高速鐵路無砟軌道測量技術(shù)

1、高速鐵路無砟軌道測量技術(shù)    1 工程概況中鐵十六局集團(tuán)路橋公司承建的16.4雙線公里，管段最小曲線半徑為350m，管段內(nèi)最大坡度為10.5，線間距為5.0m和4.6m，最高時(shí)速由350km/h調(diào)整為300km/h。砟軌道在橋梁上由4層組成，即滑動層(兩布一膜)、C30鋼筋混凝土底板座、乳化瀝青砂漿墊層和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌道板。在路基上由3層組成，即C15混凝土支撐層、乳化瀝青砂漿墊層和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌道板。施工段內(nèi)共鋪設(shè)無砟軌道板4688塊，博格板4391塊。測量設(shè)備主要包括：平面測量采用測量精度不低于(角度精度11秒、距離精度1mm+1ppm)的

2、全站儀。高程測量采用測量精度不低于(銦瓦標(biāo)尺每公里往返測量標(biāo)準(zhǔn)偏差0.3mm、距離測量標(biāo)準(zhǔn)偏差5mm/10m、居中精度標(biāo)準(zhǔn)偏差0.3)的電子水準(zhǔn)儀。軌道板精調(diào)采用精調(diào)設(shè)備4套，主要包括萊卡TCA2003全站儀1臺、工業(yè)電腦1臺、測量標(biāo)架4個(gè)、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)架1個(gè)(用來檢校測量標(biāo)架，確保測量標(biāo)架的準(zhǔn)確性，為整體線路的精調(diào)提供有力的保證)、強(qiáng)制對中三腳架2個(gè)。2 軌道基準(zhǔn)網(wǎng)(CRN)的測量2.1 軌道基準(zhǔn)網(wǎng)(CRN)測量目的為了滿足對高速鐵路的外部及內(nèi)部幾何位置的精度要求，在設(shè)計(jì)院提供的軌道設(shè)計(jì)網(wǎng)(GVN)的基礎(chǔ)上建立一個(gè)具有極高相對精度的加密控制網(wǎng)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)之間的相對精度應(yīng)滿足：平面0.2mm，高程為0.

3、1mm。該網(wǎng)的布設(shè)，充分利用了全站儀在特定條件下測角具有極高精度這一特點(diǎn)。2.2 軌道基準(zhǔn)點(diǎn)GRP點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算利用PVP軟件計(jì)算出圖1中的1、3點(diǎn)三維坐標(biāo)(每板縫處一個(gè)斷面)，將計(jì)算結(jié)果DPU格式轉(zhuǎn)換成GSI格式(萊卡全站儀標(biāo)準(zhǔn)格式)。2.3 GRP點(diǎn)及定位錐點(diǎn)的放樣GRP點(diǎn)放樣時(shí)，底座板、支承層施工后按放樣數(shù)據(jù)對GRP點(diǎn)進(jìn)行放樣(精度要求小于5mm)，并同時(shí)測定這些點(diǎn)并記錄下來。其目的在于檢測放樣點(diǎn)，并可用作對承載板(TP)高程的附加檢測。放樣點(diǎn)的實(shí)測三維坐標(biāo)文件(記錄卡里的電子文件，GSI格式)及時(shí)反饋，以便利用PVP軟件對點(diǎn)位進(jìn)行檢查和對底座板高程的附加檢查。如同GRP點(diǎn)一樣定位錐放樣時(shí)

4、也需將放樣點(diǎn)測量并記錄下來用以對放樣點(diǎn)位的檢查。2.4 GRP點(diǎn)的平面測量測站應(yīng)盡量靠近待測點(diǎn)連線，以便利用全站儀的測角高精度性，所以對左右線的基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)該分開測量。每組測量64m(10個(gè)點(diǎn))，視天氣情況而定。也就是說從一站至少測9個(gè)GRP點(diǎn)，其中4個(gè)為與上一站重合點(diǎn)。各組至少要3個(gè)測回。測量步驟：架設(shè)儀器并調(diào)平觀測GVP點(diǎn)(至少4個(gè)點(diǎn))觀測GRP點(diǎn)(9到10個(gè)點(diǎn)，重合4個(gè)上一站的GRP點(diǎn))再次觀測前次測的GVP點(diǎn)(以上為一個(gè)測回，每站至少測3測回)向前搬站觀測GVP點(diǎn)(至少要有2個(gè)點(diǎn)與上一站的GVP點(diǎn)重合)測GRP點(diǎn)(其中4個(gè)與上站測量重復(fù))，重復(fù)以上過程。特別注意，平面測量就是測出GPR點(diǎn)與

