□文/張 猛

1 工程概況

南京地鐵寧高二期工程線(xiàn)路全長(zhǎng)52.42 km，是南京首條采用120 km/h 設(shè)計(jì)時(shí)速的軌道交通線(xiàn)路。為保證工程的鋪軌精度，提高軌道平順性和乘車(chē)舒適性并利于后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)維修，全線(xiàn)采用CPⅢ控制測(cè)量技術(shù)進(jìn)行鋪軌。

2 CPⅢ控制測(cè)量技術(shù)

2.1 簡(jiǎn)介

CPⅢ控制網(wǎng)是高速鐵路無(wú)砟軌道鋪軌測(cè)量技術(shù)，是沿線(xiàn)路布設(shè)的三維控制網(wǎng)，一般在隧道貫通或橋梁線(xiàn)下工程施工完工后進(jìn)行測(cè)設(shè)，為軌道鋪設(shè)、精調(diào)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供統(tǒng)一的控制基準(zhǔn)[1～2]。CPⅢ控制網(wǎng)在鋪軌前建立，在CPI、CPII 控制網(wǎng)上布設(shè)，控制點(diǎn)成對(duì)布設(shè)于線(xiàn)路兩側(cè)，點(diǎn)間距60 m 左右，采用高精度自動(dòng)測(cè)量全站儀按任意設(shè)站、后方交會(huì)的原理進(jìn)行施測(cè)。

2.2 精度影響因素

本工程鋪軌階段與高速鐵路雖然工序相近、施工方式相通、施工的主體基本相同；但是與高速鐵路在環(huán)境、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)方面存在差異，這些差異會(huì)對(duì)鋪軌測(cè)量精度造成影響[3～4]。

本工程CPⅢ控制測(cè)量主要影響因素包括：

1）隧道受自然因素影響，測(cè)量條件差；

2）隧道起算控制點(diǎn)精度低；

3）隧道凈空小，設(shè)備限界有限，對(duì)測(cè)量視線(xiàn)、長(zhǎng)度、精度存在影響；

4）施工結(jié)構(gòu)形式多，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換銜接位置多；

5）提高相對(duì)精度的同時(shí)，難以保證絕對(duì)精度。

3 實(shí)際應(yīng)用

3.1 準(zhǔn)備階段

3.1.1 參考規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的確立

由于國(guó)內(nèi)現(xiàn)行測(cè)量規(guī)范沒(méi)有對(duì)城市軌道交通CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行具體要求，各城市在采用CPⅢ控制測(cè)量方式時(shí)，精度指標(biāo)、測(cè)量方法不盡相同。為確定精度指標(biāo)和測(cè)量方法，通過(guò)建設(shè)公司、運(yùn)營(yíng)公司、相關(guān)測(cè)量單位共同研究，最終確定以TB 10601—2009《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》作為參考規(guī)范，CPⅢ控制測(cè)量精度指標(biāo)均應(yīng)滿(mǎn)足TB 10601—2009規(guī)定，作業(yè)方法應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)。

3.1.2 情況統(tǒng)計(jì)

1）線(xiàn)路圓曲線(xiàn)半徑，左線(xiàn)為514.94～5 000 m，右線(xiàn)為520～5 000 m，見(jiàn)表1。

2）結(jié)構(gòu)類(lèi)型及凈空。本工程結(jié)構(gòu)形式多，包括高架車(chē)站、地下車(chē)站、盾構(gòu)、明挖矩形、U 型槽、U 梁高架單雙線(xiàn)、箱梁高架單雙線(xiàn)、路基結(jié)構(gòu)。見(jiàn)表2。

表2 結(jié)構(gòu)形式及橫向凈空 mm

3.1.3 首級(jí)控制網(wǎng)和貫通控制網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)查

首級(jí)控制網(wǎng)和貫通控制網(wǎng)作為CPⅢ控制測(cè)量的起算點(diǎn)，由于控制點(diǎn)成果出具時(shí)間距離鋪軌開(kāi)始已超過(guò)半年，為保證該工程起算點(diǎn)的準(zhǔn)確性和可靠性，由原測(cè)單位于交樁前完成一次全面復(fù)測(cè)，同時(shí)接樁單位接樁后再進(jìn)行一次全面復(fù)測(cè)。

