合武鐵路精密測量控制網下線路平縱斷面擬合

喻文球

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司, 湖北武漢 430063)

1 概述

合肥至武漢鐵路于2005年8月底全線開工建設,其施工圖平面、高程控制網測量是按照《京滬高速鐵路測量暫行規定》[鐵建設(2003)13號]精度要求布設,其控制精度雖然符合《京滬高速鐵路測量暫行規定》相關規定,但距《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》[鐵建設(2006)189號]、《時速200～250 km有砟軌道鐵路工程測量指南(試行)》[鐵建設函(2007)76號]中相關要求,在投影變形、精度、分布密度、規格等方面都存在較大差別,不能滿足合武鐵路客貨共線運行、動車開通時速250 km，對線路施工、軌道鋪設和運營維護各階段測量控制的精度要求,需要重新建立高精度的控制網。

合武鐵路的精密測量控制網于2007年5月布設和測量,此時線下主體工程除鋪設無砟軌道的紅石埂隧道、金寨隧道、紅石巖隧道、大別山隧道工程及部分架梁工程未完成外,大部分主體工程已完工。因此需將已施工完成的線下工程納入精密測量控制網,用精密測量控制網對已施工的線下工程進行竣工測量,并根據測量結果對線路平、縱斷面進行擬合,根據擬合結果確定平縱斷面調整方案,進行線路平、縱斷面調整處理,對局部橫向偏差較大的地段提出處理意見。

2 精密測量控制網構成

精密測量平面及高程控制網按施測階段、施測目的及功能分為勘測控制網、施工控制網、運營控制網。實施過程中,平面控制網按照三網合一、分級布網的原則,分三級布設,第一級為基礎平面控制網CPⅠ(主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準)、第二級為線路控制網CPⅡ(主要為勘測和線下工程施工提供控制基準)、第三級為基樁控制網CPⅢ(主要為鋪軌和運營維護提供控制基準)。

3 線下工程的竣工測量

竣工測量范圍為設計時速200 km及以上的地段,即從長安集站至漢口站前方,正線長度為348.36 km。鋪軌前,由線下工程施工單位利用設計院提供的CPⅠ、CPⅡ精密控制網對已施工完成的線下工程進行竣工測量,測量數據提交設計院分析處理。現場數據采集按“老網放,新網測”兩步進行。“老網”,即施工單位原施工放樣的控制網。“老網放”即用原施工放樣控制網實地放出原設計線路中線(為了便于數量處理分析,采用線路左線中心)；“新網”,即CPⅠ、CPⅡ控制網。“新網測”即用CPⅠ、CPⅡ控制網測出用老網放出的線路左線中心的坐標。

4 線路平縱斷面擬合

4.1 平面中線調整原則

根據施工單位提供的在CPⅠ、CPⅡ控制網下的逐樁實測原設計的中線坐標(經緯距),對合武鐵路共做了348.36 km的平面中線線位擬合,擬合范圍曲線共81個(含繞行地段右線)。擬合采用維持既有標準不變,按橫向總偏距最小為原則,局部調整曲線偏角、曲線半徑及緩長的方式進行。曲線半徑取至整米,緩長取至整5 m并前后等緩長。

根據實測中線坐標及CPⅠ、CPⅡ控制網下擬合的新曲線資料,反算實測中線相對于擬合新線位的橫向偏距(以下稱Δ),橫向偏移正負號規定為：實測坐標在擬合線位左側為負值,右側為正值。

4.2 平面中線調整方法

(1)路基地段

Δ≤0.10 m時,認為施工中線與擬合后中線線位(即理論中線)的橫向偏距在誤差范圍內。

Δ>0.10 m時,可能存在問題(或是測量誤差大,要求重測；或是施工誤差),按個案處理。

(2)橋梁地段

根據鐵路《橋涵設計基本規范》(TB10002.1—2005)中3.3.6條“新建I級鐵路道碴橋面的道碴擋碴墻內側距線路中心不應小于2.2 m”，以及《新建時速200～250 km客運專線鐵路設計暫行規定》6.5.5條，“橋面寬度應符合下列要求:線路中心距擋砟墻(或防撞墻)內側最小距離不應小于2.2 m”,合武鐵路橋梁地段線路中心至擋砟墻內側的距離為2.2 m,限界要求橋上不能有橫向偏距。但是由于原施工控制網與精測網存在系統誤差,橋上平面擬合后中線與原設計中線肯定存在偏移量。為了便于擬合,根據《鐵路橋隧建筑物大修維修規則》(鐵運[1999]146號)第3.1.2條,橋梁地段平面線位擬合橫向偏差暫按0.05 m控制。

