高 誠

南昌鐵路天河測量技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330002

在鐵路橋梁建設(shè)施工過程中，線路偏心和道砟厚度測量工作具有十分重要的作用。我國現(xiàn)行的《普速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》中對線路偏心和道砟厚度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定，如果不符合相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)會嚴(yán)重影響鐵路橋梁的建設(shè)質(zhì)量，并在一定程度上危及列車行車安全，因此需加強(qiáng)對鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測量工作的重視，確保設(shè)計的科學(xué)性及合理性，為列車行車安全提供保障。

1 工程概況

某鐵路工程項目路基長度超過17km，全程橋梁數(shù)量為48座，隧道數(shù)量為25座。因為此工程項目所處區(qū)域的地形情況比較復(fù)雜，并且此地區(qū)地震頻發(fā)，屬于比較典型的山區(qū)鐵路項目，所以對線路偏心和道砟厚度的測量工作提出了更高的要求，必須確保測量數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和精確度。

2 鐵路橋梁線路偏心和道砟不足的危害

2.1 橋梁線路偏心的危害

橋梁線路偏心會嚴(yán)重影響梁跨的承載力，我國鐵路大多數(shù)使用的是鋼筋混凝土梁，由2片主梁經(jīng)橫隔板連接組成，2片主梁的設(shè)計等級和各項技術(shù)指標(biāo)一致，具有均勻分擔(dān)整體橋梁荷載的作用。如果曲線上的橋受到離心力的影響，會導(dǎo)致主梁發(fā)生彎曲或扭轉(zhuǎn)，使外梁的承載加大，而內(nèi)梁的承載則相應(yīng)減少，從而出現(xiàn)兩橋梁受力不均的情況。此時，橋上線路一旦出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，會加重偏載問題，對兩個主梁之間的橫向連接造成影響，影響其使用功能。

2.2 道砟不足的危害

橋上道砟厚度是指橋枕地面到梁體托盤頂面的道床厚度。作為軌道的重要組成部分，道床會承受來自軌枕的壓力，并將壓力傳遞給橋梁，為了防止軌道橫向移動造成線橋偏心并減緩行車對橋梁造成的沖擊，需要確保道床處于飽滿的狀態(tài)，如果道床厚度不足，會讓道床自身的剛度加大，行車對梁體的沖擊力也會變大，從而對橋梁受力狀態(tài)造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致橋梁自身的承載能力下降，另外還會嚴(yán)重破壞橋面保護(hù)層和防水層，使梁體出現(xiàn)裂縫等病害的可能性增加，嚴(yán)重影響橋梁的使用壽命。我國現(xiàn)行的《普速鐵路線路修理規(guī)則》（鐵總工電〔2019〕34號）規(guī)定，最大速度≤120km/h的線路，有砟橋面碎石道床標(biāo)準(zhǔn)厚度為250mm?！惰F路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（鐵建設(shè)〔2005〕108號）規(guī)定，新建Ⅰ級鐵路道砟橋面軌下枕低的道砟厚度不應(yīng)小于0.3m，Ⅱ級鐵路道砟橋面軌下枕低的道砟厚度不應(yīng)小于0.25m[1]。

3 鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測量技術(shù)原理

線路偏心指的是橋梁的上線路中線和梁跨中線之間存在的偏差。如果在鐵路橋梁建設(shè)施工過程中出現(xiàn)支座病害、線路橫移、墩臺傾斜等問題，會導(dǎo)致線路偏心產(chǎn)生較大誤差，無法達(dá)到相關(guān)設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)。因為線路偏心會對橋梁自身的承載能力產(chǎn)生較大的影響，有可能會出現(xiàn)橫隔板斷裂的現(xiàn)象，所以在鐵路橋梁項目施工過程或后期投入使用過程中，必須定期開展線路偏心測量工作，保障橋梁建設(shè)質(zhì)量和列車行車安全。

鐵路軌枕底部與梁體托盤頂部之間的距離即道砟厚度。線路偏心和道砟厚度測量示意圖如圖1所示。圖1中，a為左軌至左擋砟墻的距離，cm；b為左軌至軌道擋砟墻的距離，cm；c為軌道間的距離，cm；d為軌枕設(shè)計高度，cm，若軌枕材料選用50kg/m鋼軌或Ⅱ型軌枕，d為35.8；h為道砟設(shè)計厚度，cm，取值20；k為被測標(biāo)尺測量零位高度，cm，取值35.8；g為擋砟墻設(shè)計高度，cm，取值20；Δy為道砟厚度波動值。

圖1 鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測量原理示意圖

線路偏心計算公式如下：

道砟厚度計算公式如下[2]：

根據(jù)二者計算公式可以看出，只有獲取到高度和距離的實際數(shù)值，才能計算具體的道砟厚度和線路偏心值。為此，通過機(jī)械測量法和光學(xué)圖像法進(jìn)行測量，從而獲得距離和高度的實際數(shù)值，最后代入公式中完成計算。

4 線路偏心和道砟厚度測量技術(shù)要點

4.1 施工測量方

通過對該項目的具體情況進(jìn)行分析，并考慮到測量精度的高標(biāo)準(zhǔn)要求，決定采用機(jī)械儀器開展測量工作，優(yōu)勢在于機(jī)械儀器的性能穩(wěn)定、測量精度高。測量儀器選擇天寶5800GPS定位器、徠卡TC1200全站儀、天寶測量水準(zhǔn)儀。