復(fù)測(cè)過(guò)程中將區(qū)間分段，貫通聯(lián)測(cè)。地下段以1.5 km 作為分段基本控制長(zhǎng)度，高架段以3.0 km 作為分段基本控制長(zhǎng)度并根據(jù)結(jié)構(gòu)、區(qū)間長(zhǎng)度進(jìn)行合理調(diào)整；但必須保證分段間聯(lián)測(cè)的起算點(diǎn)為相同點(diǎn)位。另外考慮箱梁雙線(xiàn)橋段左右線(xiàn)控制點(diǎn)通視困難的情況，于箱梁疏散平臺(tái)上選取合適位置將左右線(xiàn)控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，組成多個(gè)閉合環(huán)。

3.1.4 方案制定

統(tǒng)一全線(xiàn)點(diǎn)位選埋位置、編號(hào)、施測(cè)及技術(shù)指標(biāo)、布網(wǎng)形式，統(tǒng)計(jì)點(diǎn)位數(shù)量，分析點(diǎn)位間距，對(duì)提出明確限差要求。

3.2 實(shí)施階段

CPⅢ控制測(cè)量主要工作包括網(wǎng)形設(shè)計(jì)、CPⅢ控制點(diǎn)選埋、平面測(cè)量及高程測(cè)量。部分路線(xiàn)網(wǎng)形布設(shè)見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 U型梁段CPⅢ控制網(wǎng)

圖2 箱梁段CPⅢ控制網(wǎng)

平面和高程外業(yè)測(cè)量采用測(cè)量機(jī)器人配自動(dòng)觀測(cè)軟件進(jìn)行，數(shù)據(jù)處理采用與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)配套的控制網(wǎng)處理系統(tǒng)。見(jiàn)圖3。

圖3 數(shù)據(jù)處理流程

3.3 控制要點(diǎn)

3.3.1 標(biāo)段銜接測(cè)量處理

寧高二期工程鋪軌由兩個(gè)鋪軌單位完成，以明覺(jué)站為分界點(diǎn)，為滿(mǎn)足后期軌道的順利搭接，則選取明覺(jué) 站 南 段Z29303 和Y29304、Z29305 和Y29306、Z29307 和Y29308、Z29309 和Y29310、Z29311 和Y29312、Z29313 和Y29314 六組點(diǎn)位作為重疊共用點(diǎn)。為提高點(diǎn)位精度，則進(jìn)行CPⅢ控制測(cè)量時(shí)增加多余觀測(cè)，單一任意測(cè)站觀測(cè)6組點(diǎn)，任意測(cè)站間距約為50～60 m，任意測(cè)站到CPⅢ點(diǎn)的最遠(yuǎn)觀測(cè)距離＜150 m；每組控制點(diǎn)保證有5個(gè)任意測(cè)站的方向和距離觀測(cè)量，見(jiàn)圖4。

圖4 標(biāo)段搭接處CPIII控制網(wǎng)

3.3.2 一期工程銜接測(cè)量處理

1）高架控制網(wǎng)復(fù)測(cè)。對(duì)一期工程銜接處（K0+547）已測(cè)設(shè)控制基標(biāo)進(jìn)行復(fù)測(cè)，將控制基標(biāo)與二期工程控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)并進(jìn)行嚴(yán)密平差，以保證數(shù)據(jù)成果的統(tǒng)一。

2）采用全站儀及軌道尺對(duì)一期工程K0+400～K0+547段軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

