姚坤鋒

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 102600)

高原高寒地區(qū)無砟軌道施工測量技術(shù)

姚坤鋒

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 102600)

蘭新鐵路第二雙線某標段地處西北強風(fēng)區(qū)，使得施工測量處于低氣溫、低氣壓的施工環(huán)境中。工程實施中，雙塊式無砟軌道施工測量的精密網(wǎng)加密、CPⅢ網(wǎng)測量、軌排粗精調(diào)等均需采取特殊的施工措施;精密測量儀器需架設(shè)在穩(wěn)定性好的地點，避免各種極端環(huán)境因素所帶來的不利影響;軌排精調(diào)后宜盡早澆筑混凝土，如果軌排因氣候因素受到外部擾動，或環(huán)境溫度變化超過15℃時，必須重新檢查確認合格后方能澆筑混凝土。

高原鐵路 無砟軌道 施工測量 CPⅢ控制網(wǎng) 粗調(diào) 精調(diào)

蘭新鐵路第二雙線某標段地處青海省東北部，北負祁連山脈，南依達坂山，地形復(fù)雜，全線海拔在2 800～3 600 m之間，屬高原亞寒帶氣候，1月平均氣溫－13.4℃，7月平均氣溫 11.9℃，極端最低氣溫－30.6℃，最高氣溫24.5℃。在這種極端環(huán)境下開展雙塊式無砟軌道施工測量，是一項從未實踐過的新的技術(shù)領(lǐng)域。本文研究解決了無砟軌道控制網(wǎng)CPⅢ建網(wǎng)測量，以及雙塊式無砟道床組合式軌道排架精調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)，有較強的探索性。

1 工程概況

本項目地處西北強風(fēng)區(qū)，早晚溫差極大，紫外線強。根據(jù)氣象統(tǒng)計資料，≥8級大風(fēng)天數(shù)為105 d，每次持續(xù)時間為4～7 h，并且高寒缺氧，日照時間長。這給雙塊式無砟軌道施工測量帶來諸多不便，如提高CPⅢ測量效率問題和降低軌排精調(diào)時間問題等。同時，該標段無砟軌道施工測量具有如下技術(shù)特點。

1)軌道控制網(wǎng)CPⅢ建網(wǎng)測量特點

①二等水準測量須進行曲率不平行改正;

②測區(qū)設(shè)計投影帶較多，其中52 km投影帶數(shù)量達6個。

2)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌排精調(diào)特點

①極端天氣給CPⅢ網(wǎng)測量和無砟道床軌枕的精調(diào)提出了新的課題;

②需按中鐵二院提供的指導(dǎo)方法推導(dǎo)右線設(shè)計線路參數(shù)。

2 精測網(wǎng)加密

2.1 GPS、導(dǎo)線加密CPⅡ網(wǎng)

1)CPⅡ加密采用GPS測量時按三等GPS觀測技術(shù)指標實施，加密CPⅡ點之間應(yīng)有直接觀測基線，并對相應(yīng)里程范圍內(nèi)的CPⅠ，CPⅡ點全部進行聯(lián)測。加密CPⅡ段落兩端應(yīng)聯(lián)測已知CPⅠ或CPⅡ點，且加密點必須位于所聯(lián)測CPⅠ/CPⅡ點構(gòu)成的網(wǎng)形中部，存在段落搭接時，段落間應(yīng)至少重疊一條邊并將相鄰段已加密CPⅡ點作為已知點進行約束。使用GPS方法加密 CPⅡ 網(wǎng)的構(gòu)網(wǎng)邊長應(yīng)≥400 m，且應(yīng)嚴格按程序觀測。

2)本段CPⅡ加密采用導(dǎo)線測量時多數(shù)是在隧道里，觀測等級視隧道長度而定，＞2 km的隧道都必須采用點對布點，用導(dǎo)線網(wǎng)方式布網(wǎng)，導(dǎo)線邊數(shù)以 4～6條為宜［1-2］。

2.2 橋梁上下高程傳遞

1)結(jié)合線路水準控制網(wǎng)的特點，一般2 km左右有一個水準網(wǎng)基點，故一般要求CPⅢ水準線路2 km左右附合一次。橋梁地段因橋面與地面間高差較大，線路水準基點高程直接傳遞到橋面CPⅢ控制點上有困難，要求在橋梁地段每2 km左右做一處三角高程測量，梁上三角高程點應(yīng)埋設(shè)在梁的雙側(cè)固定支座端正上方的防撞墻上。

2)使用的全站儀應(yīng)具有自動目標識別功能，其標稱精度滿足方向測量中誤差≤1″，測距中誤差≤1 mm+2×10－6×D(D為測距邊長，km)。溫度讀數(shù)精確至0.5℃，氣壓讀數(shù)精確至100 Pa。

