武瑞宏

(軌道交通工程信息化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院),西安 710043)

1 工程概況

蘭渝鐵路是國(guó)家“十二五”規(guī)劃的重點(diǎn)鐵路項(xiàng)目,是我國(guó)地質(zhì)條件最復(fù)雜的山區(qū)長(zhǎng)大干線鐵路之一,從2005年完成預(yù)可行性研究報(bào)告至2017年開(kāi)通運(yùn)營(yíng),歷時(shí)12年。

蘭渝鐵路蘭州至廣元段位于黃土高原和秦嶺高中山區(qū),正線長(zhǎng)度492.993 km,地質(zhì)情況極其復(fù)雜,號(hào)稱(chēng)“地質(zhì)博物館”。全線橋隧工程集中,橋隧總長(zhǎng)度達(dá)418.08 km,占線路總長(zhǎng)的86%；隧道66座,總長(zhǎng)度達(dá)343 km,長(zhǎng)度超過(guò)10 km的特長(zhǎng)隧道9座。長(zhǎng)度在6 km及以上的長(zhǎng)大隧道和連續(xù)長(zhǎng)大隧道之間的橋梁、路基均鋪設(shè)無(wú)砟軌道,其余正線鋪設(shè)有砟軌道,一次鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路[1]。

2 精密工程測(cè)量技術(shù)體系的建立及特點(diǎn)

精密工程測(cè)量技術(shù)是高速鐵路成功建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一[13]。蘭州至廣元段精密工程測(cè)量控制網(wǎng)建設(shè)過(guò)程經(jīng)歷了我國(guó)鐵路工程控制測(cè)量體系從形成到逐漸完善的階段,建立了滿(mǎn)足勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)各階段的精密工程測(cè)量技術(shù)體系。

勘察設(shè)計(jì)階段測(cè)量工作初始依據(jù)是TB10101—99《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》,精密工程測(cè)量控制網(wǎng)建網(wǎng)參照鐵建設(shè)[2006]189號(hào)《客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“暫規(guī)”)執(zhí)行,施工階段的控制網(wǎng)復(fù)測(cè)和洞內(nèi)控制網(wǎng)建網(wǎng)參照TB10601—2009《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》、TB10101—2009《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》以及鐵總建設(shè)[2013]88號(hào)《新建時(shí)速200公里客貨共線有砟軌道鐵路軌道控制網(wǎng)測(cè)設(shè)補(bǔ)充規(guī)定》執(zhí)行。建設(shè)過(guò)程中新的規(guī)范、規(guī)定的陸續(xù)出臺(tái)也為蘭渝鐵路工程測(cè)量工作提供了參考依據(jù)。

蘭州至廣元段精密工程控制網(wǎng)測(cè)量參照了不同階段出臺(tái)的規(guī)范、規(guī)定,體現(xiàn)了鐵路工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展完善的成果,同時(shí)也有與其地域國(guó)家高等級(jí)起算點(diǎn)、地震影響、施工等相關(guān)因素的特點(diǎn),值得總結(jié)。

2.1 建立起全段測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、“三網(wǎng)合一”的精密工程測(cè)量技術(shù)體系

蘭州至廣元段線下工程按照速度目標(biāo)值200 km/h設(shè)計(jì),線上工程分段落按速度目標(biāo)值200，160 km/h設(shè)計(jì),該段長(zhǎng)大隧道眾多且均鋪設(shè)無(wú)砟軌道。無(wú)砟軌道測(cè)量精度較有砟軌道測(cè)量精度要求高,如控制網(wǎng)測(cè)量嚴(yán)格按照當(dāng)時(shí)有效規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,全線控制網(wǎng)則會(huì)劃分成一二十段按照不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)施測(cè)的段落,段落劃分過(guò)多,每個(gè)段落測(cè)量精度不一致,不便于測(cè)量的生產(chǎn)組織和數(shù)據(jù)處理,以及施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)期間測(cè)量成果的應(yīng)用和復(fù)測(cè)。

