阜阳西站站场无砟轨道施工测量研究

刘希德，蒋 伟

（中交一公局西南工程有限公司，四川 成都 610000）

新建商丘—合肥—杭州铁路商丘—阜阳段位于我国华中、华东地区，北起河南省商丘市，沿既有京九线向南，经安徽省亳州市、阜阳市，出阜阳后折向东至阜阳、淮南市界，线路全长268km。沿线经过河南省商丘市，安徽省亳州市、阜阳市。其中河南省商丘境内正线线路长度47.99km，安徽省亳州境内正线线路长度66.96km、阜阳境内正线线路长度153.09km。

新建商丘—合肥—杭州铁路商丘—阜阳段改扩建既有车站1座，新设车站7座、线路所1个。其中，河南省境内改扩建车站 1座、新建车站1座，分别为商丘站和商丘新区站；安徽省境内新设车站6座、线路所1个，分别为芦庙站、亳州南站、古城东站、太和东站、阜阳西站、后竹园线路所、颍上北站。

阜阳西站位于安徽省阜阳市境内，车站位于新建路西侧、省道102南侧、阜阳机场东侧，周围交通便利。车站中心里程为DK184+260，上行距离太和东站31.020km，下行距离颍上北站55.019km，车站性质为中间站。项目测量人员的首要任务就是完成线上CPⅢ建网及复测任务进而对无砟轨道进行控制测量，完成放样、复核等工作。

1 施工测量规范及依据

根据该工程的实际情况，在现场采取了相应的施工测量方法和控制措施。测量放样人员必须根据现场的实际情况选择放样方法和检查方法，如精度要求、控制点分布、场地条件、现有仪器、计算工具等。不同类型的工程和同一工程的不同阶段、不同部位对放样点的精度要求不同，因此对测站和放样点的精度要求也不同。

在施工过程中应严格按照规范限差执行，蓝图中设计有特殊要求的，应严格按照设计要求执行。

2 施工测量放样要求

仪器的日常维护工作有利于延长其使用寿命，保持其精度和稳定性。现场必须安排专门的技术主管工程师负责进行仪器的维护和保管。

（1）参加现场施工测量作业的人员必须是该工程的测量人员或技术人员，持证上岗。

（2）施工现场有许多大型机械、施工队伍，为防止测量仪器发生意外事故，从而降低仪器使用的精度、稳定性、破坏内外部零部件，测量员在操作仪器设备的过程中距离不得＞1m。如因操作、管理不当造成仪器损坏的，由相关人员负责。

（3）测量仪器必须定期送检，鉴定合格后才能投入使用。不得超期（超出鉴定有效日期）使用或在精度不达标的情况下使用，对使用违规仪器造成的一切测量事故，追究相关人员的责任。

（4）在阴雨、湿潮的外界环境中测量之后，务必将测量仪器表面擦拭干净，放置在通风干燥的地方使水蒸气干燥。

（5）建立项目入库的仪器设备管理台账，包括仪器编号、机器型号、规范精度标准、使用及校准记录，以确保测量仪器在项目控制范围内使用。

（6）为了有效避免测量仪器精度指标下降对测量数据的影响，不但要每年在国家授权计量检定单位进行年度鉴定，在日常使用的过程中还要做好仪器设备使用前后的日常检验和独立校准，确保仪器精度满足要求后再投入现场使用。

3 现场施工测量准备

铺设无砟轨道前，按照相关无砟轨道铺设条件评估文件对路基、桥梁、涵洞的变形进行系统评估，确定路基施工后的沉降变形、桥涵基础沉降、梁体徐变、不同过渡段的差异沉降满足设计要求，符合无砟轨道的铺设条件。

满足铺设条件后，首先根据CPⅡ平面高程控制网，建立包括CPⅡ平面控制网和高程控制网在内的无碴轨道施工控制网，然后进行无砟轨道安装测量，主要包括加密桩测量和轨道安装测量；最后进行轨道竣工测量。为了满足CPⅢ控制点的建立，首先对CPⅡ控制网络进行加密。使用全站仪（Ⅰ〃级）进行4次观测，两端CPⅡ控制点分别开闭。CPⅡ控制网加密前需要重新测量。

