高原高寒地区无砟轨道施工测量技术

姚坤锋

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

高原高寒地区无砟轨道施工测量技术

姚坤锋

(中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600)

兰新铁路第二双线某标段地处西北强风区，使得施工测量处于低气温、低气压的施工环境中。工程实施中，双块式无砟轨道施工测量的精密网加密、CPⅢ网测量、轨排粗精调等均需采取特殊的施工措施;精密测量仪器需架设在稳定性好的地点，避免各种极端环境因素所带来的不利影响;轨排精调后宜尽早浇筑混凝土，如果轨排因气候因素受到外部扰动，或环境温度变化超过15℃时，必须重新检查确认合格后方能浇筑混凝土。

高原铁路 无砟轨道 施工测量 CPⅢ控制网 粗调 精调

兰新铁路第二双线某标段地处青海省东北部，北负祁连山脉，南依达坂山，地形复杂，全线海拔在2 800～3 600 m之间，属高原亚寒带气候，1月平均气温－13.4℃，7月平均气温 11.9℃，极端最低气温－30.6℃，最高气温24.5℃。在这种极端环境下开展双块式无砟轨道施工测量，是一项从未实践过的新的技术领域。本文研究解决了无砟轨道控制网CPⅢ建网测量，以及双块式无砟道床组合式轨道排架精调等关键技术，有较强的探索性。

1 工程概况

本项目地处西北强风区，早晚温差极大，紫外线强。根据气象统计资料，≥8级大风天数为105 d，每次持续时间为4～7 h，并且高寒缺氧，日照时间长。这给双块式无砟轨道施工测量带来诸多不便，如提高CPⅢ测量效率问题和降低轨排精调时间问题等。同时，该标段无砟轨道施工测量具有如下技术特点。

1)轨道控制网CPⅢ建网测量特点

①二等水准测量须进行曲率不平行改正;

②测区设计投影带较多，其中52 km投影带数量达6个。

2)CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排精调特点

①极端天气给CPⅢ网测量和无砟道床轨枕的精调提出了新的课题;

②需按中铁二院提供的指导方法推导右线设计线路参数。

2 精测网加密

2.1 GPS、导线加密CPⅡ网

1)CPⅡ加密采用GPS测量时按三等GPS观测技术指标实施，加密CPⅡ点之间应有直接观测基线，并对相应里程范围内的CPⅠ，CPⅡ点全部进行联测。加密CPⅡ段落两端应联测已知CPⅠ或CPⅡ点，且加密点必须位于所联测CPⅠ/CPⅡ点构成的网形中部，存在段落搭接时，段落间应至少重叠一条边并将相邻段已加密CPⅡ点作为已知点进行约束。使用GPS方法加密 CPⅡ 网的构网边长应≥400 m，且应严格按程序观测。

2)本段CPⅡ加密采用导线测量时多数是在隧道里，观测等级视隧道长度而定，＞2 km的隧道都必须采用点对布点，用导线网方式布网，导线边数以 4～6条为宜［1-2］。

2.2 桥梁上下高程传递

1)结合线路水准控制网的特点，一般2 km左右有一个水准网基点，故一般要求CPⅢ水准线路2 km左右附合一次。桥梁地段因桥面与地面间高差较大，线路水准基点高程直接传递到桥面CPⅢ控制点上有困难，要求在桥梁地段每2 km左右做一处三角高程测量，梁上三角高程点应埋设在梁的双侧固定支座端正上方的防撞墙上。

2)使用的全站仪应具有自动目标识别功能，其标称精度满足方向测量中误差≤1″，测距中误差≤1 mm+2×10－6×D(D为测距边长，km)。温度读数精确至0.5℃，气压读数精确至100 Pa。

3)要求进行两组独立的观测，第一组观测完成后，将测站挪动位置进行第二组观测。观测时，仪器与棱镜的距离一般≤100 m，最大不得＞150 m，前后视距差不应＞5 m。辅助点布设于桥下桥墩位置，埋设位置及方法与桥梁段加密水准基点基本一致。

2.3 桥上水准路线贯通

1)为检验梁上三角高程点间的匹配性，在 CPⅢ水准测量之前，对梁上三角高程点进行二等水准贯通测量，以保证三角高程上桥测量后，大约每2 km间距的相邻两个三角高程点间的高差满足二等水准的要求。

2)三角高程上桥测量后，相邻的梁上三角高程点间，由高程值反算的高差值与其所测量高差值之间较差应 ＜4(L为路线长度)，如因线路水准点沉降原因造成超限，需对线路水准点进行复测并调整。

3)在桥上水准路线贯通后，将桥下传递水准路线、三角高程代替几何水准，以及桥上辅助三角高程点间二等水准贯通三部分数据组成的水准网进行严密平差计算，将平差后计算出的桥上辅助三角高程点的高程作为CPⅢ高程网平差计算的起算点。

