無砟軌道測量精度影響因素及控制措施分析

劉海瑞

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 無砟軌道施工精度控制標(biāo)準(zhǔn)

CRTSI 雙塊式無砟軌道軌道結(jié)構(gòu)組成自上而下分別為鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、中間隔離層和底座（支承層）等，橋梁軌道結(jié)構(gòu)高度為725 mm，路基地段軌道結(jié)構(gòu)層厚度為815 mm。高速鐵路軌道施工要求有較高的精度，其施工質(zhì)量需符合《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB 10754—2010）及《高速鐵路軌道工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9605—2017）的要求。其主要控制項有：軌距的偏差控制為±1 mm，變化率不得大于1‰；軌頂標(biāo)高的偏差控制一般地段為±2 mm；軌向的允許偏差2 mm/10 m 弦；線間距的允許偏差+5 mm。

2 影響無砟軌道測量精度的因素

無砟軌道施工工藝采用軌排框架法進(jìn)行，軌排框架施工精度高，精度控制采用軌道幾何狀態(tài)測量儀對軌道幾何狀態(tài)精調(diào)，采用螺桿調(diào)節(jié)器進(jìn)行固定。影響無砟軌道的精度因素較多，如何在施工中有效控制軌道精度就成了施工中的一個難題。通過生產(chǎn)實踐研究，總結(jié)了以下影響因素并制定了以下預(yù)防措施：

2.1 外界環(huán)境因素

2.1.1 溫度因素

無砟軌道精調(diào)采用軌道幾何狀態(tài)測量儀，將需要調(diào)整的軌排高程、中線偏位等數(shù)據(jù)顯示在軌道幾何狀態(tài)測量儀的電腦上，再用調(diào)整螺桿調(diào)節(jié)器的方法，反復(fù)測調(diào)，最終使軌排線形滿足設(shè)計要求。因采用的是光學(xué)儀器，受自然溫度影響，溫度超過20 ℃或在陽光直射情況下會造成光線反射，溫度熱流會造成數(shù)據(jù)抖動，無法進(jìn)行測量[1]。所以軌排精調(diào)的時間選擇在無陽光照射、氣溫比較恒定的晚上進(jìn)行，精調(diào)完成后即澆筑混凝土，如精調(diào)完成后不能及時進(jìn)行混凝土澆筑，當(dāng)軌排放置時間超過12 h 或環(huán)境溫度變化超過15 ℃時必須重新對軌排的精度進(jìn)行檢測。

2.1.2 灰塵因素

2.1.3 車輛振動影響

過往車輛的振動引起全站儀抖動，造成測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，特別是橋梁段。一般在測量過程中需提前安排施工車輛的過往通行。橋梁段在測量過程中不允許有重型車輛通過。

2.1.4 軌枕外形尺寸

軌枕是由軌枕廠采用固定尺寸的剛性模具批量生產(chǎn)，因此在軌枕上線前要對扣件與擋肩之間的密貼情況及承軌面的平整正度和軌底坡進(jìn)行檢查，對擋肩與扣件之間夾雜的污物進(jìn)行清理。

2.2 測量因素

2.2.1 測量儀器的偏差

因測量儀器進(jìn)場后未進(jìn)行校準(zhǔn)、檢驗，測量儀器自身存在誤差，全站儀自由設(shè)站有誤，無法建站，或建站數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，導(dǎo)致軌排精調(diào)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。預(yù)防措施是要求測量儀器每天精調(diào)前，要對全站儀進(jìn)行組合校準(zhǔn)，對外界溫度、氣壓、濕度進(jìn)行修正。

2.2.2 軌道控制網(wǎng)準(zhǔn)確性

②加強病情監(jiān)護(hù)（Ⅲ）：評估神經(jīng)狀態(tài)，監(jiān)測血壓、心率、呼吸頻率、血氧飽和度，記錄體重、腹圍變化、24 h尿量、排便次數(shù)，性狀等；建議完善病因及病情評估相關(guān)實驗室檢查，包括PT/INR、纖維蛋白原、乳酸脫氫酶、肝功能、血脂、電解質(zhì)、血肌酐、尿素氮、血氨、動脈血氣和乳酸、內(nèi)毒素、嗜肝病毒標(biāo)志物、銅藍(lán)蛋白、自身免疫性肝病相關(guān)抗體檢測、球蛋白譜、脂肪酶、淀粉酶、血培養(yǎng)、痰或呼吸道分泌物培養(yǎng)，尿培養(yǎng)；進(jìn)行腹部超聲波（肝、膽、脾、胰、腎，腹水）、胸片、心電圖等物理診斷檢查，定期監(jiān)測評估[10]。有條件單位可完成血栓彈力圖、凝血因子V、凝血因子Ⅷ、人類白細(xì)胞抗原（HLA）分型等。

