鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測量研究

高 誠

南昌鐵路天河測量技術股份有限公司，江西 南昌 330002

在鐵路橋梁建設施工過程中，線路偏心和道砟厚度測量工作具有十分重要的作用。我國現行的《普速鐵路橋隧建筑物修理規則》中對線路偏心和道砟厚度設計標準有明確規定，如果不符合相關要求標準會嚴重影響鐵路橋梁的建設質量，并在一定程度上危及列車行車安全，因此需加強對鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測量工作的重視，確保設計的科學性及合理性，為列車行車安全提供保障。

1 工程概況

某鐵路工程項目路基長度超過17km，全程橋梁數量為48座，隧道數量為25座。因為此工程項目所處區域的地形情況比較復雜，并且此地區地震頻發，屬于比較典型的山區鐵路項目，所以對線路偏心和道砟厚度的測量工作提出了更高的要求，必須確保測量數據信息的準確性和精確度。

2 鐵路橋梁線路偏心和道砟不足的危害

2.1 橋梁線路偏心的危害

橋梁線路偏心會嚴重影響梁跨的承載力，我國鐵路大多數使用的是鋼筋混凝土梁，由2片主梁經橫隔板連接組成，2片主梁的設計等級和各項技術指標一致，具有均勻分擔整體橋梁荷載的作用。如果曲線上的橋受到離心力的影響，會導致主梁發生彎曲或扭轉，使外梁的承載加大，而內梁的承載則相應減少，從而出現兩橋梁受力不均的情況。此時，橋上線路一旦出現偏心現象，會加重偏載問題，對兩個主梁之間的橫向連接造成影響，影響其使用功能。

2.2 道砟不足的危害

橋上道砟厚度是指橋枕地面到梁體托盤頂面的道床厚度。作為軌道的重要組成部分，道床會承受來自軌枕的壓力，并將壓力傳遞給橋梁，為了防止軌道橫向移動造成線橋偏心并減緩行車對橋梁造成的沖擊，需要確保道床處于飽滿的狀態，如果道床厚度不足，會讓道床自身的剛度加大，行車對梁體的沖擊力也會變大，從而對橋梁受力狀態造成嚴重影響，導致橋梁自身的承載能力下降，另外還會嚴重破壞橋面保護層和防水層，使梁體出現裂縫等病害的可能性增加，嚴重影響橋梁的使用壽命。我國現行的《普速鐵路線路修理規則》（鐵總工電〔2019〕34號）規定，最大速度≤120km/h的線路，有砟橋面碎石道床標準厚度為250mm。《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（鐵建設〔2005〕108號）規定，新建Ⅰ級鐵路道砟橋面軌下枕低的道砟厚度不應小于0.3m，Ⅱ級鐵路道砟橋面軌下枕低的道砟厚度不應小于0.25m[1]。

3 鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測量技術原理

線路偏心指的是橋梁的上線路中線和梁跨中線之間存在的偏差。如果在鐵路橋梁建設施工過程中出現支座病害、線路橫移、墩臺傾斜等問題，會導致線路偏心產生較大誤差，無法達到相關設計要求標準。因為線路偏心會對橋梁自身的承載能力產生較大的影響，有可能會出現橫隔板斷裂的現象，所以在鐵路橋梁項目施工過程或后期投入使用過程中，必須定期開展線路偏心測量工作，保障橋梁建設質量和列車行車安全。

鐵路軌枕底部與梁體托盤頂部之間的距離即道砟厚度。線路偏心和道砟厚度測量示意圖如圖1所示。圖1中，a為左軌至左擋砟墻的距離，cm；b為左軌至軌道擋砟墻的距離，cm；c為軌道間的距離，cm；d為軌枕設計高度，cm，若軌枕材料選用50kg/m鋼軌或Ⅱ型軌枕，d為35.8；h為道砟設計厚度，cm，取值20；k為被測標尺測量零位高度，cm，取值35.8；g為擋砟墻設計高度，cm，取值20；Δy為道砟厚度波動值。

圖1 鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度測量原理示意圖

線路偏心計算公式如下：

道砟厚度計算公式如下[2]：

根據二者計算公式可以看出，只有獲取到高度和距離的實際數值，才能計算具體的道砟厚度和線路偏心值。為此，通過機械測量法和光學圖像法進行測量，從而獲得距離和高度的實際數值，最后代入公式中完成計算。

