高鐵測量控制網及無砟軌道精調施工研究

姚丙生

摘要：當前我國高速鐵路建設已進入高質量發展期，無砟軌道憑借其高平順性、低故障率的特性得到了更廣泛的應用。無砟軌道平順性受軌道的曲率、水平等幾何要素的直接影響，因此對軌道施工測量與技術控制提出了更精密的要求。以朝凌鐵路聯絡線建設工程為例，深入研究了CPⅢ精細化建網的技術要點，構建了高效建網方案。工程軌道靜態調整與動態調整，需綜合考慮動態監測數據和工程實測數據，通過優化調整精調控制參數，有效提高了精調準確性，具有良好的應用與參考價值。

關鍵詞：CPⅢ控制測量；無砟軌道；平順性測量；靜態與動態調整

0? ?引言

我國高速鐵路憑借其運載能力強、運營穩定的優勢，已成為我國國家交通建設的戰略性、關鍵性的重要基礎工程，取得了舉世矚目的成就。隨著我國鐵路建設進入高質量發展期，人們對于堅固耐用、平順性強的無砟軌道系統的建造、精調和維護技術的要求不斷提升。

無砟軌道的精調的前置基礎條件是建立良性有效的CPⅢ控制網，以為后期精調提供精確的坐標信息和測量數據。精確的控制網檢測數據可有效軌道精調的技術難度，降低靜態調整和動態調整頻次，提高高鐵線路建設質量。本文以朝凌鐵路聯絡線建設工程為例，深入研究了CPⅢ精細化建網的技術要點，構建了高效建網方案。

1? ?工程概況

朝陽至秦沈高鐵凌海南站鐵路聯絡線工程起點為京沈客專朝陽站，終點為巴圖營站朝陽端站線分界點，工程設計起訖里程DK418+161.28-DK34+000，全長33.33km。整體工程管段包括3座11294.79延米雙線特大橋、1座3373.69延米一般單線特大橋、5座1595.04延米一般雙線大橋、2座173.83延米一般雙線中橋。

工程橋梁正線長度總計13.063km。14段區間路基正線長度達6.46km。包括4條隧道，其中最長隧道為6.20km的巴圖營隧道。工程無砟道床鋪軌總長為74.086km，路基、橋梁施工與軌道工程的下部施工管段全線保持一致[1]。

施工過程中，在完成軌道板安裝和砂漿施工后敷設鋼軌，利用預制扣件固定在軌道板上，而后對其方向和位置進行精調。CPⅢ控制網的測量數據是精調過程主要參考數據，在未通車的聯調期進行動態調整，后利用動態調整進行完善補充，驗收合格以后鐵路方可進行運行通車[2]。

2? ?測量控制網前置準備工作

布置的測量控制網覆蓋工程全段，建網從工程內容角度共分為11個單元，部分路基段和橋梁段單獨設置一個單元。測量平面坐標系采用國家2000橢球獨立坐標系，高程系統采用“1985國家高程基準”。

控制網布設采用分級控制模式，數據處理端輸入最高級控制網的測量數據。本次無砟軌道建設工程采用三級控制網：第一級控制網為常規平面基礎控制網，主要用于基準坐標的定位；第二級控制網為線路控制網絡，測量的坐標基準數據，主要服務于工程的施工和精調；第三級控制網為軌道控制網，是在二級基準點上建立的高程檢測網[3]。由此構建起完整的三維定點檢測網絡，精準為軌道敷設和調整提供準確的數據信息，其精度控制指標如表1所示。

為提高工程檢測網絡的可靠性，建網前組建技術團隊，對現場施工段的沉降特性進行定點考察和評估。通過充分分析設計院提供的相關地形和地質的二次勘測信息，利用Aicgispro對信息進行處理和呈現，可對二等控制點基準網進行調整和加密[4]。工程采用使用CPⅢ多測回測角軟件進行數據采集，采用CPⅢ平差處理軟件系統進行數據分析預處理。

3? ?精細化建網方案

3.1? ?朝凌鐵路聯絡線CPII控制網加密

CPⅢ檢測控制網合理性和系統性直接影響無砟軌道的整體建設。鑒于實際工作量較大，為此需要謹慎地對CPⅡ進行布設和加密，以便形成科學高效的聯測方案，提高檢測系統精度。

3.1.1? ?CPII控制網的布設

在朝凌鐵路聯絡線建設工程中，CPⅡ控制網的布設需充分考慮軌道線路方向和特征，在地理建模軟件上初步設定二級控制點，距離控制在（500±20）m范圍內，與道路中線點的距離控制在（200±10）m范圍內，以保證檢測點既可以覆蓋項目建設全范圍，且各檢測點之間需要滿足交叉觀測的工程需求[4]。

當出現CPⅡ檢測點實際密度小于聯測要求時，可選用內插法增設。為了提高檢測網的聯測性能，對工程進行了二次平行檢測。檢測過程中，選擇2個監測控制點采用交邊法進行聯測測試[5]。項目通過GPS定位法，直接在地理信息軟件中明確了施工邊界，有效保證了控制點不被施工行為損害。

3.1.2? ?橋梁工程加密點布置

橋梁工程布置加密點需要埋設于防撞墻的頂面，布設采用強制對中法，CPⅡ加密點與CPⅢ檢測點相互獨立。加密點從橫縱兩個方向上進行固定，在縱向上要保證其與固定支座處于同一直線，與梁端的距離控制為0.5m。橋梁工程CPⅡ監測點位置如圖1所示。