軌道控制網(wǎng)必須經(jīng)過復(fù)測，并經(jīng)精度評估合格后方可進(jìn)行無砟軌道施工與精調(diào)作業(yè)。在橋梁特別是大跨連續(xù)梁段，由于梁體后期荷載引起的徐變上拱值的變化造成的綜合變位必須予以重視。所使用的軌道控制網(wǎng)CPIII 點，因車輛撞擊損壞、數(shù)據(jù)誤輸入等都會對測量造成偏差。無砟軌道施工前需對場內(nèi)CPIII網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測，保護(hù)好測量控制網(wǎng)[3]。一般在建網(wǎng)數(shù)據(jù)采集完成數(shù)據(jù)出結(jié)果后需進(jìn)行復(fù)測，在使用過程中應(yīng)對整段數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測。輸入數(shù)據(jù)時應(yīng)仔細(xì)復(fù)核無誤后再進(jìn)行下部操作。

2.2.3 測量操作誤差

軌道幾何狀態(tài)測量儀顯示調(diào)整數(shù)據(jù)后，精調(diào)作業(yè)人員需對軌排進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時會因操作原因造成調(diào)整不到位或過位的現(xiàn)象，影響軌排的精度。每次精調(diào)后預(yù)留一塊板不澆筑，在下次澆筑時進(jìn)行順接。精調(diào)過程中必須提前對軌排框架鋼軌的內(nèi)側(cè)面灰土清除干凈，安裝扣件扭緊力必須與設(shè)計相符，而且每個扣件均應(yīng)受力一致[4]。軌排橫向支撐架必須頂撐到位且不單個撐桿受力。如遇有精調(diào)完成后有碰撞鋼筋、軌排框架、螺桿調(diào)節(jié)器的必須重新進(jìn)行精調(diào)。

3 提高無砟軌道測量精度的措施

3.1 做好測量前的準(zhǔn)備階段

在對無砟軌道進(jìn)行測量前，需要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，即對于測量儀器進(jìn)行前期配置、校準(zhǔn)。

（1）對于高精度的全站儀進(jìn)行前期準(zhǔn)備，并且要求全站儀具有ATR 自動照準(zhǔn)功能。

（2）精密水準(zhǔn)儀的前期準(zhǔn)備工作，該儀器需要具備顯示功能，對測量結(jié)果進(jìn)行直觀的呈現(xiàn)，且可以保存測量結(jié)果，要求其測量誤差＜3 mm/km。

（3）電子軌道尺的前期準(zhǔn)備工作，其必須具有電子讀數(shù)的功能，這樣可以避免人工讀數(shù)產(chǎn)生的誤差，其數(shù)碼讀數(shù)的誤差需要控制在5 mm 內(nèi)。

3.2 做好無砟軌道控制網(wǎng)測量

在鐵路工程施工過程中，將測量控制網(wǎng)分成以下兩種：第一，高程控制網(wǎng)；第二，平面控制網(wǎng)。同時，還可以根據(jù)其在進(jìn)行測量的時間點不同、功能不同、測量目的不同，細(xì)分為施工、勘測以及運維這3 種控制網(wǎng)。在測量過程中，準(zhǔn)確適宜的使用這3 種控制網(wǎng)，可以在勘測、施工、運維的3 個時間段準(zhǔn)確測量，滿足鐵路工程對于無砟軌道的高標(biāo)準(zhǔn)要求，使得無砟軌道的建設(shè)工作更加順利的推進(jìn)，也可以使其更好地投入后續(xù)運營使用中[5]。除此之外，還需要保證所有的測量技術(shù)擁有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，無論是在高程，還是在平面測量中。在平面測量中，采取CPI 標(biāo)準(zhǔn)，高程控制采取二等水準(zhǔn)做為測量標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 做好無板式無砟軌道精調(diào)

國內(nèi)目前在鐵路客運階段使用的無砟軌道主要有下面3種：CRTS 1 型、CRTS 2 型、CRTS 3 型。在CRTS 2 型中，又細(xì)分為雙板無砟式軌道和板式無砟軌道。以瀝青、水泥、砂漿等鋪設(shè)調(diào)整層在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的底座上，這就是CRTS 1 型的無砟軌道的最大特點[6]。為了確保其鐵路建設(shè)的工程質(zhì)量符合高要求的標(biāo)準(zhǔn)，在CRTS 1 型軌道中設(shè)置凸型擋臺限位，以調(diào)整扣件的方式控制鐵路軌道最終的幾何狀態(tài)，如砂漿層、底座、凸型擋臺、鋼軌等扣件系統(tǒng)。通過賦予CRTS 1 型無砟軌道的運用，國內(nèi)已經(jīng)在鐵路線路中首次運用CRTS 1 型無砟軌道，且取得階段性的成功。同時，國內(nèi)也在應(yīng)用實踐的過程中，對無砟軌道進(jìn)行不斷地摸索與研究，已經(jīng)在CRTS 1 型無砟軌道的基礎(chǔ)上研制出CRTS 2 型無砟軌道，其更加具有自身的特色，可以更好地應(yīng)用在鐵路工程的施工中。

