地铁线路CPⅢ轨道控制网的应用

赵建华

摘 要：目前CPⅢ轨道控制网（以下简称CPⅢ网）主要运用于高速铁路及客运专线，近年来，部分城市新建城市轨道交通（地铁）线路也逐渐推广应用CPⅢ网，从而使轨道施工精度得到了很大提升，同时对开通后的运营维护起到了关键指导作用。下面就城市轨道交通（地铁）线路CPⅢ网的应用情况进行简单分析总结。

关键词：CPⅢ轨道控制网；高程；平面；运营维护；轨道测量小车；轨道精测；长轨精调；变形监测

中图分类号：U239.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0005-04

Abstract： At present， CPⅢ track control network （hereinafter referred to as CPⅢ network） is mainly used in high-speed railways and passenger dedicated lines. In recent years， some new urban rail transit （subway） lines in cities have gradually popularized and applied CPⅢ network. Thus the precision of the track construction has been greatly improved， and the operation and maintenance of the track has played a key guiding role. The following is a brief analysis of the application of CPⅢ network in urban rail transit （metro） lines， which is summarized as follows in the paper.

Keywords： CPⅢ track control network； elevation； plane； operation and maintenance； track survey trolley； track precision survey； long rail precision adjustment； deformation monitoring

1 CPⅢ网概念及应用意义

CPⅢ轨道控制网是指沿铁路（地铁）线路布设的平面和高程控制网，平面起闭于基础控制网（CPⅠ）或线路平面控制网（CPⅡ），高程起闭于线路水准基点，一般在线下施工完成并通过沉降变形评估后进行施测，为铁路（地铁）线路布轨道施工和运营维护的基准。

表1 CPⅢ桩间距布置原则

CPIII网为智能型全站仪自由测站边角交会的三维控制网（轨道平面坐标和绝对高程），其点间距为纵向30-60m左右一对控制点（CPⅢ桩间距布置原则见表1），点对的横向间距为10～20m，CPIII的精度要求很高，要求相邻点位的相对点位中误差≤1mm。因地铁隧道净空及曲线半径均较小，根据隧道断面结构图，在车站、矩形和马蹄形隧道等不同结构地段的布点方案有所不同（布点原则见图1和图2），控制点应高于轨面1.2～1.3m。CPIII测量组件主要构成有：预埋件、平面测量杆、高程测量杆、专用平面测量棱镜。CPⅢ桩应沿线路埋设在路基两侧接触网杆或其基础、桥梁防护墙、隧道边墙上、路肩上进行埋设。

CPⅢ网是为了适应铁路客运专线（地铁线路）轨道稳定性和平顺性，为了保证这些施工过程中的高精度，而相应建立的一套完整的精密测量体系。CPⅢ网从底座板施工开始涵盖轨道板（道床板）、长轨精调，后期运营维护等，贯穿整个无砟（整体道床）施工期及运营维护期。

2 CPⅢ网精测原理

CPⅢ网为铺设铁路客运专线（地铁线路）和运营维护提供控制基准，采用五等导线精度要求施测或后方交会网的方法施测。为使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小。轨道的外部几何尺寸体现出轨道在空间中的位置和标高，根据轨道的功能和与周围相邻建筑物的关系来确定，由其空间坐标进行定位。轨道的外部几何尺寸的测量也可称之为轨道的绝对定位。轨道的绝对定位通过由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现，从而保证轨道与线下工程路基、桥梁、隧道、站台的空间位置坐标、高程相匹配协调。

（1）平面已知点联测，采用自由设站CPIII平面观测，每个已知点确保至少3站联测贯通控制点，测量精度应满足规范要求。

（2）高程控制點联测，采用城市二等水准测量方式，联测到CPIII控制点或CPIII控制点辅点上，精度应满足规范指标要求。

3 CPⅢ网在地铁线路上的应用

3.1 CPⅢ网在地铁线路整体道床施工和长轨精调方面的应用

地铁轨道施工单位负责整体道床施工和钢轨（含道岔）铺设，前期布设好CPⅢ桩并通过评估验收（CPⅢ复测），在整体道床施工支模浇筑前上工具轨，将CPⅢ网坐标基础数据导入轨道测量小车，进行测量分析并进行优化调整，确保整体道床在控制误差范围内进行浇筑，这样对施工出来的整体道床偏差小，精度较高，确证了后期铺轨后轨道几何尺寸误差小，且轨道长轨精调工作量大大减小。

