方 筠, 張俊生

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西渭南 714000;2.中鐵一局 鄭西指揮部,陜西 渭南 714000)

鄭西客運專線是國務(wù)院批準(zhǔn)的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中徐州至蘭州客運專線的中段,全長 458.279 km,全線采用旭普林 CRTS-Ⅱ型雙塊式軌枕無砟軌道。相對于有碴軌道而言,無砟軌道是以混凝土或瀝青混合料等取代散粒道碴道床,由于無砟軌道具有軌道平順性高、剛度均勻性好,確保了高速行車安全并有良好的乘坐舒適度,在世界各國鐵路上得到了程度不同的發(fā)展,在我國新建鐵路上所占的比例逐年增加。無砟軌道在鋪設(shè)施工過程中就如何進行測量、控制軌道的鋪設(shè)精度已成為關(guān)鍵技術(shù)。

1 無砟軌道平順度鋪設(shè)的精度標(biāo)準(zhǔn)

表1 無砟軌道平順度鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn) mm

無砟軌道施工精確測量不同于普通線路的施工測量,無砟軌道施工精度的要求比有碴軌道更高,鐵道部《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》[1]中要求無砟軌道施工質(zhì)量應(yīng)滿足表1的要求,測量弦長均為 10 m進行控制。

2 無砟軌道鋪設(shè)施工測量方案

為保證無砟軌道的施工質(zhì)量和精度,必須選用先進合理的測量方案,及時準(zhǔn)確地提供鋪設(shè)無砟軌道所需要的軌道位置和高程等參數(shù)[2]。在具體工程施工中采用了徠卡 GRP1000進行無砟軌道鋪設(shè)的施工測量控制。

2.1 無砟軌道施工測量設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

無砟軌道施工測量設(shè)備主要包括 1臺 GRP1000和 1臺徠卡 TCA2003全站儀。主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)如下:

(1)系統(tǒng)配置:1臺 GRP1000和 1臺徠卡 TCA2003全站儀。(2)測量速度:單一測量坐標(biāo)、超高、軌距只需 3～8 s。(3)軌道模式:數(shù)據(jù)更新頻率為 3Hz;LEICA TCA2003全站儀——3Hz;TGSFX傳感器——3 Hz。(4)TGSFX軌檢車測量范圍:軌距為 1 435 mm±225mm;超高為 25mm到 +65 mm;測量角度為10°到 +10°。 (5)系統(tǒng)精度:軌距(靜態(tài))為 ±0.3 mm;超高(靜態(tài))為 ±0.5 mm;GRP系統(tǒng)內(nèi)部精度為 ±0.5mm。(6)工作環(huán)境:溫度范圍為 10°到 +50°;濕度(無凝結(jié))為 80%。(7)系統(tǒng)質(zhì)量:測量就緒后總重27.0 kg。(8)全站儀配置:徠卡 TCA 2003全站儀的使用取決于環(huán)境,使用 1個 GEB171電池和 2個 CFVZSU30可提供典型的 LEICA GRP1000系統(tǒng)工作一天。

GRP1000測量系統(tǒng)主要由 TGSFX手推軌檢車,GBC100棱鏡和 GRPwin測量和分析軟件包三大部分構(gòu)成,如圖1所示。用于測量軌道高低、軌向、水平、軌距和里程,實時顯示當(dāng)前軌道位置與設(shè)計坐標(biāo)的偏差,測量和定位速度快,精度高,測量數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲、均自動完成。

圖1 GRP1000測量系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

2.2 三維絕對位置坐標(biāo)測量

單獨使用 GRP1000,可以測量無砟軌道平順度鋪設(shè)的相對精度。為了實施對無砟軌道三維絕對位置坐標(biāo)的精度要求,通過一臺徠卡 TCA2003全站儀來對GRP1000進行定位,TCA2003全站儀通過測量架設(shè)在控制點上的棱鏡進行測量定向,然后通過全站儀的自動目標(biāo)照準(zhǔn)功能和全站儀與 GRP1000之間的持續(xù)無線電通訊來完成無砟軌道三維絕對位置的坐標(biāo)測量,如圖2所示。