3)要求進行兩組獨立的觀測，第一組觀測完成后，將測站挪動位置進行第二組觀測。觀測時，儀器與棱鏡的距離一般≤100 m，最大不得＞150 m，前后視距差不應(yīng)＞5 m。輔助點布設(shè)于橋下橋墩位置，埋設(shè)位置及方法與橋梁段加密水準基點基本一致。

2.3 橋上水準路線貫通

1)為檢驗梁上三角高程點間的匹配性，在 CPⅢ水準測量之前，對梁上三角高程點進行二等水準貫通測量，以保證三角高程上橋測量后，大約每2 km間距的相鄰兩個三角高程點間的高差滿足二等水準的要求。

2)三角高程上橋測量后，相鄰的梁上三角高程點間，由高程值反算的高差值與其所測量高差值之間較差應(yīng) ＜4(L為路線長度)，如因線路水準點沉降原因造成超限，需對線路水準點進行復(fù)測并調(diào)整。

3)在橋上水準路線貫通后，將橋下傳遞水準路線、三角高程代替幾何水準，以及橋上輔助三角高程點間二等水準貫通三部分數(shù)據(jù)組成的水準網(wǎng)進行嚴密平差計算，將平差后計算出的橋上輔助三角高程點的高程作為CPⅢ高程網(wǎng)平差計算的起算點。

3 CPⅢ網(wǎng)測量

3.1 布網(wǎng)埋標

1)路基段CPⅢ點的標志埋設(shè)

路基段CPⅢ一般布設(shè)于接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)大里程端側(cè)線路方向，控制點縱向間距約50～70 m左右布設(shè)一對，其基礎(chǔ)須與接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)形成整體。埋設(shè)應(yīng)特別注意不能與接觸網(wǎng)補償下錨墜砣及電力開關(guān)操作箱沖突。當沖突時，其基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在線路小里程端。路基段CPⅢ點位高度以高于軌頂300 mm為宜，不可過高，否則將導(dǎo)致電子水準儀視線高度很難滿足要求。

2)橋梁段CPⅢ點的布設(shè)

CPⅢ點宜布設(shè)在簡支梁固定端距梁端0.5 m的位置。

對于24或32 m簡支梁每2孔布設(shè)一對CPⅢ點，相鄰兩對 CPⅢ點相距約為64，56 m或48 m。對于24 m連續(xù)梁，根據(jù)實際情況也可以每三孔布設(shè)一對CPⅢ點。

結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)形式、跨度、材料的不同，布點前應(yīng)進行整體規(guī)劃，并進行布點設(shè)計，CPⅢ點應(yīng)優(yōu)先布設(shè)于固定端上方，按CPⅢ點對布設(shè)要求和間距進行布點，可適當增大相鄰點對間距，但最長≤80 m。整個段落要在較短的同一段時間、同一溫度、環(huán)境下進行測量。測量CPⅢ點的時間和鋪板的時間相隔盡量要短，且荷載沒有大的變化。如果相隔時間較長或溫度、環(huán)境、荷載有較大的變化，要進行重新復(fù)測后使用。

3)隧道段CPⅢ點的布設(shè)

隧道里一般布置在設(shè)計軌道頂面以上30～50 cm的邊墻內(nèi)襯上，相鄰CPⅢ點對相距60 m左右。

3.2 CPⅢ構(gòu)網(wǎng)形式

1)平面構(gòu)網(wǎng)形式

CPⅢ點沿線路走向成對布設(shè)，前后相鄰兩對點之間距離約為 60 m，一般情況下布設(shè)間距應(yīng)保持在50～70 m范圍內(nèi)，在橋梁和隧道地段每對點之間里程差要求＜1 m。CPⅢ點設(shè)置在穩(wěn)固、可靠、不易破壞和便于測量的地方，并應(yīng)防沉降和抗移動。

2)高程構(gòu)網(wǎng)形式

CPⅢ控制點高程的水準測量時，左邊第1個閉合環(huán)的4個高差應(yīng)該由2個測站完成，其他閉合環(huán)的4個高差可由1個測站按照后—前—前—后、前—后—后—前的順序進行單程觀測。

3.3 CPⅢ區(qū)段銜接

1)CPⅢ平面網(wǎng)可根據(jù)施工需要分段測量，分段測量的區(qū)段長度不宜＜4 km。區(qū)段接頭不應(yīng)位于車站、連續(xù)梁范圍內(nèi)。

