城市轨道交通工程铺轨施工测量技术与方法

徐顺明 陈雪丰

(1.广州市地下铁道总公司 广州 510380;2.武汉大学测绘学院 武汉 430079)

城市轨道交通工程铺轨施工测量技术与方法

徐顺明1，2陈雪丰2

(1.广州市地下铁道总公司 广州 510380;2.武汉大学测绘学院 武汉 430079)

以广州地铁3号线北延段为例，阐述铺轨基标施工测量内、外业工作的重要步骤，介绍所采用的高精度测量仪器、有效的测量方法和保证测量精度的措施。结果表明，可以保证铺轨工程测量精度满足设计要求，得出铺轨测量的有益结论与建议。

城市轨道交通;铺轨基标;测量

轨道交通工程土建施工结束后往往会有调线调坡设计环节，主要用来调整土建施工引起的偏差，而轨道工程中测量偏差是无法通过后续工序来消化和弥补的，造成轻则工程返工、重则报废的问题，即使细小偏差也会给轨道安全带来永久性的影响;同时，城市轨道交通安全、平稳、舒适性的要求和新工艺性技术在轨道建设工程中的运用，对铺轨施工测量工作提出了较高要求。由于地下铁道的轨道结构采用混凝土整体道床，轨道工程一次定位，几乎不能再调整，所以精确地测设铺轨基标是保证轨道工程质量的关键。

1 工程概况

广州轨道交通3号线北延段是广州北部地区第一条轨道交通线路，构建了从新机场连接市区轨道交通网络的快速交通走廊，是2010年举办第16届广州亚运会承诺的轨道交通线路之一。从3号线的广州东站向北延伸至机场北站全长30.9 km，共设12个车站，设计最高行车速度为120 km/h，全部为地下线。土建工程采用24台盾构机施工，轨道工程分A、B标段，A标段采用60 kg/m钢轨，9号道岔4.6 m间距交叉渡线道岔组合1组，9号单开道岔6组，分别位于同和站、嘉禾站;B标段有两组9号单开道岔5.0 m间距交叉渡线，交叉渡线由4组单开道岔、2组锐角辙叉和2组钝角辙叉组成的菱形交叉线组成，全部为地下整体道床。工程总投资108亿元，已于2010年10月30日开通运营。

2 组织架构与仪器设备

2.1 组织架构

在项目工程部组织和指导下，测量工作由工程部管理。按1 km为一个测设单元，一个作业面需要12人组织作业。全过程分为平面组和高程组:平面组8人，主要担任导线复测、平差，控制基标的布设、放样、平差;高程组4人，主要负责水准复测、基标高程的调校、基标最终使用时的技术交底。

2.2 测量仪器设备

主要测量仪器设备见表1。

表1 主要测量仪器设备

3 测量作业内容

3.1 测量作业流程

测量作业流程见图1。

图1 测量作业流程

3.2 控制点的交接和复测

地下铁道隧道结构的中线方向、里程、高程等均是由地面引入，为保证隧道内的铺轨精度，要求铺轨前应全面对其检测，通过贯通测量后，对施工控制点进行统一的调整和平差后再设置基标，以保证基标的精度。

铺轨基标的测设依据为业主提供的联测施工导线点，测量人员持交桩表逐桩核对、交接确认。使用经过有关部门检测合格的全站仪和精密水准仪，对交接的导线点进行复核联测。

复测前根据已有点位资料计算转折角、边长、高差，在现场与实测结果相比较，以业主所提供点位资料的前两个施工控制点和最后两个施工控制点作为已知点进行严密平差。如若平差结果满足《城市轨道交通工程测量规范》规定的精度，即可利用该导线点测设铺轨控制基标。复核联测应满足以下要求:

1)平面测量精度要求。①控制点导线测量应采用Ⅱ级或以上全站仪左右角各测两测回，左右角平均值之和与360°较差小于6″，导线边长测量往返各测两测回，测回间较差应小于5 mm，往返测平均值较差应小于4 mm;②数据处理应采用严密平差计算，各相邻点间纵、横向中误差限值:直线段，纵向为±10 mm，横向为±5 mm;曲线段，纵向为±5 mm，曲线段小于60 m时横向为±3 mm，大于60 m时横向为±5 mm;③在直线上其与180°较差不应大于8″，曲线折角与相应的设计较差，中线小于60 m时不应大于20″，点间距大于60 m时应不大于15″。

