高原高寒地區無砟軌道施工測量技術

姚坤鋒

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

高原高寒地區無砟軌道施工測量技術

姚坤鋒

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600)

蘭新鐵路第二雙線某標段地處西北強風區，使得施工測量處于低氣溫、低氣壓的施工環境中。工程實施中，雙塊式無砟軌道施工測量的精密網加密、CPⅢ網測量、軌排粗精調等均需采取特殊的施工措施;精密測量儀器需架設在穩定性好的地點，避免各種極端環境因素所帶來的不利影響;軌排精調后宜盡早澆筑混凝土，如果軌排因氣候因素受到外部擾動，或環境溫度變化超過15℃時，必須重新檢查確認合格后方能澆筑混凝土。

高原鐵路 無砟軌道 施工測量 CPⅢ控制網 粗調 精調

蘭新鐵路第二雙線某標段地處青海省東北部，北負祁連山脈，南依達坂山，地形復雜，全線海拔在2 800～3 600 m之間，屬高原亞寒帶氣候，1月平均氣溫－13.4℃，7月平均氣溫 11.9℃，極端最低氣溫－30.6℃，最高氣溫24.5℃。在這種極端環境下開展雙塊式無砟軌道施工測量，是一項從未實踐過的新的技術領域。本文研究解決了無砟軌道控制網CPⅢ建網測量，以及雙塊式無砟道床組合式軌道排架精調等關鍵技術，有較強的探索性。

1 工程概況

本項目地處西北強風區，早晚溫差極大，紫外線強。根據氣象統計資料，≥8級大風天數為105 d，每次持續時間為4～7 h，并且高寒缺氧，日照時間長。這給雙塊式無砟軌道施工測量帶來諸多不便，如提高CPⅢ測量效率問題和降低軌排精調時間問題等。同時，該標段無砟軌道施工測量具有如下技術特點。

1)軌道控制網CPⅢ建網測量特點

①二等水準測量須進行曲率不平行改正;

②測區設計投影帶較多，其中52 km投影帶數量達6個。

2)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌排精調特點

①極端天氣給CPⅢ網測量和無砟道床軌枕的精調提出了新的課題;

②需按中鐵二院提供的指導方法推導右線設計線路參數。

2 精測網加密

2.1 GPS、導線加密CPⅡ網

1)CPⅡ加密采用GPS測量時按三等GPS觀測技術指標實施，加密CPⅡ點之間應有直接觀測基線，并對相應里程范圍內的CPⅠ，CPⅡ點全部進行聯測。加密CPⅡ段落兩端應聯測已知CPⅠ或CPⅡ點，且加密點必須位于所聯測CPⅠ/CPⅡ點構成的網形中部，存在段落搭接時，段落間應至少重疊一條邊并將相鄰段已加密CPⅡ點作為已知點進行約束。使用GPS方法加密 CPⅡ 網的構網邊長應≥400 m，且應嚴格按程序觀測。

2)本段CPⅡ加密采用導線測量時多數是在隧道里，觀測等級視隧道長度而定，＞2 km的隧道都必須采用點對布點，用導線網方式布網，導線邊數以 4～6條為宜［1-2］。

2.2 橋梁上下高程傳遞

1)結合線路水準控制網的特點，一般2 km左右有一個水準網基點，故一般要求CPⅢ水準線路2 km左右附合一次。橋梁地段因橋面與地面間高差較大，線路水準基點高程直接傳遞到橋面CPⅢ控制點上有困難，要求在橋梁地段每2 km左右做一處三角高程測量，梁上三角高程點應埋設在梁的雙側固定支座端正上方的防撞墻上。

2)使用的全站儀應具有自動目標識別功能，其標稱精度滿足方向測量中誤差≤1″，測距中誤差≤1 mm+2×10－6×D(D為測距邊長，km)。溫度讀數精確至0.5℃，氣壓讀數精確至100 Pa。

