地鐵軌道工程鋪軌基標的測設方法

【摘要】本文結合廣州地鐵二號線軌道工程，介紹了怎樣保證地鐵軌道工程鋪軌基標(控制基標、加密基標和道岔鋪軌基標）測設精度的作業方法、流程和注意問題等。
【關鍵詞】地鐵軌道工程 控制導線 控制基標 加密基標
1 引言
地鐵已成為現代城市公共交通的一種重要形式。由于地鐵在建筑物稠密、地下管網繁多的的城市環境中建設，同時工程自身與環境的安全、穩定在施工和運營期間極為重要；城市地鐵又作為公共交通，要求乘坐的舒適性和結構堅固耐久。我國當前地鐵采用的是混凝土現澆整體道床，其鋼軌位置的可調整量極有限。地鐵軌道的精度要求遠遠高于一般鐵路鋪軌工程的精度。本文結合廣州地鐵二號線軌道工程的實際情況，介紹怎樣保證地鐵鋪軌控制基標、加密基標和道岔鋪軌基標的測設精度和作業方法、流程以及需要注意的一些問題。
2鋪軌基標測設前的基礎準備工作
鐵路鋪軌精度沒有特別的要求，按線路施工復測的精度要求：距離(縱向)為1／2000、曲線橫向閉合差10cm。2000年6月實施的《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》對地鐵中線名相鄰點間縱、橫向中誤差規定直線上：縱向應小于±1Omm，橫向應小于±5mm；曲線上：縱向應小于±5mm，曲線段小60m時橫向應小于±3mm、大于60m時應小于±5mm。地鐵鋪軌基標(包括控制基標、加密基標和道岔鋪軌基標)的測設，是根據鋪軌綜合設計圖，利用調整好的線路中線點或施工控制導線點和水準點測設(其精度要求在后面有詳細說明）。由于軌道工程要鋪設330—550mm厚的混凝土道床，中線只能與鋪軌基—并定出，因此鋪軌基標—般是根據施工控制導線和水準點來測設的。因為測設精度要求高，用鐵路線路測量方法已不能滿足其測量精度要求，而需要對測量所用的儀器、作業方法和流程都要嚴格控制。下面就廣州地鐵二號線施測的方法、流程和注意問題做—介紹，供地鐵鋪軌工程測量人員參考。
2．1 測量儀器的檢校
要保證所需的測量精度，首先要使測量儀器(全站儀和水準儀)處于正常可靠的工作狀態。除了定期檢校外，在使用過程中還要經常做以下常規檢校工作：全站儀的圓水準器、長水準器、2c、指標差、光學對中器等的檢校；反射鏡基座圓水準器、長水準器、光學對中器、覘標、對中桿圓水準器等的檢校；水準儀的圓水準器、i角誤差、水準尺的圓水準器等的檢校。
2．2 洞內施工控制導線和水準的檢測或復測
在測設鋪軌基標前，首先要對業主方交付的洞內施工控制導線和水準點，以一至二個區間為單元進行檢測或復測，確認點位無誤和精度是否滿足要求。為滿足放樣點點位精度，洞內控制導線應按四等導線檢測，角度按方向觀測四測回(J2全站儀)，檢測角與原有角度差值一般應小于±3．5”，限差應小于±7”；邊長測量(2mm+2ppm全站儀)應加入儀器加、乘常數改正和氣象(溫度、氣壓)改正,往返測取其平均值檢測長度與原有長度的差值應小于±7mm；對附和導線(兩端閉合到施工時的陀螺儀定向邊)的方位角閉合差應小于±5"√n（n為導線角的個數)，全長相對閉合差<1／35000。對水準點的復測，高差閉合差應小于84√L（L為水準點間的長度，以km計)。對超出限差的導線點或水準點，應在核實后及時報甲方認定并做調整，調整方法是選定兩端確認可靠的陀螺定向邊、和起始點用《鐵路工程施工測量自動化處理系統》軟件對中間點整體嚴密平差，重新計算其坐標。表1是廣州地鐵二號線某區間部分控制導線點的角度、邊長檢測結果。從表1中角度和邊長的差值可見，邊長相差較小，都在限差之內；導線角相差較大，有的遠遠超過了限差，若不加以調整，將無法實現鋪軌基標和中線的應有精度。表明檢測的必要性和重要性。
附表1 廣州地鐵某區間部分導線控制點的角度、連長檢測結果

導線點間的距離，一般控制在120-150m為宜，對過長、過短的地方可增加或去掉個別控制點，按四等導線測量納入控制網整體嚴密平差，計算出新設控制點坐標。注意在左右線間有渡線的地方和聯絡線處，需將其相鄰的控制點聯系測量后作整體平差處理。如圖1中左9與占4-2之間為渡線、KO與右4之間為地鐵一號線和二號線的聯絡線，原控制導線是左右相對獨立的兩條導線，檢測結果見表1，差值較大，如不經上述處理，放出的控制基標是不可能滿足其精度要求的。

