黃正新，孫丕川，韓志晟

(1.武漢光谷交通建設(shè)有限公司，湖北 武漢 430000； 2.北京城建勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101)

1 引 言

隨著全國各城市現(xiàn)代化建設(shè)不斷擴(kuò)展，城市交通運(yùn)營壓力越來越大，因此，發(fā)展速度快、容量大的新型交通技術(shù)成為必然選擇?，F(xiàn)代有軌電車以其建設(shè)速度快、建設(shè)成本相對較低且運(yùn)輸能力強(qiáng)的特點(diǎn)，逐漸被各城市交通運(yùn)營部門所認(rèn)可并得到快速發(fā)展。作為施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，精密工程測量將直接影響工程質(zhì)量和操作安全性。它是建設(shè)項(xiàng)目各個(gè)階段的基礎(chǔ)性工作之一。電車的安全和平穩(wěn)運(yùn)營取決于軌道的平順性、穩(wěn)定性和高精度的軌道結(jié)構(gòu)。軌道精確調(diào)整是基于精確的測量控制。因此，對我國現(xiàn)階段有軌電車建設(shè)現(xiàn)狀，并結(jié)合武漢有軌電車施工實(shí)際案例，對有軌電車施工和運(yùn)營過程中精密工程測量的主要工作內(nèi)容和技術(shù)方法進(jìn)行了研究和應(yīng)用，對完善有軌電車精密工程測量控制體系，形成一整套成熟的應(yīng)用流程具有重要意義。

2 城市有軌電車發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

1879年，德國工程師Werner von Siemens首次提出使用電動(dòng)軌道車輛。兩年后，西門子-哈爾斯克公司建造了第一條帶電牽引的電車線路，標(biāo)志著有軌電車的正式誕生。2007年，天津?yàn)I海新區(qū)開通國內(nèi)第一條膠輪導(dǎo)軌有軌電車線路，我國現(xiàn)代有軌電車正式步入開端。2013年8月，沈陽渾南新區(qū)有軌電車開通運(yùn)營，采用100%和70%低地板鋼輪鋼軌有軌電車車輛，是我國首個(gè)開通成網(wǎng)運(yùn)營的有軌電車項(xiàng)目。隨著國家新型城鎮(zhèn)化以及公交優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)，有軌電車在國內(nèi)興起了建設(shè)熱潮。截至2018年12月，全國共有16個(gè)城市，300條電車線路開始運(yùn)營，總里程為 362.187 km，標(biāo)志著中國現(xiàn)代有軌電車進(jìn)入高速發(fā)展期[10]。中國大陸有軌電車運(yùn)營線的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 中國大陸有軌電車運(yùn)營線路統(tǒng)計(jì)

3 立法及標(biāo)準(zhǔn)

3.1 立法情況

由于有軌電車的特殊性，其建設(shè)運(yùn)營要遵循《中華人民共和國道路交通安全法》和《城市軌道交通運(yùn)營管理辦法》。

而地方層面已頒布實(shí)施的有軌電車相關(guān)法律法規(guī)存在兩種情況，一種是針對有軌電車建立專項(xiàng)管理辦法，另一種是將有軌電車納入當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)公共交通或軌道交通管理辦法中。

南京、珠海、淮安、深圳、紅河州和武漢6個(gè)城市(或地區(qū))已經(jīng)開通或即將開通運(yùn)營有軌電車，并且分別出臺了有軌電車專項(xiàng)管理辦法，如表1所示。

各地有軌電車專項(xiàng)管理辦法 表1

各地相關(guān)公共交通管理辦法 表2

北京、青島、廣州、長春、成都、大連和蘇州等城市將有軌電車作為城市公共交通的一部分納入當(dāng)?shù)氐墓步煌ɑ蜍壍澜煌ü芾磙k法進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定，如表2所示。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)情況

與地鐵相比，有軌電車尚未建立標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量嚴(yán)重不足。

國家標(biāo)準(zhǔn)層面，已發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，其中2項(xiàng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間較早，與目前有軌電車的發(fā)展不相適應(yīng)。除了《有軌電車試運(yùn)營基本條件》(JT/T 1091-2016)，還有6個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，缺乏設(shè)計(jì)和施工等系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，對當(dāng)前有軌電車的發(fā)展缺乏指導(dǎo)意義。