3)要求進行兩組獨立的觀測，第一組觀測完成后，將測站挪動位置進行第二組觀測。觀測時，儀器與棱鏡的距離一般≤100 m，最大不得＞150 m，前后視距差不應＞5 m。輔助點布設于橋下橋墩位置，埋設位置及方法與橋梁段加密水準基點基本一致。

2.3 橋上水準路線貫通

1)為檢驗梁上三角高程點間的匹配性，在 CPⅢ水準測量之前，對梁上三角高程點進行二等水準貫通測量，以保證三角高程上橋測量后，大約每2 km間距的相鄰兩個三角高程點間的高差滿足二等水準的要求。

2)三角高程上橋測量后，相鄰的梁上三角高程點間，由高程值反算的高差值與其所測量高差值之間較差應 ＜4(L為路線長度)，如因線路水準點沉降原因造成超限，需對線路水準點進行復測并調整。

3)在橋上水準路線貫通后，將橋下傳遞水準路線、三角高程代替幾何水準，以及橋上輔助三角高程點間二等水準貫通三部分數據組成的水準網進行嚴密平差計算，將平差后計算出的橋上輔助三角高程點的高程作為CPⅢ高程網平差計算的起算點。

3 CPⅢ網測量

3.1 布網埋標

1)路基段CPⅢ點的標志埋設

路基段CPⅢ一般布設于接觸網支柱基礎大里程端側線路方向，控制點縱向間距約50～70 m左右布設一對，其基礎須與接觸網支柱基礎形成整體。埋設應特別注意不能與接觸網補償下錨墜砣及電力開關操作箱沖突。當沖突時，其基礎應設置在線路小里程端。路基段CPⅢ點位高度以高于軌頂300 mm為宜，不可過高，否則將導致電子水準儀視線高度很難滿足要求。

2)橋梁段CPⅢ點的布設

CPⅢ點宜布設在簡支梁固定端距梁端0.5 m的位置。

對于24或32 m簡支梁每2孔布設一對CPⅢ點，相鄰兩對 CPⅢ點相距約為64，56 m或48 m。對于24 m連續梁，根據實際情況也可以每三孔布設一對CPⅢ點。

結合橋梁結構形式、跨度、材料的不同，布點前應進行整體規劃，并進行布點設計，CPⅢ點應優先布設于固定端上方，按CPⅢ點對布設要求和間距進行布點，可適當增大相鄰點對間距，但最長≤80 m。整個段落要在較短的同一段時間、同一溫度、環境下進行測量。測量CPⅢ點的時間和鋪板的時間相隔盡量要短，且荷載沒有大的變化。如果相隔時間較長或溫度、環境、荷載有較大的變化，要進行重新復測后使用。

3)隧道段CPⅢ點的布設

隧道里一般布置在設計軌道頂面以上30～50 cm的邊墻內襯上，相鄰CPⅢ點對相距60 m左右。

3.2 CPⅢ構網形式

1)平面構網形式

CPⅢ點沿線路走向成對布設，前后相鄰兩對點之間距離約為 60 m，一般情況下布設間距應保持在50～70 m范圍內，在橋梁和隧道地段每對點之間里程差要求＜1 m。CPⅢ點設置在穩固、可靠、不易破壞和便于測量的地方，并應防沉降和抗移動。

2)高程構網形式

CPⅢ控制點高程的水準測量時，左邊第1個閉合環的4個高差應該由2個測站完成，其他閉合環的4個高差可由1個測站按照后—前—前—后、前—后—后—前的順序進行單程觀測。

3.3 CPⅢ區段銜接

1)CPⅢ平面網可根據施工需要分段測量，分段測量的區段長度不宜＜4 km。區段接頭不應位于車站、連續梁范圍內。

2)標段之間CPⅢ控制網的銜接需要測量相鄰標段3～4對CPⅢ點，并且考慮平差影響 。

3)CPⅢ平面網在相鄰投影帶銜接處必須分段進行測量和平差計算。相鄰投影帶銜接處 CPⅢ平面網計算時，分別采用換帶處的 CPⅠ或CPⅡ控制點的2個投影帶的坐標進行約束平差;平差完成后，分別提交相鄰投影帶2套 CPⅢ平面網的坐標成果，2套坐標成果都應滿足軌道控制網的技術要求［3］。