4 線路偏心和道砟厚度測量技術要點

4.1 施工測量方

通過對該項目的具體情況進行分析，并考慮到測量精度的高標準要求，決定采用機械儀器開展測量工作，優勢在于機械儀器的性能穩定、測量精度高。測量儀器選擇天寶5800GPS定位器、徠卡TC1200全站儀、天寶測量水準儀。

4.2 平面控制測量

此標段平面控制網復測和加密工作分為基樁控制網加密、基礎平面控制網復測和平面控制網復測三個部分。控制網CPⅠ和控制網CPⅡ是站前工程平面控制網的兩個部分，具體測量工作可以通過GPSB級、GPSC級來完成。當控制點移交完成之后，施工企業可以對各個控制點進行復測，復測工具可以選用雙頻靜態接收機，最后根據復測結果確定最終限差和精度[3]。基樁控制網的加密工作可以通過導線測量完成，選擇樁的材料時應遵循設計原則和標準，不能將無線電發射周邊作為樁基位置，應保持在合理范圍內。另外，與高壓輸電線之間也要保持一定距離。當確定好位置之后，需要對該位置完成標注，在比例尺圖中也需要進行標注。在此項目勘測中，CPⅠ控制點復測時必須保證X、Y坐標差值不超過標準值的±2cm。CPⅡ控制點的復測標準如表1所示。

表1 線路控制網復測限差要求

4.3 高程控制測量

在進行水準點復測工作的過程中，相關單位需要以設計院提供的測量資料為依據，嚴格遵循測量標準要求，全標段的復測工作可以利用數字水準儀完成，并且要保證水準復測線路與設計標準保持一致。如果橋梁的長度超出了300m，那么在進行復測工作時就需要根據實際情況合理增添水準點。此外，施工單位還應開展水準網加密工作，如果水準點本來的分布數量不符合相關要求標準，需要適當增添加密水準點。

4.4 線下工程施工測量工作

線下工程施工測量工作可以分為兩個部分進行，一個是一般構造物和路基的測量，另一個是高架橋和特大橋相關特殊結構的測量。

一般構造物和路基的測量：對控制網進行加密時應嚴格按照設計單位制定的導線點和GPS點，全部加密過程還要與路基板樁、路基中線和路基邊線的施工放樣標準保持一致，所有的加密點的擺放應確保具有科學性，然后開展測量工作。

高架橋和特大橋相關特殊結構的測量：在進行高架橋和特大橋的測量時，應讓控制點和線路之間的距離保持在合理范圍之內，還需要嚴格控制不同控制點之間的距離。按照四邊形擺放施工控制網，可以同時使用多架GPS接收機進行觀測，以此來保證圖形結構的穩定性，觀測時間應保持在1h以上[4]。

4.5 線下構筑物變形測量

通過對軌道鋪設時間和后期運營維護等因素的綜合分析，該項目決定構建線下構筑物橫向立體變形監測網絡，此網絡主要包含水平方向和垂直方向兩個部分。根據獨立坐標體系并參考三等平面檢測網的標準建立水平位移監測網，整個布網工作一次性完成。另外，如果兩個控制點監測網絡無法被測量工作同時覆蓋，就應保證與其中一個控制點監測網絡進行聯測，發揮測量平面坐標系統的作用。

4.6 竣工測量工作

竣工測量工作可以分為三個階段。第一個階段是測量線路中線，在測量的過程中進行線路中樁擺放時，需要以線路貫通測量結果為依據，直線線路中的每個中樁之間的距離應保持50m，每個曲線間隔距離保持20m。第二個階段是測量路基橫斷面，此項測量工作需要在沉降穩定后進行，直線地段與曲線地段橫斷面之間的距離應符合要求標準，高程變化情況、路肩和道路中心線等是測點的主要內容，確保路基橫斷面全部內容的測量誤差不超過5mm。第三個階段是測量橋涵，在墩臺施工結束后，先測量墩臺縱向、橫向中心線和墩臺的跨度，架梁作業隊伍獲取到測量合格的結果后，再進行橋涵測量。

5 結束語

綜上所述，實踐表明該項目線路偏心和道砟厚度都符合《普速鐵路橋隧建筑物修理規則》中對線路偏心和道砟厚度設計標準的規定，使橋梁的建設質量得到了保證，為列車行車安全提供了有力保障。