圖1 檢測圖
2．3鋪軌基標資料計算
鋪軌基標分為控制基標、加密基標和道岔鋪軌基標。鋪軌基標一般設置在線路中線上(也可設置在線路中線的右側)，道岔鋪軌基標一般設置在直股和曲股的兩側。控制基標在直線上每120設置--個，曲線上曲線元素點設置控制基標外，還應每60m設置一個；加密基標在直線上每隔6m、曲線上每隔5m設置一個；道岔鋪軌基標應包括單開道岔、交分道岔、交叉渡線道岔的鋪軌基標。然后分別根據鋪軌綜合設計圖、道岔鋪軌設計圖計算出各鋪軌墓標的平面坐標和樁頂高程資料。樁頂高程H基的確定：當采用矩形及馬蹄形隧道時，為對應軌頂高程減去255mm；當采用圓形隧道彈性短軌枕道床時，為對應軌頂高程減去420mm，普通短軌枕道床時，為對應軌頂高程減去380mm。對于基標設在中線外的情況，可參考基標距線路中線的距離：彈性短軌枕道床為1．35m，普通短軌枕道床為1．30m，浮置板道床為1．45m計算其平面坐標(這樣鋪好整體道床后可露8-10mm高的銅標，方便后期鋪軌撥軌使用)。為后續的放樁工作準備好基礎數據。
3鋪軌基標的測設、方法、流程及限差要求

圖2鋪軌基標測設流程圈
3．1 初放鋪軌基標樁位
根據洞內控制導線點、計算出的基標平面高程資料，放出基標樁位，測出其相應的地面高程，按"H基-H地-15mm(15mm為考慮銅標高度和預留司調整量而設)計算出基標埋樁高度，埋好樁供后面使用。此步測量用對中桿即可滿足，并可提高作業效率。
3．2 測設基標銅標埋設位置
在埋好基標樁后，根據洞內控制導線點、和平面資料用極坐標放樣的方法精確測出銅標埋設位置(銅標直徑1cm，要保證后面所放點位不會下樁)，并畫出銅標中心十字線，鈷眼埋好銅標。銅標露出高度12～15mm為宜。
3．3精確調整使銅標達到設計高程
銅標埋好后，依次測定其樁頂高程(兩端附合到施工控制水準點上，通過嚴密平差計算出各點高程)，根據玎，算出各點調整量進行調整，然后再測定—次，對不滿足要求的個別點再次調整即可。固定銅標，供后面放點之用。
3．4精確測設控制基標平面位置
在基標銅標埋設好且標高精確調到位的情況下即可進行控制基標的平面精確定位。定位的方法采用極坐標放樣的方法。置鏡、后視檢測合格的導線點，用盤左、盤右兩次所定方向取中，再測距、移點即可得到所放點位；重復以上步驟逐個測設控制基際。需注意的是每次撥角都要重新后視，以保證放樣精度；放樣邊長一般盡量不超過該處兩控制點間長度的2／3，在置鏡下一控制點時，對相鄰的最后一個放樣點重新測設一次，取兩次分中結果，以保證很好的搭接。
3．5 加密基標和道岔鋪軌基標的測設
加密基標和道岔鋪軌基標的測設是在控制基標檢測合格的基礎上進行的。測設方法同控制基標，只是其測設除了可依據導線點外，還可以依據控制基標。
3．6鋪軌基標的的檢測和限差要求
控制基標的檢測：可置鏡控制基標或導線點對兩個或兩個以上的控制基標用方向觀測法測四測回進行夾角檢測(或其左、右角各測二測回)，距離檢測應加儀器加、乘常數改正和氣象(溫度、氣壓)改正。各項限差應滿足：
(1)控制基標：直線段控制基標間的夾角與180度較差應小于8”，實測距離與設計距離較差應小于10mm；曲線段控制基標間的夾角與設計值較差計算出的線路橫向偏差應小于2mm，弦長測量值與設計值較差應小于5mm。在施工控制水準點間，應布設附合水準路線測定每個控制基標高程，其實測值與設計值較差應小于2mm。滿足各項限差要求后，基標樁進行永久性固定。
(2)加密基標：①直線加密基標應滿足縱向6m±5mm，橫向上加密基標偏離兩控制基標間的方向線應小于2mm，高程上相鄰加密基標實測高差與設計高差較差應小于1mm，每個加密基標的實測高程與設計高程較差應小于2m。②曲線加密基平面上應滿足縱向5m±5mm，橫向上加密基標相對于控制基標的橫向偏距應小于2mm，高程上要求同直線加密基標。
(3)道岔鋪軌基標：道岔鋪軌基標與線路的距離和設計值較差應小于2mm，相鄰道岔鋪軌基標間距離與設計值較差應小于2mm，相鄰道岔鋪軌基標間的高差與設計值較差應小于1mm，其高程與設計值較差應小于2mm。以上鋪軌基標經檢測滿足各項限差要求后，進行永久性固定，計算出對應處混凝土整體道床的灌筑厚度、撥道、起道量等數據，交付施工和后期運營使用。
4 結束語
由于控制導線和水準點在整個中線和鋪軌基標測設過程中的基礎作用，這就要求甲方業主所提交的洞內控制導線和水準點，應配合軌道工程施工中鋪軌基標的測設精度，滿足《地下鐵道、輕軌交通工程測量規范》規定的精密導線和精密水準要求，特別是車站、豎井下的已知點和陀螺定向方位的準確度和可靠度顯得尤為重要；鋪軌施工前對洞內控制導線和水準點的檢查復測，從本文前面可以看到它的重要性和必要性，以減少不必要的返工。總之，地鐵鋪軌工程中，鋪軌基標的測設點多、精度要求高、作業程序復雜，環環相扣只有合理組織，對測量作業過程的每一個環節、測量過程中使用的儀器、作業方法和流程都要嚴格控制，才能滿足所需測量精度要求，提高工作效率。