客運專線無砟軌道精調施工控制關鍵技術

□周明厚

為達到高速鐵路高平順性、高穩定性要求，在無砟軌道施工過程中，軌道精調是一項十分重要的工作。軌道精調工作是保障無砟軌道高平順性的測量和控制工序，也是無砟軌道鋪設質量檢測的重要關卡[1]，對軌道幾何尺寸進行系統性地消缺、整修，軌道的高平順性進行有效地保障，是線路開通前不可或缺的一項重要工作[2]。為了達到無砟軌道鋪設標準，需要在CPI(基礎平面控制網)、CPII(線路控制網)的基礎上，設置精度較高且兩網合一的三維控制網CPIII。因此，保障無砟軌道施工精度的關鍵是建立一套高精度、高效率的施工測量控制系統。

一、工程背景

工程標段為客運專線蘭州至烏魯木齊第二雙線站前工程某標段工區，本標段線路全部位于新疆維吾爾自治區哈密市境內，整條線路東起DK1,216+000，向西延伸至既有蘭新鐵路煙墩站東側，跨既有蘭新線后止于DK1,235+000。工區以DK1,219+600為分界，跨越兩個投影帶，分別為：(1)CGCS2000坐標系，中央子午線經度為94°，投影面的大地高為790m的投影帶；(2)CGCS2000坐標系，中央子午線經度為94°，投影面的大地高為640m的投影帶。該段線路與既有蘭新鐵路的間距大多在1～5km不等。標段全長19.00km，橋梁長度總計3721.2m，涵洞共21座，路基長15.2788km。

二、施工測量準備

高速鐵路軌道鋪設完成后，由于進行大幅度軌道調整的難度很大，只能進行軌道的微調，故必須確保高速鐵路無砟軌道鋪設完成時就具備足夠的精度，而無砟軌道的精調工作需要更高精度的施工控制系統，以保障無砟軌道的調整精度。因此，建立高精度的測量控制網，提供精準的鋪設基準是保障軌道鋪設精度的必要工作。為達到無砟軌道鋪設的高精度要求，在軌道的鋪設過程中，應在施工建設的不同階段布設不同精度的測量控制網，作為施工測量和軌道調整的測量基準[3]。測量控制網貫穿于無砟軌道建設的全過程，是高精度測量的基礎，對于軌道鋪設和精調起決定性作用。按照分級布網、逐級控制的建網原則，第一級布設基礎平面控制網(CPI)，為無砟軌道工程勘測、施工測量提供基準；第二級是線路平面控制網(CPII)，為無砟軌道勘測和施工提供坐標基準；第三級是軌道控制網(CPIII)，為平面高程二網合一的三維控制網，為軌道鋪設和精調提供測量基礎。CPIII對無砟軌道的施工、精調和維護具有重要作用。

三、無砟軌道控制網CPIII測量

(一)CPIII平面控制網準備工作。

1.CPII加密。為提高CPIII建網的效率，保證建網精度，需對CPII進行加密，沿高鐵線路每隔大約600m的間距布設加密點，并且在CPIII首尾搭接處的六對控制點之間應布設一個CPII加密點。位于高架橋上的加密點一般選在梁的固定端防撞墻上。采用多頻GNSS接收機按照C級控制網規范以邊連式方法施測，并聯測CPII和CPI，執行固定平差，控制點的可重復性精度要求≤15mm，相對點位精度≤10mm，以保證控制網有足夠的精度。

2.CPIII埋點。整個無砟軌道線路應采用相同規格的CPIII控制點標識，通常選用耐腐蝕、結構穩定、不易變形的金屬材料制成。CPⅢ控制點目標一般采用球棱鏡，并定制易于安裝的立式基座和橫插基座。

對于路基部位。采用鋼筋混凝土在線路兩側的接觸網基礎上成對澆筑CPIII基樁，基樁的直徑應≥20cm，基樁頂面要超出外軌頂面30cm，相鄰兩對CPIII基樁的縱向間距約60m。基樁穩定后，在基樁頂面按照孔徑30mm，孔深80mm的規格開孔，將立式基座埋設于孔中，保證基座外露部分不高于基樁頂面2mm。

對于橋梁部位。安裝孔可直接成對開在橋梁固定端防撞墻頂面，安裝孔規格為孔徑30mm，孔深80mm。立式基座通過錨固劑埋設于安裝孔，基座外露部分不高于基樁頂面2mm，相鄰兩對CPIII基樁保持約60m的縱向間距。

