高 誠(chéng)

南昌鐵路天河測(cè)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(guò)程中，線路偏心和道砟厚度測(cè)量工作具有十分重要的作用。我國(guó)現(xiàn)行的《普速鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則》中對(duì)線路偏心和道砟厚度設(shè)計(jì)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(huì)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(duì)鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測(cè)量工作的重視，確保設(shè)計(jì)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(xiàng)目路基長(zhǎng)度超過(guò)17km，全程橋梁數(shù)量為48座，隧道數(shù)量為25座。因?yàn)榇斯こ添?xiàng)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(xiàng)目，所以對(duì)線路偏心和道砟厚度的測(cè)量工作提出了更高的要求，必須確保測(cè)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(huì)嚴(yán)重影響梁跨的承載力，我國(guó)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(jì)等級(jí)和各項(xiàng)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(huì)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(shí)，橋上線路一旦出現(xiàn)偏心現(xiàn)象，會(huì)加重偏載問(wèn)題，對(duì)兩個(gè)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(huì)承受來(lái)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(dòng)造成線橋偏心并減緩行車對(duì)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(huì)讓道床自身的剛度加大，行車對(duì)梁體的沖擊力也會(huì)變大，從而對(duì)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(huì)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(guó)現(xiàn)行的《普速鐵路線路修理規(guī)則》（鐵總工電〔2019〕34號(hào)）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(jì)規(guī)范》（鐵建設(shè)〔2005〕108號(hào)）規(guī)定，新建Ⅰ級(jí)鐵路道砟橋面軌下枕低的道砟厚度不應(yīng)小于0.3m，Ⅱ級(jí)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(cè)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(guò)程中出現(xiàn)支座病害、線路橫移、墩臺(tái)傾斜等問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致線路偏心產(chǎn)生較大誤差，無(wú)法達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榫€路偏心會(huì)對(duì)橋梁自身的承載能力產(chǎn)生較大的影響，有可能會(huì)出現(xiàn)橫隔板斷裂的現(xiàn)象，所以在鐵路橋梁項(xiàng)目施工過(guò)程或后期投入使用過(guò)程中，必須定期開展線路偏心測(cè)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(cè)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(jì)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(jì)厚度，cm，取值20；k為被測(cè)標(biāo)尺測(cè)量零位高度，cm，取值35.8；g為擋砟墻設(shè)計(jì)高度，cm，取值20；Δy為道砟厚度波動(dòng)值。

圖1 鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測(cè)量原理示意圖

線路偏心計(jì)算公式如下：

道砟厚度計(jì)算公式如下[2]：

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

4 線路偏心和道砟厚度測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)

4.1 施工測(cè)量方

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

4.2 平面控制測(cè)量

此標(biāo)段平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)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(cè)和平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)三個(gè)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(gè)部分，具體測(cè)量工作可以通過(guò)GPSB級(jí)、GPSC級(jí)來(lái)完成。當(dāng)控制點(diǎn)移交完成之后，施工企業(yè)可以對(duì)各個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)工具可以選用雙頻靜態(tài)接收機(jī)，最后根據(jù)復(fù)測(cè)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(guò)導(dǎo)線測(cè)量完成，選擇樁的材料時(shí)應(yīng)遵循設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)，不能將無(wú)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(duì)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(xiàng)目勘測(cè)中，CPⅠ控制點(diǎn)復(fù)測(cè)時(shí)必須保證X、Y坐標(biāo)差值不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的±2cm。CPⅡ控制點(diǎn)的復(fù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 線路控制網(wǎng)復(fù)測(cè)限差要求

4.3 高程控制測(cè)量

在進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)測(cè)工作的過(guò)程中，相關(guān)單位需要以設(shè)計(jì)院提供的測(cè)量資料為依據(jù)，嚴(yán)格遵循測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求，全標(biāo)段的復(fù)測(cè)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(cè)線路與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。如果橋梁的長(zhǎng)度超出了300m，那么在進(jìn)行復(fù)測(cè)工作時(shí)就需要根據(jù)實(shí)際情況合理增添水準(zhǔn)點(diǎn)。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(diǎn)本來(lái)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(diǎn)。

4.4 線下工程施工測(cè)量工作

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

一般構(gòu)造物和路基的測(cè)量：對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行加密時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)單位制定的導(dǎo)線點(diǎn)和GPS點(diǎn)，全部加密過(guò)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(diǎn)的擺放應(yīng)確保具有科學(xué)性，然后開展測(cè)量工作。

高架橋和特大橋相關(guān)特殊結(jié)構(gòu)的測(cè)量：在進(jìn)行高架橋和特大橋的測(cè)量時(shí)，應(yīng)讓控制點(diǎn)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(diǎn)之間的距離。按照四邊形擺放施工控制網(wǎng)，可以同時(shí)使用多架GPS接收機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，以此來(lái)保證圖形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，觀測(cè)時(shí)間應(yīng)保持在1h以上[4]。

4.5 線下構(gòu)筑物變形測(cè)量

通過(guò)對(duì)軌道鋪設(shè)時(shí)間和后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)等因素的綜合分析，該項(xiàng)目決定構(gòu)建線下構(gòu)筑物橫向立體變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)主要包含水平方向和垂直方向兩個(gè)部分。根據(jù)獨(dú)立坐標(biāo)體系并參考三等平面檢測(cè)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)建立水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)，整個(gè)布網(wǎng)工作一次性完成。另外，如果兩個(gè)控制點(diǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法被測(cè)量工作同時(shí)覆蓋，就應(yīng)保證與其中一個(gè)控制點(diǎn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，發(fā)揮測(cè)量平面坐標(biāo)系統(tǒng)的作用。

4.6 竣工測(cè)量工作

竣工測(cè)量工作可以分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段是測(cè)量線路中線，在測(cè)量的過(guò)程中進(jìn)行線路中樁擺放時(shí)，需要以線路貫通測(cè)量結(jié)果為依據(jù)，直線線路中的每個(gè)中樁之間的距離應(yīng)保持50m，每個(gè)曲線間隔距離保持20m。第二個(gè)階段是測(cè)量路基橫斷面，此項(xiàng)測(cè)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(cè)點(diǎn)的主要內(nèi)容，確保路基橫斷面全部?jī)?nèi)容的測(cè)量誤差不超過(guò)5mm。第三個(gè)階段是測(cè)量橋涵，在墩臺(tái)施工結(jié)束后，先測(cè)量墩臺(tái)縱向、橫向中心線和墩臺(tái)的跨度，架梁作業(yè)隊(duì)伍獲取到測(cè)量合格的結(jié)果后，再進(jìn)行橋涵測(cè)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，實(shí)踐表明該項(xiàng)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(duì)線路偏心和道砟厚度設(shè)計(jì)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。