考慮到上述問(wèn)題,蘭州至廣元段全線統(tǒng)一了測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),按照分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制的原則,參照暫規(guī)建立了帶狀平面和高程精密工程測(cè)量控制網(wǎng)[5]。CP0框架控制網(wǎng)進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì),起閉于收集的國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系GPS A、B級(jí)控制點(diǎn)；CPⅠ基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)按鐵路二等GNSS測(cè)量技術(shù)要求施測(cè),起閉于CP0框架控制網(wǎng)點(diǎn)；CPⅡ線路平面控制網(wǎng)按鐵路三等GNSS測(cè)量技術(shù)要求施測(cè),起閉于CPⅠ基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)點(diǎn)；CPⅢ軌道控制網(wǎng)平面按自由測(cè)站邊角交會(huì)方式測(cè)設(shè),起閉于CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)點(diǎn)。線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)參照國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求施測(cè)；CPⅢ軌道控制網(wǎng)高程采用水準(zhǔn)測(cè)量方法或采用自由測(cè)站三角高程測(cè)量方法施測(cè)[6]。

上述各等級(jí)平面和高程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)和實(shí)施,建立了“三網(wǎng)合一”[5]的精密工程測(cè)量技術(shù)體系,簡(jiǎn)化了測(cè)量實(shí)施的復(fù)雜度,滿(mǎn)足了全線勘察設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)各階段的需要。

2.2 建立基于國(guó)家CGCS2000坐標(biāo)系橢球參數(shù)的平面坐標(biāo)基準(zhǔn)

我國(guó)于20世紀(jì)50年代和80年代分別建立了1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系,這兩坐標(biāo)系在各行各業(yè)均得到了廣泛的應(yīng)用,鐵路勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中的地形圖、控制網(wǎng)等測(cè)繪成果也全部采用1954北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系。

隨著國(guó)家鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的提升,從測(cè)繪管理部門(mén)收集的1954北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系國(guó)家三角點(diǎn)成果精度難以滿(mǎn)足鐵路建設(shè)的需要。在同期建設(shè)的高速鐵路精密工程測(cè)量控制網(wǎng)采用了兩種方法保證起算精度,一種是聯(lián)測(cè)國(guó)家1954北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系三角點(diǎn),采用一點(diǎn)一方向[5]的約束平差方法,如鄭西高鐵、武廣高鐵等；另一種是布設(shè)框架網(wǎng)點(diǎn)并采用長(zhǎng)基線測(cè)量的方法,建立并提供基于WGS84橢球的框架控制網(wǎng)成果[7],如京滬高鐵、哈大高鐵等。第一種方法與1954北京坐標(biāo)系或者1980西安坐標(biāo)系沒(méi)有嚴(yán)密的轉(zhuǎn)換方法,且在后續(xù)控制網(wǎng)復(fù)測(cè)及維護(hù)中不方便應(yīng)用,第二種方法采用WGS84橢球,起算采用IGS站ITRF框架坐標(biāo),不同項(xiàng)目采用的參考框架及歷元基準(zhǔn)均不同,也無(wú)法與現(xiàn)有坐標(biāo)系進(jìn)行很好的銜接。

自2008年7月1日起,我國(guó)全面啟用國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系作為國(guó)家法定的坐標(biāo)系,該坐標(biāo)系是我國(guó)新一代的平面基準(zhǔn)[8],可以作為各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基礎(chǔ)性保障。

蘭州至廣元段精密工程測(cè)量控制網(wǎng)在2007年9月建網(wǎng)測(cè)量時(shí),雖然國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系尚未正式發(fā)布啟用,但當(dāng)時(shí)我院已跟蹤并了解到國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系實(shí)施已勢(shì)在必行,且測(cè)繪管理部門(mén)已經(jīng)可以提供基于國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系的三維高精度國(guó)家GPS A、B級(jí)點(diǎn)成果,因此決定收集國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系國(guó)家GPS A、B級(jí)點(diǎn)成果,作為平面控制網(wǎng)的起算基準(zhǔn)。2008年7月1日,CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系啟用,本段平面精密工程測(cè)量控制網(wǎng)采用國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系也剛好順應(yīng)了這一要求。后續(xù)建設(shè)的蘭新高鐵、寶蘭高鐵在蘭州樞紐附近聯(lián)測(cè)了相同的CGCS2000大地坐標(biāo)系的國(guó)家GPS A、B級(jí)點(diǎn),保證了蘭州樞紐各條鐵路平面基準(zhǔn)的無(wú)縫銜接。