埋設的CPIII控制點和測量時的自由設站點均應統一編號，其編號應滿足現行《高速鐵路工程測量規范》[4]的有關規定。

(二)CPIII平面控制網的測量與設定。CPIII平面控制網是軌道高平順性的保障，采用測量機器人自由設站后方交會法進行，設站間距宜為100～120m，每一設站前后各觀測2對CPIII控制點，精度限差應滿足方向觀測中誤差±1.8″，距離測量的中誤差±1.0mm，可重復性測量精度±1.5mm，相對點位精度±1mm。CPIII與CPI或CPII每大約800m聯測一次，聯測方法可選：(1)在CPII和距CPII最近的CPIII之間用導線方式聯測；(2)在CPII與CPIII之間通過GNSS方式聯測；(3)在CPII和距CPII最近的CPIII之間通過自由設站方式聯測。聯測精度不低于四等導線精度要求。

(三)CPIII高程控制網的測量與設定。CPIII高程控制網采用精密水準測量沿設定好的觀測路線按照矩形法進行高程外業數據采集，按照精密水準測量技術方法進行，每千米水準測量的高差偶然中誤差限差±2mm，每千米水準測量的高差全中誤差±4mm，可重復性測量精度±1.5mm。采用DS05型精密水準儀，視距長度≤65m，視線高度(下絲讀數)≥0.3m，前后視距差≤2.0m，測段前后視距累積差≤4.0m，基輔讀數較差≤0.5mm，基輔高差較差≤0.7mm。

四、雙塊式無砟軌道精調施工

(一)基礎層中線測設。基礎層中線測設目的是確定預先綁扎好的底座鋼筋骨架位置，利用CPIII進行全站儀自由設站，在基礎層上進行線路中線平面位置放樣，再依據線路中線平面位置綁扎砼底座鋼筋骨架。線路中線平面位置放樣的定位限差為±5mm。

(二)砼底座(支承層)精調施工。砼底座邊模板精調作業有兩種方法，一種方法是分別采用全站儀和數字水準儀進行底座平面坐標和高程放樣；另一種方法是安裝砼底座模板適配器，進行邊模版的平面和標高精確放樣。定位限差為中線位置5mm，頂面高程±3mm，寬度正負10mm。最終進行固定底座模板，進行混凝土澆筑和養護。

(三)標準軌排組裝檢測。標準軌排組裝檢測包括：底座上標記、散枕器吊放軌排、粗放軌排、檢查工具軌和安裝工具軌。標準軌排組裝檢測需在底座混凝土澆筑和養護完成，底座混凝土拆模后，水泥強度滿足使用要求后進行。軌排組裝完畢后允許偏差應滿足軌距±1mm，軌枕間距±5mm。

(四)軌排粗調施工。軌排粗調工作由軌排粗調機完成，采用全站儀自由設站法測量3或5個棱鏡，計算發送調整數據，施工調整后再復測軌排直至達到精度要求，上支撐桿，再進行下一軌排粗調。注意：對軌排測量應以CPIII控制點為依據，采用高精度自動全站儀進行測設；后方交會觀測的CPIII控制點一測站中應滿足4對的CPIII控制點；后方交會觀測的下一測站CPIII控制點中應重疊觀測上一測站至少2對(4個)以上的CPIII控制點；換站調軌前應對上站調整到位的最后1～3個調整點進行復測，復測偏差值橫向和高程均不應超過±5mm。粗調作業的定位限差應滿足鋼軌橫向位置±5mm，鋼軌頂面高程±2.5mm。

(五)軌排精調施工。軌排精調施工是在軌排粗調施工之后進行的，軌排粗調完成后進行鋼筋綁扎，安裝模板，將精調小車上軌排，采用全站儀自由設站法測量軌排數據并調整軌排。注意：軌排精調后方交會觀測的CPIII控制點一測站中應滿足4對的CPIII控制點；軌排精調工作以3.1節中建立的控制基樁或者加密基樁作為調整點，調整方法有軌檢小車+軌檢尺法和全站儀+水準儀法；為保證鋼軌及其接頭的平順性，軌排精調的測點位置應布設在軌排支撐架上，并且下一個施工測量單元應與上一單元重疊不少于一個25m軌排的距離。

(六)長鋼軌精調施工。CRTS I型雙塊式無砟軌道的鋼軌檢測與調整施工流程為：用軌檢小車或軌道放樣尺對鋼軌進行連續定位測量；對已檢測的鋼軌進行偏差及平順度分析；更換超限部位的鋼軌扣件或增減扣件墊板。注意鋼軌定位檢測時，軌檢小車或軌道放樣尺應采用靜態測量方式。

五、結語

軌道精調伴隨著軌道控制網的應用在高速鐵路系統中逐步得到普及。高速鐵路建設過程中的“三網合一”是軌道精調的基礎。本文在CPIII控制網的基礎上，利用無砟軌道軌排法精調施工控制，提高了儀器設備檢核和無砟軌道精調控制等方面的效率，保證精度要求，滿足施工進度要求。經檢測，本工程中的各項指標均滿足要求，受到業界各級贊譽，為同類工程的實施提供理論參考和工程借鑒。