CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板測量系統研究

田東升

高速鐵路設計采用的CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板，是精度要求非常高的預應力混凝土預制構件，預制后還要經數控磨床磨制成型，精度達到0.1 mm級，測量精度之高，為土建工程前所未有。

我公司句容軌道板場承擔京滬高速鐵路22 502塊Ⅱ型軌道板預制任務，作為率先對Ⅱ型軌道板開展系統研究的工程單位之一，在沒有經驗可借鑒的情況下，組織科技攻關，創新研發了獨特的軌道板預制測量系統，解決了軌道板高精度測量這個難題。

1 軌道板概況和測量要求

CRTSⅡ型軌道板為長線法生產的先張預應力構件。外形尺寸為6 450 mm×2 550 mm×200 mm。其上布置10對間距650 mm的承軌槽。每條生產線布置25套模板。模板的承軌槽向下倒置安裝。生產的毛坯板經數控磨床磨制后成為成品板。Ⅱ型軌道板的測量工作主要分為三個方面:其一是軌道板模板的測量，測量項目22項;其二是毛坯板的測量，測量項目5項;其三是成品板的測量，測量項目12項。在三個方面的檢驗項目中，模板和軌道板承軌槽檢驗難度最大。因為預制時，模板是倒置的，承軌槽和擋肩等向下凹進，一般工裝難以觸及要測量部位。現有所了解的測量系統都是通過測量毛坯板來反推模板情況，不包括對模板的直接測量，所以無經驗可借鑒，完全要自己研究開發。軌道板承軌槽涉及如何精確對位問題。

2 測量系統概述

針對測量難點，采用先進測量設備和專用工裝相結合，以研發專用工裝為突破口，為測量設備解決精確對點問題。采用通用測量設備——高精度全站儀、精密水準儀，輔以自主創新研制的專用測量工裝，其功能及精度全面滿足軌道板技術條件規定的外形尺寸檢驗項目共39項的測量需要。該系統同時具有測量操作簡便易行，快捷直觀，數據分析簡易，結果可靠等特點。

該測量系統主要創新之處有:

1)全站儀、平面棱鏡和定位調整兩用銷結合，測量模板定位孔之間距離。

2)數顯游標卡尺和模板鉗口距離測量定位架結合，測量模板鉗口距離。

3)游標萬能角度尺和標準厚度鋼板結合，測量承軌面與鉗口面夾角。

4)全站儀和加裝曲臂測頭的特制平面棱鏡測量平臺結合，測量模板承軌槽直線度。

5)電子水準儀、水準尺底座適配器和軌道板承軌臺多功能測量定位架結合，測量模板承軌槽承軌面坡度。

6)全站儀、平面棱鏡和模板預埋套管直線度測量定位套筒結合，測量模板預埋套管直線度。

7)電子水準儀、水準尺底座適配器和軌道板承軌臺多功能測量定位架結合，測量軌道板(毛坯板、成品板)承軌臺平整度、拱高和軌底坡。

8)數顯游標卡尺和軌道板承軌臺多功能測量定位架結合，測量軌道板(毛坯板、成品板)承軌臺鉗口距離。

3 專用測量工裝研究

通過自行設計、反復試驗，我公司句容軌道板場成功研發了整體式軌道板測量平臺1套、軌道板模板測量工裝4件(承軌槽直線度測量用的專用曲臂測頭、模板測量和調整用的定位調整兩用銷、模板鉗口距離測量定位架、模板預埋套管直線度測量定位套筒)、成品板測量工裝1件(承軌臺多功能測量定位架)、輔助測量工裝2件(標準厚度鋼平板、水準尺底座適配器)共8件(套)。專用測量工裝關鍵部位加工精度達到±0.1 mm。專用測量工裝實現多功能化。其中六項測量工裝已獲得實用國家新型專利和技術發明專利。

1)整體式軌道板測量平臺。

Ⅱ型混凝土軌道板精度要求很高，對軌道板外形尺寸的測量條件有嚴格的規定，要求軌道板放置在六個支承點上，而且不同的支承點要求分配不同比例的自重荷載。整體式測量平臺包括整體支架和荷載調整裝置。整體支架設有六個支承點。荷載調整裝置采用倒置于箱形支撐立柱內的螺旋千斤頂和下置的傳感器組成。使用時，將待測的軌道板置于六個支承點上，然后頂起千斤頂，調節頂起高度，使傳感器上的讀數符合規定比例要求，然后進行下一步測量。該測量平臺具有靈活方便、操作簡單和制作成本低等明顯特點。

2)模板承軌槽直線度測量專用曲臂測頭。

該工裝是為解決模板倒置，一般工裝難以觸及要測量部位的難題而研制的。設計為鋼制的相互垂直的兩臂。水平臂的中部設有長圓孔，以便用螺絲固定在棱鏡測量平臺上。垂直臂高度符合設計要求高度，下部做成符合承軌槽鉗口坡面角度的斜角，斜角尖端用于接觸模板表面作為對點觸頭。兩個專用曲臂測頭組成一套。使用時，放置在模板承軌槽上，測頭可觸及承軌槽擋肩向下凹進部位，實現了給全站儀精確對點測量承軌槽直線度的目的。該曲臂測頭構思新穎，針對性強，使用方便。

3)定位調整兩用銷。

該工裝是為解決承軌槽模板定位測量和調整而研制的。兩用銷為鋼制的三臺階同心圓柱形構件。上臺階圓柱體，同心鉆有一圓孔，孔徑與全站儀對點用的平面棱鏡軸徑相配套。中臺階圓柱體外徑和模板上的定位孔相配合。根據調節量大小的需要，該定位調整兩用銷可加工成一組若干個。

