黨紅玲 黃紅東 張大春

(1.廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州 510030； 2.中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

1 軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)建網(wǎng)

借鑒國內高速鐵路無砟軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)測量技術，在廣州地鐵6號線選取了三個試驗段，共計五站四區(qū)間：(1)沙河至天平架、(2)區(qū)莊至黃花崗、(3)長湴至天河至燕塘，在各試驗段建立軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)。

1.1 控制點的布設

本次試驗選取的廣州地鐵6號線的五站四區(qū)間均為地下隧道段，軌道控制點的布設根據(jù)限界圖中線路設備的設計位置進行綜合比選，選擇點位長期保存、結構穩(wěn)定、高度合適、便于控制網(wǎng)測量的位置進行布點，控制點沿線路成對布設在側墻上，高于軌面0.9～1.2 m左右，點對縱向間距為30～60 m，滿足全站儀自由測站每站觀測4對軌道基礎控制點的通視要求。

本次試驗中，軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)測量標志采用精密工程控制測量標志，其主要部件的單獨加工精度為0.02 mm，棱鏡、連接桿安裝精度在X、Y、Z三向分別滿足小于0.4 mm、0.4 mm、0.2 mm的技術要求。

1.2 軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)測量

軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)平面測量采用自由測站邊角交會的方法進行，每個自由測站觀測4對控制點，測站間重復觀測3對控制點，具體點位分布及測量方法如圖1所示。

圖1 軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)平面測量

軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)高程測量按精密水準測量要求，采用全站儀自由測站三角高程測量方法進行，并附合于高程控制點上。

1.3 數(shù)據(jù)處理與精度分析

(1)數(shù)據(jù)處理

軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)平面與高程的數(shù)據(jù)計算和平差處理，采用中鐵咨詢公司研發(fā)的軌道控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與平差軟件。

平面觀測數(shù)據(jù)采用自由網(wǎng)獨立平差，在自由網(wǎng)平差各項指標符合要求后，再根據(jù)控制點進行約束網(wǎng)平差。平面約束平差之前，對起算控制點進行兼容性檢核和可靠性分析，各區(qū)間選取的上級控制點相對精度滿足規(guī)范要求．

高程觀測數(shù)據(jù)以提供的高程控制點為起算基準進行約束平差計算。

(2)精度分析

通過數(shù)據(jù)處理與平差計算，本次試驗中的四個區(qū)間軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)平面測量高程測量精度結果見表1、表2、表3。

表1 平面測量自由網(wǎng)精度統(tǒng)計

表2 平面測量約束平差精度統(tǒng)計

表3 軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)高程測量精度統(tǒng)計 mm

由表1、表2、表3可以看出，各區(qū)間平面測量精度、高程測量精度均符合測量限差要求，測量成果精度滿足相關技術規(guī)范要求，可以用于后續(xù)軌道施工。

2 與既有鋪軌基標的對比分析

從測量精度要求、測量方法以及試驗檢測數(shù)據(jù)等方面，對軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)和既有軌道控制基準進行對比分析。既有軌道控制基準一般在施工控制導線或調線調坡導線的基礎上，放樣控制基標，再用控制基標放樣加密基標。

2.1 檢測實驗

利用建立的軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)坐標成果，測量各待檢測鋪軌基標的坐標，通過對比鋪軌基標的理論坐標與利用軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)實測坐標的較差，反映出既有鋪軌基標的精度。在本次試驗過程中，在沙河至天平架區(qū)建立軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)時，檢測了該試驗段內DK19+125-DK19+875里程范圍內的控制基標，測量檢核情況如表4所示。

由表4可看出，有6個里程處控制基標的軌道控制網(wǎng)實測坐標與設計坐標偏差較大。

2.2 對比分析小結

軌道控制網(wǎng)(CPⅢ))吸取了高鐵CPⅢ中的核心理念，從測量方法與各項精度指標來看，均優(yōu)于既有控制基標，作為軌道測量與控制基準，提高了測量精度。

表4 控制基標檢核

布設方法：成對布設于線路兩側，穩(wěn)固性好，可供建設和運營長期使用；

觀測方法：采用自由設站后方交會方式觀測，增加多余觀測值，成果精度可靠；相鄰點間相對精度高，兼容性好，能有效地控制軌道的平順性。

平差理論：自動進行粗差探測與修復，自動進行軌道控制網(wǎng)平面、高程和三維坐標的搭接平滑處理，提高了搭接處相鄰點相對精度。

通過檢測實驗，發(fā)現(xiàn)鋪軌基標的精度差，尤其是離散程度大，作為軌道測量控制基準，對軌道平順性控制不利。而且鋪軌基標測設的位置容易被整體道床的施工而被破壞，無法長期保存，不利于運營階段采用統(tǒng)一基準網(wǎng)。