5、GVP點(diǎn)的相對坐標(biāo)，然后利用軟件將GRN與GVN的局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成各施工網(wǎng)或區(qū)域網(wǎng)，所以測量時(shí)不需確定測站的位置(自由建站)。需要說明的是在測量過程中無法發(fā)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的正確性，所以每組測量都要對儀器及棱鏡的安置仔細(xì)檢查，以防止測量結(jié)果偏差超限而返工。2.5高程測量采用電子水準(zhǔn)儀GRP點(diǎn)高程，測量GRP點(diǎn)必須用銦瓦水準(zhǔn)尺適配座，而在不加適配座測量GVP點(diǎn)和PP點(diǎn)情況下要說明。如同平面測量一樣，水準(zhǔn)測量時(shí)現(xiàn)場也不需要記錄GVP點(diǎn)的實(shí)際高程，只需按照下述測量步驟進(jìn)行測量并記錄好點(diǎn)號及實(shí)測數(shù)據(jù)。測量步驟：在兩個(gè)GVP點(diǎn)中間設(shè)站后視一個(gè)GVP點(diǎn)(如GVP1)測量(前世、中視)GRP點(diǎn)(GRP點(diǎn)7至10個(gè)點(diǎn)

6、，GRP點(diǎn)和上站的重復(fù)個(gè)數(shù)為3個(gè)以上，盡量4個(gè))前視一個(gè)GVP點(diǎn)閉合(如GVP2)調(diào)整測站測GVP2測量GRP測GVP1(測完一組)向前搬站后視前一個(gè)GVP點(diǎn)(如GVP2)先測上一組的GRP點(diǎn)(至少3個(gè))，再測本組的GRP點(diǎn)前視下一個(gè)GVP點(diǎn)(如GVP3)重復(fù)以上步驟。2.6 基準(zhǔn)網(wǎng)(GRN)的平差計(jì)算利用PVP軟件對各測站進(jìn)行單獨(dú)平常進(jìn)行測量誤差分析，然后把各測站納入總體進(jìn)行平差計(jì)算，計(jì)算結(jié)果超限將無法通過，需重新測量，直到通過。計(jì)算結(jié)果將作為SPS軌道板精調(diào)的GRN數(shù)據(jù)。求解軌道基準(zhǔn)網(wǎng)(GRN)的平差坐標(biāo)采用軌道設(shè)標(biāo)網(wǎng)GVN(點(diǎn)距約為65m)來進(jìn)行平差計(jì)算，所需的計(jì)算模式可在布板設(shè)計(jì)軟件中

7、依據(jù)測量數(shù)據(jù)組的結(jié)構(gòu)自動選定。2.7 GRP測量方法的優(yōu)點(diǎn)以上的測量方法能夠發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)標(biāo)點(diǎn)的明顯坐標(biāo)差值(在不同坐標(biāo)系的)。這種重合一方面能夠控制一組內(nèi)的測量結(jié)果的精度。另一方面可以使各組數(shù)據(jù)之間有一個(gè)緩和的過渡，以便消除拐點(diǎn)和偏移。3 軌道板的精調(diào)測量3.1 精調(diào)測量準(zhǔn)備及檢查在精調(diào)前，數(shù)據(jù)的齊全是進(jìn)行精調(diào)的前提。數(shù)據(jù)有三種，平差后的軌道基準(zhǔn)網(wǎng)，即各GRP點(diǎn)三維坐標(biāo)文件，格式為“.DPU”的FFC文件;每塊板的數(shù)據(jù)文件，記錄了該板各支點(diǎn)的理論坐標(biāo);FFD文件為棱鏡配位文件，記錄了該板各支點(diǎn)的理論坐標(biāo);FFD文件為棱鏡配位文件，該文件記錄了精調(diào)時(shí)各棱鏡與軌道板上各支點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系。設(shè)備安裝后的

8、檢查主要有：主控機(jī)及全站儀是否正常;電池是否有點(diǎn);精調(diào)夾爪是否已經(jīng)提前安裝好;標(biāo)架是否變形;棱鏡是否固定;儀器是否和三腳架匹配;儀器高和棱鏡高是否準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)是否存在等。開機(jī)檢查設(shè)置的各種參數(shù)是否正確，對誤操作造成的變動進(jìn)行準(zhǔn)確修改，經(jīng)確定無誤后，架設(shè)全站儀和棱鏡。全站儀架設(shè)在被精調(diào)板的前一塊板的GRP點(diǎn)上，棱鏡架設(shè)在被精調(diào)板的后一個(gè)GRP點(diǎn)上。3.2 精調(diào)測量關(guān)鍵技術(shù)(1)全站儀和棱鏡架設(shè)完后，檢查氣泡是否居中，腳架是否固定，GRP點(diǎn)事否對中有沒有偏移，小坑中有無雜物;與此同時(shí)操作人員架設(shè)1、2、3、4號標(biāo)架，測量人員檢查完全站儀和棱鏡沒問題后接著檢查標(biāo)架是否放好，觸頭是否緊貼承軌臺，下面是否

