客運(yùn)專線無(wú)砟軌道精調(diào)施工控制關(guān)鍵技術(shù)

□周明厚

為達(dá)到高速鐵路高平順性、高穩(wěn)定性要求，在無(wú)砟軌道施工過(guò)程中，軌道精調(diào)是一項(xiàng)十分重要的工作。軌道精調(diào)工作是保障無(wú)砟軌道高平順性的測(cè)量和控制工序，也是無(wú)砟軌道鋪設(shè)質(zhì)量檢測(cè)的重要關(guān)卡[1]，對(duì)軌道幾何尺寸進(jìn)行系統(tǒng)性地消缺、整修，軌道的高平順性進(jìn)行有效地保障，是線路開通前不可或缺的一項(xiàng)重要工作[2]。為了達(dá)到無(wú)砟軌道鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，需要在CPI(基礎(chǔ)平面控制網(wǎng))、CPII(線路控制網(wǎng))的基礎(chǔ)上，設(shè)置精度較高且兩網(wǎng)合一的三維控制網(wǎng)CPIII。因此，保障無(wú)砟軌道施工精度的關(guān)鍵是建立一套高精度、高效率的施工測(cè)量控制系統(tǒng)。

一、工程背景

工程標(biāo)段為客運(yùn)專線蘭州至烏魯木齊第二雙線站前工程某標(biāo)段工區(qū)，本標(biāo)段線路全部位于新疆維吾爾自治區(qū)哈密市境內(nèi)，整條線路東起DK1,216+000，向西延伸至既有蘭新鐵路煙墩站東側(cè)，跨既有蘭新線后止于DK1,235+000。工區(qū)以DK1,219+600為分界，跨越兩個(gè)投影帶，分別為：(1)CGCS2000坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為94°，投影面的大地高為790m的投影帶；(2)CGCS2000坐標(biāo)系，中央子午線經(jīng)度為94°，投影面的大地高為640m的投影帶。該段線路與既有蘭新鐵路的間距大多在1～5km不等。標(biāo)段全長(zhǎng)19.00km，橋梁長(zhǎng)度總計(jì)3721.2m，涵洞共21座，路基長(zhǎng)15.2788km。

二、施工測(cè)量準(zhǔn)備

高速鐵路軌道鋪設(shè)完成后，由于進(jìn)行大幅度軌道調(diào)整的難度很大，只能進(jìn)行軌道的微調(diào)，故必須確保高速鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)完成時(shí)就具備足夠的精度，而無(wú)砟軌道的精調(diào)工作需要更高精度的施工控制系統(tǒng)，以保障無(wú)砟軌道的調(diào)整精度。因此，建立高精度的測(cè)量控制網(wǎng)，提供精準(zhǔn)的鋪設(shè)基準(zhǔn)是保障軌道鋪設(shè)精度的必要工作。為達(dá)到無(wú)砟軌道鋪設(shè)的高精度要求，在軌道的鋪設(shè)過(guò)程中，應(yīng)在施工建設(shè)的不同階段布設(shè)不同精度的測(cè)量控制網(wǎng)，作為施工測(cè)量和軌道調(diào)整的測(cè)量基準(zhǔn)[3]。測(cè)量控制網(wǎng)貫穿于無(wú)砟軌道建設(shè)的全過(guò)程，是高精度測(cè)量的基礎(chǔ)，對(duì)于軌道鋪設(shè)和精調(diào)起決定性作用。按照分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制的建網(wǎng)原則，第一級(jí)布設(shè)基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPI)，為無(wú)砟軌道工程勘測(cè)、施工測(cè)量提供基準(zhǔn)；第二級(jí)是線路平面控制網(wǎng)(CPII)，為無(wú)砟軌道勘測(cè)和施工提供坐標(biāo)基準(zhǔn)；第三級(jí)是軌道控制網(wǎng)(CPIII)，為平面高程二網(wǎng)合一的三維控制網(wǎng)，為軌道鋪設(shè)和精調(diào)提供測(cè)量基礎(chǔ)。CPIII對(duì)無(wú)砟軌道的施工、精調(diào)和維護(hù)具有重要作用。

三、無(wú)砟軌道控制網(wǎng)CPIII測(cè)量

(一)CPIII平面控制網(wǎng)準(zhǔn)備工作。

1.CPII加密。為提高CPIII建網(wǎng)的效率，保證建網(wǎng)精度，需對(duì)CPII進(jìn)行加密，沿高鐵線路每隔大約600m的間距布設(shè)加密點(diǎn)，并且在CPIII首尾搭接處的六對(duì)控制點(diǎn)之間應(yīng)布設(shè)一個(gè)CPII加密點(diǎn)。位于高架橋上的加密點(diǎn)一般選在梁的固定端防撞墻上。采用多頻GNSS接收機(jī)按照C級(jí)控制網(wǎng)規(guī)范以邊連式方法施測(cè)，并聯(lián)測(cè)CPII和CPI，執(zhí)行固定平差，控制點(diǎn)的可重復(fù)性精度要求≤15mm，相對(duì)點(diǎn)位精度≤10mm，以保證控制網(wǎng)有足夠的精度。

