武曉朦，趙 琦

（西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 陜西省油氣井測控技術(shù)重點實驗室，陜西 西安 710065）

0 引 言

我國鐵路建設(shè)工期往往比較緊促，站后四電工程和土建、鋪軌等施工交叉較多，特別是接觸網(wǎng)工程，從基礎(chǔ)開挖澆筑、錨栓打孔預(yù)埋到送電開通運(yùn)營，往往需要較長的施工工期。因此，尋求可行、可靠的無軌測量方案和方法成為接觸網(wǎng)工程施工的一項重要任務(wù)。下面將結(jié)合實際工程中的應(yīng)用該方法進(jìn)行測量的例子，驗證該方案的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

1 常見的無軌測量方法

1.1 接觸網(wǎng)基礎(chǔ)定位測量方法

依據(jù)道岔的岔心里程等確定起測點，依據(jù)接觸網(wǎng)平面布置圖采用鋼卷尺進(jìn)行縱向測量，將各支柱位置在路基上做出標(biāo)識，最后進(jìn)行基坑開挖前橫向定位測量。橫向測量主要依靠土建或鋪軌單位移交的線路中心樁，通過經(jīng)緯儀、繃線繩等方法穿直線確定支柱位置處的線路中心。該方法嚴(yán)重受到土建、鋪軌單位交樁單位制約，交樁的時間、交樁的精度均為不可控因素，特別是在鐵路的大車站、城際鐵路的車輛段、停車場等地方，基礎(chǔ)澆筑往往成為制約接觸網(wǎng)施工進(jìn)度的關(guān)鍵因素，一旦錯過最佳時機(jī)，施工成本將成倍增加。

1.2 地線段剛性懸掛點定位測量方法

依據(jù)道岔岔心里程等確定起測點，依據(jù)接觸網(wǎng)平面布置圖采用鋼卷尺進(jìn)行縱向測量，將各懸掛點位置在隧道壁上做出標(biāo)識，最后進(jìn)行打孔前橫向定位測量。橫向測量時因為沒有軌道，線路中心位置確定成為難點。采用平分隧道斷面法確定線路中心線不僅誤差大（隧道中心與軌道線路中心存在偏差，而且偏差不具有規(guī)律，不可控），而且不能用于曲線段。

2 采用全站儀無軌測量

聯(lián)系土建或鋪軌單位移交線路參數(shù)、基準(zhǔn)線逐樁坐標(biāo)、線路縱斷面圖等資料，聯(lián)系土建單位進(jìn)行現(xiàn)場交樁（控制點移交），根據(jù)圖紙中“曲線要素表”反映的數(shù)據(jù)，對比正確無誤后根據(jù)交點坐標(biāo)計算各放樣點（支柱基礎(chǔ)位置或剛性懸掛點位置）坐標(biāo)，根據(jù)縱斷面圖計算軌面高程。將控制點坐標(biāo)、各放樣點坐標(biāo)輸入全站儀，到施工現(xiàn)場使用全站儀（一般采用后方交會）進(jìn)行測量放樣，直接確定支柱基礎(chǔ)位置或剛性懸掛點位置。

采用全站儀無軌進(jìn)行測量分為內(nèi)業(yè)資料整理和現(xiàn)場測量兩大部分。內(nèi)業(yè)資料整理準(zhǔn)確性對測量精度影響很大，是該測量方法的重中之重。下面以西安北至機(jī)場城際軌道工程為例來說明該方法。

2.1 資料移交

在“四電工程”開工前，由建設(shè)單位組織“四電”施工單位、監(jiān)理單位以及相關(guān)站前單位進(jìn)行交樁資料移交，如圖1所示。

2.2 現(xiàn)場交樁

現(xiàn)場交樁是接觸網(wǎng)現(xiàn)場勘測中一個極其重要的環(huán)節(jié)，目的是現(xiàn)場核實站前單位（也就是下文提到的土建單位）提供的基樁是否合理以及是否具有移交條件。站前單位交樁不是一次交接所有的樁點，其干完多少區(qū)段，就向站后單位交接多少區(qū)段。所以，站前單位得到線路資料后要及時跟進(jìn)，發(fā)現(xiàn)問題及時聯(lián)系線路施工的施工單位，目的是辦理移交手續(xù)。需要一同前往現(xiàn)場共同查看和辦理線路基樁交接手續(xù)，行業(yè)內(nèi)叫“交點”。

圖1 交樁資料

土建單位提供現(xiàn)場正式版坐標(biāo)樁。從以往的現(xiàn)場施工看，土建單位的交樁很多，每一個樁點不一定滿足站后單位的要求，有的現(xiàn)場樁點與圖紙不對應(yīng)或者樁點不滿足站后單位的需求，所以必須是目前澆筑完成后的坐標(biāo)，而且需結(jié)合設(shè)計院提供的相應(yīng)圖紙。以下是從西安機(jī)場線采集的數(shù)據(jù)（下同），具體如表1所示。

2.3 線路參數(shù)計算

坐標(biāo)計算是很重要的環(huán)節(jié)之一。線路參數(shù)是根據(jù)圖紙中“曲線要素表”反映的數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，查看現(xiàn)場值與設(shè)計院提供的標(biāo)準(zhǔn)值的量的對應(yīng)情況。

