汪建國(guó)
(中鐵一局集團(tuán)滬杭鐵路客運(yùn)專(zhuān)線項(xiàng)目經(jīng)理部,杭州 311100)
《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB 10601—2009)與《高速鐵路無(wú)砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南》(鐵建設(shè)函[2009]674號(hào))規(guī)定CRTSⅡ型板軌道基準(zhǔn)點(diǎn)(簡(jiǎn)稱(chēng)GRP)的作用為:為粗鋪軌道板和軌道板精調(diào)提供控制基準(zhǔn)。為保證高速列車(chē)在高速客運(yùn)專(zhuān)線上運(yùn)行時(shí)的安全性,以及乘坐旅客的舒適度,高速客運(yùn)專(zhuān)線的軌道必須具備高平順性和高穩(wěn)定性。軌道具備高平順性和高穩(wěn)定性的條件,除軌道結(jié)構(gòu)的合理外形尺寸、良好的材質(zhì)和制造工藝外,軌道的高精度鋪設(shè)是實(shí)現(xiàn)軌道初始高平順性的保證,而軌道板的高精度鋪設(shè)施工是滿(mǎn)足這一保證的先決條件,因此,軌道基準(zhǔn)網(wǎng)的測(cè)設(shè)必須滿(mǎn)足軌道板鋪設(shè)高精度要求,進(jìn)而滿(mǎn)足無(wú)砟軌道平順性的要求。
滬杭高速鐵路海航特大橋,在進(jìn)行GRP測(cè)量時(shí),出現(xiàn)以下技術(shù)問(wèn)題:
(1)定位點(diǎn)和GRP放樣測(cè)設(shè)時(shí),自由設(shè)站很難滿(mǎn)足精度要求,對(duì)GRP進(jìn)行平面測(cè)量時(shí),自由設(shè)站很難滿(mǎn)足精度要求;
(2)GRP搭接區(qū)段測(cè)量很難滿(mǎn)足精度要求;
(3)不同環(huán)境時(shí)段測(cè)量數(shù)據(jù)較差超限;
(4)連續(xù)梁上建站及測(cè)量時(shí)精度很難滿(mǎn)足要求;
(5)測(cè)量結(jié)果達(dá)不到精度要求的情況時(shí)有發(fā)生。
滬杭高速鐵路項(xiàng)目由于工期緊,交叉施工頻繁,加之GRP點(diǎn)測(cè)量精度要求極高,在進(jìn)行GRP埋設(shè)與測(cè)量時(shí),各種施工交叉作業(yè),給測(cè)量環(huán)境造成很大的影響,使測(cè)量工作進(jìn)展緩慢,一度出現(xiàn)測(cè)量建站、測(cè)量成果都達(dá)不到精度要求。面對(duì)壓力,技術(shù)人員認(rèn)真分析測(cè)量過(guò)程每個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)問(wèn)題成因歸納如下:
(1)建站精度超限主要是自由設(shè)站位置距CPⅢ各點(diǎn)距離不均勻,或采用的CPⅢ點(diǎn)沒(méi)有通過(guò)評(píng)估;
(2)搭接區(qū)GRP點(diǎn)不滿(mǎn)足精度要求和測(cè)量建站或測(cè)量過(guò)程中數(shù)據(jù)較差超限主要是兩次測(cè)量的溫度、濕度環(huán)境指數(shù)相差較大引起;
(3)橋上測(cè)量時(shí)橋上橋下大型施工機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)對(duì)精度影響極大,尤其是連續(xù)梁橋上GRP測(cè)量時(shí),由于無(wú)砟軌道測(cè)量控制網(wǎng)精度要求極高,橋面上下都不應(yīng)該有任何施工機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng)。連續(xù)梁橋段CPⅢ控制點(diǎn)完成20 d后對(duì)GRP進(jìn)行測(cè)量時(shí),必須對(duì)CPⅢ控制點(diǎn)再次進(jìn)行復(fù)測(cè)評(píng)估。
(4)偶爾測(cè)量精度超限,大多是CPⅢ孔棱鏡沒(méi)有放實(shí)或放歪,南方空氣濕度大,棱鏡鏡頭有水珠霧氣。因此在測(cè)量前對(duì)儀器檢查,測(cè)量途中也要檢查擦拭,儀器拿到工地開(kāi)箱20 min后進(jìn)行測(cè)量,使儀器和外界溫度環(huán)境一致。CPⅢ孔雜物也要檢查清理。平時(shí)對(duì)測(cè)量?jī)x器及棱鏡配件輕拿輕放嚴(yán)格保管。
(5)從誤差理論和測(cè)量實(shí)踐分析,每測(cè)段長(zhǎng)度不應(yīng)少于300 m,測(cè)量過(guò)程應(yīng)該固定一套儀器設(shè)備完成。同一測(cè)站建站觀測(cè)CPⅢ控制點(diǎn)不應(yīng)少于4對(duì),觀測(cè)GRP點(diǎn)不應(yīng)超過(guò)14個(gè)。
新建滬杭高速鐵路采用CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道,在軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)評(píng)估通過(guò)及混凝土底座板(橋上)或支承層(路基)完成后,依據(jù)CPⅢ控制網(wǎng),采用全站儀自由設(shè)站極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)GRP點(diǎn),為減少測(cè)量工作,此時(shí)可同時(shí)測(cè)設(shè)軌道板安置點(diǎn)(施工稱(chēng)定位錐點(diǎn))。軌道板的粗鋪和精調(diào)就是利用軌道安置點(diǎn)和GRP完成。