(3)隧道地段

Δ≤0.03 m的調整方案：二次襯砌按老線位實施,洞內溝槽平面按新線位調整,保證溝槽側壁線路側外緣至線路中線2 200 mm側限寬度及1 500 mm救援通道尺寸要求。

0.03 m<Δ≤0.10 m的調整方案：二次襯砌按老線位實施,洞內溝槽平面按新線位調整,同時調整溝槽尺寸,以保證溝槽側壁線路側外緣至線路中線2 200 mm側限寬度及1 500 mm救援通道尺寸要求。

Δ>0.10 m的隧道：可能存在問題(或是測量誤差大,要求重測；或是施工誤差),按個案處理。

4.3 縱坡調整方法

根據施工單位提供的在新網下的實測路基、橋梁、隧道竣工面高程資料及新網實測原施工水準網水準點高程資料,同時考慮動車開通時速250 km路基地段道砟加厚至35 cm的要求,一起調整縱斷面。縱斷面調整采用維持既有標準不變,局部調整變坡點位置，調整坡長及坡率的方式進行。

4.4 平面線位擬合及縱坡調整成果說明

(1)平面線位擬合以左線(下行線)為基準,右線設計為左線的同心圓。區間直線地段線間距采用4.6 m,站內正線線間距采用5.0 m,線間距的變更在曲線上完成,不另設反彎；曲線地段線間距不考慮加寬。

(2)為方便現場施工對照,擬合后線位里程參照原施工圖推算,斷鏈設置參照原施工圖設置。

(3)擬合調整后線路平面、縱斷面設計均滿足250 km/h規范標準。豎曲線與豎曲線、緩和曲線、道岔無重疊設置情況。

(4)根據施工單位提供實測資料,從擬合結果看,原設計直線邊JD8-JD9、JD11-JD12、JD12-JD13、JD18-JD32、JD32-JD33、JD36-JD37、JD59-JD60、JD64-JD65長直線段線下工程按直線擬合時存在小偏角現象(即按長直線擬合,直線中部會出現橫向偏差較大的情況,如加上轉點和小偏角,則橫向偏差很小,與實際很吻合)。本次平面線位擬合時對需要加設小偏角處按配置大半徑曲線擬合處理。為方便施工,現場放樣按曲線上各弦線點分段控制,擬合出來的線位滿足《時速200～250 km有砟軌道鐵路工程測量指南(試行)》[鐵建設函(2007)76號]中點位橫向誤差每150 m不應超過5 mm的限差要求,并使橫向偏距盡量小。因此,擬合后曲線資料成果中含小偏角的轉點坐標,對未參與評估的施工放樣點的坐標通過內插計算求得(如表1所示)。

表1 長直線段小偏角處理情況一覽

(5)擬合的中線最大程度的反映了現場已施工完成的線下工程的實際情況,施工單位根據擬合的中線進行鋪軌和精調,未出現線路側面限界不夠問題。擬合調整后的線路平縱斷面經軌檢車試驗檢測,軌道幾何狀態良好,滿足動車開行250 km/h要求。

5 結束語

(1)平面線位擬合是一個逐漸接近的過程,對擬合中出現的橫向偏差較大的地段,很多是測量誤差較大的原因,進行重新測量后再擬合,會消除很多測量誤差,擬合線位更接近實際中線。根據上述平面調整方法擬合出的中線,絕大部分滿足要求,個別離散點的橫向偏差較大,經分析認為還是測量誤差引起的。

(2)通過實踐檢驗,橋上橫向偏距暫按0.05 m控制是合適的,擬合后的中線距擋砟墻的內側距離滿足大型養路機械作業限界。

(3)線路平、縱斷面擬合是已開工的時速200 km及以上的鐵路,在后期補做精密工程控制測量網的一種補救措施,在勘察設計前期已布設精密工程控制測量網的項目則不存在線路平、縱斷面擬合問題,不宜推廣使用。

[1]鐵建設[2006]189號 客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定[S]

[2]鐵建設[2007]76號 時速200～250 km有砟軌道鐵路工程測量指南(試行)[S]

[3]TB10002.1—2005 橋涵設計基本規范[S]

[4]鐵運[1999]146號 鐵路橋隧建筑物大修維修規則[S]

[5]鐵建設[2005]140號 新建時速200～250 km客運專線鐵路設計暫行規定[S]

[6]鐵建設函[2005]285號 新建時速200 km客貨共線鐵路設計暫行規定[S]

[7]TZ201—208 客貨共線鐵路軌道工程施工技術指南[S]