阮懷壽

(中鐵四局集團(tuán)有限公司第八工程分公司 安徽 合肥 230041)

淺談地鐵鋪軌控制基標(biāo)的測(cè)設(shè)

阮懷壽

(中鐵四局集團(tuán)有限公司第八工程分公司 安徽 合肥 230041)

文章結(jié)合地鐵控制基標(biāo)測(cè)設(shè)實(shí)例，列舉了控制基標(biāo)測(cè)量方法，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)控制基標(biāo)平面歸化改正存在的問題及解決的辦法進(jìn)行了總結(jié)闡述。

地鐵；鋪軌；控制基標(biāo)；測(cè)設(shè)

1、鋪軌基標(biāo)的作用和意義

近年來，我國迅速發(fā)展的地鐵、輕軌等城市軌道交通，對(duì)列車安全行駛、乘客旅途舒適性的要求越來越高，而保證軌道施工精度的關(guān)鍵在鋪軌控制基標(biāo)的測(cè)設(shè)。鋪軌控制基標(biāo)作為高標(biāo)準(zhǔn)混凝土整體道床鋪設(shè)的控制點(diǎn)，軌道工程一次定位，幾乎不能再調(diào)整；它是具有精確平面坐標(biāo)和高程的標(biāo)志；精確地測(cè)設(shè)鋪軌控制基標(biāo)是保證軌道的設(shè)計(jì)位置和線路平順性，同時(shí)也保證隧道的限界要求，為后期運(yùn)營維護(hù)提供控制依據(jù)的關(guān)鍵。在鄭州市軌道交通1號(hào)線一期工程中我公司承擔(dān)了1號(hào)線1標(biāo)軌道安裝工程施工任務(wù)，全標(biāo)段均按規(guī)范要求測(cè)設(shè)鋪軌控制基標(biāo)。

2、控制基標(biāo)測(cè)設(shè)的內(nèi)外業(yè)工作

鄭州市軌道交通 1號(hào)線控制基標(biāo)布設(shè)要求為等高等距形式，在計(jì)算橫向點(diǎn)位和高程時(shí)需要結(jié)合軌道設(shè)計(jì)施工圖和鋪軌綜合設(shè)計(jì)圖進(jìn)行計(jì)算，有的區(qū)間會(huì)有幾種不同的道床結(jié)構(gòu)形式，但相同道床結(jié)構(gòu)的控制基標(biāo)必須是等高等距的。在桐柏路站至碧沙崗站區(qū)間右線控制基標(biāo)測(cè)量過程中，該段控制基標(biāo)分別布設(shè)在三種不同的整體道床結(jié)構(gòu)形式中，三種整體道床結(jié)構(gòu)形式的基標(biāo)均位于線路右側(cè)水溝中心，但由于這三種道床結(jié)構(gòu)的寬度不一樣，基標(biāo)也就有三種距離，車站矩形整體道床為1.425m,區(qū)間圓形盾構(gòu)隧道為1.325m，而車站矩形道岔整體道床為1.55m，三種道床的基標(biāo)設(shè)計(jì)標(biāo)高均距軌面370mm。該區(qū)間在YDK13+898.908有一處短鏈，短鏈 1.092m,即 YDK13+898.908=YDK13+900；故基標(biāo)點(diǎn) YDK13+830與YDK13+921，從里程上看距離為121m，實(shí)際距離為119.908m。

控制基標(biāo)放樣埋設(shè)完成后，對(duì)其相鄰控制基標(biāo)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)折角、邊長(zhǎng)、高差等位置關(guān)系進(jìn)行檢查，檢測(cè)內(nèi)容、方法與各項(xiàng)限差應(yīng)滿足下列要求：檢測(cè)控制基標(biāo)間夾角時(shí)，其左、右角各測(cè)兩測(cè)回，其左右角平均值之和與 360度之差不應(yīng)超過±6″；距離往返觀測(cè)各兩測(cè)回，測(cè)回較差及往返較差均應(yīng)小于5mm。直線段控制基標(biāo)間的夾角與 180度較差應(yīng)小于 8″，實(shí)測(cè)距離與設(shè)計(jì)距離較差應(yīng)小于10mm；曲線段控制基標(biāo)間夾角與設(shè)計(jì)值較差計(jì)算出的線路橫向偏差應(yīng)小于2mm，弦長(zhǎng)測(cè)量值與設(shè)計(jì)值較差應(yīng)小于 5mm?？刂苹鶚?biāo)高程測(cè)量應(yīng)起算于施工高程控制點(diǎn)，按二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求實(shí)測(cè)，以附合水準(zhǔn)路線測(cè)定每個(gè)控制基標(biāo)的高程，其實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值較差應(yīng)小于2mm，相鄰控制基標(biāo)間高差與設(shè)計(jì)值的高差較差也應(yīng)小于2mm。