3）CPⅢ控制網(wǎng)布設(shè)。為滿(mǎn)足后期軌道的順利銜接，則分別選取左線(xiàn)Z00301 和Z00302、Z00303 和Z00304、Z00305 和Z00306、Z00307 和Z00308、Z00309和Z00310、Z00311和Z00312六組點(diǎn)和右線(xiàn)Y00301和Y00302、Y00303 和Y00304、Y00305 和Y00306、Y00307 和Y00308、Y00309 和Y00310、Y00311 和Y00312 共6 組作為重疊共用點(diǎn)，單一任意測(cè)站觀測(cè)4組點(diǎn)，任意測(cè)站間距為30～50 m，任意測(cè)站到CPⅢ點(diǎn)的最遠(yuǎn)觀測(cè)距離＜75 m；每個(gè)控制點(diǎn)保證有4 個(gè)任意測(cè)站的方向和距離觀測(cè)量。

采用一期工程控制基標(biāo)和二期工程高架控制點(diǎn)，分別對(duì)重疊共用點(diǎn)獨(dú)立進(jìn)行觀測(cè)及平差計(jì)算，按TB 10601—2009要求進(jìn)行搭接處理。

4）CPⅢ控制網(wǎng)測(cè)量完成后，采用軌檢小車(chē)對(duì)一期工程K0+400～K0+547段軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)并將兩次軌道幾何尺寸檢測(cè)成果進(jìn)行比對(duì)分析。

3.4 提高控制網(wǎng)精度分析

根據(jù)Helmert方差分量估計(jì)方法[5]，統(tǒng)計(jì)各種情況下后驗(yàn)單位權(quán)中誤差，對(duì)設(shè)計(jì)網(wǎng)形的模擬觀測(cè)值進(jìn)行約束平差計(jì)算；分別統(tǒng)計(jì)最弱點(diǎn)位中誤差和相鄰點(diǎn)相對(duì)中誤差，以檢驗(yàn)CPⅢ控制點(diǎn)絕對(duì)精度。

1）盡量將曲線(xiàn)段網(wǎng)點(diǎn)縱向間距布設(shè)到最大且滿(mǎn)足布設(shè)間距要求，以減小最弱點(diǎn)位中誤差。

2）控制網(wǎng)兩端引入已知點(diǎn)對(duì)網(wǎng)形進(jìn)行約束，減小最弱點(diǎn)位中誤差。

3）對(duì)地鐵CPⅢ控制網(wǎng)而言，30～60 m 的點(diǎn)組間距，采用測(cè)角標(biāo)稱(chēng)精度1″以上的全站儀觀測(cè)，每300 m左右聯(lián)測(cè)一個(gè)貫通控制點(diǎn)。

4）減小棱鏡重復(fù)性和互換性安裝誤差影響。測(cè)量前，檢測(cè)每個(gè)測(cè)桿加棱鏡的測(cè)量結(jié)果并且互換測(cè)量；對(duì)棱鏡和測(cè)桿進(jìn)行相同編號(hào)，如棱鏡編號(hào)為J01，測(cè)桿編號(hào)為G01。測(cè)量時(shí)，棱鏡和測(cè)桿相同編號(hào)安裝并且在CPⅢ控制網(wǎng)平面測(cè)量任意測(cè)站測(cè)量記錄表備注欄中填寫(xiě)上測(cè)桿編號(hào)，在后期使用CPⅢ成果時(shí)，應(yīng)按測(cè)設(shè)時(shí)棱鏡、測(cè)桿及CPⅢ控制點(diǎn)三者的對(duì)應(yīng)關(guān)系一一對(duì)應(yīng)。

4 效果及效益

1）測(cè)量精度高。CPⅢ控制網(wǎng)測(cè)量成果精度合格率100%。

2）鋪軌平順。軌道姿態(tài)合格率達(dá)到100%，軌道平順性?xún)?yōu)秀率達(dá)到100%。

3）后期軌面維修便捷。CPⅢ控制點(diǎn)位保存率及再利用率達(dá)到98%，移交運(yùn)營(yíng)單位作為后續(xù)軌道養(yǎng)護(hù)的基準(zhǔn)。

4）乘車(chē)舒適。自列車(chē)試運(yùn)營(yíng)開(kāi)始，無(wú)任何因摩擦產(chǎn)生的噪音。