2.3 建立邊長(zhǎng)投影變形值不大于25 mm/km的工程獨(dú)立坐標(biāo)系

蘭州至廣元段精密工程測(cè)量控制網(wǎng)建網(wǎng)時(shí),200 km/h及以下的無(wú)砟軌道測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚屬空白,只能參照“暫規(guī)”執(zhí)行?！皶阂?guī)”規(guī)定構(gòu)建工程橢球建立工程獨(dú)立坐標(biāo)系[11],邊長(zhǎng)投影在對(duì)應(yīng)的線路設(shè)計(jì)平均高程面上的變形值不宜大于10 mm/km[5],該投影變形要求是針對(duì)速度250 km/h及以上的無(wú)砟軌道規(guī)定的。本段線路主要通過(guò)隴中黃土高原區(qū)和隴南秦嶺高中山區(qū),山區(qū)高差起伏大,邊長(zhǎng)投影變形值按≯10 mm/km控制存在諸多不利因素,投影變形設(shè)計(jì)難度大,投影分帶達(dá)到30多個(gè),很多長(zhǎng)大隧道無(wú)法劃分在同一投影帶內(nèi),給后續(xù)勘察設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)均帶來(lái)不便。在和設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)充分論證后認(rèn)為,全段落按邊長(zhǎng)投影變形值≯25 mm/km進(jìn)行分帶是可以滿(mǎn)足隧道內(nèi)無(wú)砟軌道鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)需要的,全段共分為11帶,大大減少了分帶數(shù)目,方便了后續(xù)設(shè)計(jì)和施工。隨著長(zhǎng)大隧道無(wú)砟軌道的陸續(xù)鋪設(shè)完成和2017年9月蘭渝鐵路的順利開(kāi)通運(yùn)營(yíng)實(shí)踐,證明蘭州至廣元段按25 mm/km投影變形分帶是可以滿(mǎn)足速度200 km/h無(wú)砟軌道鋪設(shè)精度要求和運(yùn)營(yíng)需要的。

2.4 采用符合工程實(shí)際的線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)平差方案

蘭州至廣元段線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)施測(cè)時(shí)充分收集了國(guó)家高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)資料,收集的國(guó)家Ⅰ等武定線成果于1987年施測(cè),施測(cè)年代較早,作為初測(cè)四等高程控制網(wǎng)測(cè)量的起算點(diǎn)滿(mǎn)足要求。在定測(cè)完畢線路方案穩(wěn)定后,參照國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求施測(cè)線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng),發(fā)現(xiàn)大多數(shù)測(cè)段施測(cè)高差和國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)間高差閉合差不滿(mǎn)足規(guī)范要求,初步認(rèn)為收集的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)由于施測(cè)年代久遠(yuǎn)已經(jīng)發(fā)生變化,不能滿(mǎn)足作為線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)測(cè)量起算點(diǎn)的需要。隨后收集到國(guó)家地震局第二變形監(jiān)測(cè)中心1999年施測(cè)的Ⅰ等武定線國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)高差(無(wú)正式高程成果),分析結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可以看出,國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)間施測(cè)高差與從地震局收集的1999年施測(cè)高差符合良好,而與收集的1987年國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)成果高差符合性較差,7段中高差中僅有2段在允許范圍之內(nèi),且高差差值呈系統(tǒng)性變化,國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)成果已經(jīng)不能滿(mǎn)足線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)起算的精度要求。

表1 收集的不同時(shí)期國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)高差與實(shí)測(cè)高差對(duì)比

全段線路水準(zhǔn)基點(diǎn)測(cè)量貫通后,蘭州端Ⅰ蘭西4～武定68(哈達(dá)鋪附近)、武定68～Ⅰ廣元基巖點(diǎn)閉合差情況見(jiàn)表2。

