CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板测量系统研究

田东升

高速铁路设计采用的CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板，是精度要求非常高的预应力混凝土预制构件，预制后还要经数控磨床磨制成型，精度达到0.1 mm级，测量精度之高，为土建工程前所未有。

我公司句容轨道板场承担京沪高速铁路22 502块Ⅱ型轨道板预制任务，作为率先对Ⅱ型轨道板开展系统研究的工程单位之一，在没有经验可借鉴的情况下，组织科技攻关，创新研发了独特的轨道板预制测量系统，解决了轨道板高精度测量这个难题。

1 轨道板概况和测量要求

CRTSⅡ型轨道板为长线法生产的先张预应力构件。外形尺寸为6 450 mm×2 550 mm×200 mm。其上布置10对间距650 mm的承轨槽。每条生产线布置25套模板。模板的承轨槽向下倒置安装。生产的毛坯板经数控磨床磨制后成为成品板。Ⅱ型轨道板的测量工作主要分为三个方面:其一是轨道板模板的测量，测量项目22项;其二是毛坯板的测量，测量项目5项;其三是成品板的测量，测量项目12项。在三个方面的检验项目中，模板和轨道板承轨槽检验难度最大。因为预制时，模板是倒置的，承轨槽和挡肩等向下凹进，一般工装难以触及要测量部位。现有所了解的测量系统都是通过测量毛坯板来反推模板情况，不包括对模板的直接测量，所以无经验可借鉴，完全要自己研究开发。轨道板承轨槽涉及如何精确对位问题。

2 测量系统概述

针对测量难点，采用先进测量设备和专用工装相结合，以研发专用工装为突破口，为测量设备解决精确对点问题。采用通用测量设备——高精度全站仪、精密水准仪，辅以自主创新研制的专用测量工装，其功能及精度全面满足轨道板技术条件规定的外形尺寸检验项目共39项的测量需要。该系统同时具有测量操作简便易行，快捷直观，数据分析简易，结果可靠等特点。

该测量系统主要创新之处有:

1)全站仪、平面棱镜和定位调整两用销结合，测量模板定位孔之间距离。

2)数显游标卡尺和模板钳口距离测量定位架结合，测量模板钳口距离。

3)游标万能角度尺和标准厚度钢板结合，测量承轨面与钳口面夹角。

4)全站仪和加装曲臂测头的特制平面棱镜测量平台结合，测量模板承轨槽直线度。

5)电子水准仪、水准尺底座适配器和轨道板承轨台多功能测量定位架结合，测量模板承轨槽承轨面坡度。

6)全站仪、平面棱镜和模板预埋套管直线度测量定位套筒结合，测量模板预埋套管直线度。

7)电子水准仪、水准尺底座适配器和轨道板承轨台多功能测量定位架结合，测量轨道板(毛坯板、成品板)承轨台平整度、拱高和轨底坡。

8)数显游标卡尺和轨道板承轨台多功能测量定位架结合，测量轨道板(毛坯板、成品板)承轨台钳口距离。

3 专用测量工装研究

通过自行设计、反复试验，我公司句容轨道板场成功研发了整体式轨道板测量平台1套、轨道板模板测量工装4件(承轨槽直线度测量用的专用曲臂测头、模板测量和调整用的定位调整两用销、模板钳口距离测量定位架、模板预埋套管直线度测量定位套筒)、成品板测量工装1件(承轨台多功能测量定位架)、辅助测量工装2件(标准厚度钢平板、水准尺底座适配器)共8件(套)。专用测量工装关键部位加工精度达到±0.1 mm。专用测量工装实现多功能化。其中六项测量工装已获得实用国家新型专利和技术发明专利。

1)整体式轨道板测量平台。

Ⅱ型混凝土轨道板精度要求很高，对轨道板外形尺寸的测量条件有严格的规定，要求轨道板放置在六个支承点上，而且不同的支承点要求分配不同比例的自重荷载。整体式测量平台包括整体支架和荷载调整装置。整体支架设有六个支承点。荷载调整装置采用倒置于箱形支撑立柱内的螺旋千斤顶和下置的传感器组成。使用时，将待测的轨道板置于六个支承点上，然后顶起千斤顶，调节顶起高度，使传感器上的读数符合规定比例要求，然后进行下一步测量。该测量平台具有灵活方便、操作简单和制作成本低等明显特点。

2)模板承轨槽直线度测量专用曲臂测头。

该工装是为解决模板倒置，一般工装难以触及要测量部位的难题而研制的。设计为钢制的相互垂直的两臂。水平臂的中部设有长圆孔，以便用螺丝固定在棱镜测量平台上。垂直臂高度符合设计要求高度，下部做成符合承轨槽钳口坡面角度的斜角，斜角尖端用于接触模板表面作为对点触头。两个专用曲臂测头组成一套。使用时，放置在模板承轨槽上，测头可触及承轨槽挡肩向下凹进部位，实现了给全站仪精确对点测量承轨槽直线度的目的。该曲臂测头构思新颖，针对性强，使用方便。

3)定位调整两用销。

该工装是为解决承轨槽模板定位测量和调整而研制的。两用销为钢制的三台阶同心圆柱形构件。上台阶圆柱体，同心钻有一圆孔，孔径与全站仪对点用的平面棱镜轴径相配套。中台阶圆柱体外径和模板上的定位孔相配合。根据调节量大小的需要，该定位调整两用销可加工成一组若干个。