3 軌道鋪設精調研究

本次試驗參照了高鐵雙塊式無砟軌道鋪設的新技術、新工藝，以建立的軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)為基準，采用了軌道幾何狀態(tài)測量儀配合智能型全站儀指導鋪軌；同時，對于傳統(tǒng)鋪軌工藝的段落，在整體道床混凝土澆筑前，采用軌道幾何狀態(tài)測量儀檢測基于鋪軌基標施工調整完后的軌道狀態(tài)；在整體道床混凝土澆筑凝固后，采用軌道幾何狀態(tài)測量儀檢測了軌道基本建成后軌道鋪設精度和平順性情況。通過上述現(xiàn)場試驗工作，進行整體軌道鋪設施工精調及適用性評估，綜合對比分析傳統(tǒng)鋪軌測量方法與軌道精密測量技術的各項技術指標及在實際應用過程中的優(yōu)缺點、可實施性。

3.1 軌排精調試驗

軌排精調時，將設計單位提供的鋪軌綜合圖線路曲線要素輸入至軌檢小車上的工業(yè)筆記本中，軌道控制點坐標導入至智能型全站儀中，在軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)采集與分析軟件中進行參數(shù)設置后，即可對待精調的軌道進行測控。

圖2 軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)、全站儀、軌檢小車進行鋪軌工作原理

如圖2所示，將軌檢小車推動到待檢測部位，由專業(yè)軟件計算當前軌道位置與設計位置的偏差，并將偏差量進行實時顯示，人工進行軌排平面、高程、超高的調整，來精確控制軌道的實際位置與理論位置的絕對偏移量，使軌排達到設計要求。

3.2 可行性分析

本次應用研究表明，基于軌道精密測量技術的整體道床軌道鋪設與精調施工工藝，首先在軌道鋪設施工時進行了高精度控制，其次在長軌焊接打磨及應力放散后進行長軌精調的同時，可以精確指導每個扣件的調整，保證施工階段的軌道施工質量滿足設計與規(guī)范要求，從而確保在最終澆筑混凝土形成道床之前能對軌道進行高效的調整，并保證線路的整體高平順性，形成的整體道床軌道鋪設精調工藝合理可行。

4 軌道的平順性檢測

4.1 平順性檢測試驗及數(shù)據(jù)分析

軌道平順性檢測的前提是獲得準確可靠的軌道靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)，因此軌道幾何狀態(tài)數(shù)據(jù)采集居于該階段的核心地位。衡量軌道平順性的參數(shù)主要包括：軌距、水平(超高)、軌向、高低、扭曲(三角坑)等，這些都是評價軌道設計和施工質量的重要指標。

利用軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)對既有軌道施工工藝鋪設的軌道進行了兩段的檢測，其各項平順性指標的直觀檢測統(tǒng)計圖如圖3、圖4。

圖3 沙河站至天平架站區(qū)間DK19+155～DK19+380段檢測統(tǒng)計

圖4 區(qū)莊站至黃花崗站區(qū)間右線DK16+215～DK16+917段檢測統(tǒng)計

4.2 與既有的軌道檢測技術對比分析

(1)既有的軌道檢測采用抽檢的方式，由人工拉弦線進行軌向和高低的檢測，用軌道尺檢測軌距和超高。弦線測量法不夠嚴密，容易造成線路偏移，特別是在曲線上，較小的正矢偏差就會造成很大的曲線半徑誤差，勞動強度大，存在大量的未檢測軌道點；軌道平順性檢測內容不夠全面，測量精度不能滿足高精度鋪軌的要求。

(2)軌道幾何狀態(tài)測量儀具有三維連續(xù)測量模式，可快速測量記錄、實時分析并記錄軌道實際值與設計值的偏差，計算軌距變化率、任意波長的軌道平順性指標，生成包含軌道中線及左右軌平面位置及高程等信息的線型記錄表、長中短波不平順報告等；軟件具有分析處理與圖形顯示功能，并可對檢測段落進行截取、追加和平滑搭接等處理，可以全面檢查軌道的設計位置和平順性是否滿足要求。

5 結論

(1)軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)的測量成果精度可靠，滿足了軌道精確施工要求。軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)的各項精度指標均優(yōu)于鋪軌基標，保證了極高的相鄰點的相對精度，從而對提高軌道的平順性起到重要作用。

(2)與既有軌道施工采用鋪軌基標相比，用軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)與軌道幾何狀態(tài)測量儀進行軌道的鋪設與調整，形成的整體道床軌道鋪設與精調施工工藝，合理可行，提高了測量精度與軌道的初始平順性，為運營后長期的平順狀態(tài)和減少維護打下了堅實的基礎。

(3)傳統(tǒng)的軌道平順性檢測與驗收方法不夠嚴密?；谲壍揽刂凭W(wǎng)(CPⅢ)為基準的軌道精密檢測能精確測量軌道幾何狀態(tài)，檢測內容更全面，能提供最優(yōu)的線路平縱斷面成果、貫通里程系統(tǒng)和平順性調整方案，為線路養(yǎng)護維修提供完整的軌道幾何形位基礎數(shù)據(jù)，還可用于軌道第三方驗收檢測。

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