沪杭高速铁路CRTSⅡ型板施工GRP网测量技术与难点研究

2011-05-14汪建国

铁道标准设计 2011年6期

汪建国

(中铁一局集团沪杭铁路客运专线项目经理部，杭州 311100)

1 概述

《高速铁路工程测量规范》(TB 10601—2009)与《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》(铁建设函［2009］674号)规定CRTSⅡ型板轨道基准点(简称GRP)的作用为:为粗铺轨道板和轨道板精调提供控制基准。为保证高速列车在高速客运专线上运行时的安全性，以及乘坐旅客的舒适度，高速客运专线的轨道必须具备高平顺性和高稳定性。轨道具备高平顺性和高稳定性的条件，除轨道结构的合理外形尺寸、良好的材质和制造工艺外，轨道的高精度铺设是实现轨道初始高平顺性的保证，而轨道板的高精度铺设施工是满足这一保证的先决条件，因此，轨道基准网的测设必须满足轨道板铺设高精度要求，进而满足无砟轨道平顺性的要求。

2 测量技术难点分析

2.1 测量过程技术难点

沪杭高速铁路海航特大桥，在进行GRP测量时，出现以下技术问题:

(1)定位点和GRP放样测设时，自由设站很难满足精度要求，对GRP进行平面测量时，自由设站很难满足精度要求;

(2)GRP搭接区段测量很难满足精度要求;

(3)不同环境时段测量数据较差超限;

(4)连续梁上建站及测量时精度很难满足要求;

(5)测量结果达不到精度要求的情况时有发生。

2.2 难点分析

沪杭高速铁路项目由于工期紧，交叉施工频繁，加之GRP点测量精度要求极高，在进行GRP埋设与测量时，各种施工交叉作业，给测量环境造成很大的影响，使测量工作进展缓慢，一度出现测量建站、测量成果都达不到精度要求。面对压力，技术人员认真分析测量过程每个环节，对问题成因归纳如下:

(1)建站精度超限主要是自由设站位置距CPⅢ各点距离不均匀，或采用的CPⅢ点没有通过评估;

(2)搭接区GRP点不满足精度要求和测量建站或测量过程中数据较差超限主要是两次测量的温度、湿度环境指数相差较大引起;

(3)桥上测量时桥上桥下大型施工机械的运转产生振动对精度影响极大，尤其是连续梁桥上GRP测量时，由于无砟轨道测量控制网精度要求极高，桥面上下都不应该有任何施工机械运转产生振动。连续梁桥段CPⅢ控制点完成20 d后对GRP进行测量时，必须对CPⅢ控制点再次进行复测评估。

(4)偶尔测量精度超限，大多是CPⅢ孔棱镜没有放实或放歪，南方空气湿度大，棱镜镜头有水珠雾气。因此在测量前对仪器检查，测量途中也要检查擦拭，仪器拿到工地开箱20 min后进行测量，使仪器和外界温度环境一致。CPⅢ孔杂物也要检查清理。平时对测量仪器及棱镜配件轻拿轻放严格保管。

(5)从误差理论和测量实践分析，每测段长度不应少于300 m，测量过程应该固定一套仪器设备完成。同一测站建站观测CPⅢ控制点不应少于4对，观测GRP点不应超过14个。

3 测设GRP点

新建沪杭高速铁路采用CRTSⅡ型板式无砟轨道，在轨道控制网(CPⅢ)评估通过及混凝土底座板(桥上)或支承层(路基)完成后，依据CPⅢ控制网，采用全站仪自由设站极坐标法测设GRP点，为减少测量工作，此时可同时测设轨道板安置点(施工称定位锥点)。轨道板的粗铺和精调就是利用轨道安置点和GRP完成。

依据CPⅢ控制点，测设轨道安置点和GRP时，自由设站观测的CPⅢ控制点不少于3对，相邻测站重复观测的CPⅢ控制点不少于1对。轨道安置点和GRP放样时，自由设站点的精度应满足表1要求。

表1 轨道板安置点和GRP放样时自由设站点的精度

自由设站精度满足要求后，CPⅢ控制点的坐标不符值应满足表2所示要求。

表2 CPⅢ控制点坐标不符值限差要求 mm

若CPⅢ控制点坐标不符值不满足表2的要求时，在保证CPⅢ控制点不少于2对的前提下，应剔除超限CPⅢ点重新自由设站，直到满足要求后，对轨道板安置点和GRP进行放样，并满足以下要求:

(1)轨道板安置点的放样距离不应大于100 m;

(2)安置点平面定位允许误差应满足±5 mm;

(3)GRP平面定位允许误差应满足±5 mm。

4 轨道基准点(GRP)测量

GRP放样埋设完成后，按照《高速铁路工程测量规范》(TB10601—2009)对 GRP的三维坐标进行测量。平面坐标测量和高程测量应该分开进行测量。精度满足表3要求。

表3 相邻GRP点间相对精度要求 mm

4.1 GRP平面坐标测量

4.1.1 测量前的准备及建站工作

仪器应采用标称测距≤(1 mm+2 ppm)和标称方向测量精度≤1″的智能型全站仪。

沪杭高速铁路GRP点平面测量外业数据采集，采用了西南交通大学研制的轨道基准网数据采集软件(TRN DMS)。外业左右线分别设站观测，同一测站观测的CPⅢ控制点不应少于4对，观测的GRP点11～14个(包括与上一站搭接的5个GRP点)且最近的GRP点距设站距离不小于10 m，其精度应满足表4要求。

