第一篇:高鐵測(cè)量系列04——無(wú)砟軌道鋪軌測(cè)量與精調(diào)技術(shù)
無(wú)砟軌道鋪軌測(cè)量與精調(diào)技術(shù)
王建華
(中鐵七局集團(tuán)有限公司,鄭州 4 5 0 0 1 6)概述
無(wú)砟軌道是以整體道床代替碎石道床的一種新型軌道,其平順性、穩(wěn)定性、精度和標(biāo)準(zhǔn)要求高,傳統(tǒng)的施工技術(shù)和工藝已不能滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的要求。這種新型的軌道結(jié)構(gòu),其靜態(tài)幾何狀態(tài)中線為2mm,高程2mm,軌距±1mm,檢測(cè)方法為全站儀配合軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x檢測(cè)。
對(duì)于無(wú)砟軌道要求的高標(biāo)準(zhǔn)性,施工中一般是采用全站儀配合靜態(tài)軌檢小車對(duì)已鋪設(shè)成型的線路軌道進(jìn)行測(cè)量,人工配合進(jìn)行線路調(diào)整。使用全站儀配合軌檢小車進(jìn)行軌道幾何狀態(tài)測(cè)量是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)細(xì)致的工作,再加上沒(méi)有成熟的調(diào)整順序和方法,會(huì)出現(xiàn)調(diào)整過(guò)一遍后,再進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)又出現(xiàn)線路的幾何狀態(tài)不能滿足規(guī)范要求,需進(jìn)行反復(fù)測(cè)量反復(fù)調(diào)整。不僅影響鋪軌精調(diào)的整體進(jìn)度,而且給鋼軌和扣件帶來(lái)一定的影響,最大的問(wèn)題是不能保證聯(lián)調(diào)聯(lián)試的正常進(jìn)行。在現(xiàn)有的施工技術(shù)條件下,如何在保證精調(diào)精度的同時(shí)提高鋪軌精調(diào)的速度,本文對(duì)此進(jìn)行探討,尋求一種快速的精調(diào)作業(yè)方法,提高鋪軌精調(diào)的速度。
合武鐵路的大別山隧道位于墩義堂至麻城之間,采用雙塊式無(wú)砟軌道,全長(zhǎng)13.256km。在隧道兩端分別設(shè)置25m的過(guò)渡段,設(shè)計(jì)線間距4.6m。隧道終點(diǎn)有一半徑7000m的曲線伸入隧道內(nèi),伸入長(zhǎng)度799.93m。隧道內(nèi)無(wú)砟軌道正線采用專用的雙塊式軌枕,按1600根/km布置。正線鋪設(shè)60kg/m U75V無(wú)螺栓孔新耐腐蝕鋼軌,隧道內(nèi)正線采用pandrol直列式扣件。軌道幾何尺寸要求
2.1 軌道動(dòng)態(tài)幾何尺寸要求
軌道動(dòng)態(tài)幾何尺寸的檢測(cè)是通過(guò)大型軌檢車進(jìn)行的,利用軌檢車試運(yùn)營(yíng)來(lái)檢測(cè)軌道在負(fù)重情況下的幾何狀態(tài)參數(shù),依列車運(yùn)營(yíng)時(shí)的平穩(wěn)性和乘坐舒適度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。為此,在進(jìn)行靜態(tài)軌道調(diào)整時(shí),也要以線路的平順性和相對(duì)關(guān)系為重點(diǎn)對(duì)線路進(jìn)行靜態(tài)調(diào)整。軌檢車在時(shí)速160km情況下的軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)指標(biāo)如表1所示。
2.2 軌道靜態(tài)幾何尺寸要求
軌道靜態(tài)幾何尺寸是指在線路不受外力的作用下,通過(guò)檢測(cè)手段得到的線路平面位置、高程與設(shè)計(jì)值之間的差值,靜態(tài)測(cè)量值可以顯示出建成結(jié)構(gòu)物的絕對(duì)位置。由于各種原因,施工后的軌道結(jié)構(gòu)物不一定完全達(dá)到設(shè)計(jì)線路平順性的要求,規(guī)范要求的軌道實(shí)際位置與設(shè)計(jì)位置偏差允許值如表2所示。
軌道靜態(tài)情況下要滿足線路平順性要求,就需要檢測(cè)各點(diǎn)在某一線路方向或高程方向左右的游離,這個(gè)方向就是需要擬合的線路正確方向,軌道各檢測(cè)點(diǎn)相對(duì)于擬合方向的線路偏差的限差,規(guī)范中做了規(guī)定如表3所示。
在進(jìn)行軌道精調(diào)時(shí)著重控制的技術(shù)指標(biāo)是軌道靜態(tài)幾何尺寸。軌道絕對(duì)位置的正確是線路符合設(shè)計(jì)要求的保證,而軌道的相對(duì)位置是行車安全和乘車舒適度的保證。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行軌道靜態(tài)相對(duì)位置的調(diào)整,才能保證列車運(yùn)行時(shí)的安全與乘車舒適性。
2.3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施控制的軌道靜態(tài)幾何尺寸要求
合武鐵路大別山隧道無(wú)砟軌道設(shè)汁速度為250km/h,規(guī)范規(guī)定的靜態(tài)檢核尺寸的限差為:10m弦長(zhǎng)的高低和軌向?yàn)?mm,水平為1mm,軌距為±1mm。精調(diào)后進(jìn)行列車動(dòng)態(tài)檢核時(shí)又發(fā)現(xiàn)軌距、軌頂面的高低存在一定的誤差。這說(shuō)明進(jìn)行列車動(dòng)態(tài)檢核更能體現(xiàn)出軌道的相對(duì)位置關(guān)系和軌道的幾何尺寸的變化率。規(guī)范規(guī)定的10m弦長(zhǎng)對(duì)軌道高低和軌向的控制實(shí)際上是對(duì)這2項(xiàng)指標(biāo)的變化率的控制,故對(duì)軌道水平和軌距也應(yīng)該用變化率來(lái)進(jìn)行控制。大別山隧道無(wú)砟軌道每2根軌枕間距為0.625m,對(duì)于每根軌枕都作為靜態(tài)幾何尺寸的檢查點(diǎn),相鄰2檢查點(diǎn)的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值之差作為這2點(diǎn)的變化率。從現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)情況看:無(wú)論是軌向、高低,還是水平、軌距這個(gè)變化率都應(yīng)控制在0.5mm以內(nèi),且這個(gè)變化率應(yīng)該在某一個(gè)定值上游離。軌道精調(diào)
3.1確定基本軌
在軌道的2根鋼軌中選擇1條作為基本軌,一般在一段線路中選擇沒(méi)有曲線超高的一條鋼軌作為高低基本軌;在曲線地段的外軌作為軌向基本軌?;拒壥擒壍缼缀纬叽缯{(diào)整的基礎(chǔ)軌,也是軌道調(diào)整的基本線,軌向基本軌的確定標(biāo)志著線路中心線的確定,在合武鐵路大別山隧道中選擇左軌作為高低基本軌,右軌作為軌向基本軌。因?yàn)樵谒淼莱隹谔幱幸蛔筠D(zhuǎn)曲線,右軌具有曲線超高。
3.2軌距的調(diào)整 軌距是軌道的重要幾何尺寸之一,也是最基礎(chǔ)的控制要素,在鋼軌鋪完后就應(yīng)對(duì)軌距進(jìn)行檢測(cè)。軌距的檢測(cè)方法采用帶有毫米刻度的道尺,讀數(shù)應(yīng)讀至0.1mm,并做好記錄,為下一步調(diào)整做好準(zhǔn)備。
調(diào)整按照1435.5mm的標(biāo)準(zhǔn)軌距進(jìn)行,2根軌枕間的軌距變化不應(yīng)超過(guò)0.5mm,對(duì)已經(jīng)調(diào)整過(guò)的地段重新進(jìn)行軌距檢測(cè),保證在1435~1436mm之間,其變化率不應(yīng)大于0.5mm。
3.3精測(cè)與調(diào)整
軌距調(diào)整完成后即可用軌檢小車進(jìn)行軌道靜態(tài)幾何尺寸的測(cè)量,測(cè)量是進(jìn)行軌向、軌頂面高程調(diào)整的基礎(chǔ)和依據(jù)。靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的精確與否直接影響到線路的精調(diào)質(zhì)量,測(cè)量時(shí)要嚴(yán)格按照軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x測(cè)量的順序和步驟進(jìn)行。在大別山隧道無(wú)砟軌道精調(diào)測(cè)量中采用德國(guó)的GEDO CE軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x和天寶全站儀以及配套的GEDO CE測(cè)量軟件。