2.CPIII埋點(diǎn)。整個(gè)無(wú)砟軌道線路應(yīng)采用相同規(guī)格的CPIII控制點(diǎn)標(biāo)識(shí)，通常選用耐腐蝕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易變形的金屬材料制成。CPⅢ控制點(diǎn)目標(biāo)一般采用球棱鏡，并定制易于安裝的立式基座和橫插基座。

對(duì)于路基部位。采用鋼筋混凝土在線路兩側(cè)的接觸網(wǎng)基礎(chǔ)上成對(duì)澆筑CPIII基樁，基樁的直徑應(yīng)≥20cm，基樁頂面要超出外軌頂面30cm，相鄰兩對(duì)CPIII基樁的縱向間距約60m?；鶚斗€(wěn)定后，在基樁頂面按照孔徑30mm，孔深80mm的規(guī)格開孔，將立式基座埋設(shè)于孔中，保證基座外露部分不高于基樁頂面2mm。

對(duì)于橋梁部位。安裝孔可直接成對(duì)開在橋梁固定端防撞墻頂面，安裝孔規(guī)格為孔徑30mm，孔深80mm。立式基座通過(guò)錨固劑埋設(shè)于安裝孔，基座外露部分不高于基樁頂面2mm，相鄰兩對(duì)CPIII基樁保持約60m的縱向間距。

埋設(shè)的CPIII控制點(diǎn)和測(cè)量時(shí)的自由設(shè)站點(diǎn)均應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)，其編號(hào)應(yīng)滿足現(xiàn)行《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》[4]的有關(guān)規(guī)定。

(二)CPIII平面控制網(wǎng)的測(cè)量與設(shè)定。CPIII平面控制網(wǎng)是軌道高平順性的保障，采用測(cè)量機(jī)器人自由設(shè)站后方交會(huì)法進(jìn)行，設(shè)站間距宜為100～120m，每一設(shè)站前后各觀測(cè)2對(duì)CPIII控制點(diǎn)，精度限差應(yīng)滿足方向觀測(cè)中誤差±1.8″，距離測(cè)量的中誤差±1.0mm，可重復(fù)性測(cè)量精度±1.5mm，相對(duì)點(diǎn)位精度±1mm。CPIII與CPI或CPII每大約800m聯(lián)測(cè)一次，聯(lián)測(cè)方法可選：(1)在CPII和距CPII最近的CPIII之間用導(dǎo)線方式聯(lián)測(cè)；(2)在CPII與CPIII之間通過(guò)GNSS方式聯(lián)測(cè)；(3)在CPII和距CPII最近的CPIII之間通過(guò)自由設(shè)站方式聯(lián)測(cè)。聯(lián)測(cè)精度不低于四等導(dǎo)線精度要求。

(三)CPIII高程控制網(wǎng)的測(cè)量與設(shè)定。CPIII高程控制網(wǎng)采用精密水準(zhǔn)測(cè)量沿設(shè)定好的觀測(cè)路線按照矩形法進(jìn)行高程外業(yè)數(shù)據(jù)采集，按照精密水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)方法進(jìn)行，每千米水準(zhǔn)測(cè)量的高差偶然中誤差限差±2mm，每千米水準(zhǔn)測(cè)量的高差全中誤差±4mm，可重復(fù)性測(cè)量精度±1.5mm。采用DS05型精密水準(zhǔn)儀，視距長(zhǎng)度≤65m，視線高度(下絲讀數(shù))≥0.3m，前后視距差≤2.0m，測(cè)段前后視距累積差≤4.0m，基輔讀數(shù)較差≤0.5mm，基輔高差較差≤0.7mm。

四、雙塊式無(wú)砟軌道精調(diào)施工

(一)基礎(chǔ)層中線測(cè)設(shè)?；A(chǔ)層中線測(cè)設(shè)目的是確定預(yù)先綁扎好的底座鋼筋骨架位置，利用CPIII進(jìn)行全站儀自由設(shè)站，在基礎(chǔ)層上進(jìn)行線路中線平面位置放樣，再依據(jù)線路中線平面位置綁扎砼底座鋼筋骨架。線路中線平面位置放樣的定位限差為±5mm。

