張 磊，汪建國(guó)

(中鐵一局集團(tuán)滬杭鐵路客運(yùn)專線項(xiàng)目經(jīng)理部，杭州 311100)

1 概述

由中鐵一局集團(tuán)承建的滬杭高速鐵路筧橋線路所42號(hào)單開道岔，道岔型號(hào)為客運(yùn)專線(07)－006，直股設(shè)計(jì)時(shí)速350 km，整組道岔57塊道岔板。道岔板自身結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜多變:板長(zhǎng)2.9～5.624 m、板寬2.575～4.918 m、板厚0.24 m。道岔板精調(diào)作業(yè)于2010年6月13日開始，至2010年6月15日3 d時(shí)間完成了2組道岔共計(jì)114塊板的精調(diào)任務(wù)。為滬杭高速鐵路按期鋪軌創(chuàng)造了先決條件，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。本文根據(jù)客運(yùn)專線的基本要求，介紹道岔板精調(diào)測(cè)量方法，研究控制道岔板鋪設(shè)精度的施工工藝。

2 道岔板施工流程

CPⅢ控制網(wǎng)測(cè)量評(píng)估→底座板施工→底座板驗(yàn)收→GRP及道岔板板角特征點(diǎn)的放樣→GRP基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量→GRP基準(zhǔn)點(diǎn)評(píng)估→道岔板吊裝上橋→道岔板粗鋪→道岔板精調(diào)→CA砂漿灌注→道岔板復(fù)測(cè)。

3 測(cè)量準(zhǔn)備

3.1 施工條件

CPⅢ控制網(wǎng)測(cè)量評(píng)估通過，道岔區(qū)底座板澆筑完成并通過驗(yàn)收。

3.2 儀器設(shè)備

配合道岔板精調(diào)所須儀器，全站儀應(yīng)具備自動(dòng)照準(zhǔn)、自動(dòng)觀測(cè)、自動(dòng)記錄的功能。精度應(yīng)達(dá)到方向測(cè)量中誤差不大于 ±1″，測(cè)距中誤差不大于 ±(1 mm+2 ppm);電子水準(zhǔn)儀精度不低于0.5 mm/km;球棱鏡互換偏差不大于0.3 mm。

3.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

依據(jù)中國(guó)鐵道科學(xué)研究院“42號(hào)聯(lián)絡(luò)線右開道岔板式無砟軌道道岔板平面布置圖”及線路參數(shù)，編制數(shù)據(jù)庫。道岔板平面布置圖提供的各控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算每塊板四角定位點(diǎn)的施工坐標(biāo)。將施工坐標(biāo)根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為道岔區(qū)大地坐標(biāo)系。道岔板高程數(shù)據(jù)是根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的軌面高程計(jì)算道岔板一對(duì)特征點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程，利用數(shù)據(jù)庫的相對(duì)位置和軟件的計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。必須找出一對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行校核，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤。

3.4 軟件準(zhǔn)備

根據(jù)42號(hào)道岔的特點(diǎn)，采用SSPS-Boegl道岔精調(diào)系統(tǒng)，成都普羅米新研發(fā)的GRP數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

SSPS-Boegl系統(tǒng)配合高精度全站儀利用其高精度的電子原器件計(jì)算處理器，測(cè)量和計(jì)算道岔板數(shù)據(jù)要素，進(jìn)而控制調(diào)節(jié)道岔板的幾何參數(shù)已達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求。

配備GRP數(shù)據(jù)采集軟件，配合全站儀實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化、數(shù)據(jù)觀測(cè)記錄的智能化，減少了人為因素對(duì)測(cè)量精度的影響。

4 CPⅢ的復(fù)測(cè)

CPⅢ控制網(wǎng)是保證精調(diào)的首要條件，首先對(duì)CPⅢ控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)并評(píng)估。根據(jù)鐵建設(shè)函［2006］189號(hào)《高速鐵路無砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南》的規(guī)定，CPⅢ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)精度應(yīng)滿足以下要求。

(1)測(cè)站設(shè)在兩對(duì) CPⅢ點(diǎn)中間，觀測(cè)距離≤150 m。

(2)每個(gè)觀測(cè)站的CPⅢ點(diǎn)不少于3對(duì)。

(3)平差后CPⅢ點(diǎn)未復(fù)測(cè)坐標(biāo)與原始坐標(biāo)分量較差不應(yīng)大于1 mm，高程較差不應(yīng)大于0.5 mm。

