精密轨道工程施工中轨道调校的经验探讨

张伟靖 陈均辉 文 清 严成辉

(63870部队)

1 工程概况

精密轨道工程全长6.0 km，轨距1 435 mm，轨道采用加工后的QU-100A起重轨焊接而成，全程无缝线路。扣件组采用双向可调扣件对轨道进行水平方向及竖直方向调节。在线路前进方向左侧，从起点开始约每60 m设置独立基准桩，共计28个，构成轨道精调测量控制网。基准桩基础为钢筋混凝土摩擦桩，顶部接承台及基桩柱。基准桩距轨道中心为1.45 m、距钢轨顶面0.25 m。

2 轨道调校技术指标、测量设备及环境要求

2.1 轨道调校技术要求

轨道调校技术要求见表1。

表1 滑轨调校技术标准

2.2 测量设备

鉴于对轨道的高平顺性要求，滑轨调校的高标准、高精度测量，测量设备应采用高精度全站仪、精密水准仪及获得国家承认的轨道几何状态测量仪进行作业。本工程采用天宝DINI03精密水准仪等仪器进行滑轨高程调校作业。滑轨测量前，测量仪器必须经过专门的检定及测试，超过期限的仪器应送往专门的检定部门进行鉴定，鉴定合格后方可使用。

2.3 测量设备对环境的要求

对滑轨调校的施工影响因素主要为自然环境、环境温度、施工现场周围的振动源。为了不出现测量误差超限和假数据必须避开在气温变化较大、阳光直射、环境振动和大风、能见度低、雾雨等气候条件下进行测量。宜选择阴天、无风、日落后2 h等气候条件稳定时段进行。

2.4 测量前的准备

2.4.1基桩复测

轨道精调前必对基桩控制点进行复测，复测结果在限差范围内采用原测成果，超限时应检查原因，如确认原测成果有错时，应采用复测成果。复测时机：选择在轨道精调前1 d～2 d内完成，如环境温度发生较大变化时应重新复测。

2.4.2清理滑轨上的污染物

用刷子和棉抹布清理粘附在需要调整段滑轨上面、侧面的污垢，并在滑轨上涂防锈油，以保证钢轨调整精度。

2.4.3检查小车

检查清理小车测微轮上的污物，在施测过程中也必须随时检查清理。

2.4.4安装仪器

测量仪器先在室外放置0.5 h以便适应环境温度，安装棱镜整平，并检查棱镜上面的镜面是否干净，棱镜上面不得有水雾气，35°面向全站仪。

2.4.5施工区段编号

为便于各项数据的收集和归档，同时和现场对应以便于查找调整，对现场施工区段进行编号，编号的原则是以每跨梁为单元，两端锚固梁枕板编号分别为，0号台：0台-1，0台-2，…，0台-27，0台-28(左右)，96号台：96台-1，96台-2，…，96台-27，96台-28(左右)。其余均为以下编号：第一跨即编为1-1，1-2，…，1-15(左右)。

3 轨道调校

3.1 滑轨的精调原则

轨道静态调整是根据轨道静态测量数据对轨道进行全面、系统地调整，将轨道几何尺寸调整到允许范围内，对轨道线型进行优化调整，合理控制轨距、轨向、高低等变化率，使轨道静态精度满足要求。原则是：先整体后局部、先轨向后轨距、先高低后水平的原则，重检慎调；三个关键环节：测量、计算、调整。

3.2 滑轨高程精调(电子水准仪)

电子水准仪调整滑轨高程主要调主轨(左轨)，副轨精调采用小车。

3.2.1仪器架设

仪器安置稳定可以提高测量精度，可以使Trimble DiNi03的测量精度达到最大。安置仪器时一定要注意几点：

1)尽量将脚架腿架的宽一些，以增加仪器的稳定性。如果周围的障碍物不允许架腿架的很宽，可以降低脚架，增加稳定性。

2)照准部不宜太高也不宜太低(至少保证视线高出轨面30 cm)，以便减少扶尺误差和地气影响。

3)铟钢条码标尺是与天宝DINI03电子水准仪配套的条码标尺，考虑到标尺底面与钢轨表面接触有可能产生的误差，添加了规格为22.5 mm的半球形磁质尺垫，将面接触转变为点面接触，提高测量精度；为了保证标尺的竖直稳定性，在扶尺时使用辅助竹竿(至少保证一个水准气泡居中并保持稳定)；扶尺人的状态对测量的结果影响较大，所以在扶尺时每小时内需至少10 min休息时间，从而保证扶尺稳定性，提高测量准确度。

