郑西客运专线无砟轨道铺设施工测量技术

方 筠, 张俊生

(1.陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南 714000;2.中铁一局 郑西指挥部,陕西 渭南 714000)

郑西客运专线是国务院批准的《中长期铁路网规划》中徐州至兰州客运专线的中段,全长 458.279 km,全线采用旭普林 CRTS-Ⅱ型双块式轨枕无砟轨道。相对于有碴轨道而言,无砟轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道碴道床,由于无砟轨道具有轨道平顺性高、刚度均匀性好,确保了高速行车安全并有良好的乘坐舒适度,在世界各国铁路上得到了程度不同的发展,在我国新建铁路上所占的比例逐年增加。无砟轨道在铺设施工过程中就如何进行测量、控制轨道的铺设精度已成为关键技术。

1 无砟轨道平顺度铺设的精度标准

表1 无砟轨道平顺度铺设精度标准 mm

无砟轨道施工精确测量不同于普通线路的施工测量,无砟轨道施工精度的要求比有碴轨道更高,铁道部《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》[1]中要求无砟轨道施工质量应满足表1的要求,测量弦长均为 10 m进行控制。

2 无砟轨道铺设施工测量方案

为保证无砟轨道的施工质量和精度,必须选用先进合理的测量方案,及时准确地提供铺设无砟轨道所需要的轨道位置和高程等参数[2]。在具体工程施工中采用了徕卡 GRP1000进行无砟轨道铺设的施工测量控制。

2.1 无砟轨道施工测量设备技术指标

无砟轨道施工测量设备主要包括 1台 GRP1000和 1台徕卡 TCA2003全站仪。主要设备技术指标如下:

(1)系统配置:1台 GRP1000和 1台徕卡 TCA2003全站仪。(2)测量速度:单一测量坐标、超高、轨距只需 3～8 s。(3)轨道模式:数据更新频率为 3Hz;LEICA TCA2003全站仪——3Hz;TGSFX传感器——3 Hz。(4)TGSFX轨检车测量范围:轨距为 1 435 mm±225mm;超高为 25mm到 +65 mm;测量角度为10°到 +10°。 (5)系统精度:轨距(静态)为 ±0.3 mm;超高(静态)为 ±0.5 mm;GRP系统内部精度为 ±0.5mm。(6)工作环境:温度范围为 10°到 +50°;湿度(无凝结)为 80%。(7)系统质量:测量就绪后总重27.0 kg。(8)全站仪配置:徕卡 TCA 2003全站仪的使用取决于环境,使用 1个 GEB171电池和 2个 CFVZSU30可提供典型的 LEICA GRP1000系统工作一天。

GRP1000测量系统主要由 TGSFX手推轨检车,GBC100棱镜和 GRPwin测量和分析软件包三大部分构成,如图1所示。用于测量轨道高低、轨向、水平、轨距和里程,实时显示当前轨道位置与设计坐标的偏差,测量和定位速度快,精度高,测量数据的采集、分析、存储、均自动完成。

图1 GRP1000测量系统基本结构

2.2 三维绝对位置坐标测量

单独使用 GRP1000,可以测量无砟轨道平顺度铺设的相对精度。为了实施对无砟轨道三维绝对位置坐标的精度要求,通过一台徕卡 TCA2003全站仪来对GRP1000进行定位,TCA2003全站仪通过测量架设在控制点上的棱镜进行测量定向,然后通过全站仪的自动目标照准功能和全站仪与 GRP1000之间的持续无线电通讯来完成无砟轨道三维绝对位置的坐标测量,如图2所示。

利用 GRP1000的测量软件,显示轨道轴线与设计中线的偏差,偏差值实时显示在专用便携式计算机的显示屏上,如图3所示。施工人员根据显示屏上显示的临界数据调整轨道位置,使其与设计值充分吻合,从而确保在最终浇筑混凝土形成道床板之前能对轨道进行有效的调整。

图2 三维绝对位置坐标测量

图3 GRP1000系统轨道当前位置与设计位置的偏差显示

2.3 无砟轨道平顺度铺设精度检验

文献[1]中规定以 10m弦长为基准对轨道的高低和轨向幅值满足 10m弦正矢不超过 2mm。在进行测量检验时,采用 GRP1000轨道测量检验以每隔 5m间距采集轨道测量数据,每相邻 5 m测点的高低或轨向的理论值与实测值之差的绝对值不超过 2 mm[3]。Δhi=|(Hi+5-Hi)-(hi+5-hi)|≤2 mm,Δh为平顺度的幅值;Hi为被测点高低或轨道向的理论值;Hi+5为被测点前 5m点的高低或轨道向的理论值;hi为高低或轨道向的实测值;hi+5为被测点前 5 m点的高低或轨道向的理论值。检验方法如图4所示。

图4 10m弦正矢测量方法

3 轨道测量作业

轨道测量作业如图5所示,包括:(1)安装 GRP1000;(2)确定 LEICA全站仪的位置和全站仪定向;(3)调整 GRP1000的棱镜,使全站仪能对其自动跟踪和照准;(4)进行轨道测量,轨道测量过程中,每次全站仪迁站后,需对上一测站已测轨道进行一定长度的重叠测量。轨道测量时可同时使用两台全站仪进行双线轨道测量,先由测站 1的全站仪观测第 1段轨道的 1～13号测点,然后将 GRP1000搬至另一轨道测量第 2段的 14～25号测点,由测站 2的全站仪同样的方法观测第 3段的 26～38号测点以及第 4段的测点。其中,测点 25、26和测点 1、39为交叠测量点。全站仪每次迁站的交叠测量点不少于 2个。

图5 双线轨道全站仪测量示意图

4 无砟轨道施工测量的质量措施

(1)培训测量技术人员,达到能够熟练操作 GRP1000和全站仪 TCA2003,保证轨道三维绝对位置坐标的测量精度。(2)布设控制点时,将控制点间距控制在 150～250 m之间,使得全站仪与 GRP1000棱镜之间的距离控制在 125m以内,削弱大气折光等外界环境因素对测量结果的影响[4]。(3)在测量过程中,全站仪迁站时必须保证至少 20m的交叠长度,使迁站前后采用不同控制点定向后轨道的平顺度满足精度要求。(4)定期采用检核手段检测 GRP1000的测量可靠性,并作好记录,确保测量灵敏度的可靠性。

5 结束语

郑西高速铁路中铁一局试验段通过采用 GRP1000的轨检小车轨距静态测量其精度可达 ±0.3 mm,水平测量精度相对于 1 435 mm标准轨距可达 ±0.5 mm,使用 1台全站仪进行双线轨道测量的生产效率约为 700m/h,同时使用 2台全站仪进行双线轨道测量时,测量作业的生产效率可达1 000m/h,不但满足了无砟轨道施工精度,保证了安全施工,还产生了良好的生产效益。

[1]中国铁道出版社.客运专线无砟轨道工程测量技术暂行规定[S].北京:中国铁道出版社,2006.

[2]杜永昌.高速与客运专线铁路施工工艺手册[M].北京:科学技术文献出版社,2006.

[3]铁路工程技术标准所.新建时速 200公里客货共线工程施工质量验收暂行标准[S].北京:中国铁道出版社,2004.

[4]卢祖文.客运专线铁路轨道[M].北京:中国铁道出版社,2005.