客运专线无砟轨道精调施工控制关键技术

□周明厚

为达到高速铁路高平顺性、高稳定性要求，在无砟轨道施工过程中，轨道精调是一项十分重要的工作。轨道精调工作是保障无砟轨道高平顺性的测量和控制工序，也是无砟轨道铺设质量检测的重要关卡[1]，对轨道几何尺寸进行系统性地消缺、整修，轨道的高平顺性进行有效地保障，是线路开通前不可或缺的一项重要工作[2]。为了达到无砟轨道铺设标准，需要在CPI(基础平面控制网)、CPII(线路控制网)的基础上，设置精度较高且两网合一的三维控制网CPIII。因此，保障无砟轨道施工精度的关键是建立一套高精度、高效率的施工测量控制系统。

一、工程背景

工程标段为客运专线兰州至乌鲁木齐第二双线站前工程某标段工区，本标段线路全部位于新疆维吾尔自治区哈密市境内，整条线路东起DK1,216+000，向西延伸至既有兰新铁路烟墩站东侧，跨既有兰新线后止于DK1,235+000。工区以DK1,219+600为分界，跨越两个投影带，分别为：(1)CGCS2000坐标系，中央子午线经度为94°，投影面的大地高为790m的投影带；(2)CGCS2000坐标系，中央子午线经度为94°，投影面的大地高为640m的投影带。该段线路与既有兰新铁路的间距大多在1～5km不等。标段全长19.00km，桥梁长度总计3721.2m，涵洞共21座，路基长15.2788km。

二、施工测量准备

高速铁路轨道铺设完成后，由于进行大幅度轨道调整的难度很大，只能进行轨道的微调，故必须确保高速铁路无砟轨道铺设完成时就具备足够的精度，而无砟轨道的精调工作需要更高精度的施工控制系统，以保障无砟轨道的调整精度。因此，建立高精度的测量控制网，提供精准的铺设基准是保障轨道铺设精度的必要工作。为达到无砟轨道铺设的高精度要求，在轨道的铺设过程中，应在施工建设的不同阶段布设不同精度的测量控制网，作为施工测量和轨道调整的测量基准[3]。测量控制网贯穿于无砟轨道建设的全过程，是高精度测量的基础，对于轨道铺设和精调起决定性作用。按照分级布网、逐级控制的建网原则，第一级布设基础平面控制网(CPI)，为无砟轨道工程勘测、施工测量提供基准；第二级是线路平面控制网(CPII)，为无砟轨道勘测和施工提供坐标基准；第三级是轨道控制网(CPIII)，为平面高程二网合一的三维控制网，为轨道铺设和精调提供测量基础。CPIII对无砟轨道的施工、精调和维护具有重要作用。

三、无砟轨道控制网CPIII测量

(一)CPIII平面控制网准备工作。

1.CPII加密。为提高CPIII建网的效率，保证建网精度，需对CPII进行加密，沿高铁线路每隔大约600m的间距布设加密点，并且在CPIII首尾搭接处的六对控制点之间应布设一个CPII加密点。位于高架桥上的加密点一般选在梁的固定端防撞墙上。采用多频GNSS接收机按照C级控制网规范以边连式方法施测，并联测CPII和CPI，执行固定平差，控制点的可重复性精度要求≤15mm，相对点位精度≤10mm，以保证控制网有足够的精度。

2.CPIII埋点。整个无砟轨道线路应采用相同规格的CPIII控制点标识，通常选用耐腐蚀、结构稳定、不易变形的金属材料制成。CPⅢ控制点目标一般采用球棱镜，并定制易于安装的立式基座和横插基座。

对于路基部位。采用钢筋混凝土在线路两侧的接触网基础上成对浇筑CPIII基桩，基桩的直径应≥20cm，基桩顶面要超出外轨顶面30cm，相邻两对CPIII基桩的纵向间距约60m。基桩稳定后，在基桩顶面按照孔径30mm，孔深80mm的规格开孔，将立式基座埋设于孔中，保证基座外露部分不高于基桩顶面2mm。

对于桥梁部位。安装孔可直接成对开在桥梁固定端防撞墙顶面，安装孔规格为孔径30mm，孔深80mm。立式基座通过锚固剂埋设于安装孔，基座外露部分不高于基桩顶面2mm，相邻两对CPIII基桩保持约60m的纵向间距。

