王毓春

（哈牡鐵路客運專線有限責任公司，哈爾濱 150050）

高速鐵路線路對平順性要求非常高，軌道測量精度要達到毫米級。為保證測量質(zhì)量滿足勘測、施工、運營維護各階段的要求，精測網(wǎng)的建設與維護顯得尤為重要［1-2］。東北地區(qū)冬季嚴寒而漫長。哈齊、哈佳、哈牡、牡佳等客運專線所處地理位置有其不同特點。哈齊客運專線基本呈東南-西北走向，地形較為平坦，稍有起伏，局部為洼地及沼澤濕地，穿越扎龍濕地和龍鳳濕地。哈佳、哈牡、牡佳等線路部分穿越山區(qū)，冬季寒冷地區(qū)積雪，冰凍期較長，控制點布設及維護面臨著較大的困難。目前哈齊客運專線在建設期間及運營期間已開展了多次凍脹監(jiān)測，開展了多期運營監(jiān)測，哈牡、哈佳客運專線即將開展運營期監(jiān)測，牡佳客運專線正在進行施工期建設。這些線路控制點受到沉降、凍脹等多種因素的影響，春季土地凍融作用強烈，地面常常遭到破壞，從而影響到控制點的精度，對控制網(wǎng)的維護提出了更高要求［3-4］。

1 精測網(wǎng)控制點維護的難點

1.1 建設施工可能破壞控制點

線下、線上精密測量控制點在鐵路建設施工過程中可能因大型機械碰撞或人為原因而遭到破壞。這是工程建設面臨的共性問題。線上CPⅢ控制點采用預埋方式后期進行錨固固定時，預埋件可能受敲打等外力作用而變形，致使CPⅢ連接桿無法插入或不能插到底，從而影響測量精度。

1.2 氣候及地理環(huán)境影響控制點穩(wěn)定

1）線下控制點。哈齊客運專線2009年精測網(wǎng)建設完成，交樁后施工單位復測反饋部分段落高程超限。設計單位組織測繪人員對哈齊客運專線水準點進行局部檢核測量，通過前后高差對比分析，發(fā)現(xiàn)2個水準點因凍脹分別變化了+20.9，+23.9 mm，隨即更新了這2個水準點的高程。通過第二年的第一次精測網(wǎng)復測數(shù)據(jù)分析，哈齊客運專線精測點受凍脹影響嚴重。哈佳鐵路沿線地質(zhì)地層情況穩(wěn)定，未見大段落區(qū)域沉降且該線水準測量為三等，故每30～50 km布設水準墻標代替基巖水準點。有60 km的林區(qū)CPⅡ控制測量受到樹木茂密等因素干擾無法進行點位的埋設與測量。東北高寒山區(qū)與平原區(qū)控制點無論是在平面還是在高程方面都面臨著不同的問題。

2）線上控制點。部分開通線路線上CPⅢ觀測墩由于凍脹等原因，出現(xiàn)部分輔助立柱基礎松動或PVC套筒破裂等現(xiàn)象，給行車安全帶來隱患。采用Ⅱ型標的CPⅢ預埋件雖然使用了防水帽，但在冬季由于部分防水帽損壞、丟失或縫隙過大導致雨雪滲入套筒內(nèi)而長期結冰，影響正常使用。

1.3 運營期精測網(wǎng)復測維護作業(yè)時間受限制

監(jiān)測期建立的基準點，在測定的過程中要與精測網(wǎng)中線路控制點進行聯(lián)測，基準點要求建立在沉降變形區(qū)以外。東北地區(qū)由于凍脹期長，運營鐵路天窗時間有限，精測網(wǎng)控制點復測維護工作時間緊張，一定程度上造成數(shù)據(jù)使用受限，現(xiàn)有的運營監(jiān)測方法很難滿足冬季線路維護需要。

哈齊客運專線在開通后的12月份進行了凍脹監(jiān)測，后續(xù)進行了多期運營監(jiān)測。傳統(tǒng)幾何水準監(jiān)測是當前鐵路運營監(jiān)測的主要手段，其監(jiān)測易受環(huán)境、人力、物力影響和夜間天窗時間的限制，作業(yè)效率低。

2 精測網(wǎng)控制點維護措施

2.1 避免施工影響控制點

應提高現(xiàn)場施工人員對測量標識重要性的認識，避免點位遭到破壞。針對東北地區(qū)積雪時間較長、控制點被積雪覆蓋不易引起注意等特點，可以在控制點旁設醒目的警示標志，或利用混凝土或鋼筋進行圍護。線上CPⅢ控制點采用預埋方式時，預留足夠孔徑，避免因孔徑不足安裝時引起預埋件變形。

特殊地段控制點埋設時應采取特殊措施。例如，提前考慮深埋樁布置方案；在混凝土路面鉆孔設置測量標志時，在路面上開鑿一低于路面的喇叭口凹槽，將控制點布設在槽內(nèi)，避免除雪過程中碰撞控制點標頭。

2.2 根據(jù)氣候及環(huán)境確定合理的維護時間及周期

合理安排精測建網(wǎng)、復測周期，避免在凍脹及凍融期點位變化較大情況下開展精測、復測。凍脹期必須使用的應移至較為穩(wěn)定的地點，施工過程中適當增加不定期復測，加強復測及檢核。