3.1 CPⅡ控制网复测、加密

利用全球定位系统的GPS技术对CPⅡ控制网进行复测。CPⅡ平面控制网、GPS复测所用仪器精度和技术指标应符合《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》的规定。

3.2 CPⅢ平面控制网测设

CPⅢ控制网是铺设无砟轨道、运营维护的控制依据。在CPⅡ加密控制网的基础上，采用后交会法进行测量。按照《高速铁路工程测量规范》进行埋设，沿线CPⅢ控制桩布设在线路两侧，纵向间距约60m、距线路中线约3.2m，进而保证无砟轨道线路平顺性的要求。

（1）选择靠近线路两侧的CPⅡ控制点，引出3个标准点至线路。在2个控制点之间设置标准点，且在两个方向上可以观测到2～3个控制点。

（2）当CPⅡ加密控制点不能满足测量要求时，应在适当的位置布设辅助点，并通过辅助点或CPⅡ控制点来测量和设置标准点。

（3）放样标准点时，进行2次测量，平面控制测量的标准误差为±3mm。为了精确确定CPⅢ控制点，目标点之间的最大距离为150m，当测量和设置标准点的CPⅢ控制点时，至少需要搭接测量3～4对CPⅢ控制点以进行测量和比较。

3.3 高程控制网测设

在平面控制网测量工作完成后进行CPⅢ加密高程控制测量，必须行往返水准测量（在CPⅡ水准点进行起闭）。

高程控制网测量时，应完成2个测回（奇数站为后-前前-后，偶数站为前-后后-前），均方差为±1mm。水准联测后严格调整CPⅢ高程控制测量，并按精密水准的规定进行平差计算。在返测中，以往测中的CPⅢ观测点为中心，作为备用测点，也就是说，将原来的CPⅢ观测点改为前后观测点。

4 无砟轨道施工测量

该站场主线路基无砟轨道由CRTSⅠ型双块式、CRTSⅢ型板两种结构形式组成，其中两座框构桥上采取CRTSⅠ型双块式轨道板跨越，一座城市通廊中桥采取CRTSⅢ型轨道板跨越。

4.1 CRTSⅠ型双块式无砟轨道

（1）放样点坐标计算。根据设计要求，道床板宽度为2.8m，为方便施工，放样数据按3.2m计算，以线路两侧20cm向外位移为放样点。轨顶面与底座板高差以实测高程计算为准，轨头外侧及放线点为0.7095m。无砟轨道安装测量主要包括道床板、Ⅰ型双块式轨枕的测量。通过CPⅢ控制网放样，复核道床模板的位置和标高，对道床板进行测量。平面采用坐标法测量，高程放样按精密水准测量要求进行。双块式轨枕组装后，经人工排轨精确调整后，方可进入下一步施工。