4.2 平面控制測量

此標(biāo)段平面控制網(wǎng)復(fù)測和加密工作分為基樁控制網(wǎng)加密、基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)復(fù)測和平面控制網(wǎng)復(fù)測三個部分?？刂凭W(wǎng)CPⅠ和控制網(wǎng)CPⅡ是站前工程平面控制網(wǎng)的兩個部分，具體測量工作可以通過GPSB級、GPSC級來完成。當(dāng)控制點移交完成之后，施工企業(yè)可以對各個控制點進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測工具可以選用雙頻靜態(tài)接收機(jī)，最后根據(jù)復(fù)測結(jié)果確定最終限差和精度[3]?；鶚犊刂凭W(wǎng)的加密工作可以通過導(dǎo)線測量完成，選擇樁的材料時應(yīng)遵循設(shè)計原則和標(biāo)準(zhǔn)，不能將無線電發(fā)射周邊作為樁基位置，應(yīng)保持在合理范圍內(nèi)。另外，與高壓輸電線之間也要保持一定距離。當(dāng)確定好位置之后，需要對該位置完成標(biāo)注，在比例尺圖中也需要進(jìn)行標(biāo)注。在此項目勘測中，CPⅠ控制點復(fù)測時必須保證X、Y坐標(biāo)差值不超過標(biāo)準(zhǔn)值的±2cm。CPⅡ控制點的復(fù)測標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 線路控制網(wǎng)復(fù)測限差要求

4.3 高程控制測量

在進(jìn)行水準(zhǔn)點復(fù)測工作的過程中，相關(guān)單位需要以設(shè)計院提供的測量資料為依據(jù)，嚴(yán)格遵循測量標(biāo)準(zhǔn)要求，全標(biāo)段的復(fù)測工作可以利用數(shù)字水準(zhǔn)儀完成，并且要保證水準(zhǔn)復(fù)測線路與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)保持一致。如果橋梁的長度超出了300m，那么在進(jìn)行復(fù)測工作時就需要根據(jù)實際情況合理增添水準(zhǔn)點。此外，施工單位還應(yīng)開展水準(zhǔn)網(wǎng)加密工作，如果水準(zhǔn)點本來的分布數(shù)量不符合相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)，需要適當(dāng)增添加密水準(zhǔn)點。

4.4 線下工程施工測量工作

線下工程施工測量工作可以分為兩個部分進(jìn)行，一個是一般構(gòu)造物和路基的測量，另一個是高架橋和特大橋相關(guān)特殊結(jié)構(gòu)的測量。

一般構(gòu)造物和路基的測量：對控制網(wǎng)進(jìn)行加密時應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計單位制定的導(dǎo)線點和GPS點，全部加密過程還要與路基板樁、路基中線和路基邊線的施工放樣標(biāo)準(zhǔn)保持一致，所有的加密點的擺放應(yīng)確保具有科學(xué)性，然后開展測量工作。

高架橋和特大橋相關(guān)特殊結(jié)構(gòu)的測量：在進(jìn)行高架橋和特大橋的測量時，應(yīng)讓控制點和線路之間的距離保持在合理范圍之內(nèi)，還需要嚴(yán)格控制不同控制點之間的距離。按照四邊形擺放施工控制網(wǎng)，可以同時使用多架GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測，以此來保證圖形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，觀測時間應(yīng)保持在1h以上[4]。

4.5 線下構(gòu)筑物變形測量

通過對軌道鋪設(shè)時間和后期運營維護(hù)等因素的綜合分析，該項目決定構(gòu)建線下構(gòu)筑物橫向立體變形監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)主要包含水平方向和垂直方向兩個部分。根據(jù)獨立坐標(biāo)體系并參考三等平面檢測網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)建立水平位移監(jiān)測網(wǎng)，整個布網(wǎng)工作一次性完成。另外，如果兩個控制點監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)無法被測量工作同時覆蓋，就應(yīng)保證與其中一個控制點監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)測，發(fā)揮測量平面坐標(biāo)系統(tǒng)的作用。

4.6 竣工測量工作

竣工測量工作可以分為三個階段。第一個階段是測量線路中線，在測量的過程中進(jìn)行線路中樁擺放時，需要以線路貫通測量結(jié)果為依據(jù)，直線線路中的每個中樁之間的距離應(yīng)保持50m，每個曲線間隔距離保持20m。第二個階段是測量路基橫斷面，此項測量工作需要在沉降穩(wěn)定后進(jìn)行，直線地段與曲線地段橫斷面之間的距離應(yīng)符合要求標(biāo)準(zhǔn)，高程變化情況、路肩和道路中心線等是測點的主要內(nèi)容，確保路基橫斷面全部內(nèi)容的測量誤差不超過5mm。第三個階段是測量橋涵，在墩臺施工結(jié)束后，先測量墩臺縱向、橫向中心線和墩臺的跨度，架梁作業(yè)隊伍獲取到測量合格的結(jié)果后，再進(jìn)行橋涵測量。

5 結(jié)束語

綜上所述，實踐表明該項目線路偏心和道砟厚度都符合《普速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》中對線路偏心和道砟厚度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，使橋梁的建設(shè)質(zhì)量得到了保證，為列車行車安全提供了有力保障。