定位调整两用销测量时使用简单。将该两用销插入轨道板承轨槽模板的定位孔中，将全站仪对点棱镜轴插入上台阶圆柱体的圆孔中，即可用全站仪对承轨槽模板定位孔进行定位测量。

当测量发现承轨槽位置有偏差时，根据需要调整量大小，选用下台阶外径与之相符的两用销插入需调节的承轨槽模型定位孔中。松开承轨槽固定螺栓，移动承轨槽壳体，使之靠紧在下台阶圆柱体上。然后重新上紧承轨槽固定螺丝。此时承轨槽的移动量即为需要的调整量。

该定位调整两用销制作使用简单，可测调两用，保证了模板承轨槽的调整达到较高的精度。

4)模板钳口距离测量定位架。

该工装是为了解决承轨槽模板钳口距离测量对点难题而研制的。其构造包括连接螺杆和两个定位测头。连接螺杆两端分别有旋向相反的螺纹;定位测头为两个L形组合而成，其上L形水平段由螺孔和连接螺杆相连，竖直段用以支撑在承轨面上。其下L形竖直段高度符合设计要求，水平段前端底部为斜面，斜面角度α符合承轨槽坡面设计角度，斜面尖端即为设计指定的钳口距离测量高度。

使用时，将两个定位测头旋接在连接螺杆上，调节螺杆使两定位测头之间的距离略大于待测模板钳口的距离。然后将定位架放置在模板承轨面上，微调螺杆使定位测头紧靠在模板上。再用数显游标卡尺测爪放在定位测头水平面上测量钳口距离。

由于模板钳口距离测量难度很大，模板钳口距离测量定位架的研制，几经试验才取得成功。其构思新颖，造型奇特，使用方便，实现了用最简单的装置解决了关键的技术难题。

5)预埋套管直线度测量定位套筒。

该工装是为解决预埋套管直线度测量而研制的。其为尼龙制的二台阶同心圆柱形构件。上台阶圆柱体，同心钻有一圆孔，孔径与全站仪对点用的平面棱镜轴径相配套。侧面钻有一通透圆孔，用于拔出定位套筒时穿入钢杆。下台阶圆柱体也同心钻有一圆孔，孔径与模板上的预埋套管定位杆外径相配合。

使用时，将该预埋套管直线度测量定位套筒套在轨道板模板的预埋套管定位杆上，施加压力使套筒套紧于杆上，下端紧贴承轨槽模板。然后将全站仪对点棱镜轴插入上台阶圆柱体的圆孔中，用全站仪进行测量。

测量完成后，取下对点棱镜，在上圆柱侧面孔中穿入合适直径的钢筋，向上用力拔出即可。该套筒采用尼龙材料制作，尼龙材料有一定的弹性，可以较紧密的套在预埋套管定位杆上，保证了测量的准确性。

6)承轨台多功能测量定位架。

承轨台多功能测量定位架是自行研制的测量轨道板成品板承轨台多项指标的工装。其由一根连接螺杆和两个定位测头组成。连接螺杆用于微调定位架测头间距。定位测头为一钢制块状构件，测头后端钻有一螺孔，螺孔直径与连接螺杆相配合。前端水平高度即为设计指定的承轨台钳口距离测量高度。测头上面钻有定位圆孔，直径与铟钢水准尺的底座下部尖端相配合，用于承轨台轨底坡和拱高测量。

测量承轨台钳口距离时，将组装好的测量定位架放置在待测量的轨道板承轨台承轨面上，微调螺杆，使定位测头的两个尖端顶靠在承轨台钳口面上。将数显游标卡尺量爪放置在多功能测量定位架定位测头的上平面上，调整游标卡尺使量爪沿平面移动顶紧在承轨台钳口面上。此时游标卡尺上的读数即为承轨台钳口距离。

测量承轨台轨底坡和承轨台拱高时，将组装好的测量定位架放置在待测量的轨道板承轨台承轨面上，微调螺杆，使两个定位测头上两个定位圆孔的中心距离符合规定尺寸。将水准尺底座下部尖端对准测头上面定位圆孔中心，在底座上 放置水准尺，调直水准尺。用精密水准仪测量该点标高。将水准尺和底座移至另一测头的定位圆孔上，测出另一点标高。根据两点高差和两个定位圆孔的中心距离计算承轨台轨底坡坡度。根据一列承轨槽10点(3点)的高程计算承轨台的拱高。多功能测量定位架具有显著的特点，采用一个工装解决了轨道板承轨台钳口距离、轨底坡和拱高测量的难题，实现了多功能，多用途。创意新颖、构造简单、方便直观、精度高。制作成本低，可替代需进口的昂贵的测量器具。

4 结语

该测量系统独具特色，操作简便，读数直观，数据分析简易，结果可靠，适合施工现场使用，并已经通过山西省科技厅组织的科技成果鉴定。该测量系统应用以来满足了技术条件要求的测量要求，达到了质量预控的目的，提高了毛坯板的精度，减少了毛坯板的打磨量，保证了京沪高速铁路五标段句容轨道板场轨道板预制3个亿生产任务的顺利完成。

[1]科技基[2008］173号，客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件[S］.

[2]朱文华，覃爱丽.无碴轨道精密定轨测量[J］.山西建筑，2010，36(4):355-356.