3 CPⅢ网测量

3.1 布网埋标

1)路基段CPⅢ点的标志埋设

路基段CPⅢ一般布设于接触网支柱基础大里程端侧线路方向，控制点纵向间距约50～70 m左右布设一对，其基础须与接触网支柱基础形成整体。埋设应特别注意不能与接触网补偿下锚坠砣及电力开关操作箱冲突。当冲突时，其基础应设置在线路小里程端。路基段CPⅢ点位高度以高于轨顶300 mm为宜，不可过高，否则将导致电子水准仪视线高度很难满足要求。

2)桥梁段CPⅢ点的布设

CPⅢ点宜布设在简支梁固定端距梁端0.5 m的位置。

对于24或32 m简支梁每2孔布设一对CPⅢ点，相邻两对 CPⅢ点相距约为64，56 m或48 m。对于24 m连续梁，根据实际情况也可以每三孔布设一对CPⅢ点。

结合桥梁结构形式、跨度、材料的不同，布点前应进行整体规划，并进行布点设计，CPⅢ点应优先布设于固定端上方，按CPⅢ点对布设要求和间距进行布点，可适当增大相邻点对间距，但最长≤80 m。整个段落要在较短的同一段时间、同一温度、环境下进行测量。测量CPⅢ点的时间和铺板的时间相隔尽量要短，且荷载没有大的变化。如果相隔时间较长或温度、环境、荷载有较大的变化，要进行重新复测后使用。

3)隧道段CPⅢ点的布设

隧道里一般布置在设计轨道顶面以上30～50 cm的边墙内衬上，相邻CPⅢ点对相距60 m左右。

3.2 CPⅢ构网形式

1)平面构网形式

CPⅢ点沿线路走向成对布设，前后相邻两对点之间距离约为 60 m，一般情况下布设间距应保持在50～70 m范围内，在桥梁和隧道地段每对点之间里程差要求＜1 m。CPⅢ点设置在稳固、可靠、不易破坏和便于测量的地方，并应防沉降和抗移动。

2)高程构网形式

CPⅢ控制点高程的水准测量时，左边第1个闭合环的4个高差应该由2个测站完成，其他闭合环的4个高差可由1个测站按照后—前—前—后、前—后—后—前的顺序进行单程观测。

3.3 CPⅢ区段衔接

1)CPⅢ平面网可根据施工需要分段测量，分段测量的区段长度不宜＜4 km。区段接头不应位于车站、连续梁范围内。

2)标段之间CPⅢ控制网的衔接需要测量相邻标段3～4对CPⅢ点，并且考虑平差影响 。

3)CPⅢ平面网在相邻投影带衔接处必须分段进行测量和平差计算。相邻投影带衔接处 CPⅢ平面网计算时，分别采用换带处的 CPⅠ或CPⅡ控制点的2个投影带的坐标进行约束平差;平差完成后，分别提交相邻投影带2套 CPⅢ平面网的坐标成果，2套坐标成果都应满足轨道控制网的技术要求［3］。

4 CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排精调

4.1 建立测段数据库

1)右线曲线参数的推导

①区间正线按线间距不变的并行双线设计，曲线地段以左线为基准，右线设计为左线同心圆，曲线地段线间距不加宽。右线采用单独的贯通里程，中间不设断链。

②右线纵坡边坡点由左线边坡点投影至右线，且保持左右线边坡点高程一致。故当某一边坡点位于曲线时，相应坡段长度和坡率左、右线将有差异［4］。

①建立曲线轴线数据库，输入各JD曲线上 HZ点、HY点、YH点、ZH点里程以及各曲线长度。计算出第一曲线HZ点方位角及坐标。

②建立线路坡度数据库，输入各变坡点的里程及高程。

③建立线路超高数据库，输入曲线上的HZ点、ZH点、HY点、YH点的里程并输入各超高带的超高值［5］。

4.2 轨排粗调、精调关键技术

高原高寒地区昼夜温差悬殊，在轨排调节过程中，需认真分析极端天气条件下对精调作业产生的影响，消除轨道测量和轨排自身因为环境变化带来的不利因素。轨排粗调及精调作业关键的技术环节如下所述。

1)道床放样

依据CPⅢ控制点，每隔6.5 m在支承层上测放出轨道中线控制点和左右轨头的高程点。以轨道中线控制点为基准放样出轨枕控制边线和道床板的纵、横向模板的边线位置。

2)轨排粗调

在底层钢筋布设、轨排就位以后，开始对轨排进行粗调作业。粗调的目的是将组装好的轨排抬起至设计高程，并对轨道中心进行调整。粗调采用人工进行，粗调前对轨排进行检查，主要检查枕距、轨距及轨道落槽是否符合要求。