仪器架设位置选择在两个基准桩中间点。这是由于每次调校前需要以基准点作为前视和后视，对基准桩的基准高程进行复核。在中间点架设仪器可以消除视准轴误差的影响。每次测设距离不得超过30 m即2片梁的长度。

3.2.2调校步骤

1)确定调轨参数。

每次调校前，提前做好内业准备，将拟调校区段的表格打印备好，对该段所有主轨调整段的扣板全部进行测量，并计算调整量标示在轨面上，表格形式见表2。

表2水准测量记录

测点桩号水准尺读数/m后视读数中视读数前视读数仪器标高/m测点标高/m设计标高/m备注(设计-实测)×1 000 mm

2)先整体、后局部。

在现场调校中，考虑到部分区段高程整体偏差过大，逐点调整会加大劳动强度甚至于影响校轨结果，可考虑“先整体、后局部”的办法，即首先将调整段钢轨朝大致理论值调校，并同时调整好轨面水平度。再逐一调校各枕板。局部调整偏差较大的点，后调整偏差较小的点，有可能不用调整即可满足要求。

在现场调校中，当一个枕板调好后，需检查前一个已调校枕板几何状态有无改变，若没有变化方可进行下一个枕板的调校，若有，则需重新调校此枕板，并检查此枕板前一个，重复前述步骤直至所有枕板达到要求。

3)扣板调整要求。

a.每个枕板包含高程固定螺丝(扣板)和水平固定螺丝(U型板)，在两个方向偏差值都不大的情况下，优先调整高程，其次调校轨距。

b.根据螺距每转动螺母180°，螺母沿丝杆前移或后退约1 mm。调整时先松后紧，即如向下调整时先松上面的螺母，再向下调下面的螺母；向上调整时先松上面的螺母，再向上调下面的螺母。尽量不调水平的U型板即轨向。

c.调校完单个枕板之后，必须检查每个枕板四个固定螺丝的紧固程度，达到检验验收标准(以扭矩扳手测量为准)。

3.2.3搭接处理

1)产生搭接误差的原因分析。

a.首先排除人为读数和计算误差，如误差超限可改变仪器高来进行校正。

b.由于每次架设仪器均会产生不可控的系统误差以及不同时间扶尺产生的人为误差，导致在相同点位会出现后一次设站与前一次设站读数不统一，即搭接误差。

c.由于换站时后一个测站与前一个测站所采用的后视基准桩不同，即使不考虑系统误差与人为误差，基准桩本身可能存在一定误差(允许范围之类)，导致在相同点位后一测站与前一测站的读数不同，即搭接误差。

2)处理方法。

每次换站时，需重新测量至少三个已调校点，计算搭接误差数值，若规律不明显，可适当增加重合点。找出搭接误差后，按照每个枕板绝对值0.1 mm(设计值-实测值)顺延至零，然后按照零往后调校。下一测站重复此过程。

3.2.4复检

依据现场调轨记录表格，由专人对已调校钢轨进行复检，分不同工作量采用随机抽检和逐个检验两种情况。

3.3 轨道小车精调操作步骤

3.3.1GEDOCE轨道小车准备

利用全站仪手簿中配置选项下的倾斜传感器和轨距传感器零位进行校正，利用线路轨道尺对轨道小车的轨距进行校核。

1)将基桩坐标和滑轨坐标输入到全站仪手簿里。

2)水平零点校正：采用小车掉头找零点的方式校正(左右相对高程相加为零，即水平零点校正)。

3)轨距零点校正：采用轨检尺进行小车零点校正(合格的轨道尺)，将小车放在轨道上做记号，再将轨检尺放在记号处观察记录数据，然后再次将小车放在轨道上记号处对比数据，完全吻合后调整完毕。

3.3.2Leica棱镜安放

Trimble全站仪安放在180 m中间(前后相差不得超过2 m，使视距误差减少到最小)。Leica棱镜安放在四个基桩上，前后两对面向Trimble全站仪并调平(棱镜水准气泡居中,水准管整平)。