定位調整兩用銷測量時使用簡單。將該兩用銷插入軌道板承軌槽模板的定位孔中，將全站儀對點棱鏡軸插入上臺階圓柱體的圓孔中，即可用全站儀對承軌槽模板定位孔進行定位測量。

當測量發現承軌槽位置有偏差時，根據需要調整量大小，選用下臺階外徑與之相符的兩用銷插入需調節的承軌槽模型定位孔中。松開承軌槽固定螺栓，移動承軌槽殼體，使之靠緊在下臺階圓柱體上。然后重新上緊承軌槽固定螺絲。此時承軌槽的移動量即為需要的調整量。

該定位調整兩用銷制作使用簡單，可測調兩用，保證了模板承軌槽的調整達到較高的精度。

4)模板鉗口距離測量定位架。

該工裝是為了解決承軌槽模板鉗口距離測量對點難題而研制的。其構造包括連接螺桿和兩個定位測頭。連接螺桿兩端分別有旋向相反的螺紋;定位測頭為兩個L形組合而成，其上L形水平段由螺孔和連接螺桿相連，豎直段用以支撐在承軌面上。其下L形豎直段高度符合設計要求，水平段前端底部為斜面，斜面角度α符合承軌槽坡面設計角度，斜面尖端即為設計指定的鉗口距離測量高度。

使用時，將兩個定位測頭旋接在連接螺桿上，調節螺桿使兩定位測頭之間的距離略大于待測模板鉗口的距離。然后將定位架放置在模板承軌面上，微調螺桿使定位測頭緊靠在模板上。再用數顯游標卡尺測爪放在定位測頭水平面上測量鉗口距離。

由于模板鉗口距離測量難度很大，模板鉗口距離測量定位架的研制，幾經試驗才取得成功。其構思新穎，造型奇特，使用方便，實現了用最簡單的裝置解決了關鍵的技術難題。

5)預埋套管直線度測量定位套筒。

該工裝是為解決預埋套管直線度測量而研制的。其為尼龍制的二臺階同心圓柱形構件。上臺階圓柱體，同心鉆有一圓孔，孔徑與全站儀對點用的平面棱鏡軸徑相配套。側面鉆有一通透圓孔，用于拔出定位套筒時穿入鋼桿。下臺階圓柱體也同心鉆有一圓孔，孔徑與模板上的預埋套管定位桿外徑相配合。

使用時，將該預埋套管直線度測量定位套筒套在軌道板模板的預埋套管定位桿上，施加壓力使套筒套緊于桿上，下端緊貼承軌槽模板。然后將全站儀對點棱鏡軸插入上臺階圓柱體的圓孔中，用全站儀進行測量。

測量完成后，取下對點棱鏡，在上圓柱側面孔中穿入合適直徑的鋼筋，向上用力拔出即可。該套筒采用尼龍材料制作，尼龍材料有一定的彈性，可以較緊密的套在預埋套管定位桿上，保證了測量的準確性。

6)承軌臺多功能測量定位架。

承軌臺多功能測量定位架是自行研制的測量軌道板成品板承軌臺多項指標的工裝。其由一根連接螺桿和兩個定位測頭組成。連接螺桿用于微調定位架測頭間距。定位測頭為一鋼制塊狀構件，測頭后端鉆有一螺孔，螺孔直徑與連接螺桿相配合。前端水平高度即為設計指定的承軌臺鉗口距離測量高度。測頭上面鉆有定位圓孔，直徑與銦鋼水準尺的底座下部尖端相配合，用于承軌臺軌底坡和拱高測量。

測量承軌臺鉗口距離時，將組裝好的測量定位架放置在待測量的軌道板承軌臺承軌面上，微調螺桿，使定位測頭的兩個尖端頂靠在承軌臺鉗口面上。將數顯游標卡尺量爪放置在多功能測量定位架定位測頭的上平面上，調整游標卡尺使量爪沿平面移動頂緊在承軌臺鉗口面上。此時游標卡尺上的讀數即為承軌臺鉗口距離。

測量承軌臺軌底坡和承軌臺拱高時，將組裝好的測量定位架放置在待測量的軌道板承軌臺承軌面上，微調螺桿，使兩個定位測頭上兩個定位圓孔的中心距離符合規定尺寸。將水準尺底座下部尖端對準測頭上面定位圓孔中心，在底座上 放置水準尺，調直水準尺。用精密水準儀測量該點標高。將水準尺和底座移至另一測頭的定位圓孔上，測出另一點標高。根據兩點高差和兩個定位圓孔的中心距離計算承軌臺軌底坡坡度。根據一列承軌槽10點(3點)的高程計算承軌臺的拱高。多功能測量定位架具有顯著的特點，采用一個工裝解決了軌道板承軌臺鉗口距離、軌底坡和拱高測量的難題，實現了多功能，多用途。創意新穎、構造簡單、方便直觀、精度高。制作成本低，可替代需進口的昂貴的測量器具。

4 結語

該測量系統獨具特色，操作簡便，讀數直觀，數據分析簡易，結果可靠，適合施工現場使用，并已經通過山西省科技廳組織的科技成果鑒定。該測量系統應用以來滿足了技術條件要求的測量要求，達到了質量預控的目的，提高了毛坯板的精度，減少了毛坯板的打磨量，保證了京滬高速鐵路五標段句容軌道板場軌道板預制3個億生產任務的順利完成。

[1]科技基[2008］173號，客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板(有擋肩)暫行技術條件[S］.

[2]朱文華，覃愛麗.無碴軌道精密定軌測量[J］.山西建筑，2010，36(4):355-356.