依據(jù)CPⅢ控制點(diǎn),測(cè)設(shè)軌道安置點(diǎn)和GRP時(shí),自由設(shè)站觀測(cè)的CPⅢ控制點(diǎn)不少于3對(duì),相鄰測(cè)站重復(fù)觀測(cè)的CPⅢ控制點(diǎn)不少于1對(duì)。軌道安置點(diǎn)和GRP放樣時(shí),自由設(shè)站點(diǎn)的精度應(yīng)滿(mǎn)足表1要求。
表1 軌道板安置點(diǎn)和GRP放樣時(shí)自由設(shè)站點(diǎn)的精度
自由設(shè)站精度滿(mǎn)足要求后,CPⅢ控制點(diǎn)的坐標(biāo)不符值應(yīng)滿(mǎn)足表2所示要求。
表2 CPⅢ控制點(diǎn)坐標(biāo)不符值限差要求 mm
若CPⅢ控制點(diǎn)坐標(biāo)不符值不滿(mǎn)足表2的要求時(shí),在保證CPⅢ控制點(diǎn)不少于2對(duì)的前提下,應(yīng)剔除超限CPⅢ點(diǎn)重新自由設(shè)站,直到滿(mǎn)足要求后,對(duì)軌道板安置點(diǎn)和GRP進(jìn)行放樣,并滿(mǎn)足以下要求:
(1)軌道板安置點(diǎn)的放樣距離不應(yīng)大于100 m;
(2)安置點(diǎn)平面定位允許誤差應(yīng)滿(mǎn)足±5 mm;
(3)GRP平面定位允許誤差應(yīng)滿(mǎn)足±5 mm。
GRP放樣埋設(shè)完成后,按照《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10601—2009)對(duì) GRP的三維坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。平面坐標(biāo)測(cè)量和高程測(cè)量應(yīng)該分開(kāi)進(jìn)行測(cè)量。精度滿(mǎn)足表3要求。
表3 相鄰GRP點(diǎn)間相對(duì)精度要求 mm
4.1.1 測(cè)量前的準(zhǔn)備及建站工作
儀器應(yīng)采用標(biāo)稱(chēng)測(cè)距≤(1 mm+2 ppm)和標(biāo)稱(chēng)方向測(cè)量精度≤1″的智能型全站儀。
滬杭高速鐵路GRP點(diǎn)平面測(cè)量外業(yè)數(shù)據(jù)采集,采用了西南交通大學(xué)研制的軌道基準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集軟件(TRN DMS)。外業(yè)左右線分別設(shè)站觀測(cè),同一測(cè)站觀測(cè)的CPⅢ控制點(diǎn)不應(yīng)少于4對(duì),觀測(cè)的GRP點(diǎn)11~14個(gè)(包括與上一站搭接的5個(gè)GRP點(diǎn))且最近的GRP點(diǎn)距設(shè)站距離不小于10 m,其精度應(yīng)滿(mǎn)足表4要求。
表4 GRP測(cè)量自由設(shè)站點(diǎn)精度要求
自由設(shè)站測(cè)量完成和精度滿(mǎn)足要求后,CPⅢ控制點(diǎn)的坐標(biāo)不符值應(yīng)滿(mǎn)足表2的要求。若不滿(mǎn)足時(shí),在保證CPⅢ控制點(diǎn)不少于3對(duì)的前提下,應(yīng)剔除超限CPⅢ點(diǎn)重新自由設(shè)站,直到滿(mǎn)足要求后,進(jìn)行GRP點(diǎn)平面觀測(cè)。
4.1.2 GRP點(diǎn)平面觀測(cè)
同一測(cè)站的CPⅢ控制點(diǎn)和GRP點(diǎn)測(cè)量,應(yīng)采用全站儀正倒鏡進(jìn)行多個(gè)半測(cè)回觀測(cè)。先觀測(cè)所有CPⅢ控制點(diǎn),再由遠(yuǎn)及近觀測(cè)所有GRP點(diǎn)。GRP點(diǎn)的觀測(cè)不應(yīng)少于3個(gè)測(cè)回,CPⅢ控制點(diǎn)不應(yīng)少于4個(gè)測(cè)回。測(cè)回間的坐標(biāo)較差應(yīng)滿(mǎn)足表5限差要求。超限時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)或重測(cè)。
表5 GRP平面測(cè)量外業(yè)限差要求 mm
4.1.3 平面數(shù)據(jù)處理
GRP平面測(cè)量數(shù)據(jù)處理應(yīng)滿(mǎn)足以下精度要求:
(1)在同一測(cè)站,分別對(duì)四測(cè)回的CPⅢ控制點(diǎn)和三測(cè)回的GRP點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量值求平均值,各測(cè)回坐標(biāo)與其平均值較差,應(yīng)滿(mǎn)足表6要求。
表6 GRP平面外業(yè)測(cè)量與各測(cè)回坐標(biāo)與其平均值較差要求mm
(2)GRP點(diǎn)平面數(shù)據(jù)處理時(shí)CPⅢ點(diǎn)的穩(wěn)定性決定其是否參與后續(xù)平差,可通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)CPⅢ點(diǎn)實(shí)測(cè)距離與已知坐標(biāo)反算距離的差值,以及平差后各CPⅢ點(diǎn)的殘差值來(lái)判定,其各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表7。