4 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌排精調

4.1 建立測段數據庫

1)右線曲線參數的推導

①區間正線按線間距不變的并行雙線設計，曲線地段以左線為基準，右線設計為左線同心圓，曲線地段線間距不加寬。右線采用單獨的貫通里程，中間不設斷鏈。

②右線縱坡邊坡點由左線邊坡點投影至右線，且保持左右線邊坡點高程一致。故當某一邊坡點位于曲線時，相應坡段長度和坡率左、右線將有差異［4］。

①建立曲線軸線數據庫，輸入各JD曲線上 HZ點、HY點、YH點、ZH點里程以及各曲線長度。計算出第一曲線HZ點方位角及坐標。

②建立線路坡度數據庫，輸入各變坡點的里程及高程。

③建立線路超高數據庫，輸入曲線上的HZ點、ZH點、HY點、YH點的里程并輸入各超高帶的超高值［5］。

4.2 軌排粗調、精調關鍵技術

高原高寒地區晝夜溫差懸殊，在軌排調節過程中，需認真分析極端天氣條件下對精調作業產生的影響，消除軌道測量和軌排自身因為環境變化帶來的不利因素。軌排粗調及精調作業關鍵的技術環節如下所述。

1)道床放樣

依據CPⅢ控制點，每隔6.5 m在支承層上測放出軌道中線控制點和左右軌頭的高程點。以軌道中線控制點為基準放樣出軌枕控制邊線和道床板的縱、橫向模板的邊線位置。

2)軌排粗調

在底層鋼筋布設、軌排就位以后，開始對軌排進行粗調作業。粗調的目的是將組裝好的軌排抬起至設計高程，并對軌道中心進行調整。粗調采用人工進行，粗調前對軌排進行檢查，主要檢查枕距、軌距及軌道落槽是否符合要求。

數學作為一門極具抽象性的學科，對于抽象思維不發達的初中生而言，其中所包含的知識是枯燥乏味，且難以理解的。倘若在導入活動開展中，教師無法有效地調動學生的數學探究興趣，也無法將新知內容自然而然地展現在學生面前，將會對有效課堂的建構產生消極的影響。在新課改背景下，情境教學的應用有利于抽象知識的直觀化展現，也有利于激發學生的課堂參與積極性，使其在情境體驗中加深對所學的理解。對此，我在初中數學教學活動開展中，嘗試將情境教學與導入活動融合到一起，以此來導入情境的作用下提升教學質量。

利用起道機抬升軌排，每榀軌排框架4個抬升點，根據測量交底，將軌排框架提升至設計高程，提升時需兩側同步進行。軌排框架上在出場前已設置中心位置標識點，利用垂球對中軌道中心點，對軌道中心進行調整，如圖1所示。起軌時可通過調整起道機的位置、角度及松緊順序來使軌道對中。

圖1 軌排中線粗調

利用起道機、豎向螺桿完成軌排的粗調工作，如圖2所示，調整原則以“先中線、后高程”的順序進行。粗調后中心線偏差應在5 mm內，軌頂高程偏差為0～－5 mm。

3)軌排精調(圖3)

①確定全站儀坐標。每工作面配備1臺具有自動搜索、跟蹤、計算、傳輸數據功能的全站儀。全站儀采用自由設站法定位，通過觀測附近8個(4對)CPⅢ控制點棱鏡，自動平差、計算確定位置(圖4)。