(4)自由設(shè)站三維坐標(biāo)分量差不應(yīng)大于表1要求。

表1 CPⅢ控制點(diǎn)復(fù)測(cè)分量偏差 mm

5 底座板的復(fù)測(cè)

底座板的高程控制精度是影響道岔板鋪設(shè)精度的重要因素:必須對(duì)底座板高程復(fù)測(cè)，提前對(duì)不合格的部位和區(qū)域進(jìn)行處理，這樣也能避免對(duì)GRP點(diǎn)的擾動(dòng)及粗鋪完成后因砂漿調(diào)整層的厚度不夠再次提板對(duì)道岔板的外觀損傷和發(fā)生變形。底座板的復(fù)測(cè)高程應(yīng)控制在±5 mm誤差范圍。

6 GRP基準(zhǔn)點(diǎn)及道岔板定位點(diǎn)放樣

混凝土底座板施工完成后，依據(jù)軌道控制點(diǎn)(CPⅢ)，采用全站儀自由設(shè)站極坐標(biāo)法放樣軌道板定位點(diǎn)和GRP點(diǎn)。軌道板定位點(diǎn)和GRP點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)于混凝土底座板上，軌道板定位點(diǎn)與GRP點(diǎn)連線應(yīng)垂直于直股中線。放樣GRP點(diǎn)的同時(shí)將道岔板定位點(diǎn)也同時(shí)進(jìn)行放樣，并在底座板上彈出邊線為粗鋪?zhàn)鳒?zhǔn)備。放樣精度應(yīng)滿足下列要求。

(1)軌道板定位點(diǎn)的放樣距離≤100 m。

(2)軌道板定位點(diǎn)平面定位允許偏差≤5 mm。

(3)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)平面定位允許偏差≤5 mm。

7 GRP基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量

7.1 平面測(cè)量

軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的平面測(cè)量應(yīng)左右線路分開進(jìn)行測(cè)量，在底座板張拉連接并鎖定后，粗鋪軌道板之前進(jìn)行，采用全站儀自由設(shè)站極坐標(biāo)法進(jìn)行觀測(cè)，直接測(cè)量各點(diǎn)的坐標(biāo)，外業(yè)采用自動(dòng)記錄方式，特別注意輸入點(diǎn)號(hào)的正確性。自由設(shè)站點(diǎn)應(yīng)盡量靠近左線或右線基準(zhǔn)點(diǎn)的連線。軌道基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)不應(yīng)少于3次。CPⅢ點(diǎn)觀測(cè)不應(yīng)少于4次。一個(gè)測(cè)站結(jié)束后搬至下一站后，每站觀測(cè)距不超過70 m，至少觀測(cè)11個(gè)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)，重復(fù)觀測(cè)上一測(cè)站的CPⅢ點(diǎn)不應(yīng)少于2對(duì)，重復(fù)觀測(cè)上一測(cè)站觀測(cè)的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)3～5個(gè)。本站觀測(cè)的所有軌道基準(zhǔn)點(diǎn)(包含重復(fù)觀測(cè)上一站的軌道基準(zhǔn)點(diǎn))都必須位于測(cè)站的同一側(cè)。每站軌道基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量時(shí)，采用同一組棱鏡三腳座和精密棱鏡。在觀測(cè)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)由遠(yuǎn)及近完成全部軌道基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量。每次安置棱鏡三腳座時(shí)，要精確整平棱鏡三腳座，在棱鏡三腳座移動(dòng)過程中，棱鏡應(yīng)始終面對(duì)全站儀。測(cè)量精度應(yīng)滿足下列要求。

(1)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)各測(cè)回測(cè)量的坐標(biāo)值與其平均值間的較差≤0.4 mm。