3、控制基標(biāo)點(diǎn)位歸化改正方法

控制基標(biāo)的測(cè)設(shè)關(guān)鍵就是控制基標(biāo)平面點(diǎn)位的歸化改正?？刂苹鶚?biāo)“歸化改正”往往需反復(fù)進(jìn)行多次，如若控制基標(biāo)高程及其之間的邊角關(guān)系不能滿足限差要求時(shí)，則重新進(jìn)行“歸化改正”，直至滿足要求為止。歸化改正時(shí)要照顧到相鄰基標(biāo)改正值的相互影響，往往僅改正一個(gè)點(diǎn)就可使相鄰點(diǎn)幾何關(guān)系滿足要求。通過在鄭州地鐵的控制基標(biāo)測(cè)量實(shí)踐，在控制基標(biāo)測(cè)量中，我們通過不斷摸索、研究的歸化改正方法主要有兩種。

（1）角度距離法：根據(jù)控制基標(biāo)串測(cè)導(dǎo)線的角度、距離偏差，沿線路垂直方向調(diào)整控制基標(biāo)點(diǎn)位，使相鄰控制基標(biāo)的夾角滿足限差要求。先計(jì)算控制基標(biāo)間夾角實(shí)測(cè)值與理論值較差△α，根據(jù)△α和控制基標(biāo)間距計(jì)算出控制基標(biāo)在垂直于線路方向的改正值△s，然后在現(xiàn)場(chǎng)用小鋼尺對(duì)△s較差超過規(guī)范時(shí)所涉及的控制基標(biāo)進(jìn)行歸化改正。角度距離法在滿足施工需要的前提下，合理忽略距離偏差，重點(diǎn)考慮角度偏差，計(jì)算、操作相對(duì)簡(jiǎn)單。但此方法通常在進(jìn)行角度距離法歸化改正時(shí)，人為判斷和鋼尺選取需改正的點(diǎn)位時(shí)，憑借經(jīng)驗(yàn)試探該點(diǎn)橫向改正點(diǎn)位；由于是在串測(cè)的導(dǎo)線上，一點(diǎn)的橫向改正會(huì)引起相鄰兩點(diǎn)間夾角的變化，因此須反復(fù)試探調(diào)整各點(diǎn)改正值，才能滿足調(diào)整和歸化改正要求。

（2）坐標(biāo)法:坐標(biāo)法能嚴(yán)格將點(diǎn)位改正到理論位置，利用控制基標(biāo)雙重屬性的特性進(jìn)行強(qiáng)制性歸化改正。控制基標(biāo)首先是放樣點(diǎn)，通過內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)和計(jì)算可獲得設(shè)計(jì)坐標(biāo)；其次是導(dǎo)線點(diǎn)，控制基標(biāo)初步測(cè)設(shè)后，對(duì)控制基標(biāo)進(jìn)行串線測(cè)量，使其與施工控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)形成附合導(dǎo)線，通過嚴(yán)密平差計(jì)算可獲得控制基標(biāo)實(shí)測(cè)坐標(biāo)。其可分為圖形坐標(biāo)法和正反算坐標(biāo)法。

圖形坐標(biāo)法無需歸化改正計(jì)算模型，只需簡(jiǎn)單利用控制基標(biāo)實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)的CAD比例圖形進(jìn)行點(diǎn)位改正，屬于強(qiáng)制性歸化改正。該方法簡(jiǎn)單易懂，但實(shí)地操作不方便，建議實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的測(cè)量工作者不采用。