近年來，按照國家深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革的要求，相關(guān)協(xié)會和學(xué)會等團(tuán)體立足于有軌電車系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)、設(shè)計(jì)及運(yùn)營各個(gè)環(huán)節(jié)，開展了有軌電車標(biāo)準(zhǔn)體系及編制工作。多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將于近兩年陸續(xù)發(fā)布。

4 現(xiàn)代有軌電車精密工程測量的主要內(nèi)容

為了保證有軌電車的順利建設(shè)，首先必須建設(shè)一套整體的高精度的測量體系。測量精度的好壞將直接決定整個(gè)建設(shè)過程及后期運(yùn)營期工作的順利與否。在有軌電車的整個(gè)建設(shè)過程中，施工單位對測量工作負(fù)首要責(zé)任，由監(jiān)理負(fù)責(zé)對施工單位的工作進(jìn)行督檢。同時(shí)，對一些關(guān)鍵的測量工作，如線下工程結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測和CPⅢ控制網(wǎng)測量工作，一般均由業(yè)主直接委托專業(yè)的第三方測量檢測單位進(jìn)行咨詢評估及檢測，以確保各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)結(jié)構(gòu)滿足要求[1，2]。精密工程測量的主要內(nèi)容和流程示意圖如圖2所示。

圖2 施工過程精密測量工作主要內(nèi)容和流程示意圖

上述精密測量工作內(nèi)容，各參建單位分工如下：

(1)第三方測量檢測單位：負(fù)責(zé)全線平面控制網(wǎng)及高程控制網(wǎng)的首次建網(wǎng)測量和復(fù)測，并對施工單位進(jìn)行成果交樁。根據(jù)合同要求對建設(shè)過程中各測量環(huán)節(jié)進(jìn)行把控、咨詢評估和檢測。

(2)施工單位：第三方單位交樁后，對控制網(wǎng)進(jìn)行定期復(fù)測和維護(hù)；對測量控制網(wǎng)進(jìn)行加密；建設(shè)施工監(jiān)測網(wǎng)；CPⅢ控制網(wǎng)建網(wǎng)與復(fù)測；軌道精調(diào)及平順性檢測；打灰后的長軌精調(diào)及其平順性檢測；竣工測量。

5 有軌電車工程測量的主要技術(shù)方法

5.1 精密控制網(wǎng)測量與維護(hù)

精密控制網(wǎng)(以下簡稱精測網(wǎng))是工程后續(xù)所有測量工作的基礎(chǔ)，所以，需要對其進(jìn)行定期和不定期復(fù)測，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。筆者通過本人多年工作經(jīng)驗(yàn)及學(xué)習(xí)其他城市有軌電車工程管理經(jīng)驗(yàn)，對如何做好復(fù)測與加密測量管理工作得出以下總結(jié)：

(1)對全工程的測量工作統(tǒng)一組織、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一方法，進(jìn)行集中管理和控制，并安排專職人員全程負(fù)責(zé)。

(2)對于精測網(wǎng)的建立及維護(hù)等重要測量工作，由專業(yè)的第三方評估團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。要求其編制相應(yīng)的測量管理辦法、評估細(xì)則及技術(shù)方案。

(3)督促施工單位人員加強(qiáng)培訓(xùn)，提高施工測量人員的技術(shù)水平，并監(jiān)督其做好精密測量實(shí)施方案關(guān)鍵測量環(huán)節(jié)等工作。

5.2 對全線交叉路口標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核

有軌電車大多為地面工程，軌道面高程與地面的高程要高度一致，這樣才能滿足市政道路的行車需要和軌道的高度平順。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)使用的地形圖資料一般采用從當(dāng)?shù)販y繪部門收集或單獨(dú)委托測量單位測量的 1∶500的地形圖，高程精度不能滿足有軌電車在交叉路口的高程需要。因此第三方單位進(jìn)場后，需要對全線的十字路口的標(biāo)高按照四等水準(zhǔn)的要求進(jìn)行復(fù)測。

5.3 線下工程結(jié)構(gòu)變形測量

有軌電車路面線較多，軌道和道床基礎(chǔ)受外界影響較大，因此對有軌電車的高程控制應(yīng)更加嚴(yán)格，且目前尚未有專門的有軌電車測量規(guī)范支撐，因此軌道鋪設(shè)需要對鋪軌條件進(jìn)行評估，不能貿(mào)然鋪軌。線下結(jié)構(gòu)變形測量結(jié)果是能否順利鋪軌的依據(jù)，直接關(guān)系到后者的成敗。筆者根據(jù)自身多年管理經(jīng)驗(yàn)及與專業(yè)隊(duì)伍的溝通，總結(jié)出以下幾個(gè)方面來提高線下工程結(jié)構(gòu)變形測量管理工作：