(2)重迭軌道基準(zhǔn)點(diǎn)的平面位置允許偏差:橫向≤0.3 mm，縱向≤0.4 mm。

(3)相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)的平面相對(duì)精度≤0.2 mm。

7.2 高程測(cè)量

高程測(cè)量應(yīng)該在軌道板擺放或粗鋪之后進(jìn)行，采用幾何水準(zhǔn)方法，按照附合水準(zhǔn)方法和中視水準(zhǔn)測(cè)量方法相結(jié)合進(jìn)行施測(cè)，軌道基準(zhǔn)點(diǎn)一般作為中視點(diǎn)，除首末CPⅢ點(diǎn)外，其余CPⅢ點(diǎn)作為附合水準(zhǔn)線路的轉(zhuǎn)點(diǎn)。采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行往返觀測(cè)，起閉于CPⅢ點(diǎn)，附合水準(zhǔn)線路長(zhǎng)度約為300 m。在軌道基準(zhǔn)點(diǎn)上立尺時(shí)，水準(zhǔn)尺須使用水準(zhǔn)尺適配器，在CPⅢ點(diǎn)立尺時(shí)，不使用水準(zhǔn)尺適配器，須使用與CPⅢ網(wǎng)測(cè)量時(shí)一致的水準(zhǔn)測(cè)量桿。水準(zhǔn)尺適配器常數(shù)需準(zhǔn)確測(cè)定，同時(shí)保證水準(zhǔn)尺適配器與軌道基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)釘?shù)钠ヅ??；鶞?zhǔn)點(diǎn)高程測(cè)量應(yīng)滿足以下要求。

(1)單程水準(zhǔn)測(cè)量閉合差≤0.5 mm。

(2)一次相對(duì)多次高程測(cè)量平均值允許誤差0.3 mm。

(3)相鄰點(diǎn)間的相對(duì)精度0.1 mm。

8 道岔板吊裝與粗鋪

滬杭高速鐵路42號(hào)橋上板式道岔，位于海杭特大橋筧橋線路所橋段，墩高在17～18 m。道岔板采用吊車上橋配合倒運(yùn)板車進(jìn)行。道岔板上橋前應(yīng)對(duì)道岔板提前驗(yàn)收，上橋后道岔板用5 cm小方木支墊平穩(wěn)。

道岔板粗鋪以放樣板角特征點(diǎn)為基準(zhǔn)，四周邊線為參考進(jìn)行人機(jī)反復(fù)測(cè)量調(diào)整粗鋪就位，粗放到位后用精調(diào)爪更換道岔板下面的支撐方木，用精調(diào)爪微調(diào)道岔板達(dá)到以下粗鋪要求。

(1)道岔板平面偏差控制在±5 mm。

(2)道岔板高程偏差控制在±5 mm。

在施工過程提高粗鋪精度，對(duì)提高精調(diào)效率起到?jīng)Q定性作用。

9 道岔板精調(diào)

9.1 儀器定向

將儀器安裝在強(qiáng)制對(duì)中測(cè)量標(biāo)架之上，利用GRP基準(zhǔn)點(diǎn)安放儀器及后視棱鏡。調(diào)整標(biāo)架上的水準(zhǔn)氣泡，整平儀器。利用儀器的定向功能瞄準(zhǔn)后視棱鏡，定位向后反測(cè)后視坐標(biāo)各項(xiàng)不符值均不得超限，如果超限必須重新設(shè)站。儀器架設(shè)距后視棱鏡，控制在11.5～20 m。

道岔板精調(diào)如圖1所示。

9.2 道岔板調(diào)板方法

圖1 道岔板精調(diào)

道岔板的調(diào)整順序:按照板號(hào)遞增的順序依次進(jìn)行調(diào)板作業(yè)。全站儀定向完成后，安裝測(cè)點(diǎn)棱鏡。將棱鏡安放在四角最外側(cè)螺栓孔上，棱鏡轉(zhuǎn)換套筒底部應(yīng)和道岔板頂面密貼無縫，棱鏡面向全站儀方向。運(yùn)用全站儀的自動(dòng)照準(zhǔn)功能依次測(cè)量每個(gè)角點(diǎn)棱鏡，根據(jù)偏差值調(diào)整道岔板。道岔板按照先方向后高程的順序進(jìn)行。四角測(cè)量完成以后，須對(duì)其他點(diǎn)位進(jìn)行復(fù)核測(cè)量無誤后保存數(shù)據(jù)。為確保道岔板的平順性，各個(gè)板間必須進(jìn)行搭接處理。道岔板精調(diào)精度要求見表2。

表2 道岔板精調(diào)精度指標(biāo) mm

10 道岔板復(fù)測(cè)

CA砂漿灌注完成后，需對(duì)成品道岔板的平面及高程進(jìn)行復(fù)核測(cè)量根據(jù)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估道岔板精度，形成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