数学作为一门极具抽象性的学科，对于抽象思维不发达的初中生而言，其中所包含的知识是枯燥乏味，且难以理解的。倘若在导入活动开展中，教师无法有效地调动学生的数学探究兴趣，也无法将新知内容自然而然地展现在学生面前，将会对有效课堂的建构产生消极的影响。在新课改背景下，情境教学的应用有利于抽象知识的直观化展现，也有利于激发学生的课堂参与积极性，使其在情境体验中加深对所学的理解。对此，我在初中数学教学活动开展中，尝试将情境教学与导入活动融合到一起，以此来导入情境的作用下提升教学质量。

利用起道机抬升轨排，每榀轨排框架4个抬升点，根据测量交底，将轨排框架提升至设计高程，提升时需两侧同步进行。轨排框架上在出场前已设置中心位置标识点，利用垂球对中轨道中心点，对轨道中心进行调整，如图1所示。起轨时可通过调整起道机的位置、角度及松紧顺序来使轨道对中。

图1 轨排中线粗调

利用起道机、竖向螺杆完成轨排的粗调工作，如图2所示，调整原则以“先中线、后高程”的顺序进行。粗调后中心线偏差应在5 mm内，轨顶高程偏差为0～－5 mm。

3)轨排精调(图3)

①确定全站仪坐标。每工作面配备1台具有自动搜索、跟踪、计算、传输数据功能的全站仪。全站仪采用自由设站法定位，通过观测附近8个(4对)CPⅢ控制点棱镜，自动平差、计算确定位置(图4)。

②测量轨道数据。全站仪测量轨道精测小车顶端棱镜，小车自动测量轨距、超高、中线。

图2 轨排高程粗调

图3 轨检小车精调

图4 全站仪测量

③反馈信息。接收观测数据，通过配套软件，计算轨道平面位置、水平、超高、轨距等数据，误差值将迅速反馈到精测小车的显示屏幕上，指导轨道调整。

④轨向中心线调节。采用扭矩扳手，根据轨检小车上的指示，调整轨向调节器。如要向左侧调整，要将右侧的锁定螺栓拧松，然后拧紧左侧的锁定器螺栓，轨排即可向左移动。

⑤高程调节。用普通六角螺帽扳手，旋转竖向螺杆，调整轨道水平、超高。

4.3 无砟道床数据采集

由于该标段地处高原高寒地区，在浇筑混凝土后框架拆除前，需在短暂的无太阳直射和温度变化不大的环境条件下，尽快按扭矩紧好轨枕扣件，然后精调小车采集每一个轨枕处的数据。不论结果是否超标都必须采集每一个轨枕处的数据，对不合格点及时做好标记，为以后更换扣件提供可靠数据。采集完数据后及时松开扣件、适时拆除轨排框架。

5 结语

高原高寒地区无砟轨道施工测量处于低气温、低气压的施工环境中，精密网加密、CPⅢ网测量、轨排粗精调等均需采取特殊的施工措施，从而保证消减轨道测量和轨排自身因为环境的变化带来的不利因素，这为开展高原高寒地区无砟轨道施工测量的技术研究提供了一定的借鉴意义。经过7个月无砟轨道施工测量，得出以下经验:

1)架站位置要提供足够的视野，能够通视本站点规定的线路两侧的3～4对CPⅢ控制点，以及本站要进行轨道精调的全部中线观测位置。

2)仪器应架设在稳定性高的地点，避免各种振动带来不利影响。为了保证观测精度，全站仪与轨道放样尺的观测距离应保持在5～60 m。

3)轨排精调后应尽早浇筑混凝土，尤其在极端环境下，如果轨排受到外部扰动，或放置时间过长，或环境温度变化超过15℃时，必须重新检查确认仍合格后，方能浇筑混凝土。

［1］中华人民共和国铁道部．TB10754—2010 J1150—2011 高速铁路轨道工程施工质量验收标准［S］．北京:中国铁道出版社，2011．

［2］杨银辉．高速铁路客运专线无砟轨道测量技术［J］．国防交通工程与技术，2011(3):82-85．

［3］张玉龙．无砟轨道施工测量控制中的关键技术研究［J］．中国科技信息，2013，23(4):55-56．

［4］王志坚，刘彬．武广铁路客运专线无砟轨道精调关键技术［J］．铁道建筑，2010(1):1-6．

［5］彭仪普，应力军，曾群峰．客运专线无砟轨道德国几何尺寸验收标准的测量误差分析［J］．铁道科学与工程学报，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

姚坤锋(1985— )，男，山东济宁人，工程师，硕士。

(责任审编 孟庆伶)