軌道基礎控制網測量技術在地鐵鋪軌中的應用

莫中生 張博

摘 要：結合沈陽地鐵采用軌道基礎控制網測量技術進行地鐵鋪軌的工程實例，介紹了SCP網的布設原則、施測方法和數據處理過程以及各階段的精度指標要求，并闡述了該技術與傳統測量方法相比的優越性及實施中的注意事項。

關鍵詞：地鐵；SCP網；測量；平差

地鐵軌道基礎控制網測量技術是基于高鐵CPIII測量技術及軌道鋪設模式而引入地鐵領域的一項先進的測量技術。實踐表明，與傳統鋪軌控制基標測量技術相比，該項新技術能夠明顯提高軌道的鋪設精度及工作效率，保證軌道的高平順性，在幾何線形控制方面能夠達到旅客的高舒適度要求。此外，軌道基礎控制網使用方便，利于長期保護，可為運營期間軌道維護及結構沉降變形監測提供永久基準。沈陽至鐵嶺城際鐵路工程（起點～遼寧大學段）成功采用了該項技術指導軌道鋪設，現已投入試運行。

1 工程概況

沈陽至鐵嶺城際鐵路工程（起點～遼寧大學段）線路起點在沈陽地鐵二號線一期起點三臺子站站后折返線，之后線路沿黃河北大街、京沈街向北至遼寧大學站，鋪軌里程K0+000～K6+714，共設車站4座，全部為地下線，線路全長6.752km。正線最小平曲線半徑350m，最大線路坡度30‰。本工程于2013年底與地鐵二號線一期工程貫通運營。

2 軌道基礎控制網的建立

地鐵軌道基礎測量控制網分兩級布設：第一級為首級控制網（SCPS）；第二級為軌道控制網（SCP網），即在SCPS的基礎上加密的測量控制網。

首級控制網直接采用土建工程竣工后移交的隧道內測量控制點（即貫通平差后的施工控制點，點位間距直線段約150米，曲線段不短于60米），以兩站一區間為單元聯測，平面測量和高程測量分別按一級導線及地鐵二等水準技術要求及精度指標施測。各區間聯測后精度見表1。

表1 區間聯測精度表

次級軌道控制網（SCP網）點位沿線路兩側每隔40米左右布設一對，橫向間距不超過結構寬度；根據隧道結構類型及設計圖紙，各SCP控制點布設位置高于設計軌道頂面20～30cm、大致等高且確保不影響后續設備安裝等相關專業施工。

控制點測量組件由預埋件、平面測量桿、專用平面測量棱鏡、高程桿四部分組成，采用精加工原件，由1Cr18Ni9不銹鋼材料制作，控制點標志重復安裝精度和互換安裝精度X、Y、Z三方向分別小于0.4mm、0.4mm、0.2mm。

3 SCP網施測

3.1 平面測量

SCP控制網平面測量使用具有自動觀測功能的TCRP1201+全站儀（1″，1mm+2ppm）采用自由測站邊角交會法施測，以前后各2對共8個SCP點為測量目標，每站與前一站重疊觀測2對SCP點，遞進2對SCP點，以保證每個SCP點被測量3次，同時保證觀測視距不大于120m，施測過程中每200-400m聯測一個SCPS網控制點。如圖1所示。

3.2 高程測量

SCP控制點水準測量使用天寶電子水準儀（0.3mm/km）及配套的銦瓦尺，采用閉合環相接的方式按與SCPS網同精度施測。每個閉合環為2對點，連續向前，并搭接上一對點。觀測路線如圖2所示。

4 SCP網測量數據處理

4.1 平差軟件

為保證軌道基礎控制網的精度和成果處理質量，數據處理軟件全線統一采用經鐵道部審核通過的西南交大高鐵CPIII軟件。

4.2 SCP平面網數據計算與平差

4.2.1 平面測量后先采用獨立自由平差，再采用合格的平面起算點進行固定約束平差。

4.2.2 平面測量自由網平差時，按表2的要求對各項技術指標進行統計分析，檢核控制網自由網平差的精度。

表2 SCP平面自由網主要技術指標

4.2.3 自由網平差滿足要求后，進行平面約束平差，并按表3的要求對各項技術指標進行統計分析，檢核控制網約束平差的精度。為保證控制網成果質量，約束平差前對采用的平面起算點進行精度檢核，采用檢核合格的起算點進行約束平差計算。

表3 SCP平面控制網主要技術指標

4.3 SCP高程網數據計算與平差

精密水準測量SCP控制點高程測量進行嚴密平差，平差過程中完成各項限差的統計，各項限差要求見表4。

表4 SCP SCP高程控制網測量限差

5 軌道施工測量

在整體道床施工前，先依據軌道基礎控制網采用全站儀自由設站法進行道床模板及鋪軌基標放樣，為軌排初步定位和軌排粗調提供基準，通過鋼軌支撐架支撐桿對軌道幾何狀態進行粗調，在鋼筋綁扎和模板安裝結束后采用全站儀自由設站配合軌道幾何狀態測量儀進行軌道精調，軌道精調后采用軌道幾何狀態測量儀對軌道的平順度進行檢測，在長鋼軌應力放散并鎖定后，采用全站儀自由設站配合軌道幾何狀態測量儀進行長軌精調測量。

6 結束語

軌道基礎控制網測量技術采用絕對定位與相對定位測量相結合的鋪軌測量定位模式，有效保證了測量精度的整體統一。SCP軌道控制網的布設無需參考鋪軌綜合設計圖，可在調線調坡前全線一次性布網，較控制基標鋪軌法節省了工期，后期技術經濟效益顯著。但由于設備安裝、裝修裝飾等專業的無法直接利用SCP點指導施工，鋪軌期間須保留車站范圍內土建工程竣工后移交的測量控制點作為后續工程的測量基準。

參考文獻

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