表2 水准观测的主要技术要求 m

3.3 铺轨基标测设的内业工作

3.3.1 铺轨基标测设位置的确定

根据铺轨综合设计图，利用调整好的施工控制导线点和水准点测设铺轨基标。铺轨基标测设时，应首先测设控制基标，而后在控制基标间测设加密基标和道岔基标。控制基标在直线线路每120 m设置1个，曲线线路除曲线元素点设置控制基标外，还应每60 m设置1个。直线线路设置在线路中线的右侧，曲线线路设置在线路外股一侧，道岔铺轨基标一般设置在直股和曲股的两侧。加密基标在直线线路每6 m设置1个、曲线线路每5 m设置1个，加密基标在直线、曲线、道岔均设置在线路外侧。

3.3.2 铺轨基标坐标及高程的计算

为满足实际需要，采用统一坐标系下不受线性限制的复合辛普森公式作为计算铺轨基标坐标的数学模型，在设有竖曲线地段采用不受坡度和半径大小影响的严密公式作为计算竖曲线高程的数学模型，并以此编写程序计算铺轨基标的坐标和高程。

3.4 铺轨基标测设的外业工作

3.4.1 铺轨基标测设的基本原则

由于地铁施工时车站控制点一般从地面直接投测，精度比较高，加之车站线路一般为直线，线路与站台间距限差要求较高，不宜在车站进行线路调整。因此在基标测设中，坚持“车站不动，调整区间”的原则，以“两站一区间”为铺轨单位，进行铺轨基标测设。

3.4.2 铺轨基标的布置

根据轨道结构类型和施工需要，控制基标与加密基标具体布置主要按坐标实测法进行测设。铺轨控制基标(铜制基标)和加密基标(普通基标)设置在结构底板上，首先在结构底板进行钻孔植筋，包封混凝土，埋设控制基标，然后采用实测法进行测量，并计算数据。用红油漆在地面标明其点位且在侧墙上标识出相应的里程，同时采用全站仪三角高程法测定点位高程，以此对轨道设计高程、方向相比较计算出基标桩与轨顶的高差和到钢轨内侧的距离，达到调整轨道的目的，基标结构和布置见图2、图3。

3.4.3 控制基标的测设

图3 整体道床控制基标设置

由于3号线北延段隧道是以车站和区间分段施工，所以测量控制基标也要分段分批测放。铺轨控制基标的测设是以“两站一区间”为测设单位，主要采用全站仪坐标实测法(见图4)。控制基标的测设精度直接影响加密基标的测设精度，故放样控制基标应注意:每放样一个控制基标，必须进行仪器归零检核，归零误差应在限差之内，否则重新放样。计)，角度与边长不能满足限差要求时，则应重新进行调线测量，直至满足要求为止。

图4 控制基标布置

控制基标埋设完成后，应对其进行检测，检测内容、方法与各项限差需满足:检测控制基标间夹角时，其左、右角各测两测回，左右角平均值之和与360°较差应小于6″，距离往返观测各两测回，测回较差及往返较差应小于5 mm;直线段控制基标间的夹角与180°较差应小于8″，实测距离与设计距离较差应小于10 mm，曲线段控制基标间夹角与设计值较差计算出的线路横向偏差应小于2 mm;在地下施工控制水准点间，应布设附和水准路线测定每个控制基标的高程，其实测值与设计值较差应小于2 mm。

3.4.4 加密基标的测设

由于一条线路将埋设大量的铺轨基标，因此测设铺轨基标时必须采用分段控制、中间加密的方法，即先测设控制基标，然后在控制基标间测设加密基标。加密基标测设时等距不等高，只是其测设依据为已经精确测设的控制基标。以控制基标间的方向，按加密基标的里程，在控制基标间测设加密基标。加密基标的高程依据控制基标高程用精密水准仪测定。

直线每6 m一个加密基标平面位置和高程测定的限差符合下列要求:

纵向，相邻基标间纵向距离误差为5 mm;横向，加密基标偏离两控制基标间方向线距离为±2 mm;高程，相邻加密基标实测高差与设计高差较差不应大于1 mm，每个加密基标的实测高程与设计高程不应大于2 mm。

曲线每5 m一个加密基标平面位置和高程测定的限差应符合下列要求:

纵向，曲线加密基标间纵向距离允许误差为±5 mm;横向:加密基标相对于控制基标的横向偏距不应大于2 mm;高程，相邻加密基标实测高差与设计高差较差不应大于1 mm，每个加密基标的实测高程与设计高程不应大于2 mm。

3.4.5 道岔基标的测设

地铁线路道岔有单开道岔、交叉渡线道岔组合，对这些道岔的铺轨基标测设应根据道岔铺轨基标图进行。测设时可先对道岔的岔心、交点、主线和侧线进行测设，然后根据铺轨基标与上述各线路中线和交点的关系，利用控制基标直接测设，同样以精密水准测量方法确定其高程。