3.3.1 精測(cè)方法
3.3.1.1 CPⅢ控制網(wǎng)布設(shè)形式
大別山隧道無(wú)砟軌道CPⅢ平面控制測(cè)量采用后方交會(huì)法施測(cè),其測(cè)量布網(wǎng)形式如圖1所示。
CPⅢ控制測(cè)量完成后利用鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司編程的后處理軟件進(jìn)行平差,平差后的相鄰點(diǎn)位中誤差應(yīng)小于1mm。
CPⅢ控制點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量按精密水準(zhǔn)測(cè)量的要求施測(cè),CPⅢ控制點(diǎn)高程測(cè)量在CPⅢ平面測(cè)量完成后進(jìn)行,并起閉于二等水準(zhǔn)基點(diǎn),且一個(gè)測(cè)段不應(yīng)少于3個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。
3.3.1.2 GEDO CE測(cè)量系統(tǒng)原理 采用全站儀自由設(shè)站,利用后方交會(huì)的測(cè)量方法和多對(duì)CPⅢ聯(lián)測(cè)得到點(diǎn)位精度小于1mm的全站儀設(shè)點(diǎn)三維坐標(biāo);全站儀測(cè)量利用軌檢小車上的棱鏡得到高精度的棱鏡坐標(biāo),通過(guò)小車的固定棱鏡得到坐標(biāo)值和高度值,計(jì)算得出線路的傾斜數(shù)據(jù)。將得到的測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合小車傳感器數(shù)據(jù),計(jì)算得出線路中線數(shù)據(jù)、超高值(測(cè)量)和傾斜高(測(cè)量);再將計(jì)算出的中線數(shù)據(jù)、超高值、傾斜高和線路設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較得到差值并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。軌檢小車計(jì)算原理如圖2所示。
3.3.2 測(cè)量
大別山隧道無(wú)砟軌道鋪軌精調(diào)采用6~8個(gè)CPⅢ控制點(diǎn)的后方交會(huì)法進(jìn)行全站儀設(shè)站,設(shè)站所測(cè)點(diǎn)殘值都應(yīng)滿足小于2mm的系統(tǒng)要求,站點(diǎn)的坐標(biāo)中誤差應(yīng)小于1mm。
全站儀架設(shè)在4對(duì)CPⅢ(左右線各4個(gè))中間并保持與小車?yán)忡R在同一條鋼軌上方;全站儀架設(shè)要最低,保持小車從小里程到大里程運(yùn)動(dòng)(也可以從大里程到小里程運(yùn)動(dòng)),小車?yán)忡R安置方向應(yīng)與固定端相對(duì)應(yīng),固定端安置在軌向參考軌上。設(shè)站時(shí)全站儀與小車的距離在80m以內(nèi),每次精調(diào)測(cè)設(shè)范圍最好控制在10-80m。每測(cè)設(shè)完1站后移動(dòng)1對(duì)CPⅢ,重新設(shè)站,全站儀倒退,每2次設(shè)站必須保持一定的重疊段(以10m為宜),測(cè)量布設(shè)如圖3所示。
3.3.3 數(shù)據(jù)整理
《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》要求軌道線路平順性指標(biāo)主要用10m弦控制,軌向和高低10m弦的最大偏差為2mm。10m弦的含義為:在線路上任意選取(或測(cè)量)3個(gè)點(diǎn),組成一條弦最大偏差不應(yīng)大于2mm。在大別山隧道無(wú)砟軌道測(cè)量中,GEDO CE測(cè)量系統(tǒng)的后處理軟件也列出了這幾項(xiàng)指標(biāo),該系統(tǒng)能自動(dòng)生成一個(gè)包含這幾項(xiàng)指標(biāo)在內(nèi)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)文件表格,生成的數(shù)據(jù)文件中有10m弦和30m弦2種(可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行定義),大別山隧道主要以30m弦2mm這項(xiàng)指標(biāo)控制。鐵道部最新頒布的鐵建函[2009]674號(hào)文件《高速鐵路無(wú)砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南》中規(guī)定軌道靜態(tài)平順度高低、軌向30m弦均為2mm。
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中根據(jù)實(shí)測(cè)形成的數(shù)據(jù)文件,對(duì)線路上的超限部分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,并重新對(duì)線路軌向、高低進(jìn)行擬合,形成一條滿足線路平順性要求的內(nèi)業(yè)擬合方向線,再依據(jù)這條擬合的方向線對(duì)各實(shí)測(cè)點(diǎn)的軌向和高低確定調(diào)整量,對(duì)測(cè)量點(diǎn)的鋼軌進(jìn)行調(diào)整。下面以表4為例具體說(shuō)明。
以表中60~53測(cè)量點(diǎn)來(lái)說(shuō)明具體數(shù)據(jù)分析調(diào)整方法:首先看軌頂高低的30m弦數(shù)據(jù)(測(cè)量數(shù)據(jù)可以形成10m、30m弦,為保證數(shù)據(jù)的可靠性這里采用30m弦2mm的限值),在整個(gè)30m弦軌頂高低偏差值項(xiàng)沒(méi)有大于2mm的檢核點(diǎn),這說(shuō)明該段線路在軌頂高低平順性中是平順的,滿足規(guī)范對(duì)線路高低平順性的要求,所以對(duì)本段軌頂面高程不需要進(jìn)行調(diào)整。而在本段的軌向(中心線)上可以看出對(duì)應(yīng)的30弦偏差出現(xiàn)了不同程度的超限(表中的加黑方框部分),不難發(fā)現(xiàn)這幾點(diǎn)的水平中線與前后相比有明顯的偏離(前后的中線方向都在一1之上),調(diào)整時(shí)需要將這部分軌道中心線調(diào)整到相對(duì)平順的位置上(表4中加黑方框內(nèi)粗線數(shù)據(jù)即為具體調(diào)整數(shù)據(jù)),才能使弦差不超限,保證線路的平順性。
3.3.4 軌道調(diào)整
軌道調(diào)整在軌距調(diào)整完成后的段落進(jìn)行,減少因軌距調(diào)整對(duì)方向和高程的影響,有效避免反復(fù)測(cè)量和調(diào)整。
首先調(diào)整軌向:根據(jù)軟件形成的資料,由專人復(fù)核,并到現(xiàn)場(chǎng)按里程將需要調(diào)整的數(shù)據(jù)標(biāo)記在鋼軌對(duì)應(yīng)的軌枕上(注意調(diào)整方向)。調(diào)整時(shí)需有技術(shù)人員指導(dǎo)對(duì)鋼軌進(jìn)行調(diào)整,首先用道尺量出調(diào)整處的軌距,并做好記錄;松開扣件按照要調(diào)整的方向和數(shù)據(jù)將基本軌調(diào)整到位;再用道尺按照記錄好的軌距將另一根鋼軌調(diào)整到位。
基本軌軌頂面高低的調(diào)整:根據(jù)整理的測(cè)量資料由技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)將調(diào)整數(shù)據(jù)標(biāo)記在鋼軌對(duì)應(yīng)的軌枕處,并指導(dǎo)工作人員對(duì)鋼軌進(jìn)行抬升或降低。對(duì)于既存在超高又需調(diào)整基本軌的測(cè)量點(diǎn),首先將高低基本軌調(diào)整到位,再根據(jù)超高調(diào)整另一根鋼軌到位。
無(wú)論是曲線地段還是直線地段都應(yīng)該按照里程前進(jìn)方向進(jìn)行測(cè)量調(diào)整(保證調(diào)整方向的一直性)。在進(jìn)行軌頂面高程調(diào)整的同時(shí)對(duì)調(diào)整部分的前后進(jìn)行空掉板項(xiàng)的檢查,發(fā)現(xiàn)空掉板應(yīng)即時(shí)進(jìn)行處理,保證線路幾何狀態(tài)在重力作用下的穩(wěn)定性。做完第一遍調(diào)整后,重新對(duì)軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,作為第二遍軌道調(diào)整的依據(jù),依次類推。
第二篇:高鐵測(cè)量技術(shù)
1、測(cè)量在高鐵建設(shè)中有哪些方面的應(yīng)用?
