精度指標下降對測量數據的影響，不但要每年在國家授權計量檢定單位進行年度鑒定，在日常使用的過程中還要做好儀器設備使用前后的日常檢驗和獨立校準，確保儀器精度滿足要求后再投入現場使用。

3 現場施工測量準備

鋪設無砟軌道前，按照相關無砟軌道鋪設條件評估文件對路基、橋梁、涵洞的變形進行系統評估，確定路基施工后的沉降變形、橋涵基礎沉降、梁體徐變、不同過渡段的差異沉降滿足設計要求，符合無砟軌道的鋪設條件。

滿足鋪設條件后，首先根據CPⅡ平面高程控制網，建立包括CPⅡ平面控制網和高程控制網在內的無碴軌道施工控制網，然后進行無砟軌道安裝測量，主要包括加密樁測量和軌道安裝測量；最后進行軌道竣工測量。為了滿足CPⅢ控制點的建立，首先對CPⅡ控制網絡進行加密。使用全站儀（Ⅰ〃級）進行4次觀測，兩端CPⅡ控制點分別開閉。CPⅡ控制網加密前需要重新測量。

3.1 CPⅡ控制網復測、加密

利用全球定位系統的GPS技術對CPⅡ控制網進行復測。CPⅡ平面控制網、GPS復測所用儀器精度和技術指標應符合《全球定位系統（GPS）鐵路測量規程》的規定。

3.2 CPⅢ平面控制網測設

CPⅢ控制網是鋪設無砟軌道、運營維護的控制依據。在CPⅡ加密控制網的基礎上，采用后交會法進行測量。按照《高速鐵路工程測量規范》進行埋設，沿線CPⅢ控制樁布設在線路兩側，縱向間距約60m、距線路中線約3.2m，進而保證無砟軌道線路平順性的要求。

（1）選擇靠近線路兩側的CPⅡ控制點，引出3個標準點至線路。在2個控制點之間設置標準點，且在兩個方向上可以觀測到2～3個控制點。

（2）當CPⅡ加密控制點不能滿足測量要求時，應在適當的位置布設輔助點，并通過輔助點或CPⅡ控制點來測量和設置標準點。

（3）放樣標準點時，進行2次測量，平面控制測量的標準誤差為±3mm。為了精確確定CPⅢ控制點，目標點之間的最大距離為150m，當測量和設置標準點的CPⅢ控制點時，至少需要搭接測量3～4對CPⅢ控制點以進行測量和比較。

3.3 高程控制網測設

在平面控制網測量工作完成后進行CPⅢ加密高程控制測量，必須行往返水準測量（在CPⅡ水準點進行起閉）。

高程控制網測量時，應完成2個測回（奇數站為后-前前-后，偶數站為前-后后-前），均方差為±1mm。水準聯測后嚴格調整CPⅢ高程控制測量，并按精密水準的規定進行平差計算。在返測中，以往測中的CPⅢ觀測點為中心，作為備用測點，也就是說，將原來的CPⅢ觀測點改為前后觀測點。

4 無砟軌道施工測量

該站場主線路基無砟軌道由CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅢ型板兩種結構形式組成，其中兩座框構橋上采取CRTSⅠ型雙塊式軌道板跨越，一座城市通廊中橋采取CRTSⅢ型軌道板跨越。

4.1 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道

（1）放樣點坐標計算。根據設計要求，道床板寬度為2.8m，為方便施工，放樣數據按3.2m計算，以線路兩側20cm向外位移為放樣點。軌頂面與底座板高差以實測高程計算為準，軌頭外側及放線點為0.7095m。無砟軌道安裝測量主要包括道床板、Ⅰ型雙塊式軌枕的測量。通過CPⅢ控制網放樣，復核道床模板的位置和標高，對道床板進行測量。平面采用坐標法測量，高程放樣按精密水準測量要求進行。雙塊式軌枕組裝后，經人工排軌精確調整后，方可進入下一步施工。