岔区基标一般测设在线路一侧(见图5)，但各种类型道岔的控制和加密基标位置各异，而且它的位置

铺轨控制基标的测设包括3个步骤:①根据现场方便施工需要，采用全站仪坐标实测法测设控制基标，精度满足施工要求;②控制基标埋设完成后，应对测设单位的控制基标进行串线测量，主要检测控制基标间角度、边长、高差等几何关系是否满足施工要求;③铺轨控制基标的高程则利用施工控制水准点测定，其观测方法和限差同精密水准测量。

控制基标测设往往进行多次，控制基标高程及其之间的水准测量技术要求按二等水准测量进行施测，水准网闭合差小于8(L为水准路线长度，以km随设计图、施工方法与机具而变化。另外，道岔岔心定位及道岔结构各元素点相对精度要求高，而且自成一体。因此，在基标测设前首先要研究基标设计图，然后确定测设步骤。

图5 岔区基标布置

加密基标、道岔铺轨基标经自检满足规范要求后，立即上报监理工程师检测。当铺轨基标检测合格后，方可根据铺轨基标铺设轨道、灌注混凝土整体道床。至此，铺轨基标的测设工作全部完成。

4 测量保证措施

1)测量工作必须坚持复核制，执行有关测量技术规范，按照规范技术要求进行测量设计、作业和检测，保证各项测量成果的精度和可靠性。

2)测量记录资料应真实、准确、工整，测量原始记录必须现场同步作出，严禁事后补记，原始资料不允许涂改，不合格的应当补测或重测。

3)测量的外业工作必须有多余观测，并构成检核条件;内业工作应坚持两人独立平行计算和相互检核。

4)利用已知点(包括控制点、方向点、高程点)进行引测、加密点位和工程放样前，必须坚持先检测后利用的原则。

5)控制基标测设完成以后，需两组测量人员交换独立进行外业复测，复测时需通知驻地测量监理旁站记录。

6)测量仪器在施工前必须送到专业检测机构鉴定，保证鉴定合格证书齐全，由专人保管，测量仪器日常应有专人保管，并做好日常养护。

7)为保证隧道内的铺轨精度，要求铺轨前应全面检测，通过贯通测量后，对施工控制点进行统一的调整和平差后，再设置基标，以保证基标的精度。

5 结论与建议

1)轨道工程测量的主要工作是铺轨基标测量，其实质是按照设计线路和铺轨综合设计图的要求，以一定的间隔，在线路中线或其一侧测设具有精确平面坐标和高程的标志，作为铺轨的平面和高程依据。通过采用上述方法和措施，本工程测量满足了铺轨设计的精度要求。

2)在轨道工程测量工作中精度高、难度大的工作是控制基标的测设，而控制基标的测设关键是归化改正。

3)由于一条线路将埋设大量的铺轨基标，因此测设铺轨基标时必须采用分段控制、中间加密的方法，即先测设控制基标，然后在控制基标间测设加密基标，这样才能保证每一个铺轨基标的精度达到规范要求。

4)测设控制基标时，从一个测设单位附合至下一测设单位时，全长闭合差必须满足规范要求，并要注意与结构的关系，特别注意在车站内完成基标测设后应检查基标与站台之间的距离，避免轨道侵限。

［1］GB 50308—2008城市轨道交通工程测量规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［2］GB 50157—2003地铁设计规范［S］.北京:中国计划出版社，2003.

［3］广州市轨道交通三号线北延段轨道工程总承包项目测量方案［R］.广州，2009.

［4］袁宽瑶，薛育山.对加密基标布设的一点建议［J］.都市快轨交通，2003(3):22-23.

［5］季明康，余兴建.浅谈城市轨道铺轨工程的测量监理［J］.广东建材，2007(3):84-86.

［6］程政.上海轨道交通2号线西延伸段地下轨道施工技术［J］.铁道标准设计，2006(9):22-25.

Techniques and Methods of Track-laying Surveying for Urban Rail Transit Projects

Xu Shunming1，2Chen Xuefeng2
(1.Guangzhou Metro Corporation，Guangzhou 510380;2.School of Surveying and Mapping，Wuhan University，Wuhan 430079)

Abstract:Taking the north extension section of Guangzhou metro Line 3 as an example，the article describes the important steps in the home and field work for establishing the base standard for track-laying and introduces the adopted precise measuring instruments，measurement methods and effective measures to ensure measurement accuracy.Results indicated that precision of a track-laying project was ensured to meet the design requirements. Conclusions and recommendations for track-laying were obtained.

Key words:urban rail transit;base standard for track-laying;measurement

U231

A

1672-6073(2012)02-0079-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2012.02.020

收稿日期:2011-07-18

2011-07-30

作者简介:徐顺明，男，在读工程硕士，高级工程师，从事地铁工程施工测量及测量技术管理，xushunming@gzmtr.com

(编辑:郝京红)