利用 GRP1000的測量軟件,顯示軌道軸線與設(shè)計中線的偏差,偏差值實時顯示在專用便攜式計算機的顯示屏上,如圖3所示。施工人員根據(jù)顯示屏上顯示的臨界數(shù)據(jù)調(diào)整軌道位置,使其與設(shè)計值充分吻合,從而確保在最終澆筑混凝土形成道床板之前能對軌道進行有效的調(diào)整。

圖2 三維絕對位置坐標(biāo)測量

圖3 GRP1000系統(tǒng)軌道當(dāng)前位置與設(shè)計位置的偏差顯示

2.3 無砟軌道平順度鋪設(shè)精度檢驗

文獻[1]中規(guī)定以 10m弦長為基準(zhǔn)對軌道的高低和軌向幅值滿足 10m弦正矢不超過 2mm。在進行測量檢驗時,采用 GRP1000軌道測量檢驗以每隔 5m間距采集軌道測量數(shù)據(jù),每相鄰 5 m測點的高低或軌向的理論值與實測值之差的絕對值不超過 2 mm[3]。Δhi=|(Hi+5-Hi)-(hi+5-hi)|≤2 mm,Δh為平順度的幅值;Hi為被測點高低或軌道向的理論值;Hi+5為被測點前 5m點的高低或軌道向的理論值;hi為高低或軌道向的實測值;hi+5為被測點前 5 m點的高低或軌道向的理論值。檢驗方法如圖4所示。

圖4 10m弦正矢測量方法

3 軌道測量作業(yè)

軌道測量作業(yè)如圖5所示,包括:(1)安裝 GRP1000;(2)確定 LEICA全站儀的位置和全站儀定向;(3)調(diào)整 GRP1000的棱鏡,使全站儀能對其自動跟蹤和照準(zhǔn);(4)進行軌道測量,軌道測量過程中,每次全站儀遷站后,需對上一測站已測軌道進行一定長度的重疊測量。軌道測量時可同時使用兩臺全站儀進行雙線軌道測量,先由測站 1的全站儀觀測第 1段軌道的 1～13號測點,然后將 GRP1000搬至另一軌道測量第 2段的 14～25號測點,由測站 2的全站儀同樣的方法觀測第 3段的 26～38號測點以及第 4段的測點。其中,測點 25、26和測點 1、39為交疊測量點。全站儀每次遷站的交疊測量點不少于 2個。

圖5 雙線軌道全站儀測量示意圖

4 無砟軌道施工測量的質(zhì)量措施

(1)培訓(xùn)測量技術(shù)人員,達到能夠熟練操作 GRP1000和全站儀 TCA2003,保證軌道三維絕對位置坐標(biāo)的測量精度。(2)布設(shè)控制點時,將控制點間距控制在 150～250 m之間,使得全站儀與 GRP1000棱鏡之間的距離控制在 125m以內(nèi),削弱大氣折光等外界環(huán)境因素對測量結(jié)果的影響[4]。(3)在測量過程中,全站儀遷站時必須保證至少 20m的交疊長度,使遷站前后采用不同控制點定向后軌道的平順度滿足精度要求。(4)定期采用檢核手段檢測 GRP1000的測量可靠性,并作好記錄,確保測量靈敏度的可靠性。

5 結(jié)束語

鄭西高速鐵路中鐵一局試驗段通過采用 GRP1000的軌檢小車軌距靜態(tài)測量其精度可達 ±0.3 mm,水平測量精度相對于 1 435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距可達 ±0.5 mm,使用 1臺全站儀進行雙線軌道測量的生產(chǎn)效率約為 700m/h,同時使用 2臺全站儀進行雙線軌道測量時,測量作業(yè)的生產(chǎn)效率可達1 000m/h,不但滿足了無砟軌道施工精度,保證了安全施工,還產(chǎn)生了良好的生產(chǎn)效益。

[1]中國鐵道出版社.客運專線無砟軌道工程測量技術(shù)暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2]杜永昌.高速與客運專線鐵路施工工藝手冊[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻出版社,2006.

[3]鐵路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所.新建時速 200公里客貨共線工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國鐵道出版社,2004.

[4]盧祖文.客運專線鐵路軌道[M].北京:中國鐵道出版社,2005.