以交點法坐標(biāo)計算為例，交點的參數(shù)主要有X(N)坐標(biāo)、Y(E)坐標(biāo)、半徑、Ls1、Ls2和樁號。

（1）在相應(yīng)的軟件中輸入交點參數(shù)值，QD代表起點坐標(biāo)，ZD代表終點坐標(biāo)，樁號為起點坐標(biāo)對應(yīng)的里程數(shù)，如圖2所示。

圖2 線路參數(shù)計算

（2）點擊生成直曲線后，在直曲線表中核對生成的曲線要素是否與CAD圖中的各參數(shù)一致，如圖3所示。

表1 控制點坐標(biāo)2017.12.20

圖3 直曲線后參數(shù)值

（3）進(jìn)行中樁坐標(biāo)計算，如圖4所示。

圖4 樁坐標(biāo)計算

（4）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與生圖，即對生成的中樁坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如數(shù)據(jù)在EXCEL中A、B兩列，在C列中輸入“＝A&"，”&B”，如圖5所示。

圖5 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

（5）軌面高程計算[1-2]公式如下：

式中：H為支柱處軌面高程；Hz為變坡點高程；L為支柱點距變坡點距離；i為坡度（%）。

在實際工程應(yīng)用中，對縱斷面圖中豎曲線參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，應(yīng)用EXCEL工具進(jìn)行分析。

2.4 現(xiàn)場定測

2.4.1 地下段剛性懸掛點測量定位

將控制點坐標(biāo)、各放樣點坐標(biāo)（按照以上方法計算的各懸掛點線路中心坐標(biāo)）輸入全站儀中，到施工現(xiàn)場使用全站儀（一般采用后方交會）進(jìn)行測量放樣，直接確定出剛性懸掛點位置，做好標(biāo)記。

2.4.2 基礎(chǔ)測量定位

基礎(chǔ)位置受基礎(chǔ)中心控制，距離線路中心的偏移值按照限界加支柱寬度一半，再考慮支柱允許限界誤差確定，從而直接計算出基礎(chǔ)中心位置的坐標(biāo)。為了便于現(xiàn)場施工，利用前期生成的CAD圖紙，以基礎(chǔ)中心定位畫半徑2 m的圓，再利用多線段命令交點連接，用Line命令提取坐標(biāo)導(dǎo)入Excel表格中。即在基礎(chǔ)中心順線路方向、平行線路中心線、距離基礎(chǔ)中心各2 m處分別砸定位木樁，以便基礎(chǔ)開挖和安裝模具過程中進(jìn)行校核。

3 經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 采用全站儀無軌測量的優(yōu)點

3.1.1 施工作業(yè)效率提高，施工質(zhì)量提高

由于受到現(xiàn)場實際條件的約束，目前牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)立桿測量中很常見的方法是利用人工開挖、澆筑和無軌定測對接觸網(wǎng)下部工程施工工藝改進(jìn)，實現(xiàn)接觸網(wǎng)下部工程可以先推進(jìn)，實現(xiàn)施工流程的先施工，而基礎(chǔ)等施工項目可以用機(jī)械來替代，極大地提高了安全系數(shù)。

3.1.2 避免與其他專業(yè)管線交叉而引起返工現(xiàn)象

本文介紹的接觸網(wǎng)底座或者立桿基礎(chǔ)是在其他專業(yè)之前完成的，避開了本專業(yè)的施工難度，掌握了主動權(quán)，也為其他專業(yè)提供了方便。

3.1.3 有效避免了道碴污染，節(jié)約了文明施工成本

采用無軌測量對接觸網(wǎng)下部工程施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)接觸網(wǎng)基礎(chǔ)的提前施工，可避免道碴污染，節(jié)約文明施工成本，特別是如今對環(huán)境要求越來越高的情況下，這種施工方法得到了推廣。

3.1.4 保障施工進(jìn)度

保障了施工進(jìn)度，避免因工期緊張而造成施工質(zhì)量下降，更避免了因進(jìn)度滯后造成建設(shè)單位的考核不合格。

3.2 經(jīng)濟(jì)分析

以西安機(jī)場線正線地面段（2.9 km）接觸網(wǎng)施工為例，地面段（秦宮至秦漢新城站（含））柔性懸掛主要工程量如表2所示。

（1）人工費(fèi)分析。每個基坑開挖按照2人開挖3天計算，共需人工798工日（2×3×133），即節(jié)約人工費(fèi)為798×220=175 560元。

（2）機(jī)械費(fèi)分析。采用機(jī)械開挖，每天能成型約8個基礎(chǔ)，共需16.5個機(jī)械臺班，機(jī)械臺班費(fèi)為16.5×2 000=33 000元。

（3）文明施工成本降低費(fèi)、窩工費(fèi)、搶工增加費(fèi)等預(yù)計節(jié)約50 000元。

綜上所述，共計節(jié)約成本175 560-33 000+50 000=192 560元。

表2 地面段（秦宮至秦漢新城站（含））柔性懸掛主要工程量

4 結(jié) 論

從節(jié)約成本可以看出，全站儀無軌測量帶來的經(jīng)濟(jì)效益明顯。如果在工期無法滿足的情況下或者緊張的情況下，可以利用這種方法測量，為接觸網(wǎng)后續(xù)施工提供有利保證，對于加快城市軌道牽引供電系統(tǒng)接觸網(wǎng)施工具有重要意義。