2)標段之間CPⅢ控制網(wǎng)的銜接需要測量相鄰標段3～4對CPⅢ點，并且考慮平差影響 。

3)CPⅢ平面網(wǎng)在相鄰?fù)队皫с暯犹幈仨毞侄芜M行測量和平差計算。相鄰?fù)队皫с暯犹?CPⅢ平面網(wǎng)計算時，分別采用換帶處的 CPⅠ或CPⅡ控制點的2個投影帶的坐標進行約束平差;平差完成后，分別提交相鄰?fù)队皫?套 CPⅢ平面網(wǎng)的坐標成果，2套坐標成果都應(yīng)滿足軌道控制網(wǎng)的技術(shù)要求［3］。

4 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌排精調(diào)

4.1 建立測段數(shù)據(jù)庫

1)右線曲線參數(shù)的推導(dǎo)

①區(qū)間正線按線間距不變的并行雙線設(shè)計，曲線地段以左線為基準，右線設(shè)計為左線同心圓，曲線地段線間距不加寬。右線采用單獨的貫通里程，中間不設(shè)斷鏈。

②右線縱坡邊坡點由左線邊坡點投影至右線，且保持左右線邊坡點高程一致。故當某一邊坡點位于曲線時，相應(yīng)坡段長度和坡率左、右線將有差異［4］。

①建立曲線軸線數(shù)據(jù)庫，輸入各JD曲線上 HZ點、HY點、YH點、ZH點里程以及各曲線長度。計算出第一曲線HZ點方位角及坐標。

②建立線路坡度數(shù)據(jù)庫，輸入各變坡點的里程及高程。

③建立線路超高數(shù)據(jù)庫，輸入曲線上的HZ點、ZH點、HY點、YH點的里程并輸入各超高帶的超高值［5］。

4.2 軌排粗調(diào)、精調(diào)關(guān)鍵技術(shù)

高原高寒地區(qū)晝夜溫差懸殊，在軌排調(diào)節(jié)過程中，需認真分析極端天氣條件下對精調(diào)作業(yè)產(chǎn)生的影響，消除軌道測量和軌排自身因為環(huán)境變化帶來的不利因素。軌排粗調(diào)及精調(diào)作業(yè)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)如下所述。

1)道床放樣

依據(jù)CPⅢ控制點，每隔6.5 m在支承層上測放出軌道中線控制點和左右軌頭的高程點。以軌道中線控制點為基準放樣出軌枕控制邊線和道床板的縱、橫向模板的邊線位置。

2)軌排粗調(diào)

在底層鋼筋布設(shè)、軌排就位以后，開始對軌排進行粗調(diào)作業(yè)。粗調(diào)的目的是將組裝好的軌排抬起至設(shè)計高程，并對軌道中心進行調(diào)整。粗調(diào)采用人工進行，粗調(diào)前對軌排進行檢查，主要檢查枕距、軌距及軌道落槽是否符合要求。

數(shù)學(xué)作為一門極具抽象性的學(xué)科，對于抽象思維不發(fā)達的初中生而言，其中所包含的知識是枯燥乏味，且難以理解的。倘若在導(dǎo)入活動開展中，教師無法有效地調(diào)動學(xué)生的數(shù)學(xué)探究興趣，也無法將新知內(nèi)容自然而然地展現(xiàn)在學(xué)生面前，將會對有效課堂的建構(gòu)產(chǎn)生消極的影響。在新課改背景下，情境教學(xué)的應(yīng)用有利于抽象知識的直觀化展現(xiàn)，也有利于激發(fā)學(xué)生的課堂參與積極性，使其在情境體驗中加深對所學(xué)的理解。對此，我在初中數(shù)學(xué)教學(xué)活動開展中，嘗試將情境教學(xué)與導(dǎo)入活動融合到一起，以此來導(dǎo)入情境的作用下提升教學(xué)質(zhì)量。

利用起道機抬升軌排，每榀軌排框架4個抬升點，根據(jù)測量交底，將軌排框架提升至設(shè)計高程，提升時需兩側(cè)同步進行。軌排框架上在出場前已設(shè)置中心位置標識點，利用垂球?qū)χ熊壍乐行狞c，對軌道中心進行調(diào)整，如圖1所示。起軌時可通過調(diào)整起道機的位置、角度及松緊順序來使軌道對中。

圖1 軌排中線粗調(diào)

利用起道機、豎向螺桿完成軌排的粗調(diào)工作，如圖2所示，調(diào)整原則以“先中線、后高程”的順序進行。粗調(diào)后中心線偏差應(yīng)在5 mm內(nèi)，軌頂高程偏差為0～－5 mm。

3)軌排精調(diào)(圖3)

①確定全站儀坐標。每工作面配備1臺具有自動搜索、跟蹤、計算、傳輸數(shù)據(jù)功能的全站儀。全站儀采用自由設(shè)站法定位，通過觀測附近8個(4對)CPⅢ控制點棱鏡，自動平差、計算確定位置(圖4)。

②測量軌道數(shù)據(jù)。全站儀測量軌道精測小車頂端棱鏡，小車自動測量軌距、超高、中線。

圖2 軌排高程粗調(diào)