高速鐵路建設(shè)大致可以分為以下幾個(gè)階段,分別為勘察設(shè)計(jì),線路施工,軌道施工,運(yùn)營(yíng)維護(hù),測(cè)量在這幾個(gè)階段都是非常重要的組成部分。在勘察設(shè)計(jì)階段,主要內(nèi)容有選線定線測(cè)量,線路平面和高程控制網(wǎng)的建設(shè)等。在線路施工階段,測(cè)量工作主要包括線路平面和高程控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)、加密,線路工程施工測(cè)量(中邊樁放樣等),沉降觀測(cè),軌道施工測(cè)量(包括底座板、軌道板、長(zhǎng)軌精調(diào)測(cè)量等)。線路建成后的運(yùn)營(yíng)維護(hù),主要包括現(xiàn)有平面高程控制網(wǎng)的復(fù)測(cè),主要結(jié)構(gòu)物的變形觀測(cè),以及鋼軌幾何狀態(tài)測(cè)量和調(diào)整。
2、高鐵測(cè)量技術(shù)的難點(diǎn)何在?其中無(wú)砟軌道測(cè)量和有砟軌道測(cè)量相比,難度有哪些?
高速鐵路測(cè)量的難點(diǎn),主要是兩方面,一是長(zhǎng)里程,二是高精度。高速鐵路往往是幾百公里,甚至幾千公里的里程,另外高速鐵路是一個(gè)線性工程,里程長(zhǎng),但是相對(duì)寬度往往只有幾十米;如何保證在這樣特殊的作業(yè)環(huán)境中,提供高精度的測(cè)量精度,用我們現(xiàn)有測(cè)量技術(shù)解決這兩個(gè)難點(diǎn),還是有一定難度。
無(wú)砟軌道測(cè)量和傳統(tǒng)有砟軌道測(cè)量相比,最突出的特點(diǎn)是三網(wǎng)合一,即勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)三網(wǎng)合一,統(tǒng)一了坐標(biāo)和高程系統(tǒng)、起算基準(zhǔn)、測(cè)量精度。無(wú)砟軌道測(cè)量和有砟軌道測(cè)量相比,難度也就在于三網(wǎng)統(tǒng)一。
在武廣、鄭西客專建設(shè)中,由于原勘測(cè)控制網(wǎng)的精度和邊長(zhǎng)投影變形值不能滿足無(wú)碴軌道施工測(cè)量的要求,最近按《客運(yùn)專線無(wú)碴軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》的要求建立了CPⅠ、CPⅡ平面控制網(wǎng)和二等水準(zhǔn)高程應(yīng)急網(wǎng)。采用了利用新舊網(wǎng)相結(jié)合使用的辦法,即對(duì)滿足精度的舊控制網(wǎng)仍用其施工;對(duì)不滿足精度要求的舊控制網(wǎng)則采用CPⅠ、CPⅡ平面施工控制網(wǎng)與施工切線聯(lián)測(cè),分別更改每個(gè)曲線的設(shè)計(jì)進(jìn)行施工,待線下工程竣工后再統(tǒng)一貫通測(cè)量進(jìn)行鋪軌設(shè)計(jì)的方法。由于工程已開工,新舊兩套坐標(biāo)在精度和尺度上都存在較大的差異,只能通過(guò)單個(gè)曲線的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來(lái)啟用新網(wǎng),給設(shè)計(jì)施工都造成了極大的困難。
在目前城際鐵路建設(shè)中,由于線下工程施工高程精度與軌道施工高程控制網(wǎng)精度不一致,造成了部分墩臺(tái)頂部施工報(bào)廢重新施工的情況。由此可見,三網(wǎng)統(tǒng)一在無(wú)砟軌道測(cè)量中是非常重要的。
3、無(wú)砟軌道技術(shù)最先是從其它地方引進(jìn),我們對(duì)它進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)新,引進(jìn)也包含測(cè)量技術(shù)的引進(jìn)嗎?
我們必須承認(rèn),無(wú)砟軌道技術(shù)是從國(guó)外引進(jìn)的,主要是德國(guó)和日本的技術(shù)。象德國(guó)睿鐵,雷達(dá)2000,旭普林,博格等,日本的新干線等,都是我們引進(jìn)吸收的對(duì)象。德國(guó)睿鐵公司(RailOne)執(zhí)行副總裁巴哈曼先生在總結(jié)無(wú)碴軌道鐵路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)時(shí)說(shuō):要成功地建設(shè)無(wú)碴軌道,就必須有一套完整、高效且非常精確的測(cè)量系統(tǒng)———否則必定失敗??梢姕y(cè)量技術(shù)在無(wú)砟軌道施工中的重要性。在引進(jìn)無(wú)砟軌道技術(shù)時(shí),我們也同時(shí)引進(jìn)了相應(yīng)的測(cè)量技術(shù)。經(jīng)過(guò)幾年的消化吸收,現(xiàn)在我們國(guó)內(nèi)的無(wú)砟軌道的測(cè)量技術(shù)已經(jīng)完全滿足施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)精度要求,同時(shí)也建立了中國(guó)自己的測(cè)量規(guī)范和一系列標(biāo)準(zhǔn)。我想,在幾年之內(nèi),我們也會(huì)向世界上其它國(guó)家輸出無(wú)砟軌道測(cè)量技術(shù),作為國(guó)內(nèi)專業(yè)的無(wú)砟軌道測(cè)量公司,我們南方高鐵也將成為無(wú)砟軌道測(cè)量專家,為全世界高鐵建設(shè)提供保障。所以南方高鐵的員工,在幾年內(nèi)出國(guó)提供技術(shù)服務(wù)是很可能的事,將來(lái)出國(guó)就象在國(guó)內(nèi)出差一樣頻繁。
4、要保障高鐵測(cè)量的高精度,要做哪些方面的工作?我們做了哪些方面的努力?
軟件硬件要保障高鐵測(cè)量的高精度,最重要的工作是分級(jí)控制??瓦\(yùn)專線鐵路測(cè)量必須具有非常精確的幾何線性參數(shù),精度要保持在毫米級(jí)的范圍以內(nèi),測(cè)量控制網(wǎng)的精度在滿足線下工程施工控制測(cè)量要求的同時(shí)必須滿足軌道鋪設(shè)的精度要求,使軌道的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)的目標(biāo)位置之間的偏差保持在最小。軌道的外部幾何尺寸體現(xiàn)出軌道在空間中的位置和標(biāo)高,根據(jù)軌道的功能和與周圍相鄰建筑物的關(guān)系來(lái)確定,由其空間坐標(biāo)進(jìn)行定位。軌道的外部幾何尺寸的測(cè)量也可稱之為軌道的絕對(duì)定位。軌道的絕對(duì)定位通過(guò)由各級(jí)平面高程控制網(wǎng)組成的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),從而保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、站臺(tái)的空間位置坐標(biāo)、高程相匹配協(xié)調(diào)。由此可見,為了保障必須按分級(jí)控制的原則建立鐵路測(cè)量控制網(wǎng)。
客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量平面控制網(wǎng)第一級(jí)為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ),第二級(jí)為線路控制網(wǎng)(CPⅡ),第三級(jí)為基樁控制網(wǎng)(CPⅢ)。非常遺憾的是,在現(xiàn)有高鐵測(cè)量中,使用的儀器都是進(jìn)口高精度儀器,但是我們做了其它方面的研發(fā)來(lái)保障高精度測(cè)量。比如南方高鐵I型、II型、III型軌道板精調(diào)系統(tǒng),軌道板檢測(cè)系統(tǒng),GRP測(cè)量系統(tǒng)等。我認(rèn)為高速鐵路測(cè)量最關(guān)鍵的是軌道板精調(diào),只要軌道板精調(diào)成功,后面的長(zhǎng)軌精調(diào)以及運(yùn)營(yíng)維護(hù),就會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單,可以減少很多工作量。南方高鐵現(xiàn)在開發(fā)的高鐵測(cè)量系統(tǒng),從CPIII測(cè)量系統(tǒng),到底座板施工放樣,GRP測(cè)量系統(tǒng),軌道板精調(diào)系統(tǒng),軌檢小車,涵蓋了整個(gè)高速鐵路線上測(cè)量,而且我們具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
5、高鐵測(cè)量中,難度最高的有哪些部分?精度要求在什么級(jí)別?我們承接的工程,屬于高鐵測(cè)量最難的那部分嗎?