9、有雜物。(2)檢查確認(rèn)無誤后開始檢校標(biāo)架。首先打開主控機(jī)，在進(jìn)入精調(diào)系統(tǒng)軟件時(shí)，必須把全站儀關(guān)機(jī)，點(diǎn)擊“開始”從“程序”中右拉選擇“高速鐵路精調(diào)軟件”，單擊打開后再點(diǎn)擊上面“文件”窗口，選擇“打開新項(xiàng)目”進(jìn)入，然后選擇“檢查”單擊打開下拉選擇“檢校標(biāo)架”，按窗口提示開始檢校。檢校完后按窗口提示檢校1、2、3、4號棱鏡，操作人員配合測量人員將1號棱鏡放在板的第一個(gè)承軌臺上，此時(shí)無需再用全站儀進(jìn)行瞄準(zhǔn)了，選擇“1號標(biāo)架”按“確定”開始，檢測的豎向最后兩行數(shù)據(jù)的值必須是0或0.1，否則按“保存”后再按“繼續(xù)”仍然檢測1號標(biāo)架，直到修正后的數(shù)據(jù)為0或0.1時(shí)，再檢校2、3、4號標(biāo)架，方法同1號標(biāo)架。為

10、了確保準(zhǔn)確度，把1、2、3、4號標(biāo)架檢校完后，重新用全站儀瞄準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)架檢校后復(fù)檢其中已檢校完的1、2、3、4號標(biāo)架中的任意兩個(gè)，對比是否有偏差，如果偏差很小說明檢校合格，偏差很大需重新進(jìn)行檢校，直至合格為止。(3)定向：剛開始精調(diào)時(shí)，4號和5號點(diǎn)不存在不能參與定向，只用控制點(diǎn)定向即可;當(dāng)進(jìn)行第2塊板及以后，每次定向用4號和5號點(diǎn)參與定向。定向前先從窗口中選擇精調(diào)的“板號”按“確認(rèn)”鍵，再選擇窗口中的“定向”，根據(jù)提示輸入儀器高和棱鏡，從菜單顯示串口中單擊“開始定向”按鈕進(jìn)行定向。精調(diào)時(shí)先調(diào)四個(gè)端部，即1、8和3、6點(diǎn)，且必須是1、8調(diào)好后再調(diào)3、6或3、6調(diào)好后再挑1、8(最好不要同時(shí)調(diào)，那樣

11、會浪費(fèi)時(shí)間且不易達(dá)到要求);當(dāng)端部達(dá)到要求后再調(diào)中間2、7點(diǎn)。全部符合要求后保存測量結(jié)果。4 注意事項(xiàng)(1) 進(jìn)行軌道基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))放樣的前提是必須開通全站儀的自由建站和使用與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行CP磁測量時(shí)各種參數(shù)一致的專用棱鏡桿及棱鏡，保證對點(diǎn)誤差最小。(2)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))放樣完成后一定要站在控制點(diǎn)連線上檢查控制點(diǎn)，直線是否在一條直線上，曲線是否在一個(gè)弧線上(也就是圓順度則樣)。還應(yīng)采用鋼尺檢查兩點(diǎn)之間的理論距離，防止出現(xiàn)誤差而對施工造成影響。(3)基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP)測量時(shí)必須對預(yù)埋測釘中心清理干凈，塔尺底部錐形配件的錐底也要經(jīng)常清理和檢查有否磨損，否則將對以后的測量成果造成嚴(yán)重影響。(

12、4)精調(diào)爪的厚度一定要保證在一個(gè)厚度之間，最好控制在2.0cm以下;并應(yīng)保證精調(diào)爪之間的厚度差值不能過大而導(dǎo)致受力不一，且必須在同一平面上。(5)軌道板粗鋪時(shí)要盡量準(zhǔn)確，水平誤差控制在57mm之間，這樣能為軌道板精調(diào)節(jié)約時(shí)間提高工效。(6)當(dāng)定向時(shí)出現(xiàn)“dh”值超限時(shí)，首先檢查輸入的控制點(diǎn)板號或測承軌臺的一側(cè)向全站儀方向移一點(diǎn)，當(dāng)為“一”值時(shí)可將4#標(biāo)架從承軌臺的一側(cè)向遠(yuǎn)離全站儀方向移一點(diǎn)。若出現(xiàn)“d1”值超限不能定向時(shí)，就要檢查是否在全站儀開機(jī)錢精調(diào)軟件已經(jīng)開始運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)退出精調(diào)軟件并關(guān)閉全站儀，重新進(jìn)入精調(diào)軟件就可以滿足要求完成定向或檢查4#標(biāo)架是否放在承軌臺的中間，仍然不行，若出現(xiàn)“+”值，可將4#標(biāo)架從承軌臺移近一些，如有間隙使之貼緊就可以了，如仍然有問題就要重新檢校標(biāo)架。(7)精調(diào)時(shí)拿扳手操作人員必須同步進(jìn)行水平或高程調(diào)整，水平方向當(dāng)現(xiàn)實(shí)器出現(xiàn)“dq”值為“”時(shí)，應(yīng)向中間方向微調(diào);水平方向兩側(cè)操作人員扳手方向應(yīng)一致，“”扳手轉(zhuǎn)換為順時(shí)針方向，“+”時(shí)扳手轉(zhuǎn)換為逆時(shí)針方向，高程方向當(dāng)顯示器“dh”值為“”