(1)完善組織結(jié)構(gòu)，委托專業(yè)的第三方測量單位，制定結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測方案及相應(yīng)的管理辦法，做好對各施工單位的監(jiān)督和審查工作。

(2)第三方單位應(yīng)加強(qiáng)對施工單位人員專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)和交底，加強(qiáng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的咨詢力度，確保全過程咨詢的質(zhì)量。定期和不定期進(jìn)行整個(gè)工作線的抽樣檢查，以檢查施工單位觀測數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。

(3)第三方測量單位應(yīng)在一些關(guān)鍵部位進(jìn)行并行檢查，檢測的量應(yīng)不低于30%軌道的在施總量。在施工過程中的測量問題應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，避免鋪設(shè)軌道的工作誤差。

(4)關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測委托給第三方，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)是真實(shí)可靠的，為了獲得真實(shí)的結(jié)構(gòu)變形和準(zhǔn)確地把握軌道的施工時(shí)機(jī)。

施工沉降控制標(biāo)準(zhǔn)：整體道床路基普通路基工后沉降 ≤50 mm，差異沉降 ≤20 mm，路橋，路涵過渡段工后差異沉降 <10 mm，路基與橋梁或涵澗折角<1.6/1000。

工程驗(yàn)收前，施工單位要持續(xù)對結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行監(jiān)測，并繼續(xù)保護(hù)監(jiān)測點(diǎn)位，及時(shí)移交相關(guān)數(shù)據(jù)。

5.4 CPⅢ軌道控制網(wǎng)測量

CPⅢ作為在高速鐵路中已得到成熟應(yīng)用的一種技術(shù)，將其引進(jìn)有軌電車工程建設(shè)中來是一種必然的趨勢，CPⅢ軌道控制網(wǎng)成果質(zhì)量好壞將直接影響到后續(xù)一系列軌道施工工作。筆者認(rèn)為要做好CPⅢ測量管理工作應(yīng)從以下幾方面入手：

(1)完善組織結(jié)構(gòu)建設(shè)，委托專業(yè)的第三方評估團(tuán)隊(duì)進(jìn)行咨詢評估，并準(zhǔn)備專業(yè)的技術(shù)解決方案，管理辦法，并咨詢評估規(guī)則；對全線的CPⅢ相關(guān)的一系列技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，并定期和不定期對測量人員進(jìn)行技術(shù)交底和考核；對測量工作進(jìn)行督查和指導(dǎo)，對出現(xiàn)的問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，對測量成果進(jìn)行評估，編制評估驗(yàn)收報(bào)告。

(2)施工單位按照建設(shè)單位和第三方測量單位的安排，做好CPⅢ控制網(wǎng)測量前期準(zhǔn)備工作是非常重要的。

(3)嚴(yán)格管理所有相關(guān)手續(xù)，并完善考核，審批和審查過程。

(4)相鄰地段控制網(wǎng)的銜接方法、交接手續(xù)及軌道施工嚴(yán)格控制，軌道先施工單位必須預(yù)留足夠場地以便后進(jìn)場單位順接。

(5)第三方測量單位應(yīng)對CPⅢ測量的全過程提供有力的技術(shù)支持，監(jiān)理作為管理單位應(yīng)對全線CPII和CPⅢ點(diǎn)的布設(shè)位置進(jìn)行督查(特殊部位需設(shè)計(jì)單位配合)，為后續(xù)施工提供穩(wěn)定可靠的基準(zhǔn)，從而提高工程質(zhì)量。

(6)正式工程驗(yàn)收前，施工單位必須做好控制網(wǎng)點(diǎn)位的保護(hù)工作，若發(fā)現(xiàn)破壞應(yīng)及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)測[4～9]。

5.5 無砟軌道調(diào)整測量

無砟軌道幾何參數(shù)的控制是工程整體質(zhì)量及后期正常運(yùn)營、列車乘坐舒適性等的基礎(chǔ)。對該項(xiàng)工作的施工測量管理應(yīng)做好以下幾個(gè)方面的工作：

(1)委托第三方測量單位進(jìn)行平行檢測：平行檢測的地段主要為各銜接地段及容易產(chǎn)生問題的地段，平行檢測量不少于在施測量總量的30%，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工測量問題并處理，避免施工單位瞞報(bào)測量問題而造成不良后果。

