基于任意設(shè)站的地鐵軌道施工與測量技術(shù)研究

徐帥

摘要：通過在青島地鐵1號線軌道工程中的實際應(yīng)用，表明采用基于任意設(shè)站的地鐵軌道測量技術(shù)具有精度高、安全可靠、有利于地鐵軌道施工工作的高效進(jìn)行、有利于運營后軌道的檢測與維護(hù)等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：地鐵軌道;軌排;任意設(shè)站;精調(diào)施工;

軌道作為列車的直接載體，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到列車運行的安全性與乘客乘坐的舒適性[1]。因此，保證軌道的高平順性與精確的幾何尺寸是軌道施工測量需要保障的重點工作。本文依托青島地鐵1號線工程，重點研究了任意設(shè)站控制網(wǎng)測量的相關(guān)工作，對其他類似工程也具有重要的參考意義。

1任意設(shè)站控制網(wǎng)測量

1.1控制點的布設(shè)

任意設(shè)站控制網(wǎng)的布設(shè)在施工控制點的基礎(chǔ)上布設(shè)控制點，控制點沿線路兩側(cè)約每隔35-50米（根據(jù)曲線半徑）布設(shè)一對控制點、橫向間距應(yīng)不超過結(jié)構(gòu)寬度。各控制點應(yīng)設(shè)于設(shè)計軌道頂面以上80-110cm的地方并應(yīng)大致等高。

1.2任意設(shè)站平面控制測量

使用的全站儀測角精度不大于±1″，測距精度不大于±2mm+1ppm，應(yīng)具有自動目標(biāo)搜索、自動照準(zhǔn)、自動觀測、自動記錄功能，如LeicaTS60，以及配套棱鏡及測量標(biāo)志。

每次置鏡任意設(shè)站，以前后各2對共8個控制網(wǎng)點為測量目標(biāo)，每個設(shè)站點與上站重疊觀測2對控制點、遞進(jìn)2對控制點，以保證每個控制點被測量2次，同時觀測視距不得大于120m。示意圖如下：

根據(jù)施工需要分段測量時，區(qū)段間應(yīng)重復(fù)觀測不少于4對控制點。區(qū)段接頭不應(yīng)位于車站范圍內(nèi)。

1.3 任意設(shè)站高程控制測量

由于地下空間、視線、通視等條件影響水準(zhǔn)測量一般不容易進(jìn)行，因此高程測量也采用任意設(shè)站三角高程測量方法進(jìn)行，測量時與平面測量同時進(jìn)行。任意設(shè)站三角高程控制網(wǎng)點所構(gòu)成的高程閉合環(huán)閉合差不得大于2㎜。平差后的各項精度指標(biāo)為高差改正數(shù)不大于±1㎜，高程中誤差不大于±2㎜，平差后相鄰點高差中誤差不大于?±1㎜。

2軌道施工測量

2.1軌排粗調(diào)

根據(jù)軌道道床類型，每隔5m在曲線內(nèi)側(cè)距離線路中心線1.3～1.7m的隧道側(cè)壁上埋設(shè)軌排粗調(diào)的軌排基準(zhǔn)標(biāo)。首先，任意設(shè)站后視4對任意設(shè)站控制網(wǎng)點，逐點測量軌排基準(zhǔn)標(biāo)的三維坐標(biāo)（一站測量范圍為測站距軌排基準(zhǔn)標(biāo)?5～90m，最遠(yuǎn)不得超過最遠(yuǎn)端任意設(shè)站控制點的距離）; 接著，根據(jù)設(shè)計參數(shù)計算出軌排基準(zhǔn)標(biāo)的里程、偏距和軌排基準(zhǔn)標(biāo)的頂面標(biāo)高;最后，現(xiàn)場利用活動直角尺分別量取軌排基準(zhǔn)標(biāo)到曲線內(nèi)軌的高差、偏距，通過與計算得到的偏距、高差對比，輔助道尺進(jìn)行軌排高低、方向、軌距、超高調(diào)整。

2.2軌排精調(diào)

工具軌排粗調(diào)好后，采用高精度全站儀配合軌道檢測小車對已粗調(diào)的軌道線路幾何尺寸進(jìn)行精調(diào)測量，確定軌道線路幾何狀態(tài)與設(shè)計值偏差，并通過調(diào)整支承螺桿來實現(xiàn)軌排的精調(diào)。

軌排精調(diào)通常應(yīng)遵循“先軌距、后高低水平（超高）、再軌向”的原則。軌排調(diào)整過程中釆用施工模式測量，逐枕測量調(diào)整，要求所有幾何尺寸均調(diào)整到1mm以內(nèi)。

軌排精調(diào)采用軌道精調(diào)測量系統(tǒng)外業(yè)測量軟件，建站時觀測的任意設(shè)站控制點不少于4對，全站儀架設(shè)再線路中線附近，位于所觀測的任意設(shè)站點中間，每一測站參與平差計算的任意設(shè)站控制點最少不少于6個，更換測站后，相鄰測站重復(fù)觀測的任意設(shè)站控制點不少于2對。

軌檢小車面向全站儀由遠(yuǎn)及近測量，每一測站測量距離不大于70m， 全站儀距離軌檢小車的距離宜為5-70m。軌道基座棱鏡對稱放置，間距2m，逐點進(jìn)行外業(yè)測量。測量完成后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果提供給施工人員，人工對軌排的平面、高程、軌距、超高進(jìn)行調(diào)整。