如上面所述,高鐵測(cè)量中,我認(rèn)為難度最高和最重要的是軌道板精調(diào)。根據(jù)最新《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》要求,軌道板定位限差橫向和縱向應(yīng)分別不大于2mm 和5mm;高程定位限差應(yīng)不大于1mm。如果軌道板精調(diào)能夠做得好,可以為后續(xù)工序省下很多工作。
從2006年京津城際開始,再到后來(lái)的武廣高鐵、滬寧城際,哈大線,成灌線,廣珠城際,京滬高鐵,京石武客專、滬杭高鐵,南方高鐵打造了一支專業(yè)軌道板精調(diào)隊(duì)伍??梢蕴峁┸壍腊寰{(diào)方案,軌道板檢測(cè),軌道板精調(diào),灌漿后檢測(cè)等專業(yè)服務(wù),為施工單位解決了許多施工難題。
第三篇:高鐵無(wú)砟軌道病害整治技術(shù)簡(jiǎn)介
高鐵無(wú)砟軌道病害整治技
術(shù)簡(jiǎn)介
北京中鐵瑞威基礎(chǔ)工程有限公司
2012年5月
目 錄
一、公司簡(jiǎn)介......................................................................................................................................................
第四篇:對(duì)高鐵無(wú)砟軌道精調(diào)的幾點(diǎn)感悟—秦偉
對(duì)高鐵無(wú)砟軌道精調(diào)的幾點(diǎn)感悟
在京滬高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試線路精調(diào)工作中,CRTSⅠ型、CRTSⅡ型板無(wú)砟軌道我均參與了調(diào)試。結(jié)構(gòu)的差異、精度要求的嚴(yán)格使精調(diào)期間遇到了與有砟軌道整治方面很多不同的東西,主要有以下幾點(diǎn)感悟:
一、絕對(duì)小車數(shù)據(jù)資料分析在固定線路位置方面作用突出。
無(wú)砟軌道絕對(duì)檢查小車資料能準(zhǔn)確直觀地反映線路位置,它提供的高低、軌距、軌向、水平、扭曲等幾何參數(shù)在固定線路絕對(duì)及相對(duì)位置方面是以往采用的定樁定線、定樁順線等原始的傳統(tǒng)整治方法所不能達(dá)到的。精調(diào)前半期的工作主要抓住這一優(yōu)勢(shì),圍繞資料分析、整治數(shù)據(jù)展開,采用了“三測(cè)三整”的方法進(jìn)行?!耙粶y(cè)”;是相對(duì)粗調(diào)階段;根據(jù)絕對(duì)小車資料分析進(jìn)行“一整”,主要圍殲1㎜以上的數(shù)值。一整結(jié)束段穿插進(jìn)行“二測(cè)二整”;主要修正“一測(cè)一整”時(shí)測(cè)具、量具、機(jī)械、作業(yè)及環(huán)境因素造成的誤差,以上“兩測(cè)”只做人為復(fù)核,盡量避免人為干擾。“三測(cè)三整”是在全面復(fù)測(cè)的同時(shí)加強(qiáng)前期作業(yè)質(zhì)量復(fù)核,在極值限度內(nèi)確保線路絕對(duì)位置的前提下。融入人為對(duì)正、參照動(dòng)檢車圖紙及測(cè)后整治數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法,針對(duì)0.5~1㎜處所進(jìn)行綜合治理,是對(duì)線路在0.5㎜范圍精細(xì)對(duì)準(zhǔn),在允許范圍內(nèi)
壓值確認(rèn),即絕對(duì)范圍內(nèi)的相對(duì)調(diào)整,參照動(dòng)態(tài)的圖紙波形目的是消滅線路隱性不良及分析資料中遺漏和過(guò)整處所,是保證靜態(tài)優(yōu)良的同時(shí)落實(shí)動(dòng)態(tài)達(dá)標(biāo)。實(shí)踐證明此辦法在確定線路位置及總體平順上行之有效,在1月中旬的初調(diào)動(dòng)態(tài)檢查中左右線k409+200~k416+200全線消滅了所有振幅,優(yōu)良率100%,TQI平均值2.63,最大值2.71,最小值2.47。
總之,絕對(duì)檢查小車資料分析在排除環(huán)境因素和人員技能的前提下,控制線路位置方面的優(yōu)勢(shì)是經(jīng)驗(yàn)作業(yè)和傳統(tǒng)定樁調(diào)整無(wú)法比擬的,資料調(diào)整后的大高低、大方向順平、順直度及豎曲線遞率比較均衡,是確定線路絕對(duì)位置的最佳選擇。
二、充分認(rèn)識(shí)到動(dòng)態(tài)檢查是判定線路精調(diào)優(yōu)劣的最終結(jié)果。
應(yīng)該這樣講線路是否滿足高速運(yùn)行條件下列車的安全平穩(wěn)其主要檢測(cè)手段就是軌道檢查車的動(dòng)態(tài)檢查,它能直接反映線路某一速度下安全平穩(wěn)指數(shù),線路整修精調(diào)的主要目的也是服務(wù)于此,因此我們所有工作必須圍繞其展開。
“三測(cè)三整”后在確定了線路位置的前提下,我們依據(jù)動(dòng)態(tài)檢查圖紙資料,對(duì)波形突出點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位,對(duì)點(diǎn)復(fù)核整治,尤其重視了0.5㎜范圍的兩個(gè)以上連續(xù)短波(應(yīng)該講0.5㎜左右范圍的調(diào)整對(duì)線路整體狀況影響不大,不會(huì)造成中心位置幅度性的改變)??紤]到隨著車速的不斷提高,極
小的連續(xù)短波很容易造成橫加、垂加的Ⅰ級(jí)超限和動(dòng)力學(xué)超標(biāo)。因此利用0.5㎜墊板進(jìn)行小范圍短波抽墊及0.5㎜以下方向、軌距調(diào)整,尤其是軌距變化率、水平遞順率必須在1/3000范圍內(nèi)控制,(CRTSⅡ型板地段視扣件與軌底密實(shí)程度確定是否更換扣件或采取松開扣件均勻內(nèi)外密實(shí)程度的方法實(shí)現(xiàn))。在對(duì)70m、120m長(zhǎng)波地段處理上采取了如下兩方面措施;一是利用白日遠(yuǎn)距離目測(cè)高低、軌向,對(duì)存在的問(wèn)題采取“遠(yuǎn)大整、近小順”的方法進(jìn)行,近小順時(shí)盡量考慮與大調(diào)整的方向統(tǒng)一。二是由于安伯格的使用,產(chǎn)生長(zhǎng)波的原因也不盡可能是大范圍問(wèn)題,連續(xù)短波占極多數(shù)成分,整治時(shí)認(rèn)真對(duì)照?qǐng)D紙波形中短波與長(zhǎng)波關(guān)系,消滅大范圍內(nèi)的連續(xù)短波,也可實(shí)現(xiàn),此方法尤其適用于夜間目測(cè)困難情況下的設(shè)備整修,以達(dá)到“省時(shí)、少動(dòng)、不變”的目的。