整体道床施工完毕后开始铺设标准轨，再把25m标准钢轨通过现场闪光焊，焊接成无缝线路，再次利用轨检小车进行绝对测量，将测量数据导入分析软件，结合人工经验制定精调方案（见图3-6），然后安排人员进行轨道长轨精调（轨道精调流程见图7），精调完毕后，再次利用轨检测量小车进行一次绝对测量，此次测量数据及图形作为最基准数据，主要是用于后期运营维护，当轨道线性线位发生变化时可进行对比分析，从而可评判轨道状态变化情况，用以指导运营维修工作。

长轨精调基本原则：调整的原则是先轨向、后轨距；先高低、后水平，具体步骤如下：

（1）先轨向：根据轨检数据几何形位数据或曲线线型，通过削峰填谷的调整方法，先使得基本轨的轨向平顺性指标满足规范要求。

（2）后轨距：再根據轨距和轨距变化率的数据，调整另一根轨道的轨向，使得轨距和轨距变化率指标满足规范要求。

（3）先高低：根据轨检数据几何形位数据或曲线线型，通过削峰填谷的调整方法，先使得基本轨的高低平顺性指标满足规范要求。

（4）后水平：再根据水平和扭曲的数据，调整另一根轨道的高低，使得水平和扭曲指标满足规范要求。

长轨精调轨道几何尺寸控制标准：轨距偏差：1mm；轨向偏差：1mm；水平偏差：1mm；扭曲偏差：2mm；轨距变化率：1‰之内。

3.2 CPⅢ网在结构变形监测方面的应用

《城市轨道交通试运营基本条件》（GB/T30013-2013）中要求对结构进行周期性监测，用以评估结构状态和稳定性。目前传统的做法就是，布设收敛点和沉降点等，定期开展测量工作（见图8）。如果地铁线路布设了CPⅢ网，那么可以借助CPⅢ网，使用轨检小车对轨道进行绝对测量。线路布设的CPⅢ轨道控制网每个桩都有基础数据（坐标），通过周期性测量，分析采集数据中绝对高程和平面两个指标，可以判断某一地段轨道平面和高程绝对值情况，从而可判断此区段道床上拱或者下沉等变化情况，同时将新测量的数据或图形和前期最早采集的基准数据或图形进行对比分析（见图9），对运营维护有着关键性的指导性作用。从而在结构变形监测方面可以节省道床沉降这部分的监测费用的支出。

3.3 CPⅢ轨道控制网在地铁线路日常维修方面的应用

轨道几何形位和平顺性分析包括：轨距偏差、水平偏差、轨距变化率、扭曲、平面相对平顺性、纵坡相对平顺性、邻点变化率等。地铁线路轨道维修在保证几何尺寸偏差值在允许误差范围之内，并且追求轨道质量的进一步提高，需要对轨道几何参数进行不定期维修。特别是每月轨检车动态检测不良地段（见图10），结合静态检查（使用轨距尺）数据，可利用轨道测量小车进行绝对测量，导入分析软件，结合人工经验分析，制定精调方案，然后指导班组对此地段进行精调维修，以提高线路设备质量，从而确保行车安全。

4 CPⅢ桩的日常维护

CPⅢ网建立以后，随着结构变形也会对基础网数据有一定影响，这样继续采取原始基础数据会不准确，所以后期对CPⅢ桩的维护和复测工作至关重要。日常区间施工也会不同程度的对桩位造成破坏，无法使用，就需要进行补桩。建立CPⅢ桩基础台账，并按期巡查，同时最好复测工作，一般要求3年一遍对CPⅢ轨道控制网进行复测，保证其精度可靠有效，从而更精确指导运营维护。

5 结束语

总之，随着高速铁路发展，越来越多的先进检测和维护手段也逐步应用于地铁线路上，运用先进的维护手段提高作业效率和线路设备质量，同时节约维修成本的支出，并做到确保地铁运营线路的行车安全。

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