2.3 軌道精調(diào)

軌道精調(diào)的測量、計算方法是利用軌檢小車按0.125m的采樣間隔獲取軌道測點的靜態(tài)空間位置，計算輸出軌道測點處的軌距、超高、左軌向、右軌向、左高低、右高低、扭曲、水平、軌距變化率等內(nèi)部幾何尺寸;以及對應(yīng)中線和左右軌的平面里程、軌面里程、平面坐標(biāo)、高程等軌道外部幾何尺寸;同時計算輸出每個軌枕點的橫向偏差與豎向偏差、軌距與水平偏差。然后，根據(jù)這些信息找到軌道的問題區(qū)段，采用軌道精密快速檢測系統(tǒng)提供的調(diào)整方案指導(dǎo)施工人員進(jìn)行精調(diào)件的更換，精調(diào)完成后的軌道靜態(tài)檢測TQI管理值小于5㎜。

3工程實例

青島市地鐵1號線線路南起于黃島區(qū)峨眉山路與長江路交叉口的峨眉山路站，終至城陽區(qū)東郭莊站，線路全長59.9km，共設(shè)置41座車站。本工程為1號線工程汽車北站至流亭機場站盾構(gòu)隧道區(qū)間，該區(qū)間含直線段與曲線段，平面與高程均與車站高級點聯(lián)測。

3.1 任意設(shè)站點的埋設(shè)方案

本工程中，任意設(shè)站控制點控制點測量組件采用精加工元器件，由1Cr18Ni9不銹鋼材料制作。軌道基礎(chǔ)控制點標(biāo)志重復(fù)安置精度和互換安裝精度X、Y、Z三方向分別小于0.4mm、0.4mm、0.2mm。控制點測量組件由預(yù)埋件、平面測量桿、專用平面測量棱鏡、高程桿四部分組成。

預(yù)埋件在軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)測量前進(jìn)行埋設(shè)。首先在選定位置大致水平鉆孔，采用24mm左右直徑鉆頭，鉆深110mm。埋設(shè)時應(yīng)注意清孔干凈、保證預(yù)埋件應(yīng)盡量水平，采用速凝水泥或錨固劑填充孔位，然后安放預(yù)埋件，使速凝水泥或錨固劑沿預(yù)埋件外壁四周被擠出。速凝水泥或錨固劑凝固后進(jìn)行檢查，預(yù)埋件須穩(wěn)固，標(biāo)志內(nèi)及標(biāo)志頂面須無任何異物，并檢查保護(hù)蓋是否正常。

3.2 軌排粗調(diào)方案

軌排在支撐面上組裝到一定長度后對軌排進(jìn)行粗調(diào)，本工程軌排粗調(diào)直接釆用軌檢小車進(jìn)行粗調(diào)。如圖2所示，對某兩個特定軌排架而言，粗調(diào)順序為：1、4、5、8、2、3、6、?7、1、2、3、4、5、6、7、8。軌排中線調(diào)整到中線偏差滿足2mm要求;軌排標(biāo)高調(diào)整采用逐點調(diào)整，粗調(diào)后的軌道高程誤差控制在高程-5～0mm。粗調(diào)完成后，相鄰兩排架間用夾板連接，?接頭螺栓按1-3-4-2順序采用活動扳手?jǐn)Q緊。

3.3軌排精調(diào)方案

軌排精調(diào)是在軌道粗調(diào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，能夠調(diào)整的幅度很小，所以粗調(diào)應(yīng)達(dá)到一定的精度，才能提局精調(diào)的效率和保證精調(diào)的質(zhì)量，本工程將粗調(diào)和精調(diào)嚴(yán)格分開。軌排精調(diào)時，將鋪軌綜合圖線路曲線要素輸入至軌檢小車上的工業(yè)筆記本，任意設(shè)站控制點坐標(biāo)導(dǎo)入至高精度全站儀中，在軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析軟件中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，對粗調(diào)完成的軌道進(jìn)行精調(diào)。

3.4軌道精調(diào)方案

本工程軌道精調(diào)是在整個標(biāo)段軌道澆筑完成之后統(tǒng)一實施的。其測量方法與軌排精調(diào)基本一致。首先將軌道精調(diào)測量系統(tǒng)得到的調(diào)整數(shù)據(jù)打印成冊;然后技術(shù)人員用石筆在每個需要調(diào)整的扣件處進(jìn)行標(biāo)注; 最后仔細(xì)檢查核對后人工調(diào)整。

4結(jié)語

基于任意設(shè)站測量的地鐵軌道測量成果精度可靠，滿足地鐵軌道精密施工的要求。相鄰點的相對精度極高，保證了軌道的高平順性。基于任意設(shè)站測量的地鐵整體道床軌道鋪設(shè)工藝與精調(diào)測量技術(shù)能精確測量軌道幾何狀態(tài)，提供最優(yōu)的線路平縱斷面成果、貫通里程系統(tǒng)和平順性調(diào)整方案，為線路養(yǎng)護(hù)維修提供完整的軌道幾何形位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

王寶龍.地鐵軌道工程施工測量控制技術(shù)【J】.國防交通工程與技術(shù)，2018（S1）：32-35.