(2)委托專業(yè)軌道施工測量公司：作為負(fù)責(zé)軌道施工測量工作主要責(zé)任單位，施工單位應(yīng)具有資格和能力，以確保工期和質(zhì)量，并確保軌道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。

(3)施工單位須嚴(yán)格完成打灰前軌道精調(diào)和打灰后的軌道復(fù)測工作，并將無砟軌道施工過程涉及的所有軌道幾何及測量成果等信息進(jìn)行妥善保存并上交，有專業(yè)單位進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)軌道幾何參數(shù)不滿足設(shè)計(jì)要求及時(shí)通知相關(guān)單位進(jìn)行處理，無法調(diào)整時(shí)應(yīng)及時(shí)將無砟軌道拆除重做[3]。

軌排精調(diào)及平順性測量采用軌檢小車進(jìn)行。使用軌道幾何狀態(tài)測量儀之前，對軌道施工圖紙進(jìn)行審核，采用最新的軌道基礎(chǔ)控制網(wǎng)測量成果，并將線路平面、縱斷面設(shè)計(jì)參數(shù)和曲線超高值等錄入軌道幾何狀態(tài)測量儀，軌道基礎(chǔ)控制點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入至智能型全站儀中，并復(fù)核無誤，同時(shí)檢校軌道幾何狀態(tài)測量儀。CPⅢ控制網(wǎng)、全站儀、軌檢小車進(jìn)行鋪軌示意圖如圖3所示：

圖3CPⅢ控制網(wǎng)、全站儀、軌檢小車進(jìn)行鋪軌示意圖

5.6 無砟軌道平面及高程控制

5.6.1 設(shè)計(jì)要求

軌道精調(diào)允許偏差 表3

5.6.2 施工控制

(1)軌排鋪設(shè)

架設(shè)鋼軌支承架應(yīng)注意：

①鋼軌支承架立柱所在的基底應(yīng)為平整堅(jiān)硬面。

②為避免鋼軌低接頭，接頭處支承架間距應(yīng)適當(dāng)加密。

③鋼軌支承架如與預(yù)留管溝有矛盾時(shí)，必須調(diào)整支撐架位置。

(2)初步調(diào)整軌道位置

①使用特殊的直角尺和通用道尺，并通過目視調(diào)整補(bǔ)充以調(diào)整軌道的標(biāo)高、軌距、水平及方向，精度不超過 ±20 mm。

②調(diào)整扣件位置。

a.當(dāng)扣件位置與軌道橫穿設(shè)備發(fā)生矛盾時(shí)，調(diào)整相鄰扣件間距避讓。

b.扣件承軌槽邊緣距結(jié)構(gòu)縫不小于 50 mm，如扣件不能按設(shè)計(jì)位置布置時(shí)，可在相鄰三組扣件間調(diào)整。

c.精確調(diào)整軌道位置

每一支承架都要逐一調(diào)整，支撐框架的調(diào)整往往會影響鄰近的支撐框架的調(diào)整，它需要反復(fù)多次，直到滿足施工精度要求。

用鋼軌支承架將軌排架起后，通過專業(yè)道尺(使用前應(yīng)進(jìn)行校正，精度為 0.5 mm)通過旋轉(zhuǎn)支架立柱螺旋來調(diào)整導(dǎo)軌的高度，并通過軌道螺栓來調(diào)整軌道的方向，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

d.軌道調(diào)整精度應(yīng)符合規(guī)范要求。

(3)軌道精調(diào)

軌道的微調(diào)是能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)軌道位置的關(guān)鍵過程。

使用軌檢小車對軌道幾何參數(shù)進(jìn)行測量，并輔助人工進(jìn)行軌道調(diào)整，不斷重復(fù)上述工作，直到滿足要求。

6 有軌電車工程測量的實(shí)踐應(yīng)用

東湖國家自主創(chuàng)新示范區(qū)有軌電車T1、T2線建設(shè)前，建設(shè)單位進(jìn)行了第三方測量單位的招標(biāo)，引入了專業(yè)的測量單位。在施工過程中，進(jìn)行全過程的測量管理和關(guān)鍵工序檢測，通過精確地測量控制，保證了T1、T2線線形平順及穩(wěn)定。筆者全程參與了T1、T2線的建設(shè)，對有軌電車測量的重要控制環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析和總結(jié)。