②測量軌道數據。全站儀測量軌道精測小車頂端棱鏡，小車自動測量軌距、超高、中線。

圖2 軌排高程粗調

圖3 軌檢小車精調

圖4 全站儀測量

③反饋信息。接收觀測數據，通過配套軟件，計算軌道平面位置、水平、超高、軌距等數據，誤差值將迅速反饋到精測小車的顯示屏幕上，指導軌道調整。

④軌向中心線調節。采用扭矩扳手，根據軌檢小車上的指示，調整軌向調節器。如要向左側調整，要將右側的鎖定螺栓擰松，然后擰緊左側的鎖定器螺栓，軌排即可向左移動。

⑤高程調節。用普通六角螺帽扳手，旋轉豎向螺桿，調整軌道水平、超高。

4.3 無砟道床數據采集

由于該標段地處高原高寒地區，在澆筑混凝土后框架拆除前，需在短暫的無太陽直射和溫度變化不大的環境條件下，盡快按扭矩緊好軌枕扣件，然后精調小車采集每一個軌枕處的數據。不論結果是否超標都必須采集每一個軌枕處的數據，對不合格點及時做好標記，為以后更換扣件提供可靠數據。采集完數據后及時松開扣件、適時拆除軌排框架。

5 結語

高原高寒地區無砟軌道施工測量處于低氣溫、低氣壓的施工環境中，精密網加密、CPⅢ網測量、軌排粗精調等均需采取特殊的施工措施，從而保證消減軌道測量和軌排自身因為環境的變化帶來的不利因素，這為開展高原高寒地區無砟軌道施工測量的技術研究提供了一定的借鑒意義。經過7個月無砟軌道施工測量，得出以下經驗:

1)架站位置要提供足夠的視野，能夠通視本站點規定的線路兩側的3～4對CPⅢ控制點，以及本站要進行軌道精調的全部中線觀測位置。

2)儀器應架設在穩定性高的地點，避免各種振動帶來不利影響。為了保證觀測精度，全站儀與軌道放樣尺的觀測距離應保持在5～60 m。

3)軌排精調后應盡早澆筑混凝土，尤其在極端環境下，如果軌排受到外部擾動，或放置時間過長，或環境溫度變化超過15℃時，必須重新檢查確認仍合格后，方能澆筑混凝土。

［1］中華人民共和國鐵道部．TB10754—2010 J1150—2011 高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準［S］．北京:中國鐵道出版社，2011．

［2］楊銀輝．高速鐵路客運專線無砟軌道測量技術［J］．國防交通工程與技術，2011(3):82-85．

［3］張玉龍．無砟軌道施工測量控制中的關鍵技術研究［J］．中國科技信息，2013，23(4):55-56．

［4］王志堅，劉彬．武廣鐵路客運專線無砟軌道精調關鍵技術［J］．鐵道建筑，2010(1):1-6．

［5］彭儀普，應力軍，曾群峰．客運專線無砟軌道德國幾何尺寸驗收標準的測量誤差分析［J］．鐵道科學與工程學報，2008，5(6):49-51．

Construction survey technology for ballastless track in plateau frigid region

YAO Kunfeng

(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co．，Ltd．，Beijing 102600，China)

One section of Lan Xin railway second double line is located in the northwest strong wind region，which makes the construction survey in the construction environment of low temperature and low pressure．Throughout the execution of the project，precision network encryption，CPⅢ network measurement and track coarse-fine adjustment of double-block ballastless track construction survey should be taken with special construction methods，precision measuring instruments need to be erected on the stable place to avoid the negative influence brought by all kinds of extreme environmental factors，the tracks should be poured with concrete early after fine adjustment，and be checked and confirmed for being poured again if the rail tracks are affected by external disturbances due to climate factors or the change of environmental temperature is more than 15℃．

Plateau railway;Ballastless track;Construction survey;CPⅢcontrol network;Coarse adjustment;Fine adjustment

U213．2+44;U212．24

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2014．10．25

1003-1995(2014)10-0099-04

2014-06-06;

2014-08-20

姚坤鋒(1985— )，男，山東濟寧人，工程師，碩士。

(責任審編 孟慶伶)