王心旺

（中鐵十一局集團華東建設有限公司，江蘇 南京 442012）

0 引言

交通軌道施工測量的傳統(tǒng)方法是做鋪軌控制基標測量[1]。由于控制基標要求設置在線路中線上或線路中線的一側并要求等高等距，埋設永久標志，在有限的施工場地中難以保存，極易被破壞。引入高速鐵路軌道測量技術，利用任意設站控制網測量方法，在承建過的北京、上海、廣州、深圳、南京、武漢等20多個城市地鐵項目的建設中采用，結合地鐵鋪軌施工組織，舍棄傳統(tǒng)的控制基標做法，優(yōu)化、提升軌道施工測量工作。筆者結合近年在軌道施工測量中的工作經歷，對精密導線網、任意設站控制測量、鋪軌施工測量、長軌精調等工作方法及其技術流程進行簡要論述，為城市軌道交通中軌道施工測量技術的應用提供借鑒。

1 精密導線網

為保證精密導線網的準確性，在精密導線網布設單位交樁后，應采用精密導線和二等水準對既有精密網進行全面復測。

1.1 精密導線網復測

根據交樁數量和位置，對現場原設計樁進行現場核對，避免觀測到錯誤的點位；熟悉平面精密導線網技術指標要求；熟悉水準測量技術指標要求。

采用I級全站儀水平角、測距觀測4個測回，因采用專業(yè)采集軟件對水平角與測距同時觀測記錄，統(tǒng)一觀測4個測回滿足規(guī)范要求，并在全站儀中設置正確的氣象和儀器常數，全站儀內自動改正。外業(yè)觀測條件要求充分通風、無施工干擾、無明顯震動、無光源干擾、避免塵霧。

水準測量普遍采用電子水準儀觀測，需要往返觀測，注意應將電子水準儀有關參數、觀測極限誤差設置正確。同時精密導線水準復測時一般將任意設站控制網的高程約束點進行加密[2-3]。

1.2 精密導線網數據處理

復測時采用的起算點和控制網觀測方案宜與原測量一致；鋪軌控制測量以“兩站一區(qū)間”為單元，車站里的控制點一般是聯系測量的直接成果，具有較高的精度和穩(wěn)定性，適宜做控制點的起算點。精密導線測距邊的高程歸化和投影改正需要注意是否考慮原測成果[4]。

對復測成果與原測成果進行對比分析，城市軌道交通工程測量規(guī)范在此處未直接規(guī)定相關指標，在對已建成的地面平面控制網復測時，指出同一控制點的復測與原測量成果坐標分量較差的極限誤差應小于2倍復測控制點的點位中誤差，說明原測量成果可靠，繼續(xù)使用原成果。若大于2倍復測控制點的點位中誤差時查明點位變動原因，如位移造成限差超限應利用復測成果取代原測量成果。

2 任意設站控制網測量

2.1 任意設站控制網基本要求

任意設站控制網沿線成對布設，由于地鐵曲線半徑較小，且斷面小，通視條件受到限制，通過大量工程實踐，布設縱向間距30～60m滿足要求。應結合總體設計單位發(fā)布的限界圖位置，對點位高度進行放樣，避免后續(xù)管線設施、信號設施遮蓋點位。

任意設站控制網全線應采用統(tǒng)一的強制性對中標志，在使用前應對標志精度進行檢查。預埋件埋設時，采用鉆孔打入植筋膠或錨固劑填充孔位，待植筋膠或錨固劑凝固后進行復檢，須穩(wěn)固不可晃動。錨固措施必須確保標志預埋件長期穩(wěn)固。

任意設站控制網觀測數據必須采用通過相關部門評審或鑒定的成熟軟件，完成多測回全圓方向和距離觀測，同時將數據記錄到手簿中，保證任意設站控制網的測量精度和成果處理質量[5-6]。

2.2 任意設站控制網平面測量

任意設站控制網采用邊角交會觀測法進行測量，每個自由測站觀測不宜少于4對控制點（見圖1），測站間重復觀測不宜少于3對控制點，每個控制點應有3個自由測站的方向和距離觀測量。