豎曲線是高低長(zhǎng)波振幅較為頻的地段,整治中采取了“加載段忌高,減載段忌低,曲中遞順”的方法進(jìn)行。平面曲線產(chǎn)生的長(zhǎng)波橫向加速度,主要是正矢不良所致,也是絕對(duì)檢查小車存在的誤區(qū),這是因?yàn)樾≤?0m采點(diǎn)轉(zhuǎn)站時(shí)產(chǎn)生的誤差,以及全站儀60m范圍內(nèi)是正弦運(yùn)動(dòng),影響短波的同時(shí),對(duì)70m、120m長(zhǎng)波軌向也難以測(cè)準(zhǔn),直接影響方案調(diào)整的精度,是目前安伯格小車自身難以彌補(bǔ)的缺陷。解決方法;采取常用的20m弦繩2.5m密點(diǎn)細(xì)測(cè)按差之差不大于0.3,五點(diǎn)內(nèi)不大于0.8的精度計(jì)算后使用電子道尺定點(diǎn)整
治,使曲線達(dá)到圓順度,以消滅長(zhǎng)波橫向加速度。當(dāng)然大范圍的碎方向也可產(chǎn)生橫加超限,那就需安常用的辦法,結(jié)合軌向、軌距進(jìn)行綜合治理。
另外,在作業(yè)中認(rèn)真了解CRTSⅠ型、CRTSⅡ型無(wú)砟軌道板的特性。一般看來(lái)CRTSI型板在調(diào)整鋼軌水平位移方面,通過(guò)松開楔釘視調(diào)整量的大小來(lái)確定是否調(diào)轉(zhuǎn)方向或用改換軌距補(bǔ)償塊的方法即可實(shí)現(xiàn),但在調(diào)整鋼軌垂直位移方面準(zhǔn)確掌握T型螺栓的扣壓力是關(guān)鍵,扣壓力過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響調(diào)整量,造成與補(bǔ)償軌墊規(guī)格不相符,加大作業(yè)難度。另外對(duì)0.3㎜范圍的軌道不平順,采取允許值范圍內(nèi)的調(diào)整T型螺栓扣壓力的方法也可實(shí)現(xiàn)。CRTSⅡ型板在調(diào)整鋼軌垂直位移時(shí)由于扣壓結(jié)構(gòu)的不同,一般調(diào)整量與補(bǔ)償軌墊的規(guī)格相符,在水平位移的調(diào)整方面需認(rèn)真調(diào)查軌距補(bǔ)償擋塊與軌底的密實(shí)程度及調(diào)整量的大小,以確定是否更換軌距補(bǔ)償塊。但實(shí)施中由于個(gè)別鋼軌存在少量硬彎(尤其是1m范圍內(nèi)的)或焊接處的硬度不均作業(yè)時(shí)很不容易掌握。
軌道動(dòng)態(tài)檢查評(píng)定作為線路動(dòng)態(tài)測(cè)評(píng)的唯一手段和行車安全的最后屏障,所有作業(yè)項(xiàng)目及方法必須以此為切入點(diǎn),確保靜動(dòng)態(tài)的優(yōu)良,達(dá)到“表里如一”。
三、科學(xué)對(duì)待絕對(duì)檢查小車資料。
前面講到了絕對(duì)檢查小車數(shù)據(jù)分析后,整治線路大方向、大高低及控制線路位置占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì),但通過(guò)一段時(shí)
間的觀察使用,也有一些其自身難以實(shí)現(xiàn)的東西,產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)不甚相符,影響精調(diào)質(zhì)量。主要由以下幾方面原因造成:
1.全站儀轉(zhuǎn)站造成誤差的存在; 2.全站儀正弦運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的誤差;
3.小車和全站儀定位處的線路已有病害的存在; 4.鋼軌踏面細(xì)小異物的影響;
5.受陽(yáng)光直射及風(fēng)力等自然條件的制約; 6.分析人員理論與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合的程度差異。
以上原因產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)整治質(zhì)量。過(guò)度信任整治數(shù)據(jù)很難確保作業(yè)上不產(chǎn)生失誤,如左線k400+200因冬季夜間踏面覆冰,依照數(shù)據(jù)進(jìn)行的鋼軌調(diào)高作業(yè)曾造成了動(dòng)態(tài)檢查2.62㎜的三角坑;雖然現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核整治時(shí)15m范圍只存在1.47㎜的扭曲差,但資料調(diào)整的曲下股5塊板1㎜調(diào)高明顯不平順,抽出處理后此段落未發(fā)生類似問(wèn)題??偨Y(jié)后采取了“一對(duì)照,一復(fù)核”的方法,“一對(duì)照”就是根據(jù)調(diào)整方案現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)后對(duì)照動(dòng)檢圖紙波形是否存在該病害;“一復(fù)核”人工配合電子道尺確定調(diào)整段是否存在異常,或采取什么方法更加簡(jiǎn)捷、高效。最后落實(shí)到調(diào)整方案,確實(shí)存在的,人工復(fù)核存在的必須整治;調(diào)整方案沒(méi)有的,但動(dòng)檢資料及人工復(fù)核存在的必須整治;調(diào)整方案有的而動(dòng)態(tài)資料未顯示且人工復(fù)核不明顯的可不做整治。以上方法在左右
線k399+760~k405+500消滅多處動(dòng)態(tài)檢查ⅠⅡ級(jí)超限、動(dòng)力學(xué)超標(biāo)及大幅消減TQI值方面效果十分明顯,最終達(dá)到了消滅所有動(dòng)態(tài)超限,TQI值短時(shí)間內(nèi)下降了20%。
總之,對(duì)待絕對(duì)檢查小車分析資料要有一個(gè)科學(xué)的態(tài)度,認(rèn)識(shí)到它的最佳使用范圍及它尚不能做到的地方,做到“信任它但不迷信它”。此方法建議在運(yùn)營(yíng)期間的設(shè)備整修中不妨一試。
四、有待觀察的幾個(gè)問(wèn)題
線路精調(diào)已結(jié)束,滿足了高速運(yùn)行的條件,不過(guò)有以下問(wèn)題需密切觀察: 1.且不追究是否是施工質(zhì)量或工藝本身存在的CRTSⅠ型軌道板與CA砂漿墊層間離縫問(wèn)題,目前雖已做封膠處理,但填充是否均勻?填充密疏不等是否會(huì)造成彈性不均而致三角坑的隱形存在?
2.鋼軌焊縫處因硬度不均,軌向、軌距改正時(shí)是用扣件或補(bǔ)償塊強(qiáng)力擠壓完成的,是否隨著列車密度的增加、震動(dòng)的頻繁會(huì)產(chǎn)生急劇變化?