3.3.3架设全站仪

置于两对棱镜控制点之间，并对中气泡，点击菜单键选取GEDOCE界面，点击界面中的测量菜单下的连接全站仪选项，连接全站仪，并对电子水准气泡进行整平，检查全站仪在360°转动后，电子水准气泡基本居中，选取界面测量下自由设站选项(利用后方交会原理)，先换取棱镜名称(基桩点)参数，然后对四个棱镜进行激光对准并测量。为保证建站的精确必须进行2测回测量并平差，结果达到设站误差不大于1 mm要求方可达到设站完毕(如误差超过1 mm必须重新设站，检查棱镜平整、仪器平整)，见图1。

3.3.4CP3换GEDO

1)设站完成之后换取小车棱镜(CP3换GEDO)对光准备测量。2)面对全站仪进行轨道小车测量参数的选择(主要是棱镜端和小车固定端的选取)进行测量(可以定位测量也可以跟踪测量)。

3.4 轨道调整

3.4.1调整主轨

手簿显示主轨中线偏向即为调整方向(测量人员面对全站仪)，在开始调整之前先用小车对该测量段进行全面测量，选取偏离最大的先调整量，然后继续小车全面测量选取最大调整，直至整个测量段满足要求。

3.4.2副轨超高调整

在主轨满足要求的情况下开始调整副轨。用手簿显示数值与0对比，数值显示负号则向下调整(副轨比主轨高)，反之亦然。调整方法与主轨调整轨距相同(此数据是相对而言的，故而此项是建立在主轨高程调整满足要求的基础上)。

3.4.3副轨轨距调整

设计标准轨距为1 435 mm,用手簿显示数值与标准轨距对比，如果数字超过1 435则向内调整，反之向外调整；调整方法与主轨相同。

3.5 注意事项

1)现场CPⅢ棱镜面尽量朝向全站仪，否则会产生0.2～0.4的误差，建站误差要控制在+1 mm，-1 mm以内。

2)全站仪架设与小车棱镜在同一面轨面，尽量使用小脚架，尽量低架设。这样会保证误差尽量变小。

3)外业观测由远及近，尽量往一个方向测量,轨道小车与全站仪之间的距离不得小于5 m。

4)设站范围尽量保持在10 m～70 m之内，全站仪与小车距离50 m有效测点，去掉最近10 m和搭接的10 m。如需提高精度可缩短距离。

5)外业测量尽量等间距测量，一次测量长度不得大于30 m,两站重叠不得少于8对螺丝(即半片梁)。

6)相邻两站的搭接距离要保证10 m。

7)小车棱镜与全站仪之间尽量不走人避免遮挡,由于轨道小车在调试过程中数据不够稳定,随时可能发生变化,因此，在调整未调螺丝时,不能不看已调过螺丝的数值变化,而一味的按既定数据调整,这样容易导致误差甚至错误的产生。

3.6 搭接误差分析

由于轨道小车仪器本身的系统误差以及人为误差导致站与站之间的测量数据平顺度不好，因此搭接在滑轨工程中显得至关重要。一般会出现以下三种常见情况：

1)已调整好螺丝的误差在下站复测过程中达到偏离中线1 mm以内并有逐渐减小的趋势，则将其在下站中的前十个螺丝中进行搭接(即按照0.9 mm，0.8 mm，0.7 mm，…，0 mm)。

2)偏离中线1 mm以上，那么必须对已调试过的进行复核再确定调整数据。

3)整片梁既定数值0 mm,在复测已调试好螺丝时如果全部变为向东0.5 mm,并无减小趋势时，那么调下个螺丝时必须按向东0.5 mm调整,而非按0 mm来调整。

4 安全措施

各种设备及测量工具都应轻拿轻放，严禁摔打、磕碰、划伤，由于在桥面上施工，作业场地狭小，在作业过程中，防止人员高空坠落、摔伤。根据施工作业中任务不同，应配备必须的劳动用品，每个施工人员都必须佩戴劳动用品，防止出现意外伤害。由于作业时间大部分在晚上，所以作业人员必须要有照明设施，头部佩戴投光灯。

5 结语

本文以精密轨道工程轨道测量和调整的工程实践，通过对轨道全线的调校结果证明本文的测量调整方案是科学可行的，以及对轨道实测数据和误差产生原因分析，确立了轨道调整原则，不仅保证了轨道的平直度满足设计指标要求，也保证了工程顺利完成，对国内后续的精密轨道工程的轨道调校有针对性的指导意义。