表2 不同段落國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)成果閉合差情況

從表2可以看出,兩段高差閉合差均超過(guò)限差,在確認(rèn)施測(cè)高差無(wú)誤后,為確保和初、定測(cè)勘測(cè)資料的銜接,減少勘測(cè)設(shè)計(jì)資料的修改,以收集的蘭州端Ⅰ蘭西4、哈達(dá)鋪附近武定68、廣元端Ⅰ廣元基巖點(diǎn)水準(zhǔn)成果作為本段線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)的起算點(diǎn),將高差不符值按距離平均分配在每段測(cè)量高差上,保證了與勘測(cè)資料的銜接,同時(shí)也可以保證相鄰線路水準(zhǔn)基點(diǎn)的相對(duì)精度。

本段線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)平差方案符合工程實(shí)際,后續(xù)施工過(guò)程中的兩次整網(wǎng)復(fù)測(cè)和施工驗(yàn)證表明,該平差方案切合實(shí)際,合理可行,滿(mǎn)足了工程建設(shè)需要。后續(xù)建設(shè)的蘭新高鐵、寶蘭高鐵在蘭州樞紐附近聯(lián)測(cè)了相同的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn),保證了蘭州樞紐段各條鐵路高程的無(wú)縫銜接和基準(zhǔn)統(tǒng)一。

2.5 地震對(duì)精密工程測(cè)量控制網(wǎng)造成影響的評(píng)估

蘭州至廣元段精密工程測(cè)量控制網(wǎng)建網(wǎng)工作于2007年9月至2008年4月完成。2008年5月12日,我國(guó)四川省汶川縣發(fā)生里氏8.0級(jí)特大地震,地震發(fā)生于四川龍門(mén)山斷裂帶,蘭渝鐵路經(jīng)過(guò)的四川省廣元市、甘肅省隴南市等位于龍門(mén)山斷裂帶上,而且后續(xù)余震不斷,考慮到地震是長(zhǎng)期的大陸板塊擠壓產(chǎn)生累積的構(gòu)造應(yīng)力集中釋放造成的,勢(shì)必造成震后變形[2],對(duì)本段廣元、隴南等地精密工程測(cè)量控制網(wǎng)的穩(wěn)定性造成影響。因此，需要通過(guò)復(fù)測(cè)查明地震對(duì)精密工程測(cè)量控制網(wǎng)造成影響的段落和影響程度,對(duì)受影響的段落成果及時(shí)進(jìn)行更新,滿(mǎn)足蘭渝鐵路開(kāi)工建設(shè)的需要。

考慮到廣元、隴南段受地震影響顯著,蘭州端受地震影響較小,因此決定先期復(fù)測(cè)哈達(dá)鋪到廣元段的精密工程測(cè)量控制網(wǎng),根據(jù)復(fù)測(cè)分析結(jié)果再確定是否需要對(duì)蘭州至哈達(dá)鋪段也進(jìn)行復(fù)測(cè)。2008年6月～8月對(duì)哈達(dá)鋪至廣元段的CP0、CPⅠ、CPⅡ各等級(jí)平面控制網(wǎng)和線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)測(cè)。2008年“5.12”大地震后,地震部門(mén)對(duì)建網(wǎng)使用的廣元附近的國(guó)家GPS B級(jí)點(diǎn)也進(jìn)行了復(fù)測(cè),收集了該點(diǎn)的成果,和其他原CP0網(wǎng)約束點(diǎn)一起作為該段CP0復(fù)測(cè)的起算點(diǎn),CP0復(fù)測(cè)成果對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 地震前后CP0解算成果對(duì)比

從表3可以看出,從哈達(dá)鋪到隴南基本上每40 km變化1～2 cm,在四川青川縣姚渡附近達(dá)到30 cm,姚渡至廣元段有一定的扭曲,對(duì)哈達(dá)鋪附近CP0點(diǎn)穩(wěn)定性基本沒(méi)有影響。線路水準(zhǔn)基點(diǎn)高程控制網(wǎng)復(fù)測(cè)完成后,從閉合差來(lái)看,震前震后閉合情況基本一致,說(shuō)明廣元端的Ⅰ廣元基巖點(diǎn)還是比較穩(wěn)定的,但廣元至隴南段沿線埋設(shè)的線路水準(zhǔn)基點(diǎn)高程值變化較大,最大差值達(dá)到20 cm左右,說(shuō)明地震對(duì)隴南至廣元段造成了較大的影響。