3.鋼軌內(nèi)部應(yīng)力是否均勻?據(jù)常溫時(shí)段靜態(tài)觀察凸形檔臺(tái)前后端受力不甚均勻,高溫時(shí)段軌(氣溫29℃,軌溫51℃)道靜態(tài)變化量以左線k400+900~401+100為例,高低變化1㎜、軌向變化1~1.5㎜、水平變化0.6~1.1㎜,且凸形檔臺(tái)受力端擠壓較重,這些現(xiàn)象可以看出鋼軌內(nèi)部應(yīng)力的變化
情況,加強(qiáng)觀測(cè)的同時(shí)是否應(yīng)該采取措施。
我認(rèn)為高速鐵路線路的整修應(yīng)該在“精、細(xì)”上做文章,嚴(yán)格卡控高低、軌向短波,水平、高低的遞順,軌矩的千分比。作業(yè)中可否執(zhí)行動(dòng)態(tài)檢查上的安伯格資料照準(zhǔn)及人工復(fù)核。
秦 偉 高級(jí)技師
2011年6月7日
濟(jì)南工務(wù)段
第五篇:高鐵測(cè)量系列01
高鐵測(cè)量系列01——我國(guó)客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與展望
版主前言:《我國(guó)客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與展望》一文是鐵道部工程管理中心辛維克部長(zhǎng)所著,該文曾獲中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)2008優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文評(píng)選一等獎(jiǎng),確實(shí)是一篇集專業(yè)性、科普性于一體的好文章。因此,該文作為轉(zhuǎn)載的高鐵測(cè)量系列論文的第一篇。
聲明:本文為轉(zhuǎn)載,來(lái)源于公開發(fā)表的出版物,版權(quán)屬于原作者,轉(zhuǎn)載在此僅用于交流和學(xué)習(xí),若原作者有異議,請(qǐng)與版主聯(lián)系(qq:595077)。
我國(guó)客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與展望
鐵道部工程管理中心 辛維克
軌道的高平順性是實(shí)現(xiàn)列車高速運(yùn)行的最基本條件。實(shí)現(xiàn)和保持高精度的軌道幾何狀態(tài)是客運(yùn)專線建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。高速鐵路和客運(yùn)專線鐵路在建設(shè)方面與傳統(tǒng)鐵路的主要區(qū)別,是一次性建成穩(wěn)固、可靠的線下工程和高平順性的軌道結(jié)構(gòu)。工程測(cè)量是建設(shè)和養(yǎng)護(hù)維護(hù)高速鐵路和客運(yùn)專線鐵路的最重要基礎(chǔ)技術(shù)工作之一。我國(guó)客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量是在大規(guī)??瓦\(yùn)專線鐵路建設(shè)中不斷認(rèn)識(shí)、提高、深化和完善的,現(xiàn)已基本構(gòu)建完成了我國(guó)客運(yùn)專線鐵路的工程測(cè)量體系。
一、我國(guó)高速鐵路及客運(yùn)專線工程測(cè)量體系的建立和發(fā)展
我國(guó)高速鐵路及客運(yùn)專線的工程測(cè)量發(fā)展是隨著對(duì)高速鐵路的認(rèn)識(shí)和客運(yùn)專線的建設(shè)實(shí)踐逐步深化的過(guò)程。
1.傳統(tǒng)鐵路工程測(cè)量
傳統(tǒng)鐵路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工測(cè)量采用導(dǎo)線法測(cè)設(shè)線路中線。導(dǎo)線測(cè)量和中線測(cè)量精度偏低,對(duì)軌道工程精度考慮較少?,F(xiàn)行《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10101-99)規(guī)定的導(dǎo)線限差見表1。中線測(cè)量依據(jù)初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)、航測(cè)外控點(diǎn)、典型地物點(diǎn)或 GPS 點(diǎn)采用撥角法或支距法或極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)交點(diǎn)或轉(zhuǎn)點(diǎn),施測(cè)曲線控制樁。根據(jù)交點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)和曲線控制樁測(cè)設(shè)線路中線,一般用偏角法測(cè)設(shè)曲線,其中線閉合差見表2,中樁的樁位限差為縱向(0.1+S/2000)m,橫向?yàn)?0cm。偏角法測(cè)設(shè)曲線閉合差限差為縱向 1/2000,橫向 10cm。高程測(cè)量為五等水準(zhǔn)。軌道工程依據(jù)線路中樁及引放的外移樁進(jìn)行軌道鋪設(shè)。測(cè)量基樁的埋設(shè)標(biāo)準(zhǔn)很低。
在運(yùn)營(yíng)維護(hù)中,軌道工程主要采用弦線法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。直線依據(jù)中樁外移樁,曲線依據(jù)曲線控制樁按正矢法進(jìn)行軌道養(yǎng)護(hù)。由于基樁埋設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低,基樁測(cè)設(shè)精度偏低,存在線路測(cè)量可重復(fù)性較差,中線控制樁連續(xù)丟失后很難進(jìn)行恢復(fù)等缺點(diǎn),造成運(yùn)營(yíng)線路直線不直、曲線偏移,曲線半徑等要素出現(xiàn)偏差,超高設(shè)置與半徑不匹配等現(xiàn)象,致使列車提速后舒適度下降。這些現(xiàn)象在第六次大提速中已有明顯反映,顯現(xiàn)出傳統(tǒng)的測(cè)量體系和方法已不能滿足客運(yùn)專線建設(shè)需要。
2.客運(yùn)專線建設(shè)初期的主要測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量實(shí)踐
⑴秦沈客運(yùn)專線。在 1999 年開工建設(shè)的秦沈鐵路客運(yùn)專線中,鐵三院利用 GPS 技術(shù),測(cè)設(shè)導(dǎo)線控制點(diǎn),施工單位依據(jù)設(shè)計(jì)院導(dǎo)線控制網(wǎng)采用導(dǎo)線法測(cè)設(shè)長(zhǎng)大直線和曲線。在軌道施工中開始引進(jìn)軌道檢測(cè)儀對(duì)軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行做道和檢測(cè)。
⑵《京滬高速鐵路測(cè)量暫行規(guī)定》。2003年,原鐵道部高速鐵路辦公室依據(jù)“八五”、“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃專題――高速鐵路線橋隧站設(shè)計(jì)參數(shù)與技術(shù)條件的研究等有關(guān)成果,吸取了秦沈客運(yùn)專線測(cè)量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),編制了《京滬高速鐵路測(cè)量暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)〔2003〕13號(hào))。在建的客運(yùn)專線初期大都參考和采用了《京滬高速鐵路測(cè)量暫行規(guī)定》。其主要測(cè)量設(shè)計(jì)思路為:按線路中線點(diǎn)之間的相對(duì)中誤差為1/10000,使用國(guó)家三等大地點(diǎn),用GPS測(cè)量加密相當(dāng)國(guó)家四等大地點(diǎn),在 GPS 點(diǎn)的基礎(chǔ)上做鐵路五等導(dǎo)線,利用導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)設(shè)線路中線控制點(diǎn)和鋪設(shè)軌道。加密四等大地點(diǎn)按GPS測(cè)量D級(jí)網(wǎng)的技術(shù)要求測(cè)設(shè)。鐵路五等附合導(dǎo)線測(cè)量的相對(duì)閉合限差為1/20000。為使實(shí)際地面測(cè)量不受影響,規(guī)定投影長(zhǎng)度變形不大于1/40000,即每千米不大于2.5cm。高程測(cè)量采用四等水準(zhǔn)測(cè)量。
.線路的中線測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)同《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10101-99)。軌道工程的鋪設(shè)與維護(hù)仍延續(xù)傳統(tǒng)的相對(duì)測(cè)量方法,不能避免傳統(tǒng)鐵路出現(xiàn)的問(wèn)題,尤其不適用于無(wú)砟軌道施工。
⑶京津城際鐵路的測(cè)量實(shí)踐。在客運(yùn)專線鐵路建設(shè)初期,京津城際、武廣、鄭西等客運(yùn)專線均參照《京滬鐵路高速鐵路暫行規(guī)定》設(shè)置測(cè)量控制網(wǎng)進(jìn)行施工。隨著對(duì)高速鐵路測(cè)量工作認(rèn)識(shí)的不斷深化,發(fā)現(xiàn)以下四個(gè)方面問(wèn)題,不適用于無(wú)砟軌道施工,在京津城際鐵路建設(shè)中最早暴露出來(lái)。