圖1 任意設站控制網平面測量示意圖

根據規(guī)范要求采用0.5s全站儀，外業(yè)觀測僅需2個測回，西南交通大學劉成龍教授在研究相關課題的研究結果中，得到精度隨著外業(yè)測回數的增加而提高，但增幅并非顯著。平面測量應在氣象條件相對比較穩(wěn)定的天氣下進行，地鐵隧道里出現比較大的霧氣時盡量避開或及時抽氣通風。對軌道任意設站控制網，建議聯測每個精密導線點，任意設站控制網與精密導線點、起算點聯測時，應至少通過3個以上自由測站進行聯測。每次測量開始應填寫自由測站記錄表，記錄每個測站的溫度、氣壓以及測量點等信息。

可根據施工需要分段測量，分段測量的區(qū)段一般為一個區(qū)間，區(qū)段間重復觀測不應少于4對控制點。測段之間銜接時，前后測段獨立平差重疊點坐標差值應滿足≤±3mm。滿足該條件后，后一測段軌道控制網平差應采用本測段聯測的精密導線點及重疊段前一區(qū)段連續(xù)控制點坐標進行約束平差。數據后處理應采用專業(yè)嚴密平差軟件，平差完成后可以查看概略坐標、方向平差結果、距離平差結果、平差坐標及其精度（最終采用的平差結果）、最弱點及其精度、最弱邊及其相對精度等信息。

2.3 任意設站控制網高程測量

任意設站控制網高程測量采用三角高程測量，地鐵隧道由于受氣溫及大氣折光影響小，適宜與平面測量同時進行，采用自由設站三角高程測量方法，將測站點至各目標點的高差經過差分處理，由自由設站的測站點至目標點的高差轉換為各目標點間高差，取不同測站所測得的相鄰點的高差。相鄰點應有3個不同的任意測站點同時進行觀測，距離測站越遠的觀測點受外界影響因素越大，精度越差，因此取距離加權平均值做為最后的高差值。

測量軌道任意設站控制網高程時，高程網數據平差完成后可以查看測段實測高差數據統(tǒng)計、高程平差值及其精度（最終采用的成果）、高差平差值及其精度等信息。應進行環(huán)閉合差和附合路線閉合差統(tǒng)計，每千米高差偶然中誤差和每千米高差全中誤差滿足規(guī)范要求。

3 鋪軌施工測量

3.1 加密基標

根據任意設站控制網對加密基標及道床模板放樣，為軌排初步定位和軌排粗調提供基準，加密基標通常設置于線路外側或線路中線上。采用全站儀自由設站觀測的軌道控制點不宜少于3對，設站精度滿足要求，進行鋪軌加密基標的測設。鋪軌基標在線路直線段應每6m設置一個、曲線段每5m設置一個，埋設與中線等距，便于施工人員量測，同時做好技術交底。

3.2 軌道粗調

施工技術人員以加密基標為基準點，利用快速扳手調整螺桿調節(jié)器，根據直角道尺數據進行高程及平面位置的調整，鋼軌支撐架支撐桿對軌道幾何狀態(tài)進行粗調，軌排粗調高程偏差寧低勿高，中線偏差應不大于±5mm。通過軌道支撐架的安裝，密度及調整精度應充分滿足軌道精調的需求。

3.3 軌道精調

軌道粗調后再使用全站儀自由設站配合軌道幾何狀態(tài)測量儀進行精調。軌道幾何狀態(tài)測量儀確保線路平面、縱斷面設計參數和曲線超高值等錄入準確，并復核無誤，同時應檢校軌道幾何狀態(tài)測量儀，進行角度零點采集，即通過幾何狀態(tài)測量傳感器對軌道進行校準[7-8]。

利用控制網坐標成果進行全站儀自由設站，觀測軌道兩邊的軌道控制點6~8個，通過配套的專業(yè)軟件平差計算，進行全站儀的定位和定向。通過全站儀觀測軌道幾何狀態(tài)測量儀上的棱鏡，以及軌道幾何狀態(tài)測量儀內部傳感測量數據，計算當前軌道位置與設計位置的偏差，并將偏差量進行實時顯示，施工人員根據偏差調整軌道的絕對位置，對軌道進行精確調整，使軌道滿足設計與規(guī)范的要求。