根據(jù)哈達(dá)鋪至廣元段精密工程測(cè)量控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果分析,地震對(duì)哈達(dá)鋪至廣元段的影響是漸進(jìn)性的,對(duì)隴南至廣元段造成的影響比較大,因此對(duì)哈達(dá)鋪至廣元段的平面和高程精密工程測(cè)量控制網(wǎng)成果全部進(jìn)行了更新,采用復(fù)測(cè)成果,同時(shí)經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為地震對(duì)蘭州至哈達(dá)鋪段的精密工程測(cè)量控制網(wǎng)影響甚微,因此哈達(dá)鋪至蘭州段不再進(jìn)行復(fù)測(cè),仍采用建網(wǎng)成果。2014年3月和2016年4月的兩次復(fù)測(cè)及全段施工證明,哈達(dá)鋪至廣元段采用地震后的復(fù)測(cè)成果、蘭州至哈達(dá)鋪段采用建網(wǎng)成果是合適的,精度滿(mǎn)足了后續(xù)施工需要,該處理方案既消除了地震對(duì)精密工程測(cè)量控制網(wǎng)的影響,又降低了全線復(fù)測(cè)工作量。

2.6 長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)測(cè)量方法

本段落長(zhǎng)大隧道包括胡麻嶺隧道、木寨嶺隧道、哈達(dá)鋪隧道、西秦嶺隧道等9座特長(zhǎng)隧道,其中最長(zhǎng)的3座隧道木寨嶺隧道(19.025 km)、哈達(dá)鋪隧道(16.591 km)、西秦嶺隧道(28.236 km)為雙洞單線隧道,在隧道整體貫通后需要施測(cè)隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)和洞內(nèi)水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng),以此作為CPⅢ軌道控制網(wǎng)測(cè)設(shè)的起算基準(zhǔn),從而有效控制軌道的鋪設(shè)精度。因此本段落需要完成約195 km的特長(zhǎng)隧道洞內(nèi)CPⅡ測(cè)量,工作量大,施工工期緊張,基本都是限期完成。

隧道的洞內(nèi)CPⅡ施測(cè)是保證后續(xù)軌道施工尤其是無(wú)砟軌道施工質(zhì)量的關(guān)鍵基礎(chǔ)性工作[11],必須確保采用的測(cè)量等級(jí)和方法合適、正確。為此,長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)CPⅡ測(cè)量過(guò)程中采用了如下方法和措施：(1)嚴(yán)格采用隧道二等的測(cè)量等級(jí)進(jìn)行隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)測(cè)量,測(cè)量前對(duì)洞外的CPI起算點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)確認(rèn),確保和洞外平面控制網(wǎng)的順接；(2)采用0.5″級(jí)的高精度智能型全站儀,并在后視點(diǎn)位上配備精密支架和精密棱鏡,同時(shí)通過(guò)全站儀內(nèi)置自主研發(fā)的自動(dòng)化觀測(cè)軟件,保證觀測(cè)精度、減小人為觀測(cè)誤差,提高數(shù)據(jù)采集質(zhì)量；(3)外部環(huán)境是影響測(cè)量最重要的因素之一,灰塵、煙霧、振動(dòng)、強(qiáng)光等都會(huì)影響測(cè)量進(jìn)度和精度,因此積極與建設(shè)單位和施工單位進(jìn)行協(xié)調(diào),確保在良好的外部環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量；(4)精心進(jìn)行洞內(nèi)CPⅡ測(cè)量網(wǎng)形布設(shè)規(guī)劃,進(jìn)洞邊盡量與施工單位洞內(nèi)導(dǎo)線使用的進(jìn)洞邊保持一致,同時(shí)聯(lián)測(cè)部分施工單位施測(cè)的洞內(nèi)導(dǎo)線點(diǎn),將滿(mǎn)足精度要求的洞內(nèi)施工導(dǎo)線點(diǎn)也作為約束點(diǎn),在保證精度的前提下盡可能與洞內(nèi)施工控制網(wǎng)吻合,以便與隧道既有建筑限界一致,降低隧道中線調(diào)線的可能性；(5)現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)時(shí)觀測(cè)視線要求盡量遠(yuǎn)離障礙物,橫向應(yīng)遠(yuǎn)離洞壁0.5 m以上,垂向應(yīng)高于隧道內(nèi)堆積的建筑材料1 m以上,以減弱旁折光的影響。