(二)砼底座(支承層)精調(diào)施工。砼底座邊模板精調(diào)作業(yè)有兩種方法，一種方法是分別采用全站儀和數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行底座平面坐標(biāo)和高程放樣；另一種方法是安裝砼底座模板適配器，進(jìn)行邊模版的平面和標(biāo)高精確放樣。定位限差為中線位置5mm，頂面高程±3mm，寬度正負(fù)10mm。最終進(jìn)行固定底座模板，進(jìn)行混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。

(三)標(biāo)準(zhǔn)軌排組裝檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)軌排組裝檢測(cè)包括：底座上標(biāo)記、散枕器吊放軌排、粗放軌排、檢查工具軌和安裝工具軌。標(biāo)準(zhǔn)軌排組裝檢測(cè)需在底座混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)完成，底座混凝土拆模后，水泥強(qiáng)度滿足使用要求后進(jìn)行。軌排組裝完畢后允許偏差應(yīng)滿足軌距±1mm，軌枕間距±5mm。

(四)軌排粗調(diào)施工。軌排粗調(diào)工作由軌排粗調(diào)機(jī)完成，采用全站儀自由設(shè)站法測(cè)量3或5個(gè)棱鏡，計(jì)算發(fā)送調(diào)整數(shù)據(jù)，施工調(diào)整后再?gòu)?fù)測(cè)軌排直至達(dá)到精度要求，上支撐桿，再進(jìn)行下一軌排粗調(diào)。注意：對(duì)軌排測(cè)量應(yīng)以CPIII控制點(diǎn)為依據(jù)，采用高精度自動(dòng)全站儀進(jìn)行測(cè)設(shè)；后方交會(huì)觀測(cè)的CPIII控制點(diǎn)一測(cè)站中應(yīng)滿足4對(duì)的CPIII控制點(diǎn)；后方交會(huì)觀測(cè)的下一測(cè)站CPIII控制點(diǎn)中應(yīng)重疊觀測(cè)上一測(cè)站至少2對(duì)(4個(gè))以上的CPIII控制點(diǎn)；換站調(diào)軌前應(yīng)對(duì)上站調(diào)整到位的最后1～3個(gè)調(diào)整點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)偏差值橫向和高程均不應(yīng)超過(guò)±5mm。粗調(diào)作業(yè)的定位限差應(yīng)滿足鋼軌橫向位置±5mm，鋼軌頂面高程±2.5mm。

(五)軌排精調(diào)施工。軌排精調(diào)施工是在軌排粗調(diào)施工之后進(jìn)行的，軌排粗調(diào)完成后進(jìn)行鋼筋綁扎，安裝模板，將精調(diào)小車上軌排，采用全站儀自由設(shè)站法測(cè)量軌排數(shù)據(jù)并調(diào)整軌排。注意：軌排精調(diào)后方交會(huì)觀測(cè)的CPIII控制點(diǎn)一測(cè)站中應(yīng)滿足4對(duì)的CPIII控制點(diǎn)；軌排精調(diào)工作以3.1節(jié)中建立的控制基樁或者加密基樁作為調(diào)整點(diǎn)，調(diào)整方法有軌檢小車+軌檢尺法和全站儀+水準(zhǔn)儀法；為保證鋼軌及其接頭的平順性，軌排精調(diào)的測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)布設(shè)在軌排支撐架上，并且下一個(gè)施工測(cè)量單元應(yīng)與上一單元重疊不少于一個(gè)25m軌排的距離。

(六)長(zhǎng)鋼軌精調(diào)施工。CRTS I型雙塊式無(wú)砟軌道的鋼軌檢測(cè)與調(diào)整施工流程為：用軌檢小車或軌道放樣尺對(duì)鋼軌進(jìn)行連續(xù)定位測(cè)量；對(duì)已檢測(cè)的鋼軌進(jìn)行偏差及平順度分析；更換超限部位的鋼軌扣件或增減扣件墊板。注意鋼軌定位檢測(cè)時(shí)，軌檢小車或軌道放樣尺應(yīng)采用靜態(tài)測(cè)量方式。

五、結(jié)語(yǔ)

軌道精調(diào)伴隨著軌道控制網(wǎng)的應(yīng)用在高速鐵路系統(tǒng)中逐步得到普及。高速鐵路建設(shè)過(guò)程中的“三網(wǎng)合一”是軌道精調(diào)的基礎(chǔ)。本文在CPIII控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用無(wú)砟軌道軌排法精調(diào)施工控制，提高了儀器設(shè)備檢核和無(wú)砟軌道精調(diào)控制等方面的效率，保證精度要求，滿足施工進(jìn)度要求。經(jīng)檢測(cè)，本工程中的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，受到業(yè)界各級(jí)贊譽(yù)，為同類工程的實(shí)施提供理論參考和工程借鑒。