通過上述各項(xiàng)重要測量環(huán)節(jié)的控制，保證了有軌電車施工的順利、高質(zhì)量地完成，極大地提高了鋼軌的線形平順及高穩(wěn)定、高精度的軌下結(jié)構(gòu)施工。有軌電車T1線軌道鋪設(shè)質(zhì)量分析節(jié)選如表4所示，從表中可以看出，軌距實(shí)測值與設(shè)計(jì)值差值最大為 1 mm，超高實(shí)測值與設(shè)計(jì)值差值最大為 1.2 mm，三角坑扭曲最大值為 1.4 mm，軌道高度平順，軌道調(diào)整分析表如表5所示。T1、T2線通車后通過多次乘車體驗(yàn)和調(diào)查，驗(yàn)證了軌道的平順度，舒適度受到了廣大市民的一致好評，體現(xiàn)了測量工作的重要價(jià)值。

軌道鋪設(shè)質(zhì)量分析表 表4

軌道調(diào)整分析表 表5

線路沉降觀測結(jié)果：

基底沉降監(jiān)測：每100 m左右設(shè)一個(gè)監(jiān)測斷面。路基填筑前，于路基基底地面預(yù)埋沉降板進(jìn)行監(jiān)測，每個(gè)監(jiān)測斷面設(shè)置一個(gè)沉降板，沉降板位于線路中心線位置，左右線交替設(shè)置。填方段每 50 m左右設(shè)置一個(gè)沉降板。

沉降板安裝前應(yīng)先將地面整平(可鋪設(shè) 0.1 m厚中粗砂)，注意保持底板的水平及垂直度。地面沉降量用儀器測量，精度須滿足規(guī)范中沉降觀測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。精度要求準(zhǔn)確到 ±1 mm，讀取位數(shù)至 0.1 mm。每次的數(shù)據(jù)要及時(shí)整理并出具“填土高～時(shí)間～沉降量”關(guān)系曲線圖。道床板施工前廢除沉降板，采用砂漿或C15混凝土填充套管。

路基面監(jiān)測：支承層施工時(shí)埋設(shè)觀測樁用于運(yùn)營期觀測路基面變形，套筒內(nèi)埋設(shè)螺紋鋼釘或 φ20 mm鋼筋頂磨圓并刻畫十字，綠化鋪裝段觀測標(biāo)設(shè)套管，套筒內(nèi)填充砂漿或C15混凝土。每 200 m左右設(shè)一個(gè)監(jiān)測斷面，觀測樁左右交錯(cuò)布置。T1、T2線路基及橋梁段沉降觀測累計(jì)最值，T1、T2線路路基沉降監(jiān)測成果圖分別如表6、圖4所示。

T1、T2線路基及橋梁段沉降觀測累計(jì)最值 表6

圖4T1、T2線路路基沉降監(jiān)測成果圖

7 結(jié) 語

目前，有軌電車建設(shè)過程中由測量導(dǎo)致的工程問題，大多因?yàn)闇y量技術(shù)能力欠缺、測量未報(bào)先建、發(fā)現(xiàn)問題存在僥幸心理等原因所導(dǎo)致的，因此要做好有軌電車測量技術(shù)及管理工作，筆者認(rèn)為做好以下工作非常重要：

(1)理順測量管理程序，闡明參與單位的責(zé)任，并明確限定施工單位，施工單位和第三方測量單元之間的分工。

(2)建設(shè)單位一般缺少專業(yè)的測量團(tuán)隊(duì)，因此應(yīng)委托專業(yè)的第三方測量單位對重點(diǎn)工序的測量工作嚴(yán)格管控并協(xié)助建設(shè)單位進(jìn)行測量管理，如加強(qiáng)測量培訓(xùn)和交流，加強(qiáng)設(shè)備和人員管理，加強(qiáng)測量進(jìn)度和精度管理，加強(qiáng)考核等，對于重點(diǎn)工序的測量進(jìn)行指導(dǎo)和技術(shù)交底等。

(3)施工過程中的測量和結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測比較復(fù)雜和麻煩，且工作量很大。除了具有足夠的技術(shù)能力，施工單位必須配備足夠的人員和設(shè)備，測量數(shù)據(jù)必須保證準(zhǔn)確性和及時(shí)性，避免工程隱患和遺憾。。

因此，做好上述工作完全可以避免因?yàn)闇y量工作導(dǎo)致的工程問題，消除隱患，使有軌電車高質(zhì)量、高要求地完工投入運(yùn)營。