通過(guò)采取上述措施,順利地完成了所有特長(zhǎng)隧道洞內(nèi)CPⅡ的測(cè)量工作,成果滿(mǎn)足無(wú)砟軌道施工需要。

2.7 長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)分段測(cè)量方法

蘭州至廣元段長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)都鋪設(shè)無(wú)砟軌道。一般情況下,隧道貫通后進(jìn)行隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)和水準(zhǔn)基點(diǎn)測(cè)量,并采用測(cè)量成果對(duì)線下工程進(jìn)行評(píng)估,檢查隧道限界及軌道鋪設(shè)條件,必要時(shí)對(duì)線路平縱斷面進(jìn)行調(diào)整,之后再進(jìn)行CPⅢ軌道控制網(wǎng)測(cè)設(shè)及無(wú)砟軌道鋪設(shè)。

在長(zhǎng)大隧道未整體貫通前對(duì)已貫通段落分段施作無(wú)砟軌道是緩解工期壓力的有效方法,但分段施作無(wú)砟軌道勢(shì)必要分段進(jìn)行洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)測(cè)量,而分段測(cè)量不符合現(xiàn)行TB10101—2009《鐵路工程測(cè)量規(guī)范》和TB10601—2009《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》,分段測(cè)量分段施作無(wú)砟軌道不可避免地在線位控制方面存在較大的風(fēng)險(xiǎn),必須對(duì)此風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和評(píng)估,制定相應(yīng)的對(duì)策,把可能的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

胡麻嶺隧道是蘭渝鐵路的重點(diǎn)控制性工程之一,全長(zhǎng)13.61 km,隧道中部通過(guò)4250 m的第三系弱膠結(jié)含水粉細(xì)砂巖,在地下水作用下,掌子面開(kāi)挖擾動(dòng)后工程性質(zhì)迅速惡化,基本呈散砂、稀糊狀,局部伴有涌水涌砂現(xiàn)象[14],特殊的地質(zhì)情況嚴(yán)重影響了隧道的貫通進(jìn)程。2017年6月19日,歷經(jīng)8年多的艱苦建設(shè),被國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家定性為“國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)、世界難題”的蘭渝鐵路胡麻嶺隧道勝利貫通,是蘭渝鐵路最后一個(gè)貫通的隧道。木寨嶺隧道是蘭渝鐵路全線地質(zhì)條件最差的隧道之一,為極高風(fēng)險(xiǎn)雙洞單線特長(zhǎng)隧道,全長(zhǎng)19.06 km,也是蘭渝鐵路建設(shè)關(guān)鍵控制性工程。2016年7月18日,木寨嶺隧道貫通,雖然貫通較早,但由于木寨嶺隧道的極高地應(yīng)力和極低圍巖應(yīng)力,1 000 m的嶺脊段變形非常嚴(yán)重,極易產(chǎn)生突變甚至坍塌[15],遲遲不能滿(mǎn)足測(cè)量條件。胡麻嶺隧道和木寨嶺隧道分段測(cè)量、分段施作無(wú)砟軌道成為確保工期的非常手段。