表4 GRP测量自由设站点精度要求

自由设站测量完成和精度满足要求后，CPⅢ控制点的坐标不符值应满足表2的要求。若不满足时，在保证CPⅢ控制点不少于3对的前提下，应剔除超限CPⅢ点重新自由设站，直到满足要求后，进行GRP点平面观测。

4.1.2 GRP点平面观测

同一测站的CPⅢ控制点和GRP点测量，应采用全站仪正倒镜进行多个半测回观测。先观测所有CPⅢ控制点，再由远及近观测所有GRP点。GRP点的观测不应少于3个测回，CPⅢ控制点不应少于4个测回。测回间的坐标较差应满足表5限差要求。超限时应及时进行补测或重测。

表5 GRP平面测量外业限差要求 mm

4.1.3 平面数据处理

GRP平面测量数据处理应满足以下精度要求:

(1)在同一测站，分别对四测回的CPⅢ控制点和三测回的GRP点的坐标测量值求平均值，各测回坐标与其平均值较差，应满足表6要求。

表6 GRP平面外业测量与各测回坐标与其平均值较差要求mm

(2)GRP点平面数据处理时CPⅢ点的稳定性决定其是否参与后续平差，可通过在现场CPⅢ点实测距离与已知坐标反算距离的差值，以及平差后各CPⅢ点的残差值来判定，其各项指标见表7。

表7 GRP平面数据处理CPⅢ点稳定性指标

(3)测站间重复观测(搭接)的GRP点采用余弦函数平滑的方法进行处理，并满足表8的要求。

表8 GRP点平面区段间搭接指标

4.2 GRP高程测量

4.2.1 测量前准备工作

高程测量应在轨道板粗铺后进行，避免二期荷载对轨道基准点的高程造成影响。仪器设备采用高精度电子水准仪和一把配套条码水准尺;GRP点立尺需配备与GRP点测钉匹配的水准尺适配器;CPⅢ点立尺不使用此适配器，而使用与CPⅢ测量建网时一致的水准测量杆。仪器设备必须在使用前检定。

4.2.2 GRP高程观测

左右线高程观测分开进行，测量前采用“后－前”模式对区段内所有同侧CPⅢ点进行联侧，确定起始2个稳定的CPⅢ控制点，使得闭合差f满足

式中 a——CPⅢ点高程控制的允许偏差，其值为0.5 mm;

b——每千米水准测量的偶然中误差，其值为2 mm;

s——单程水准测量线路长度，km。每一测站技术要求见表9，测段都要进行往返测量。

表9 GRP点高程测量主要技术要求

测段搭接必须使用上一测段最后一个CPⅢ点作为本测段起始站的后视基准点。搭接重复观测的GRP点不少于5个。

4.2.3 高程数据处理

GRP点高程的数据处理，需满足以下精度要求。

(1)GRP高程往返测高程较差≤±0.6 mm。

(2)GRP点高程测量区段间搭接指标如表10所示。

表10 GRP点高程测量区段搭接指标

5 体会与建议

沪杭铁路客运专线CRTSⅡ型板式无砟轨道施工已全面验收完成，虽然刚开始走了不少弯路，但经过艰苦探索，认真分析查找测量精度超限的原因，及时采取相应的措施反复实践，最终测量精度均达到了规范和技术要求，2010年9月28日试运行时速达到416.6 km，充分证明轨道板GRP的精度控制达到了预期的目标。体会如下:

(1)必须投入了高精度的测量仪器设备，才能满足轨道板铺设的精度要求;

(2)测量过程中严格按照测量所确定的方案步骤进行;

(3)尽量将GRP测量放在夜间进行，保证有一个安静的环境，测量时停止桥上一切施工作业，关闭一切施工照明灯光设施。微小的振动和灯光折射都无法保证测量精度;

(4)测量过程中达不到精度要求或较差超限，通过认真分析每一步操作和外业环境状态，都可以找到解决问题的方法。

［1］中华人民共和国铁道部.TB 10601—2009 高速铁路工程测量规范［S］.北京:中国铁道出版社，2009.

［2］中华人民共和国铁道部.TB 10601—2009 高速铁路工程测量规范(条文说明)［S］.北京:中国铁道出版社，2010.

［3］中华人民共和国铁道部.铁建设函［2009］674号高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南［S］.北京:中国铁道出版社，2009.

［4］国家测绘局.GB/T15314—1994 精密工程测量规范［S］.北京:1994.

［5］中华人民共和国建设部.GB50026—2007 工程测量规范［S］.北京:中国计划出版社，2008.

［6］中国国家标准化管理委员会.GB/T12897—2006 国家一、二等水准测量规范［S］.北京:中国标准出版社，2006.

［7］李明领.高速铁路无砟轨道CPⅢ控制网建立与精度控制［J］.铁道标准设计，2010(1):84-85.

［8］冀光民，吕文超，宋剑.道岔板铺设精密测量技术［J］.铁道标准设计，2010(1):86-89.