基于任意设站的地铁轨道施工与测量技术研究

徐帅

摘要：通过在青岛地铁1号线轨道工程中的实际应用，表明采用基于任意设站的地铁轨道测量技术具有精度高、安全可靠、有利于地铁轨道施工工作的高效进行、有利于运营后轨道的检测与维护等优点。

关键词：地铁轨道;轨排;任意设站;精调施工;

轨道作为列车的直接载体，其施工质量直接关系到列车运行的安全性与乘客乘坐的舒适性[1]。因此，保证轨道的高平顺性与精确的几何尺寸是轨道施工测量需要保障的重点工作。本文依托青岛地铁1号线工程，重点研究了任意设站控制网测量的相关工作，对其他类似工程也具有重要的参考意义。

1任意设站控制网测量

1.1控制点的布设

任意设站控制网的布设在施工控制点的基础上布设控制点，控制点沿线路两侧约每隔35-50米（根据曲线半径）布设一对控制点、横向间距应不超过结构宽度。各控制点应设于设计轨道顶面以上80-110cm的地方并应大致等高。

1.2任意设站平面控制测量

使用的全站仪测角精度不大于±1″，测距精度不大于±2mm+1ppm，应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，如LeicaTS60，以及配套棱镜及测量标志。

每次置镜任意设站，以前后各2对共8个控制网点为测量目标，每个设站点与上站重叠观测2对控制点、递进2对控制点，以保证每个控制点被测量2次，同时观测视距不得大于120m。示意图如下：

根据施工需要分段测量时，区段间应重复观测不少于4对控制点。区段接头不应位于车站范围内。

1.3 任意设站高程控制测量

由于地下空间、视线、通视等条件影响水准测量一般不容易进行，因此高程测量也采用任意设站三角高程测量方法进行，测量时与平面测量同时进行。任意设站三角高程控制网点所构成的高程闭合环闭合差不得大于2㎜。平差后的各项精度指标为高差改正数不大于±1㎜，高程中误差不大于±2㎜，平差后相邻点高差中误差不大于 ±1㎜。

2軌道施工测量

2.1轨排粗调

根据轨道道床类型，每隔5m在曲线内侧距离线路中心线1.3～1.7m的隧道侧壁上埋设轨排粗调的轨排基准标。首先，任意设站后视4对任意设站控制网点，逐点测量轨排基准标的三维坐标（一站测量范围为测站距轨排基准标 5～90m，最远不得超过最远端任意设站控制点的距离）; 接着，根据设计参数计算出轨排基准标的里程、偏距和轨排基准标的顶面标高;最后，现场利用活动直角尺分别量取轨排基准标到曲线内轨的高差、偏距，通过与计算得到的偏距、高差对比，辅助道尺进行轨排高低、方向、轨距、超高调整。

2.2轨排精调

工具轨排粗调好后，采用高精度全站仪配合轨道检测小车对已粗调的轨道线路几何尺寸进行精调测量，确定轨道线路几何状态与设计值偏差，并通过调整支承螺杆来实现轨排的精调。

轨排精调通常应遵循“先轨距、后高低水平（超高）、再轨向”的原则。轨排调整过程中釆用施工模式测量，逐枕测量调整，要求所有几何尺寸均调整到1mm以内。

轨排精调采用轨道精调测量系统外业测量软件，建站时观测的任意设站控制点不少于4对，全站仪架设再线路中线附近，位于所观测的任意设站点中间，每一测站参与平差计算的任意设站控制点最少不少于6个，更换测站后，相邻测站重复观测的任意设站控制点不少于2对。

轨检小车面向全站仪由远及近测量，每一测站测量距离不大于70m， 全站仪距离轨检小车的距离宜为5-70m。轨道基座棱镜对称放置，间距2m，逐点进行外业测量。测量完成后，进行数据处理，并将结果提供给施工人员，人工对轨排的平面、高程、轨距、超高进行调整。