胡麻嶺隧道和木寨嶺隧道洞內(nèi)分段施測(cè)CPⅡ控制網(wǎng)之前,對(duì)洞內(nèi)CPⅡ測(cè)量的誤差來(lái)源進(jìn)行了充分的評(píng)估,并針對(duì)分段施測(cè)采取如下針對(duì)性的措施。(1)全面復(fù)測(cè)洞外起算點(diǎn)。對(duì)隧道兩端洞口及斜井口控制網(wǎng)進(jìn)行整體復(fù)測(cè),采用最新成果作為洞內(nèi)分段CPⅡ測(cè)量的起算基準(zhǔn)。(2)最大程度消除對(duì)中誤差,并加強(qiáng)聯(lián)系測(cè)量的網(wǎng)形設(shè)計(jì)。在隧道洞口、斜井口、斜井與正洞交叉處點(diǎn)位部分采用強(qiáng)制觀測(cè)墩,并采用精密對(duì)中支架,減小對(duì)中誤差,同時(shí)對(duì)洞口聯(lián)系測(cè)量、斜井與正洞的聯(lián)系測(cè)量進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)[9],確保導(dǎo)線網(wǎng)的施測(cè)精度。(3)采用陀螺儀進(jìn)行檢測(cè)。木寨嶺隧道屬于控制性關(guān)鍵工程,為檢測(cè)洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)的測(cè)量精度,采用高精度的BTJ-3型全自動(dòng)陀螺儀(標(biāo)稱(chēng)定向精度3.6″)對(duì)鹿扎斜井底、大坪斜井井底正洞內(nèi)左右線各二條邊進(jìn)行了陀螺定向測(cè)量,同時(shí)分別在鹿扎斜井、大坪斜井地表位置已知GNSS控制邊上進(jìn)行陀螺定向,測(cè)定和檢核儀器常數(shù),洞內(nèi)外共觀測(cè)陀螺定向邊6條。通過(guò)對(duì)比洞內(nèi)CPⅡ?qū)Ь€測(cè)量的方位角與陀螺儀測(cè)量的方位角,對(duì)洞內(nèi)CPⅡ測(cè)角精度進(jìn)行了驗(yàn)證[10],保證了分段施測(cè)洞內(nèi)CPⅡ?qū)Ь€測(cè)量的精度。(4)預(yù)留調(diào)整段落。防止測(cè)量誤差大影響到既有的無(wú)砟軌道施工段落,在測(cè)量銜接段預(yù)留500～1000 m甚至更長(zhǎng)的段落暫不施作無(wú)砟軌道,待測(cè)量銜接完畢無(wú)誤后再進(jìn)行軌道施工。

木寨嶺隧道和胡麻嶺隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)均分四段建網(wǎng),通過(guò)上述措施的采取,每段洞內(nèi)CPⅡ?qū)Ь€網(wǎng)測(cè)量精度均符合規(guī)范要求,保證了分段施作無(wú)砟軌道的精度和進(jìn)度[16]。

3 結(jié)語(yǔ)

蘭渝鐵路蘭州至廣元段精密工程測(cè)量控制網(wǎng)測(cè)量時(shí)正值我國(guó)鐵路精密工程測(cè)量控制網(wǎng)建設(shè)的高潮時(shí)期,也是鐵路工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)探索及完善的重要時(shí)期,全段落測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,構(gòu)建了完整的精密測(cè)量控制體系,為后續(xù)施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)測(cè)量奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。在采用國(guó)家CGCS2000大地坐標(biāo)系高等級(jí)點(diǎn)起算、建立基于國(guó)家CGCS2000坐標(biāo)系橢球參數(shù)的平面基準(zhǔn)、全線建立邊長(zhǎng)投影變形值滿(mǎn)足不大于25 mm/km的工程獨(dú)立坐標(biāo)系、采用符合工程實(shí)際的線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)平差方案、地震對(duì)精密工程測(cè)量控制網(wǎng)造成影響的評(píng)估、長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)測(cè)量方法、長(zhǎng)大隧道洞內(nèi)CPⅡ控制網(wǎng)分段測(cè)量等具有本項(xiàng)目特點(diǎn)的方面進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié),可供探討和其他項(xiàng)目借鑒。

蘭渝鐵路蘭州至廣元段精密工程測(cè)量控制網(wǎng)建網(wǎng)和歷次復(fù)測(cè)方案科學(xué)、合理,測(cè)量成果經(jīng)施工驗(yàn)證滿(mǎn)足了工程建設(shè)的要求,同時(shí)也保證了蘭渝鐵路按期開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。