秋冬季一般從10月中旬開始出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，控制樁點埋設深度在最大凍土深度以下30 cm，其受到的影響會滯后一段時間，一般在11月底凍脹影響明顯加重，點位高程變化較大，因此控制點的建網(wǎng)復測不應安排在11月下旬以后。春夏季一般自4月份大地開始融化，凍脹現(xiàn)象逐漸減輕，到5月中下旬點位趨于穩(wěn)定，因此建網(wǎng)復測應該安排在5月下旬以后。

哈佳客運專線穿越大段原始林區(qū)，林區(qū)影響范圍內(nèi)的CPⅡ控制測量是在施工單位進場對線位范圍內(nèi)的樹木砍伐完成后實施的，充分利用了施工期便利條件，提高了測量效率。

2.3 運營線上控制樁點埋設方案

考慮到哈大、哈齊等線路運營過程中CPⅢ點位出現(xiàn)的問題，在后續(xù)的敦白線、朝凌線等提出了改進措施，將CPⅢ控制點基礎埋到最大凍結線以下，并填充25 cm砂夾卵石墊層。CPⅢ輔助立柱施工完成后，及時去除輔助立柱上的PVC套筒，如圖1所示。

圖1 去掉PVC套筒的CPⅢ輔助立柱

針對路基、橋梁段CPⅢ預埋件采用橫插式設計（Ⅱ型標）在冬季容易存水結冰、影響使用等問題，在后續(xù)項目中將之修改為如圖2所示的豎插式（I型標），使得架設更加方便，提高了測量效率。

圖2 豎插式CPⅢ控制點預埋件（I型標）

2.4 綜合變形監(jiān)測方案

在東北一鐵路根據(jù)工務段反饋的線路變化情況，對部分路基段開展了綜合InSAR監(jiān)測、水準監(jiān)測、北斗實時連續(xù)自動監(jiān)測相結合的沉降觀測（表1）。北斗監(jiān)測可以用于運營線路基自動化監(jiān)測，在極寒天氣下能夠獲取路基凍脹變形。隨著東北地區(qū)高速鐵路開通線路不斷增加，應適時開展運營維護控制網(wǎng)的綜合測量，為運營監(jiān)測提供可靠的基準［5-8］。

表1 部分段落InSAR、水準、北斗監(jiān)測結果

3 精測網(wǎng)控制點維護實例

哈齊客運專線精密測量控制網(wǎng)第一次復測在4月初開展，復測受現(xiàn)場地質(zhì)條件干擾嚴重，部分點位于草甸子或濕地段落，雨水積滯，無法測量［4］。復測時地下深層未完全融凍，在施工期間挖掘地下深層時發(fā)現(xiàn)了凍冰現(xiàn)象，因而導致部分點位變化較大，高程變化更加明顯。為此在同年5—6月份，對超限和接近限差的段落進行了單程二等水準檢測，結果顯示大部分檢測段落的高差較差滿足限差要求。對不滿足的段落進行第二次檢測發(fā)現(xiàn)部分測點在短時間內(nèi)高差值存在上下浮動現(xiàn)象。在8—9月份對全線水準進行了第二次復測，結果顯示點位趨于穩(wěn)定。

線路穿越扎龍濕地和龍鳳濕地保護區(qū)。扎龍濕地常年積水，普通點位無法滿足施工和監(jiān)測的需要，因此對影響段落的平面和高程控制點進行了深埋樁設計。根據(jù)地質(zhì)資料，凍土厚約2.0～2.7 m，深埋樁埋設深度為嵌入砂礫土層2～3 m。采用旋挖鉆機或回旋鉆機成孔，孔徑600～1 000 mm，灌注水下混凝土至地表下不小于3 m，DK221+977—DK255+230段深埋樁最終埋深為10～25 m。深埋樁結構見圖3。

哈齊客運專線首次復測受多種因素影響，工作反復較多，周期較長，但從中也積累了經(jīng)驗，指導了后續(xù)工作。從哈齊客運專線施工期4年的精測網(wǎng)復測水準基點高程變化趨勢（圖4）可以看出，采用了深埋樁布設方案和合理安排復測時間等措施后，大部分段落歷次復測高程變化較小，點位較為穩(wěn)定，滿足工程建設需要。

圖3 深埋樁結構

圖4 哈齊客運專線水準基點高程變化趨勢

4 結語

本文針對近年來東北寒冷地區(qū)鐵路精測網(wǎng)建網(wǎng)復測過程中遇到的困難，梳理總結了以下經(jīng)驗：

1）應在凍脹影響期外合理安排建網(wǎng)復測作業(yè)，通常是5—11月份，其他時間需要使用的控制點應盡量移至穩(wěn)定位置。

2）CPⅢ控制點樁埋設過程中應去除輔助立柱上PVC套筒，基礎埋入最大凍結線以下，并填充25 cm砂夾卵石墊層，預埋件采用豎插形式。

3）在長段落濕地地區(qū)，應設置有保護套筒的深埋樁，埋設深度為嵌入砂礫土層2～3 m。

多年來高速鐵路精密測量控制網(wǎng)建設及運營復測的經(jīng)驗表明，盡管東北地區(qū)漫長嚴寒的天氣對控制點穩(wěn)定性影響很大，但采取本文所述措施可以將受影響的點控制在20%左右。