3.4 確定無砟軌道的線路基本標(biāo)準(zhǔn)

線路基本標(biāo)準(zhǔn)是無砟軌道實現(xiàn)其精準(zhǔn)控制的必備基礎(chǔ)，其主要的測試內(nèi)容就是控制基標(biāo)與加密基標(biāo)。基標(biāo)的測試精準(zhǔn)度對于無砟軌道的施工與運營都是極為重要的。倘若無砟軌道中的基標(biāo)測試準(zhǔn)度不高，會嚴(yán)重影響到無砟軌道的施工質(zhì)量，也會拖慢其施工的速度，造成其低效。無砟軌道線路基標(biāo)的測設(shè)方式主要有以下4 個步驟。

（1）選定一個CP 3 控制點，將選定的CP 3 控制點作為基礎(chǔ)點，選擇設(shè)站坐標(biāo)法并使用精密水準(zhǔn)儀完成對無砟軌道中施工的高程與平面測設(shè)工作。

（2）以100 m 作為直線的間距，以60 m 作為曲線的間距，進(jìn)行設(shè)置控制基標(biāo)的工作。

（3）如遇到極其特殊的無砟鐵道線段，則需要減小設(shè)置基標(biāo)的間距，提高基標(biāo)的設(shè)置密度，最好是以12.5 m 作為直線設(shè)置基標(biāo)的間距，以6.25 m 作為曲線設(shè)置基標(biāo)的間距。

（4）混凝土底板的強度到達(dá)要求的水平之后，需要對加密基標(biāo)與控制基標(biāo)進(jìn)行設(shè)置，并在設(shè)置位置進(jìn)行標(biāo)識處理。當(dāng)完成所有基標(biāo)的設(shè)置工作后，則需要標(biāo)記中心線所在的位置。

3.5 做好無砟鐵道施工中軌排架的精準(zhǔn)調(diào)整

在保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度前提下，測量時借助軌道小車工具需要嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行操作，距離檢測站的距離保持在20 m到80 m 的準(zhǔn)確度最高，除此之外，搭接段與順接段的測量距離需要把控在6.25～20 m。測量的結(jié)果需要通過兩次的數(shù)據(jù)對比進(jìn)行得出。在測量的過程中，需要對各個變量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，包括但不限于對測站位置的選擇、收集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析等。對軌排架進(jìn)行精調(diào)的過程中，保持軌道小車在待測量軌道的靜止位置，對小車的棱點使用全站儀測量，這樣可以實時顯示小車的設(shè)計位置、位置偏差、軌道位置等數(shù)據(jù)，可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場軌道調(diào)整的工作，保證該工作順利且保質(zhì)進(jìn)行。

3.6 其他注意事項

在鐵路工程無砟軌道的施工與測量過程中，保障施工工作的順利進(jìn)行且把控其施工的精準(zhǔn)度，特別需要注意以下3 個方面：

（1）在粗調(diào)與精調(diào)的過程中，棱鏡的移動需要其一直面對全站儀，并且保證棱鏡與全站儀之間沒有任何的物品阻擋。

（2）在進(jìn)行精準(zhǔn)的測量工作時，工作區(qū)域嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入，還需要注意軌排架的表面需要整潔，保持一定的清潔度。

（3）軌排架與魚尾夾板在精調(diào)的過程中處于相連接的狀態(tài)，因此，需要對某一個進(jìn)行調(diào)整時，還需要對其相連的3 個左右軌排架進(jìn)行測量，也就是對其相連接的軌排架重新測量，這樣操作是防止調(diào)整一個軌排架對于其相連接的產(chǎn)生微小影響如果在再次測量的過程中，發(fā)現(xiàn)其受到影響，需要進(jìn)行再次調(diào)試，在再次調(diào)試的工作中還需要對其相連的軌排架進(jìn)行第二次測量。

4 結(jié)束語

無砟軌道施工的精度要求高，各個環(huán)節(jié)操作不當(dāng)均會對精度造成影響，包括對混凝土道床板表面的質(zhì)量的影響。綜上所述僅是施工中的一些影響因素，實際影響軌道的精度的原因還有很多，還有待于進(jìn)一步研究。