（2）轨排的精调。①通过全站仪目标跟踪系统，观察轨道探测车放置在轨道阵列上，得到棱镜的三维坐标。通过测量手册（手持微机）与全站仪的无线连接，轨道检测车辆之间的蓝牙连接，由安装在微机上的专业测量软件实时处理测量数据。轨道布置的方向、距离、水平和轨距应根据脱轨检查小车的位置与测量手册中连续显示的设计平面和高程位置的偏差进行精确调整,完成轨排精调任务。②全站仪通过三脚架架设在与轨道垂直的固定端一侧（50～600m范围内选1处），至少向后观测8个CPⅢ控制点，确保后视中所有CPⅢ点的三维坐标残差在1mm以内，并保存观测值。如果超过限值，需增加测量次数或找出原因，然后重新测量，直到限值关闭。③通过全站仪目标跟踪系统，可获得小车位置的轨道几何位置，并连续显示测量值与设计值的差值。可手动精确调整轨道排列，使小车位置的几何位置与理论值一致。三维坐标与调整后轨道排设计值的偏差控制在0.5mm以内。精度达到标准后，检查锁定全部固定螺栓。④由于测站前后10m范围内的测距过近，为保证平差精度，全站仪转入下一测站时，对测站前后10m范围内的5对轨道排列支撑单元进行微调。⑤各测站只负责站后60m范围内轨距的测量和调整（距全站仪10m范围内的轨距调整单元除外）。测站前轨道排由下一站测量并进行调整。在进行轨道排列的精确调整之前，必须对全站仪和轨道检查小车进行校准。自由站设置完成后，可开启检轨小车的电源和信号发射器，使用测量手册中的蓝牙设备与检轨小车连接，并连接全站仪蓝牙，使传感器导轮紧贴轨缘，将轨道检测小车缓慢推至各轨道调整架上。通过全站仪的自动跟踪功能，得到轨检测车上棱镜的三维坐标数据，在连续显示偏差指示（里程位置方向、轨距、左右股道顶面水平与设计值的偏差）的同时，测量人员根据测量手簿显示轨道排方向、水平、轨距通过工装，按水平→方向→水平→方向→方向的顺序依次精调，直至达到限差内，最后，检查、固定螺栓。换站时，在上一站最后3～5个精调轨道调整架处进行搭接观测。搭接观测段约16m，最远精调观测距离不超过86m，当2个不同站搭接段同一精调位置的偏差超过限差时，应进行返工调整，直至满足限差为止。当进行已浇筑混凝土段区域与新组装区域精调作业时，为保证无砟轨道的高平顺性，应在已浇筑段区域至少扣紧8根轨枕的钢轨进行测设，并根据偏差值进行仪器的自动补偿调整或人工补偿调整，补偿调整的量为1mm/10m。

4.2 CRTSⅢ型板式无砟轨道

（1）CRTSⅢ 型板精调原理。根据现场实际测量坐标结果和已知设计线路参数实时计算出道床板第二个承轨台处球棱镜的设计里程及偏距，再根据其里程、偏距计算得到标架上各球棱镜的设计理论坐标数据，再与实际测量坐标数据进行比对，从而计算出对应调整工位的调整数值，然后反复操作，直至实现轨道板精调到设计位置。

（2）CRTSⅢ型道床板精调操作方法。①架设安平全站仪。第一，使用小型木质三脚架，架设位置不得影响仪器的稳定性（位置可选在未进行精调方向上的底座、精调完成的道床板上），脚架架设位置至少需要观测到4～6对CPⅢ控制点，保证每个测站精调道床板数量≤5块；第二，用电缆将分支端分别连接全站仪和无线电台，主机端接至外接移动电源；第三，启动全站仪，调整水平气泡、精平仪器；第四，设置全站仪的内部参数，如GeoCOM端口、通信参数值、气象参数值、圆棱镜常数等项目。②测量标准架安置。第一，将两个项目使用的测量标架按规定的线路方向放置在等待测量的道床板承轨平台之上，接触端靠近外钳口，四角保持在地面上。沿里程增加方向调整道床板：1号标准架安放在第7对（含8对承轨平台的道床板）或第8对（含9对承轨平台的道床板）上，2号标准架放在第2对承轨平台上；沿里程减少方向调整道床板：1号标准架放在第2对承轨平台上，2号标准架放在第7对承轨平台（含8对承轨平台的承轨板）或第8对承轨平台（含9对承轨平台的承轨板）上；固定端和移动端根据全站仪的位置判断，固定端放在左侧，移动端放在右侧。将测量架放置在需要定位和调整的两块轨道板的中心位置。沿里程增加方向调整道床板：3号标准架放置在等待精调道床板与相邻的道床板第7对或第8对承轨台上（根据现场道床板实际型号确定）。沿里程减少方向调整道床板：3号标准架放置在已经精调完毕的与等待精调道床板相邻的道床板第2号承轨台；活动端与固定端根据全站仪架设的位置进行判断，右侧放置活动端，左侧放置固定端。第二，开启无线信息显示器电源，检查电源指示灯和液晶显示屏是否工作正常，正确设置无线信息显示器的地址和通信通道。其中5个无线调节量显示器，分别按其编号（1～5）放置在相应标准框的左右两侧指定位置（标准架自带无线信息显示器安装架）。