2.3 轨道精调

轨道精调的测量、计算方法是利用轨检小车按0.125m的采样间隔获取轨道测点的静态空间位置，计算输出轨道测点处的轨距、超高、左轨向、右轨向、左高低、右高低、扭曲、水平、轨距变化率等内部几何尺寸;以及对应中线和左右轨的平面里程、轨面里程、平面坐标、高程等轨道外部几何尺寸;同时计算输出每个轨枕点的横向偏差与竖向偏差、轨距与水平偏差。然后，根据这些信息找到轨道的问题区段，采用轨道精密快速检测系统提供的调整方案指导施工人员进行精调件的更换，精调完成后的轨道静态检测TQI管理值小于5㎜。

3工程实例

青岛市地铁1号线线路南起于黄岛区峨眉山路与长江路交叉口的峨眉山路站，终至城阳区东郭庄站，线路全长59.9km，共设置41座车站。本工程为1号线工程汽车北站至流亭机场站盾构隧道区间，该区间含直线段与曲线段，平面与高程均与车站高级点联测。

3.1 任意设站点的埋设方案

本工程中，任意设站控制点控制点测量组件采用精加工元器件，由1Cr18Ni9不锈钢材料制作。轨道基础控制点标志重复安置精度和互换安装精度X、Y、Z三方向分别小于0.4mm、0.4mm、0.2mm。控制点测量组件由预埋件、平面测量杆、专用平面测量棱镜、高程杆四部分组成。

预埋件在轨道基础控制网测量前进行埋设。首先在选定位置大致水平钻孔，采用24mm左右直径钻头，钻深110mm。埋设时应注意清孔干净、保证预埋件应尽量水平，采用速凝水泥或锚固剂填充孔位，然后安放预埋件，使速凝水泥或锚固剂沿预埋件外壁四周被挤出。速凝水泥或锚固剂凝固后进行检查，预埋件须稳固，标志内及标志顶面须无任何异物，并检查保护盖是否正常。

3.2 轨排粗调方案

轨排在支撑面上组装到一定长度后对轨排进行粗调，本工程轨排粗调直接釆用轨检小车进行粗调。如图2所示，对某两个特定轨排架而言，粗调顺序为：1、4、5、8、2、3、6、 7、1、2、3、4、5、6、7、8。轨排中线调整到中线偏差满足2mm要求;轨排标高调整采用逐点调整，粗调后的轨道高程误差控制在高程-5～0mm。粗调完成后，相邻两排架间用夹板连接， 接头螺栓按1-3-4-2顺序采用活动扳手拧紧。

3.3轨排精调方案

轨排精调是在轨道粗调的基础上进行的，能够调整的幅度很小，所以粗调应达到一定的精度，才能提局精调的效率和保证精调的质量，本工程将粗调和精调严格分开。轨排精调时，将铺轨综合图线路曲线要素输入至轨检小车上的工业笔记本，任意设站控制点坐标导入至高精度全站仪中，在轨道几何状态数据采集与分析软件中进行参数设置后，对粗调完成的轨道进行精调。

3.4轨道精调方案

本工程轨道精调是在整个标段轨道浇筑完成之后统一实施的。其测量方法与轨排精调基本一致。首先将轨道精调测量系统得到的调整数据打印成册;然后技术人员用石笔在每个需要调整的扣件处进行标注; 最后仔细检查核对后人工调整。

4结语

基于任意设站测量的地铁轨道测量成果精度可靠，满足地铁轨道精密施工的要求。相邻点的相对精度极高，保证了轨道的高平顺性。基于任意设站测量的地铁整体道床轨道铺设工艺与精调测量技术能精确测量轨道几何状态，提供最优的线路平纵断面成果、贯通里程系统和平顺性调整方案，为线路养护维修提供完整的轨道几何形位基础数据。

参考文献：

王宝龙.地铁轨道工程施工测量控制技术【J】.国防交通工程与技术，2018（S1）：32-35.