①控制點(diǎn)埋石標(biāo)準(zhǔn)低?!毒咚勹F路測(cè)量暫行規(guī)定》控制點(diǎn)埋石標(biāo)準(zhǔn)與《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10101-99)控制點(diǎn)埋石標(biāo)準(zhǔn)相同,控制點(diǎn)埋深淺,標(biāo)石規(guī)格低,在沉降區(qū)域和其他地基不穩(wěn)定區(qū)域控制點(diǎn)不穩(wěn)定,對(duì)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)中的高精度控制和沉降觀測(cè)造成影響。
②控制網(wǎng)精度低??刂凭W(wǎng)測(cè)量精度不能滿足軌道平順性要求,建成后軌道的平順性,尤其是長(zhǎng)波不平順很難保證。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外高速鐵路測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有較大差距。
③網(wǎng)點(diǎn)布局不合理。由于對(duì)控制網(wǎng)沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),網(wǎng)點(diǎn)布局不合理,不能滿足無(wú)砟軌道高精度測(cè)量要求。
④施工控制測(cè)量接口多,控制測(cè)量方法和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)尺度不一??瓦\(yùn)專線線下工程的控制測(cè)量應(yīng)滿足無(wú)砟軌道誤差要求。我國(guó)客運(yùn)專線與國(guó)外不同,地形復(fù)雜,橋長(zhǎng)、隧長(zhǎng)是基本特色。但長(zhǎng)橋和長(zhǎng)隧的控制測(cè)量?jī)H由施工單位對(duì)單項(xiàng)工程建網(wǎng)進(jìn)行控制,施工單位各自為政,沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一的布網(wǎng)測(cè)設(shè)要求和標(biāo)準(zhǔn),沒(méi)有統(tǒng)籌考慮線下工程的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要滿足無(wú)砟軌道施工要求。
針對(duì)以上問(wèn)題,工程管理中心與京津公司研究后決定立即在京津城際啟動(dòng)應(yīng)急測(cè)量網(wǎng)建設(shè),應(yīng)急網(wǎng)采用平面三等導(dǎo)線、高程二等水準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)設(shè),較設(shè)計(jì)交樁網(wǎng)采用平面五等導(dǎo)線、高程四等水準(zhǔn)精度和標(biāo)準(zhǔn)有較大提高。應(yīng)急網(wǎng)建成后迅速對(duì)已建橋梁墩臺(tái)進(jìn)行了復(fù)核,對(duì)已完成的 691 個(gè)墩臺(tái)中橫向超標(biāo)的有 98 個(gè),最大偏差 57mm;縱向超標(biāo)的有 102 個(gè),最大偏差 55mm;最大高程偏差 128mm,平均-31.7mm,多為負(fù)偏差。
經(jīng)分析,平面偏差均為測(cè)量網(wǎng)間量標(biāo)準(zhǔn)差異造成,高程偏差受水準(zhǔn)點(diǎn)埋石標(biāo)準(zhǔn)較低及區(qū)域地質(zhì)沉降影響。隨后對(duì)全線出現(xiàn)的偏差均采用技術(shù)和工程措施進(jìn)行了妥善處理,并啟動(dòng)了精測(cè)網(wǎng)建設(shè),鐵三院承擔(dān)了基礎(chǔ)網(wǎng)至軌道設(shè)標(biāo)網(wǎng)(GVP/CPⅢ)間的全部測(cè)量工作,施工單位承擔(dān)了無(wú)砟軌道的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP)和軌道板精調(diào)安裝的測(cè)量工作,確保了無(wú)砟軌道施工精度。京津城際鐵路已于 2007 年底全部完成無(wú)砟軌道施工和軌道鋪設(shè)任務(wù),現(xiàn)基本完成軌道精調(diào)作業(yè)。經(jīng)軌道靜、動(dòng)態(tài)檢測(cè),總體精度情況良好。以上偏差也充分佐證了客運(yùn)專線鐵路建設(shè)高精度測(cè)量網(wǎng)的重要性和必要性。
京津的實(shí)踐也說(shuō)明,《京滬鐵路高速鐵路暫行規(guī)定》受當(dāng)時(shí)對(duì)高速鐵路,尤其是無(wú)砟軌道客運(yùn)專線的認(rèn)識(shí)局限,對(duì)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求及精度標(biāo)準(zhǔn)還有不足,但提出了分級(jí)設(shè)網(wǎng)的雛形,提高了測(cè)量精度要求,在客運(yùn)專線建設(shè)中起到了重要的承上啟下作用。
3.現(xiàn)行的客運(yùn)專線測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
隨著對(duì)客運(yùn)專線鐵路測(cè)量認(rèn)識(shí)的逐步深化,鐵道部組織鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院和西南交通大學(xué)開展了無(wú)砟軌道工程測(cè)量控制網(wǎng)精度研究,依據(jù)高速鐵路軌道平順性要求,參考國(guó)外高速鐵路測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),提出了平面和高程控制網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)研究成果,組織編制和頒布了《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)〔2006〕189號(hào))和《時(shí)速200~250公里有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南(試行)》(鐵建設(shè)〔2007〕76 號(hào)),提出了勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)“三網(wǎng)合一”的要求,設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)平面控制網(wǎng) CPⅠ、線路控制網(wǎng)CPⅡ和基樁控制網(wǎng)CPⅢ三級(jí)測(cè)量控制網(wǎng),對(duì)控制網(wǎng)網(wǎng)型和測(cè)量精度做出了明確要求。高程控制網(wǎng)按無(wú)砟和有砟分別提高為二等和三等水準(zhǔn)測(cè)量施測(cè)。提出了客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量平面坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)采用邊長(zhǎng)投影變形值≤10mm/km(無(wú)砟)/25mm/km(有砟)的工程獨(dú)立坐標(biāo)系。同時(shí)提出了客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程控制測(cè)量完成后,應(yīng)由建設(shè)單位組織評(píng)估驗(yàn)收的要求,并制定了評(píng)估驗(yàn)收內(nèi)容和要求。表4~6 為客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程控制網(wǎng)測(cè)設(shè)要求和精度標(biāo)準(zhǔn),并借鑒國(guó)外測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),提出了控制點(diǎn)的定位精度(見表7)。表8~9時(shí)速 200~250 公里有砟軌道測(cè)量鐵路工程控制網(wǎng)測(cè)設(shè)要求和精度指標(biāo)。
通過(guò)以上技術(shù)措施,為實(shí)現(xiàn)線路的坐標(biāo)控制絕對(duì)定位創(chuàng)造了條件。
當(dāng)前,武廣、鄭西、哈大等時(shí)速 300~350 公里客運(yùn)專線和京滬高速鐵路均按《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》布設(shè)了CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng),并布設(shè)了部分CPⅢ控制網(wǎng)。石太、合武、武合、合寧、溫福、福廈、廣珠城際等時(shí)速 200~250 公里客運(yùn)專線也已按新的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和施設(shè)了平面和高程控制網(wǎng),并采取積極、穩(wěn)妥的技術(shù)和管理措施處置了新舊測(cè)量網(wǎng)測(cè)量精度不同造成的測(cè)量偏差。
二、需要進(jìn)一步深化研究和規(guī)范的幾個(gè)問(wèn)題
1.CPⅢ的測(cè)設(shè)方法應(yīng)進(jìn)一步研究深化
CPⅢ主要為軌道工程的鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供基準(zhǔn),由于前期對(duì)其精度和測(cè)設(shè)方法研究較少,《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》對(duì) CPⅢ的測(cè)設(shè)提出了導(dǎo)線法和后方交會(huì)法(自由設(shè)站邊角交會(huì)法)兩種方法,《時(shí)速200~250公里有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南(試行)》對(duì)CPⅢ要求使用導(dǎo)線法。但由于鐵路線路橫向?qū)挾认拗?,?dǎo)線法與軌道高精度測(cè)量匹配較為困難,同時(shí)在鋪軌和運(yùn)營(yíng)維護(hù)時(shí),個(gè)別基樁點(diǎn)的缺失對(duì)施工和維護(hù)作業(yè)影響較大,不利于軌道精測(cè)系統(tǒng)智能化測(cè)量定位,不便于機(jī)械化作業(yè)。因此,客運(yùn)專線鐵路 CPⅢ測(cè)設(shè)應(yīng)采用自由設(shè)站邊角交會(huì)法。