表7 GRP平面數(shù)據(jù)處理CPⅢ點(diǎn)穩(wěn)定性指標(biāo)
(3)測(cè)站間重復(fù)觀測(cè)(搭接)的GRP點(diǎn)采用余弦函數(shù)平滑的方法進(jìn)行處理,并滿(mǎn)足表8的要求。
表8 GRP點(diǎn)平面區(qū)段間搭接指標(biāo)
4.2.1 測(cè)量前準(zhǔn)備工作
高程測(cè)量應(yīng)在軌道板粗鋪后進(jìn)行,避免二期荷載對(duì)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的高程造成影響。儀器設(shè)備采用高精度電子水準(zhǔn)儀和一把配套條碼水準(zhǔn)尺;GRP點(diǎn)立尺需配備與GRP點(diǎn)測(cè)釘匹配的水準(zhǔn)尺適配器;CPⅢ點(diǎn)立尺不使用此適配器,而使用與CPⅢ測(cè)量建網(wǎng)時(shí)一致的水準(zhǔn)測(cè)量桿。儀器設(shè)備必須在使用前檢定。
4.2.2 GRP高程觀測(cè)
左右線高程觀測(cè)分開(kāi)進(jìn)行,測(cè)量前采用“后-前”模式對(duì)區(qū)段內(nèi)所有同側(cè)CPⅢ點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)側(cè),確定起始2個(gè)穩(wěn)定的CPⅢ控制點(diǎn),使得閉合差f滿(mǎn)足
式中 a——CPⅢ點(diǎn)高程控制的允許偏差,其值為0.5 mm;
b——每千米水準(zhǔn)測(cè)量的偶然中誤差,其值為2 mm;
s——單程水準(zhǔn)測(cè)量線路長(zhǎng)度,km。每一測(cè)站技術(shù)要求見(jiàn)表9,測(cè)段都要進(jìn)行往返測(cè)量。
表9 GRP點(diǎn)高程測(cè)量主要技術(shù)要求
測(cè)段搭接必須使用上一測(cè)段最后一個(gè)CPⅢ點(diǎn)作為本測(cè)段起始站的后視基準(zhǔn)點(diǎn)。搭接重復(fù)觀測(cè)的GRP點(diǎn)不少于5個(gè)。
4.2.3 高程數(shù)據(jù)處理
GRP點(diǎn)高程的數(shù)據(jù)處理,需滿(mǎn)足以下精度要求。
(1)GRP高程往返測(cè)高程較差≤±0.6 mm。
(2)GRP點(diǎn)高程測(cè)量區(qū)段間搭接指標(biāo)如表10所示。
表10 GRP點(diǎn)高程測(cè)量區(qū)段搭接指標(biāo)
滬杭鐵路客運(yùn)專(zhuān)線CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道施工已全面驗(yàn)收完成,雖然剛開(kāi)始走了不少?gòu)澛罚?jīng)過(guò)艱苦探索,認(rèn)真分析查找測(cè)量精度超限的原因,及時(shí)采取相應(yīng)的措施反復(fù)實(shí)踐,最終測(cè)量精度均達(dá)到了規(guī)范和技術(shù)要求,2010年9月28日試運(yùn)行時(shí)速達(dá)到416.6 km,充分證明軌道板GRP的精度控制達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。體會(huì)如下:
(1)必須投入了高精度的測(cè)量?jī)x器設(shè)備,才能滿(mǎn)足軌道板鋪設(shè)的精度要求;
(2)測(cè)量過(guò)程中嚴(yán)格按照測(cè)量所確定的方案步驟進(jìn)行;
(3)盡量將GRP測(cè)量放在夜間進(jìn)行,保證有一個(gè)安靜的環(huán)境,測(cè)量時(shí)停止橋上一切施工作業(yè),關(guān)閉一切施工照明燈光設(shè)施。微小的振動(dòng)和燈光折射都無(wú)法保證測(cè)量精度;
(4)測(cè)量過(guò)程中達(dá)不到精度要求或較差超限,通過(guò)認(rèn)真分析每一步操作和外業(yè)環(huán)境狀態(tài),都可以找到解決問(wèn)題的方法。
[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2009.
[2]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范(條文說(shuō)明)[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2010.
[3]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)函[2009]674號(hào) 高速鐵路無(wú)砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2009.
[4]國(guó)家測(cè)繪局.GB/T15314—1994 精密工程測(cè)量規(guī)范[S].北京:1994.
[5]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50026—2007 工程測(cè)量規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2008.
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