正反算坐標(biāo)法是根據(jù)串線測(cè)量平差結(jié)果，計(jì)算各控制基標(biāo)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)對(duì)應(yīng)線路中線的位置關(guān)系，計(jì)算出與設(shè)計(jì)值的偏差作為改正數(shù)，分別改正回歸控制基標(biāo)點(diǎn)位與線路中線關(guān)系，尋求簡(jiǎn)潔計(jì)算方法，獲取點(diǎn)位縱橫向改正值。該方法使現(xiàn)場(chǎng)歸化改正形象直觀，簡(jiǎn)單易行。該方法通過設(shè)計(jì)圖提供的線路中線要素資料，根據(jù)施工要求設(shè)計(jì)控制基標(biāo)里程和邊距，即可計(jì)算出控制基標(biāo)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，這是內(nèi)業(yè)計(jì)算的一部分工作，可稱之為坐標(biāo)正算；反之，根據(jù)控制基標(biāo)實(shí)測(cè)坐標(biāo)也可反算出該坐標(biāo)相對(duì)于線路中線的里程和邊距，可稱之為坐標(biāo)反算，將控制基標(biāo)實(shí)測(cè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以里程和邊距的表現(xiàn)形式，就很容易計(jì)算設(shè)計(jì)邊距與實(shí)測(cè)邊距的差值、設(shè)計(jì)里程與實(shí)測(cè)里程的差值，這些差值即是控制基標(biāo)歸化改正的數(shù)據(jù)，每個(gè)控制基標(biāo)的歸化改正的數(shù)據(jù)一目了然，在現(xiàn)場(chǎng)可幾個(gè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)位的歸化改正；在實(shí)際作業(yè)中，可合理忽略里程偏差，重點(diǎn)考慮邊距（橫向）偏差，因?yàn)辄c(diǎn)位橫向誤差才是影響控制基標(biāo)間角度關(guān)系的主要因素。

4、控制基標(biāo)成果分析

右線桐柏路站-碧沙崗站區(qū)間平面導(dǎo)線聯(lián)測(cè)起算點(diǎn)為第三方測(cè)控項(xiàng)目部移交的桐柏路站右線車站底板線路施工控制點(diǎn)D1、D5，附合點(diǎn)為第三方測(cè)控項(xiàng)目部檢測(cè)過的碧沙崗站至鄭州大學(xué)站區(qū)間控制基標(biāo)YDK14+529.366、YDK1414+589.366；高程測(cè)量利用第三方測(cè)控項(xiàng)目部移交的桐柏路站右線車站底板高程控制點(diǎn)D5，附合點(diǎn)為第三方測(cè)控項(xiàng)目部檢測(cè)過的控制基標(biāo)YDK14+529.366。

平面和高程聯(lián)測(cè)均采用嚴(yán)密平差軟件進(jìn)行平差，與設(shè)計(jì)值相比較，點(diǎn)位夾角較差最大值-7.7〞、平差后平面坐標(biāo)最大較差6.3mm、點(diǎn)位高程最大較差-1.8mm、相鄰點(diǎn)位高差之差2mm，直線段實(shí)測(cè)距離與設(shè)計(jì)值最大較差7.1mm。控制基標(biāo)平面平差精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，控制網(wǎng)中最大點(diǎn)位誤差=0.007 (m)，最大點(diǎn)間誤差=0.006 (m)，平面網(wǎng)驗(yàn)后單位權(quán)中誤差= 3.54(s)，fx=-0.003(m)，fy=-0.001(m)，fd=0.003(m)，[s]=1142.450(m),k=1/358587；高程平差精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，每公里高差中誤差Mw=1.06 (mm)，高差閉合差W=1.1(mm)；以上各項(xiàng)限差均滿足城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范要求。

5、結(jié)論

控制基標(biāo)坐標(biāo)法歸化改正方法已在鄭州、昆明、福州等國內(nèi)多個(gè)地鐵軌道施工中得到廣泛應(yīng)用，通過對(duì)地鐵控制基標(biāo)測(cè)量關(guān)鍵環(huán)節(jié)探索及其點(diǎn)位歸化改正分析研究，可以減少不必要的返工，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，有利于提高測(cè)量進(jìn)度；也將在一定程度上提高地鐵整體道床施工質(zhì)量，及時(shí)準(zhǔn)確地為地鐵整體道床軌道施工提供正確的測(cè)繪成果，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和測(cè)量?jī)x器精度的不斷提高，鋪軌控制基標(biāo)測(cè)量技術(shù)也將得到進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，從而為更好的控制軌道施工質(zhì)量，提高旅客乘坐舒適度提供精密控制基準(zhǔn)。

[1]GB50308-2008《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》中國建筑工業(yè)出版社2008

[2]馬全明 馬海志《城市軌道交通鋪軌基標(biāo)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用與研究》都市快軌交通2011年10月第五期

[3]王金鈴《淺談地鐵軌道施工質(zhì)量控制》 軌道交通 2007

[4]楊旭峰《城市軌道交通工程鋪軌控制基標(biāo)測(cè)量技術(shù)與方法》鐵道工程學(xué)報(bào)2011年12月刊

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1007-6344（2017）02-0068-01