CPⅢ測(cè)量是建設(shè)高平順性軌道的基礎(chǔ)工作,點(diǎn)多量大,對(duì)其重要性,許多單位和測(cè)量人員還沒(méi)有引起充分的重視,技術(shù)力量薄弱,應(yīng)加強(qiáng)宣傳和培訓(xùn),規(guī)范其管理。
2.軌道幾何狀態(tài)檢查儀是高速鐵路和客運(yùn)專線鐵路軌道定位和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的重要測(cè)量器具,應(yīng)高度重視,加強(qiáng)研究和管理。
傳統(tǒng)鐵路軌道施工和維護(hù)測(cè)量主要使用弦線測(cè)量或相對(duì)型軌道檢查儀(俗稱軌檢小車)。但國(guó)外高速鐵路軌道,尤其是無(wú)砟軌道的施工和維護(hù)已發(fā)展為坐標(biāo)測(cè)量。高速鐵路和客運(yùn)專線鐵路,尤其是無(wú)砟軌道高速鐵路精度測(cè)量需要使用專用的測(cè)量裝備以 CPⅢ為基準(zhǔn)施測(cè),進(jìn)行包括長(zhǎng)、短波不平順的軌道幾何狀態(tài)控制。同時(shí)在軌道驗(yàn)收時(shí)也需要使用軌道幾何狀態(tài)檢查儀對(duì)軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行精密驗(yàn)收。
客運(yùn)專線開工建設(shè)以來(lái),我們陸續(xù)引進(jìn)和研發(fā)了部分新型軌道精密測(cè)量器具。引進(jìn)的四種無(wú)砟軌道中,博格使用特制精調(diào)框配合全站儀依據(jù)軌道設(shè)標(biāo)網(wǎng)(相當(dāng)于 CPⅢ)進(jìn)行軌道板精確定位;雷達(dá)2000使用粗調(diào)機(jī)將工具軌和軌枕組成的軌排粗調(diào)后,使用由軌檢小車、全站儀等組成的“一體化”軌道測(cè)量系統(tǒng)根據(jù) CPⅢ精調(diào)定位;旭普林使用全站儀依據(jù) CPⅢ定位支腳實(shí)現(xiàn)軌枕精確定位,但鋪軌后也需使用由軌檢小車、全站儀等組成的“一體化”軌道測(cè)量系統(tǒng)精調(diào)鋼軌位置;日本板鋪軌后的精調(diào)也需要使用由軌檢小車調(diào)整充填式墊板和扣件。各種型式的無(wú)砟軌道施工和驗(yàn)收均需使用大量的軌道精密測(cè)量器具。引進(jìn)的新型軌道精密測(cè)量器具主要是瑞士安博格公司 GRP 和德國(guó)SINNING公司的GEDO 軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀。國(guó)內(nèi)正在進(jìn)行研發(fā)的單位分別是江西日月明公司、長(zhǎng)沙悅誠(chéng)公司、西安遠(yuǎn)景智能公司等單位,產(chǎn)品均在研發(fā)中。
根據(jù)《鐵路專用計(jì)量器具新產(chǎn)品技術(shù)認(rèn)證管理辦法》(鐵道部22號(hào)令)、《鐵路專用計(jì)量器具管理目錄》(鐵科技〔2006〕31號(hào)),軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀為Ⅰ類鐵專量具,應(yīng)通過(guò)鐵道部技術(shù)認(rèn)證。但因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)技術(shù)條件和相關(guān)檢定規(guī)程,技術(shù)認(rèn)證工作還沒(méi)有開展。
軌道幾何狀態(tài)檢測(cè)儀的使用是高速鐵路和客運(yùn)專線鐵路測(cè)量和檢測(cè)的關(guān)鍵裝備,急需加強(qiáng)研發(fā)和管理。
3.在軌道工程驗(yàn)收中增加量測(cè)長(zhǎng)波不平順內(nèi)容,完善軌道幾何狀態(tài)測(cè)量驗(yàn)收方法和檢測(cè)數(shù)量
國(guó)外高速鐵路軌道均在靜態(tài)驗(yàn)收時(shí)精確測(cè)量軌道幾何狀態(tài),檢查其是否滿足設(shè)計(jì)位置和高平順性要求。軌道動(dòng)態(tài)驗(yàn)收是在靜態(tài)驗(yàn)收合格后,再使用軌檢列車對(duì)軌道內(nèi)幾何尺寸進(jìn)行檢測(cè),計(jì)算分析軌道功率譜密度。如動(dòng)態(tài)檢測(cè)中偏離值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值,需要與靜態(tài)軌道測(cè)量值對(duì)比分析,研究采取相應(yīng)措施進(jìn)行改善。靜態(tài)檢測(cè)的數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)相互印證,為維修調(diào)整提供精確依據(jù),為高速列車開行提供決策支持。動(dòng)態(tài)檢測(cè)和靜態(tài)檢測(cè)相互補(bǔ)充,不能替代。
精確測(cè)量軌道幾何狀態(tài)是世界高速鐵路的通行做法。如德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)DB883.0031明確要求驗(yàn)收時(shí)“合同的承包方(AN)以驗(yàn)收申請(qǐng)方式提供按支承點(diǎn)的間隔對(duì)車輛投入運(yùn)營(yíng)準(zhǔn)備就緒的軌道(經(jīng)過(guò)焊接和磨光)的大地測(cè)量結(jié)果”。法國(guó)、荷蘭、比利時(shí)、臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)也有類似的要求。部分國(guó)家和地區(qū)在開通前還委托專業(yè)測(cè)量機(jī)構(gòu)對(duì)驗(yàn)收項(xiàng)目的靜態(tài)軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行抽查。
我國(guó)鐵路第六次大面積提速的實(shí)踐證明軌道位置十分重要,傳統(tǒng)的弦線測(cè)量法會(huì)造成線路的偏移,尤其對(duì)大半徑曲線,較小的正矢偏差就會(huì)造成很大的曲線半徑誤差,已不適應(yīng)軌道工程施工和養(yǎng)護(hù)。因此客運(yùn)專線軌道工程建設(shè)應(yīng)依據(jù)精密控制測(cè)量網(wǎng)精確施設(shè)。同樣,驗(yàn)收也應(yīng)采用坐標(biāo)法精確測(cè)量軌道的幾何狀態(tài)。當(dāng)前,各客運(yùn)專線已依據(jù)軌道平順性要求建立了平面和高程控制網(wǎng),引進(jìn)的博格、雷達(dá)2000、旭普林三種無(wú)砟軌道在施工時(shí)均依據(jù) CPⅢ精確測(cè)設(shè)鋼軌支承點(diǎn)或鋼軌,具備了在驗(yàn)收時(shí)對(duì)包括大地坐標(biāo)在內(nèi)的每個(gè)鋼軌支承點(diǎn)處鋼軌的幾何狀態(tài)進(jìn)行精密量測(cè)的條件。
《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)〔2006〕189號(hào))在竣工測(cè)量中提出了對(duì)軌道精確測(cè)量的要求,但《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》(鐵建設(shè)〔2007〕85號(hào))對(duì)軌道中線和高程僅規(guī)定每公里檢查2處,每處10個(gè)點(diǎn);《時(shí)速 200~250公里有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南》(鐵建設(shè)函〔2007〕76號(hào))規(guī)定鋪軌時(shí)采用弦線法測(cè)量,《客運(yùn)專線鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》(鐵建設(shè)〔2005〕160號(hào))規(guī)定的檢驗(yàn)數(shù)量為每5公里2處。軌道工程的驗(yàn)收數(shù)量和國(guó)外先進(jìn)做法還有一定距離,同時(shí)沒(méi)有軌道長(zhǎng)波不平順的檢測(cè)要求。
4.要研究建立初級(jí)基礎(chǔ)控制網(wǎng) CP0 的條件和精度要求
鑒于我國(guó)大地坐標(biāo)網(wǎng)已不能很好滿足客運(yùn)專線基礎(chǔ)控制網(wǎng)測(cè)設(shè)需要的現(xiàn)狀,在京津城際、哈大客專、京滬高速(西段)、貴廣鐵路等測(cè)量工作中,施測(cè)單位還根據(jù)線路實(shí)際研究和增設(shè)了CP0 級(jí)控制網(wǎng),對(duì)保證CPⅠ級(jí)控制網(wǎng)精度和補(bǔ)設(shè)精度進(jìn)行了積極探討,使基礎(chǔ)控制網(wǎng)更加完善和靈活。需要總結(jié)其測(cè)設(shè)經(jīng)驗(yàn),研究初級(jí)基礎(chǔ)控制網(wǎng)的條件和精度。
當(dāng)前,在建客運(yùn)專線鐵路無(wú)砟軌道施工即將大面積展開,我們已經(jīng)建立了滿足高速鐵路和客運(yùn)專線鐵路高平順性要求的測(cè)量控制網(wǎng)基本標(biāo)準(zhǔn),相信通過(guò)不斷的總結(jié)和完善,我們一定能建成世界一流的客運(yùn)專線測(cè)量技術(shù)體系和完整的測(cè)量控制標(biāo)準(zhǔn)。