圖3 軌檢小車精調(diào)

圖4 全站儀測量

③反饋信息。接收觀測數(shù)據(jù)，通過配套軟件，計算軌道平面位置、水平、超高、軌距等數(shù)據(jù)，誤差值將迅速反饋到精測小車的顯示屏幕上，指導(dǎo)軌道調(diào)整。

④軌向中心線調(diào)節(jié)。采用扭矩扳手，根據(jù)軌檢小車上的指示，調(diào)整軌向調(diào)節(jié)器。如要向左側(cè)調(diào)整，要將右側(cè)的鎖定螺栓擰松，然后擰緊左側(cè)的鎖定器螺栓，軌排即可向左移動。

⑤高程調(diào)節(jié)。用普通六角螺帽扳手，旋轉(zhuǎn)豎向螺桿，調(diào)整軌道水平、超高。

4.3 無砟道床數(shù)據(jù)采集

由于該標段地處高原高寒地區(qū)，在澆筑混凝土后框架拆除前，需在短暫的無太陽直射和溫度變化不大的環(huán)境條件下，盡快按扭矩緊好軌枕扣件，然后精調(diào)小車采集每一個軌枕處的數(shù)據(jù)。不論結(jié)果是否超標都必須采集每一個軌枕處的數(shù)據(jù)，對不合格點及時做好標記，為以后更換扣件提供可靠數(shù)據(jù)。采集完數(shù)據(jù)后及時松開扣件、適時拆除軌排框架。

5 結(jié)語

高原高寒地區(qū)無砟軌道施工測量處于低氣溫、低氣壓的施工環(huán)境中，精密網(wǎng)加密、CPⅢ網(wǎng)測量、軌排粗精調(diào)等均需采取特殊的施工措施，從而保證消減軌道測量和軌排自身因為環(huán)境的變化帶來的不利因素，這為開展高原高寒地區(qū)無砟軌道施工測量的技術(shù)研究提供了一定的借鑒意義。經(jīng)過7個月無砟軌道施工測量，得出以下經(jīng)驗:

1)架站位置要提供足夠的視野，能夠通視本站點規(guī)定的線路兩側(cè)的3～4對CPⅢ控制點，以及本站要進行軌道精調(diào)的全部中線觀測位置。

2)儀器應(yīng)架設(shè)在穩(wěn)定性高的地點，避免各種振動帶來不利影響。為了保證觀測精度，全站儀與軌道放樣尺的觀測距離應(yīng)保持在5～60 m。

3)軌排精調(diào)后應(yīng)盡早澆筑混凝土，尤其在極端環(huán)境下，如果軌排受到外部擾動，或放置時間過長，或環(huán)境溫度變化超過15℃時，必須重新檢查確認仍合格后，方能澆筑混凝土。

［1］中華人民共和國鐵道部．TB10754—2010 J1150—2011 高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標準［S］．北京:中國鐵道出版社，2011．

［2］楊銀輝．高速鐵路客運專線無砟軌道測量技術(shù)［J］．國防交通工程與技術(shù)，2011(3):82-85．

［3］張玉龍．無砟軌道施工測量控制中的關(guān)鍵技術(shù)研究［J］．中國科技信息，2013，23(4):55-56．

［4］王志堅，劉彬．武廣鐵路客運專線無砟軌道精調(diào)關(guān)鍵技術(shù)［J］．鐵道建筑，2010(1):1-6．

［5］彭儀普，應(yīng)力軍，曾群峰．客運專線無砟軌道德國幾何尺寸驗收標準的測量誤差分析［J］．鐵道科學(xué)與工程學(xué)報，2008，5(6):49-51．

Construction survey technology for ballastless track in plateau frigid region

YAO Kunfeng

(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co．，Ltd．，Beijing 102600，China)

One section of Lan Xin railway second double line is located in the northwest strong wind region，which makes the construction survey in the construction environment of low temperature and low pressure．Throughout the execution of the project，precision network encryption，CPⅢ network measurement and track coarse-fine adjustment of double-block ballastless track construction survey should be taken with special construction methods，precision measuring instruments need to be erected on the stable place to avoid the negative influence brought by all kinds of extreme environmental factors，the tracks should be poured with concrete early after fine adjustment，and be checked and confirmed for being poured again if the rail tracks are affected by external disturbances due to climate factors or the change of environmental temperature is more than 15℃．

Plateau railway;Ballastless track;Construction survey;CPⅢcontrol network;Coarse adjustment;Fine adjustment

U213．2+44;U212．24

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2014．10．25

1003-1995(2014)10-0099-04

2014-06-06;

2014-08-20

姚坤鋒(1985— )，男，山東濟寧人，工程師，碩士。

(責(zé)任審編 孟慶伶)