（2）軌排的精調。①通過全站儀目標跟蹤系統，觀察軌道探測車放置在軌道陣列上，得到棱鏡的三維坐標。通過測量手冊（手持微機）與全站儀的無線連接，軌道檢測車輛之間的藍牙連接，由安裝在微機上的專業測量軟件實時處理測量數據。軌道布置的方向、距離、水平和軌距應根據脫軌檢查小車的位置與測量手冊中連續顯示的設計平面和高程位置的偏差進行精確調整,完成軌排精調任務。②全站儀通過三腳架架設在與軌道垂直的固定端一側（50～600m范圍內選1處），至少向后觀測8個CPⅢ控制點，確保后視中所有CPⅢ點的三維坐標殘差在1mm以內，并保存觀測值。如果超過限值，需增加測量次數或找出原因，然后重新測量，直到限值關閉。③通過全站儀目標跟蹤系統，可獲得小車位置的軌道幾何位置，并連續顯示測量值與設計值的差值。可手動精確調整軌道排列，使小車位置的幾何位置與理論值一致。三維坐標與調整后軌道排設計值的偏差控制在0.5mm以內。精度達到標準后，檢查鎖定全部固定螺栓。④由于測站前后10m范圍內的測距過近，為保證平差精度，全站儀轉入下一測站時，對測站前后10m范圍內的5對軌道排列支撐單元進行微調。⑤各測站只負責站后60m范圍內軌距的測量和調整（距全站儀10m范圍內的軌距調整單元除外）。測站前軌道排由下一站測量并進行調整。在進行軌道排列的精確調整之前，必須對全站儀和軌道檢查小車進行校準。自由站設置完成后，可開啟檢軌小車的電源和信號發射器，使用測量手冊中的藍牙設備與檢軌小車連接，并連接全站儀藍牙，使傳感器導輪緊貼軌緣，將軌道檢測小車緩慢推至各軌道調整架上。通過全站儀的自動跟蹤功能，得到軌檢測車上棱鏡的三維坐標數據，在連續顯示偏差指示（里程位置方向、軌距、左右股道頂面水平與設計值的偏差）的同時，測量人員根據測量手簿顯示軌道排方向、水平、軌距通過工裝，按水平→方向→水平→方向→方向的順序依次精調，直至達到限差內，最后，檢查、固定螺栓。換站時，在上一站最后3～5個精調軌道調整架處進行搭接觀測。搭接觀測段約16m，最遠精調觀測距離不超過86m，當2個不同站搭接段同一精調位置的偏差超過限差時，應進行返工調整，直至滿足限差為止。當進行已澆筑混凝土段區域與新組裝區域精調作業時，為保證無砟軌道的高平順性，應在已澆筑段區域至少扣緊8根軌枕的鋼軌進行測設，并根據偏差值進行儀器的自動補償調整或人工補償調整，補償調整的量為1mm/10m。

4.2 CRTSⅢ型板式無砟軌道

（1）CRTSⅢ 型板精調原理。根據現場實際測量坐標結果和已知設計線路參數實時計算出道床板第二個承軌臺處球棱鏡的設計里程及偏距，再根據其里程、偏距計算得到標架上各球棱鏡的設計理論坐標數據，再與實際測量坐標數據進行比對，從而計算出對應調整工位的調整數值，然后反復操作，直至實現軌道板精調到設計位置。

（2）CRTSⅢ型道床板精調操作方法。①架設安平全站儀。第一，使用小型木質三腳架，架設位置不得影響儀器的穩定性（位置可選在未進行精調方向上的底座、精調完成的道床板上），腳架架設位置至少需要觀測到4～6對CPⅢ控制點，保證每個測站精調道床板數量≤5塊；第二，用電纜將分支端分別連接全站儀和無線電臺，主機端接至外接移動電源；第三，啟動全站儀，調整水平氣泡、精平儀器；第四，設置全站儀的內部參數，如GeoCOM端口、通信參數值、氣象參數值、圓棱鏡常數等項目。②測量標準架安置。第一，將兩個項目使用的測量標架按規定的線路方向放置在等待測量的道床板承軌平臺之上，接觸端靠近外鉗口，四角保持在地面上。沿里程增加方向調整道床板：1號標準架安放在第7對（含8對承軌平臺的道床板）或第8對（含9對承軌平臺的道床板）上，2號標準架放在第2對承軌平臺上；沿里程減少方向調整道床板：1號標準架放在第2對承軌平臺上，2號標準架放在第7對承軌平臺（含8對承軌平臺的承軌板）或第8對承軌平臺（含9對承軌平臺的承軌板）上；固定端和移動端根據全站儀的位置判斷，固定端放在左側，移動端放在右側。將測量架放置在需要定位和調整的兩塊軌道板的中心位置。沿里程增加方向調整道床板：3號標準架放置在等待精調道床板與相鄰的道床板第7對或第8對承軌臺上（根據現場道床板實際型號確定）。沿里程減少方向調整道床板：3號標準架放置在已經精調完畢的與等待精調道床板相鄰的道床板第2號承軌臺；活動端與固定端根據全站儀架設的位置進行判斷，右側放置活動端，左側放置固定端。第二，開啟無線信息顯示器電源，檢查電源指示燈和液晶顯示屏是否工作正常，正確設置無線信息顯示器的地址和通信通道。其中5個無線調節量顯示器，分別按其編號（1～5）放置在相應標準框的左右兩側指定位置（標準架自帶無線信息顯示器安裝架）。