埋设的CPIII控制点和测量时的自由设站点均应统一编号，其编号应满足现行《高速铁路工程测量规范》[4]的有关规定。

(二)CPIII平面控制网的测量与设定。CPIII平面控制网是轨道高平顺性的保障，采用测量机器人自由设站后方交会法进行，设站间距宜为100～120m，每一设站前后各观测2对CPIII控制点，精度限差应满足方向观测中误差±1.8″，距离测量的中误差±1.0mm，可重复性测量精度±1.5mm，相对点位精度±1mm。CPIII与CPI或CPII每大约800m联测一次，联测方法可选：(1)在CPII和距CPII最近的CPIII之间用导线方式联测；(2)在CPII与CPIII之间通过GNSS方式联测；(3)在CPII和距CPII最近的CPIII之间通过自由设站方式联测。联测精度不低于四等导线精度要求。

(三)CPIII高程控制网的测量与设定。CPIII高程控制网采用精密水准测量沿设定好的观测路线按照矩形法进行高程外业数据采集，按照精密水准测量技术方法进行，每千米水准测量的高差偶然中误差限差±2mm，每千米水准测量的高差全中误差±4mm，可重复性测量精度±1.5mm。采用DS05型精密水准仪，视距长度≤65m，视线高度(下丝读数)≥0.3m，前后视距差≤2.0m，测段前后视距累积差≤4.0m，基辅读数较差≤0.5mm，基辅高差较差≤0.7mm。

四、双块式无砟轨道精调施工

(一)基础层中线测设。基础层中线测设目的是确定预先绑扎好的底座钢筋骨架位置，利用CPIII进行全站仪自由设站，在基础层上进行线路中线平面位置放样，再依据线路中线平面位置绑扎砼底座钢筋骨架。线路中线平面位置放样的定位限差为±5mm。

(二)砼底座(支承层)精调施工。砼底座边模板精调作业有两种方法，一种方法是分别采用全站仪和数字水准仪进行底座平面坐标和高程放样；另一种方法是安装砼底座模板适配器，进行边模版的平面和标高精确放样。定位限差为中线位置5mm，顶面高程±3mm，宽度正负10mm。最终进行固定底座模板，进行混凝土浇筑和养护。

(三)标准轨排组装检测。标准轨排组装检测包括：底座上标记、散枕器吊放轨排、粗放轨排、检查工具轨和安装工具轨。标准轨排组装检测需在底座混凝土浇筑和养护完成，底座混凝土拆模后，水泥强度满足使用要求后进行。轨排组装完毕后允许偏差应满足轨距±1mm，轨枕间距±5mm。

(四)轨排粗调施工。轨排粗调工作由轨排粗调机完成，采用全站仪自由设站法测量3或5个棱镜，计算发送调整数据，施工调整后再复测轨排直至达到精度要求，上支撑杆，再进行下一轨排粗调。注意：对轨排测量应以CPIII控制点为依据，采用高精度自动全站仪进行测设；后方交会观测的CPIII控制点一测站中应满足4对的CPIII控制点；后方交会观测的下一测站CPIII控制点中应重叠观测上一测站至少2对(4个)以上的CPIII控制点；换站调轨前应对上站调整到位的最后1～3个调整点进行复测，复测偏差值横向和高程均不应超过±5mm。粗调作业的定位限差应满足钢轨横向位置±5mm，钢轨顶面高程±2.5mm。

(五)轨排精调施工。轨排精调施工是在轨排粗调施工之后进行的，轨排粗调完成后进行钢筋绑扎，安装模板，将精调小车上轨排，采用全站仪自由设站法测量轨排数据并调整轨排。注意：轨排精调后方交会观测的CPIII控制点一测站中应满足4对的CPIII控制点；轨排精调工作以3.1节中建立的控制基桩或者加密基桩作为调整点，调整方法有轨检小车+轨检尺法和全站仪+水准仪法；为保证钢轨及其接头的平顺性，轨排精调的测点位置应布设在轨排支撑架上，并且下一个施工测量单元应与上一单元重叠不少于一个25m轨排的距离。

(六)长钢轨精调施工。CRTS I型双块式无砟轨道的钢轨检测与调整施工流程为：用轨检小车或轨道放样尺对钢轨进行连续定位测量；对已检测的钢轨进行偏差及平顺度分析；更换超限部位的钢轨扣件或增减扣件垫板。注意钢轨定位检测时，轨检小车或轨道放样尺应采用静态测量方式。

五、结语

轨道精调伴随着轨道控制网的应用在高速铁路系统中逐步得到普及。高速铁路建设过程中的“三网合一”是轨道精调的基础。本文在CPIII控制网的基础上，利用无砟轨道轨排法精调施工控制，提高了仪器设备检核和无砟轨道精调控制等方面的效率，保证精度要求，满足施工进度要求。经检测，本工程中的各项指标均满足要求，受到业界各级赞誉，为同类工程的实施提供理论参考和工程借鉴。