軌道精調測量測點應在每個支撐螺桿軌道支撐架位置，便于直接精調準確數據。在進行搬站測量時，應復測上一測站不少于8根軌枕，相對偏差均不應超過±2 mm。經檢查設站依然超限，應對換站前的所有鋼軌支撐點重新進行調整，直至滿足要求后方能換站。同時應使用線性函數進行換站搭接平順修正。

軌道精調后，軌道的中心線和軌頂面高程允許偏差、軌道的平順性均應滿足規(guī)定。用軌道幾何狀態(tài)測量儀對精調完的軌道進行幾何狀態(tài)精密檢測，如有超限則再進行調整，確定無誤并自檢合格后報監(jiān)理工程師檢查驗收，監(jiān)理工程師認可后方可澆筑道床混凝土。

4 長軌精調

4.1 軌道幾何狀態(tài)數據采集

在鋼軌焊接、應力放散和軌溫鎖定之后進行長軌精調測量，同樣采用全站儀與軌道幾何狀態(tài)測量儀配合使用。靜態(tài)采集鋼軌的軌距、超高、絕對位置數據，計算測點的扣件調整量平順性數據，進行超限部位扣件模擬調整。將軌道分析數據調整及扣件調整數據發(fā)往現場進行軌道精調。由于長軌精調以扣件調整為基本單元，因此對逐個軌枕進行數據采集[9-10]。

4.2 內業(yè)數據處理

對外業(yè)采集的軌道幾何狀態(tài)數據進行平順性分析，大致標出期望的線路走線，先整體調整，再局部調整；通過調整高軌的平面位置實現軌向的優(yōu)化，低軌的平面位置利用軌距及軌距變化率來控制；高低軌的優(yōu)化通過調整低軌的高程來實現，高軌的高程利用超高和超高變化率來控制；可采取自動調整和人工調整，如果自動調整的結果難以完全滿足要求，必要時再進行人為干預。人工調整時可參考偏差曲線圖，得出基于左右軌逐個扣件位置的軌道調整量表，從而指導外業(yè)進行軌道精調[11]。受人員技術水平和主觀因素影響，不同人員模擬調整后的軌道平順性不同，需要有相關經驗人員進行軌道精調方案的審核。

4.3 現場精調作業(yè)

現場施工技術員根據內業(yè)數據模擬調整報表，準確找出需要調整扣件的位置，同時對調整報表采用道尺和弦線的方法進行復核，并進行調整量和調整方向的標示，施工人員對扣件進行平面和高程的調整。最后做好現場記錄。

4.4 軌道動態(tài)精調

軌道動態(tài)精調是指在軌道聯調聯試開始后，依據軌道動態(tài)檢測數據進行軌道精調。主要是微調軌道的一些局部缺陷，動態(tài)檢測考慮了輪軌荷載，對軌道的線性做進一步的優(yōu)化，避免調整方法不當、調整標準偏低，現場查找不準確，調整不到位，錯調、漏調等情況，進一步提高行車的安全性、平順性和舒適性。

5 結束語

本文闡述的城市軌道施工測量技術目前在多個城市地鐵施工中得到了推廣應用。軌道粗調與精調在吸收高速鐵路測量技術的同時，結合地鐵的特點，舍去傳統(tǒng)控制基標的方法，采用任意設站控制網測量，可以有效地保護控制網標志，提高軌道平順性，也為運營后維護提供基準，具有相鄰精度高、數量多、永久性好、控制范圍長、易使用等眾多優(yōu)點。利用精密導線網提高首級控制基準，采用任意設站控制網保證鋪軌控制網的精度，對鋪軌施工測量進行加密基標測設、軌道粗調、軌道精調，采用軌道幾何狀態(tài)測量儀進行長軌精調，保障了城市軌道的平順性，整個模式值得推廣使用。