（3）CPⅢ测量架站设置。①点击全站仪内部后方交会设站选项；②调取当前所需测量的CPⅢ点号对应的坐标数据；③将全站仪架设在两对CPⅢ控制点中间位置，相对观测最大距离应≤120m；④每测站必须观测的CPⅢ数量≥3对；⑤设站后方交会完成后，坐标平差计算精度满足仪器设定的限值，只有仪器不提示超限报警时，方可进行该次测站测量，否则需重新设站或检查设计坐标、仪器参数设定等；⑥下一站应与相邻测站搭接2对以上的CPⅢ点进行观测。

4.3 无砟轨道精调软件操作步骤

（1）启动电脑运行软件，进入软件操作界面。

（2）输入项目所需参数并新建项目，保证项目的文件夹路径与执行文件在同一目录下。

（3）根据新建项目需求填写系统参数，如精调方向（向大里程或小里程）、棱镜参数、串行端口号等。

（4）在竖、平曲线项输入线路设计文件（交桩文件）。

（5）所有设备接通后正式工作前，应对CRTSⅢ道床板精调测量系统进行检测，确保所有设备在道床板精调测量前能正常通信。如果现场使用蓝牙电台，需要打开电台蓝牙，并将密码和串行端口号配对（仅在首次使用时进行设置）。

（6）每次开始工作前或由于外部干扰而导致标准架碰撞或变形时，必须进行标准架校准。校准时参考操作系统指导书。

（7）将标准架放置在准备精调的道床板上，开始精确调校。

（8）将全站仪手动对准1号标准架左侧棱镜中心，点击“测量”。如果开始精调第一块道床板时，请不要选择“搭接”。在软件开始时，只能选择“完成测量”模式，即在2个标准架上测量4个棱镜。测量结束后，仪器回到1号标准J架的左侧棱镜。界面显示调整信息，软件自动将调整信息发送到显示屏。精调工通过显示屏上显示的数据偏差值调整道床板的几何位置。精调是一个重复的过程，需要对道床板进行多次调整，以满足精度要求。

（9）调整完道床板后，输入当前板号，保存数据。如果不满足精调的限差要求，保存前需要在“备注”中输入超出限制的原因。

（10）点击“下一块板”，仪器自动旋转到下一块板1号标准架的左侧棱镜位置进行精调测量。依次循环，直至完成精调。

5 道床板铺设竣工测量

竣工测量是对线路中线和高程进行测量，贯通全线里程和高程。主要工作内容包括对线路中心线平面位置的检测，测量内、外轨顶面高程及钢轨的实际完成间距，记录每一个测量点位的平面位置及高程，使用专业仪器测量并记录其水平角度、竖直高度、变形；过程中采用轨道检测车进行测量。竣工测量完成后，整理并提交竣工测量成果资料。

6 加强先进工程测量技术的运用及人员能力提升

随着我国铁路工程建设科学技术的不断发展，各种高科技测量工具已经在施工测量中得到了应用，电子计算机的广泛应用和工程测量工具的不断发展，使电子经纬仪、全站仪、数字水准仪、激光水准仪等先进的技术和工具出现在测量工作中，为现代化建设创造了有利条件。工程测量的自动化和数字化，特别是超站仪和全地形扫描仪的应用是地形、地貌测量技术的又一个里程碑，为工程测量工作提供了极大的便利。为了顺应铁路工程建设科学技术的发展，工程测量人员只有不断深造，才能在工程中更好地展现自我价值。

7 结束语

测量质量的好坏直接决定了项目的综合质量，而工程测量工作是从设计到实际施工的重要环节，影响着整个工程的设计阶段、施工阶段、竣工阶段。因此，在无砟轨道施工过程中，必须高度重视精密测量工作，从制度、管理、人员、仪器全方面进行管控。