（3）CPⅢ測量架站設置。①點擊全站儀內部后方交會設站選項；②調取當前所需測量的CPⅢ點號對應的坐標數據；③將全站儀架設在兩對CPⅢ控制點中間位置，相對觀測最大距離應≤120m；④每測站必須觀測的CPⅢ數量≥3對；⑤設站后方交會完成后，坐標平差計算精度滿足儀器設定的限值，只有儀器不提示超限報警時，方可進行該次測站測量，否則需重新設站或檢查設計坐標、儀器參數設定等；⑥下一站應與相鄰測站搭接2對以上的CPⅢ點進行觀測。

4.3 無砟軌道精調軟件操作步驟

（1）啟動電腦運行軟件，進入軟件操作界面。

（2）輸入項目所需參數并新建項目，保證項目的文件夾路徑與執行文件在同一目錄下。

（3）根據新建項目需求填寫系統參數，如精調方向（向大里程或小里程）、棱鏡參數、串行端口號等。

（4）在豎、平曲線項輸入線路設計文件（交樁文件）。

（5）所有設備接通后正式工作前，應對CRTSⅢ道床板精調測量系統進行檢測，確保所有設備在道床板精調測量前能正常通信。如果現場使用藍牙電臺，需要打開電臺藍牙，并將密碼和串行端口號配對（僅在首次使用時進行設置）。

（6）每次開始工作前或由于外部干擾而導致標準架碰撞或變形時，必須進行標準架校準。校準時參考操作系統指導書。

（7）將標準架放置在準備精調的道床板上，開始精確調校。

（8）將全站儀手動對準1號標準架左側棱鏡中心，點擊“測量”。如果開始精調第一塊道床板時，請不要選擇“搭接”。在軟件開始時，只能選擇“完成測量”模式，即在2個標準架上測量4個棱鏡。測量結束后，儀器回到1號標準J架的左側棱鏡。界面顯示調整信息，軟件自動將調整信息發送到顯示屏。精調工通過顯示屏上顯示的數據偏差值調整道床板的幾何位置。精調是一個重復的過程，需要對道床板進行多次調整，以滿足精度要求。

（9）調整完道床板后，輸入當前板號，保存數據。如果不滿足精調的限差要求，保存前需要在“備注”中輸入超出限制的原因。

（10）點擊“下一塊板”，儀器自動旋轉到下一塊板1號標準架的左側棱鏡位置進行精調測量。依次循環，直至完成精調。

5 道床板鋪設竣工測量

竣工測量是對線路中線和高程進行測量，貫通全線里程和高程。主要工作內容包括對線路中心線平面位置的檢測，測量內、外軌頂面高程及鋼軌的實際完成間距，記錄每一個測量點位的平面位置及高程，使用專業儀器測量并記錄其水平角度、豎直高度、變形；過程中采用軌道檢測車進行測量?？⒐y量完成后，整理并提交竣工測量成果資料。

6 加強先進工程測量技術的運用及人員能力提升

隨著我國鐵路工程建設科學技術的不斷發展，各種高科技測量工具已經在施工測量中得到了應用，電子計算機的廣泛應用和工程測量工具的不斷發展，使電子經緯儀、全站儀、數字水準儀、激光水準儀等先進的技術和工具出現在測量工作中，為現代化建設創造了有利條件。工程測量的自動化和數字化，特別是超站儀和全地形掃描儀的應用是地形、地貌測量技術的又一個里程碑，為工程測量工作提供了極大的便利。為了順應鐵路工程建設科學技術的發展，工程測量人員只有不斷深造，才能在工程中更好地展現自我價值。

7 結束語

測量質量的好壞直接決定了項目的綜合質量，而工程測量工作是從設計到實際施工的重要環節，影響著整個工程的設計階段、施工階段、竣工階段。因此，在無砟軌道施工過程中，必須高度重視精密測量工作，從制度、管理、人員、儀器全方面進行管控。