3.1.3? ?路基段布設加密點

路基段在劃定限界內布設加密點，布設采用左右交替法，聯測標志點選擇埋設在接觸網桿之間，加密點應設置在柱狀墩上面，以免監測的空間監測視角受到交通狀況的影響[6]。隧道工程部分的CPⅡ加密點采用對中成對法進行布設，選擇埋設在電纜槽頂面，加密點間距略大于路基段，控制在300～500m。為避免監測點檢測視角受到隧道內機動設施的遮擋，將點檢設備布設在設施周圍0.2m的范圍以外。

3.2? ?朝凌鐵路聯絡線CPIII控制網布設與測量

3.2.1? ?CPIII控制網布設

CPⅢ檢測控制點采用沿線相對布設。要保證設置的全站儀的檢測范圍可以周邊12個檢測基點，每個檢測基點同時被3臺全測儀觀測。全站儀的布設點位可以與CPⅢ控制點位重合，以簡化約束條件計算量。對于工程建設過程中的特殊地段和重要地段，可根據實際需求假設控制點，控制點最終需構成系統控制網絡。

在朝凌鐵路聯絡線鐵道工程中，對于平坦空曠觀測條件較好的區域控制網，主要采用120m范圍的標準平面網構型。對于視野受阻、地形復雜、施工強度和壓力較大的區域控制網，主要采用60m四向交匯的平面控制網[7]。CPⅢ60m四向交匯平面控制網構型如圖2所示。

為實現檢測點之間的連測，不同等級的控制點之間需要形成聯網結構，全站儀需要同時檢測CPⅢ檢測點與CPⅡ加密點。一般聯網檢測時，可視的CPⅡ控制點密度應處于400～800m之間。CPⅢ測量組中采用同批次、同規格的光學棱鏡。需要定期對光學設備進行參數檢測與調整，以保證光學器件的檢測精度。

3.2.2? CPIII控制網測量

在實際測量過程中，根據朝凌鐵路聯絡線CPⅢ控制網實況與施工需要，對檢測區進行了分段，常規區段長度需大于4km。為了保證工程檢測精度，每段的重復觀測點應該超過6對，且需保證開端與末尾部分有獨立監測點[8]。分區點應該避開車站和連續梁，以防止重點區域檢測值失真。分區檢測的重疊段檢測點網絡結構如圖3所示。

4? ?無砟軌道靜態調整與動態調整

4.1? ?檢測數據指導下的靜態調整

靜態調整在施工后聯調過程中進行。通過檢測小車采集軌道數據，分析軌道的平順性，從而對軌道的幾何特性和線性參數進行調整，是軌道精調的核心環節。在朝凌鐵路聯絡線工程中，軌道平順性檢測采用精確度較高的30/300m檢測弦法則進行控制，平均8個軌枕分布一個測點，測點之間最短距離為5m，平順性根據二者之間的校核值進行計算。實踐證明，根據工程經驗進行靜態平順性控制最為穩定有效。

在鐵道部技術標準的基礎上，對朝凌鐵路聯絡線工程平順性檢測參數進行了進一步細化，允許基準偏差選定為±2mm。該標準可適用于路基、橋梁、隧道等多種工況環境，充分滿足精調需要。為了優化無渣鐵路靜態調整方案，調整標準選用1/1000的軌率變化率，以為無砟軌道系統扣件的調整提供充足余量空間。工程靜態調整結果表明，采用以上的靜態調整參數體系有效提高了軌道靜態調整精度。

4.2? ?檢測數據指導下的動態調整

根據動力學指標，充分考慮輪軌道荷載，對軌道進行線性微調，基本調整工藝流程如圖4所示。動態數據收集過程中，利用模型處理軟件可以得到動態測試的報告數據表與波形圖，經過數值分析和波形過濾后，可以得到不平順區段信息，確定不平順類型。在進行動態調整過程中，要充分考慮現場施工條件、外業數據與分析結果。針對分析出的超限點，需要根據超限等級確定其偏差與實際位置，修正報告中的里程信息。在實際進行動態調整時，針對部分區域超限報告指標類似，但波形圖線形表現出較大偏差時，需要對現場情況進行二次復測。

為提高朝凌鐵路聯絡線工程動態調整效率，超限點位置的調整主要采用軌距調整法和動力學指標法代替單一參數調整法。這是因為兩種方式對于不同不平順參數的影響是多向的，可使得整體參數值滿足檢測要求，減少了數據處理量。動態調整過程中，將軌距允許偏差設定為1mm。

5? ?結束語

無砟軌道平順性受軌道的曲率、水平等幾何要素的直接影響，因此對軌道施工測量與技術控制提出了更精密的要求。CPⅢ檢測控制網絡的合理性和高效性直接影響軌道的平順性，本文以朝凌鐵路聯絡線建設工程為例，分析CPⅢ檢測控制網絡在實際工程中的運用過程和技術要點，根據工程實況充分進行了CPⅢ建網的前置準備。

在施工階段，CPⅡ控制網的加密和CPⅢ監測網絡的布設是施工和精調的測量基礎，利用GPS與Arcgis等地理信息軟件，可實現對檢測數據點布設的優化調整。同時對路基、橋梁、隧道等不同施工區域檢測點布設進行分析，采用分段重疊的檢測點布設構型。

根據無砟鐵路精調需要，分別對動態調整與靜態調整的標準數據體系進行參數必選優化，通過采用1/1000的軌率變化率、基準偏差±2mm、30/300m檢測弦法，提高靜態調整精度。利用軌距調整與動力學指標法提高了動態調整效率。

參考文獻

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