儀器架設(shè)在直股的軸線上，架設(shè)高度與CPⅢ控制點(diǎn)在同一高度。以4對(duì)CPⅢ控制點(diǎn)為后視，自由設(shè)站，依次測(cè)量道岔板四角定位棱鏡坐標(biāo)。各測(cè)站點(diǎn)間應(yīng)有重復(fù)的測(cè)量點(diǎn)，至少2對(duì)。道岔板復(fù)測(cè)精度要求見表3。

表3 道岔板復(fù)測(cè)指標(biāo) mm

11 精調(diào)過程中難點(diǎn)問題研究

滬杭客運(yùn)專線現(xiàn)今已經(jīng)開始運(yùn)營(yíng)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。道岔板鋪設(shè)過程遇到了不少技術(shù)難題，經(jīng)過認(rèn)真分析討論，實(shí)踐摸索驗(yàn)證，最終都得到很好的解決。以下談?wù)勎覀兙{(diào)過程對(duì)技術(shù)難點(diǎn)問題的探討與研究。

11.1 對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的復(fù)核

確認(rèn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤方可進(jìn)行精調(diào)作業(yè)。數(shù)據(jù)復(fù)核包括以下幾點(diǎn)。

(1)依照線路參數(shù)根據(jù)圖紙對(duì)道岔板的控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行平面及高程復(fù)核。道岔板的板縫里程要實(shí)現(xiàn)與岔前岔后過渡板里程的閉合。

(2)對(duì)CPⅢ、GRP數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，CPⅢ和GRP點(diǎn)必須通過有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)評(píng)估后方可使用。精調(diào)過程中，還須對(duì)使用的GRP測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行檢查。

(3)各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與軟件的輸入要閉合。數(shù)據(jù)的輸入必須有專人復(fù)核，確保各種參數(shù)輸入的準(zhǔn)確性。

11.2 GRP點(diǎn)的測(cè)量評(píng)估

GRP測(cè)量數(shù)據(jù)能否達(dá)到精度要求是制約軌道板精調(diào)的關(guān)鍵工序，必須通過評(píng)估，測(cè)量過程應(yīng)做到以下幾方面。

(1)測(cè)量?jī)x器使用前必須校驗(yàn)，滿足精度要求。GRP的測(cè)量要選擇在溫度穩(wěn)定，施工干擾小的時(shí)間段進(jìn)行。

(2)為減少GRP的測(cè)量的誤差，勤檢查三角架，及時(shí)對(duì)污垢及棱鏡表面水珠進(jìn)行清理，測(cè)量前檢查清理測(cè)釘凹槽內(nèi)的雜物，同時(shí)盡可能縮短兩次觀測(cè)的時(shí)間間隔，避免產(chǎn)生誤差，確保測(cè)量成果順利通過評(píng)估。

12 體會(huì)和建議

滬杭高速鐵路在2010年9月28日試運(yùn)營(yíng)階段最高時(shí)速達(dá)到416.6 km，道岔板已經(jīng)安裝完成并通過了驗(yàn)收，外觀質(zhì)量和精度均達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

(1)利用此道岔板精調(diào)技術(shù)鋪設(shè)的道岔板，質(zhì)量及精度都滿足了高速鐵路道岔板的各項(xiàng)指標(biāo)。

(2)高精度的測(cè)量必須引入科學(xué)的測(cè)量技術(shù)，必須有可靠的儀器及軟件支持。

(3)道岔板的精調(diào)應(yīng)選擇在晚上進(jìn)行，避開施工干擾大的時(shí)間段。

(4)加大對(duì)成品的保護(hù)，盡量縮短精調(diào)和灌漿的時(shí)間間隔，設(shè)置警戒區(qū)和標(biāo)識(shí)牌。

(5)加大對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，提高操作人員的施工水平和熟練程度，保證施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，確保節(jié)點(diǎn)工期實(shí)現(xiàn)。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2009.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10601—2009 高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范(條文說明)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2010.

［3］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)函［2009］674號(hào) 高速鐵路鐵路無砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2009.

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部.GB/T15314—1994 精密工程測(cè)量規(guī)范［S］.北京:1994.

［5］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50026—2007 工程測(cè)量規(guī)范［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

［6］科技基［2008］173號(hào) 客運(yùn)專線鐵路道岔區(qū)板式無砟軌道混凝土道岔板暫行技術(shù)條件［S］.

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