線路偏心和道砟厚度測量技術研究

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摘要：鐵路橋梁線路偏心、道砟厚度指標能否達到規范與設計要求很大程度上影響著列車的行車安全?；诖耍Y合某鐵路工程，圍繞上述兩個指標的測量技術展開探討，論述其測量原理、提出測量方案，并從平面控制、高程控制、線下工程施工測量、線下構筑物變形測量及竣工測量等方面展開具體分析。實踐表明：本項目線路偏心及道砟厚度均滿足實際要求。

關鍵詞：線路偏心；道砟厚度；施工測量

1工程概況

本文選取云桂鐵路作為分析案例。整個項目路基長度在15km以上，共包含47座橋梁、23座隧道。由于項目所處地區大多地形陡峻、地質條件復雜，位于地震頻繁地段，屬于典型的山區鐵路項目，因此對線路偏心狀況與道砟厚度測量精度要求較高。本次測量段為云桂鐵路中的廣南縣路段，長約22km。

2橋梁線路偏心和道砟厚度測量技術原理

線路偏心指橋上線路中線和梁跨中線間的偏差狀況。鐵路橋梁線路偏心狀況超出誤差允許范圍的原因為施工中存在誤差、墩臺傾斜、線路發生橫移和支座病害等。但因為線路偏心會使梁體承載力受到限制，從而可能導致橫隔板被扭斷，所以鐵路項目施工時及后期投入使用過程中都需定期對線路偏心狀況進行測量[1]。道砟厚度指軌枕底端到梁體托盤頂端的厚度值。圖1為兩大指標的測量示意圖。圖1中，a為左軌至左擋砟墻的距離（cm）；b為左軌至軌道擋砟墻的距離（cm）；c為軌道間的距離（cm）；d為軌枕設計高度（cm），若軌枕材料選用60kg/m鋼軌或Ⅱ型軌枕，d為38.6cm；h為道砟設計厚度（cm），取值30；k為被測標尺測量零位高度（cm），取值38.6cm；g為擋砟墻設計高度（cm），取值30cm；Δy為道砟厚度波動值。則線路偏心狀況e實可根據式（1）進行計算：e實=(a)+b-c/2（1）道砟厚度h實可根據式（2）計算：h實=k+g+Δy-d（2）通過觀察式（1）、式（2）可發現，要想計算出線路偏心狀況與道砟厚度，必須先得到距離與高度的具體數值。而這些數值在測量時不僅可以通過機械測量，還可通過光學圖像完成測量[2]。

3線路偏心和道砟厚度測量技術的關鍵點

3.1施工測量方案。考慮到項目特征和站前項目的高需求標準，研究決定利用精度更高、性能更穩定的機械儀器完成測量工作。因此本項目測量工作中使用了天寶5800的GPS定位器、徠卡TC1200全站儀。此外，測量水準儀也均為天寶牌。3.2具體施工。3.2.1平面控制測量。該標段平面控制網復測與加密共包含3大部分，即線路平面控制網復測、基礎平面控制網復測與基樁控制網加密。其中，站前工程平面控制網主要包含控制網CPⅠ、CPⅡ兩個部分，都可以借助GPSB級、GPSC級來測量。當控制點完成移交后，項目單位可借助雙頻靜態接收機再次測量各個控制點，最終限差與精度以本次測量為準。基樁控制網（CPⅢ）需要借助導線測量實現加密。樁的選材應和設計院樁保持一致，位置不能選在無線電發射源周邊，距離應在400m以上；同時還要注意與高壓輸電線路保持距離，距離應控制在200m以上。位置確定后不僅需要在該點進行標注，還要在比例尺圖上進行標注。此外項目所使用的CPⅢ控制網必須與CPⅠ與CPⅡ保持一致。本項目勘測中，CPⅠ控制點復測時必須保證X、Y坐標差值不超過標準值的±2cm；而對CPⅡ控制點，應按照表1標準進行復測。3.2.2高程控制測量。（1）對水準點進行復測時，項目單位應參照設計院提供的測量資料，嚴格按照二等水準點測量標準進行測量，并使用數字水準儀完成全標段的復測工作。同時水準復測線路必須和設計標準完全吻合。若復測工作在長度超過300m的橋梁或大型車站中開展，需適當增添水準點，增添的點位應單獨安放，且按照二等水準測量標準進行測量。（2）項目單位要對水準網進行加密。若水準點原本的密度無法達到設計標準，應適當添加加密水準點，添加的點位應順著線路中線每100~150m擺放1個。3.2.3線下工程施工測量。（1）一般構造物和路基的測量按照項目單位設計的GPS點、導線點來加密控制網，整個加密工作必須符合路基板樁、中線、邊線及相關構筑物的施工放樣標準。所有加密點都應照著4等導線測量精度擺放，并使用DJ2級全站儀進行測量，測量角度選用方向觀測法測4測回及距離對向觀測2測回，同時還需對數據進行氣象改正、投影改正等。（2）高架橋、特大橋和相關特殊結構的測量對高架橋、特大橋的測量應確?？刂泣c和線路間的垂直距離在150m以上、不同控制點間距離應控制在500~600m。整個施工控制網應按四邊形擺放，為確保圖形結構穩定，應同時使用4架GPS接收機進行觀測，且觀測時間應超過60min。整個觀測工作必須按設計規定，在相應的時間段內進行。此外，天線對中精度應為1mm，允許誤差范圍在2mm內；每次觀測前后都應測量天線高度，結果取前后測量的平均值。3.2.4線下構筑物變形測量。考慮到軌道鋪設最佳時間、后續運營養護及維修工作的開展等因素，項目決定構建線下構筑物縱橫向立體變形監測網絡，主要包含水平方向與垂直方向兩部分。其中，水平位移監測網是利用獨立坐標體系照著三等平面檢測網標準建立的，全部布網工作一次完成。此外，若測量工作無法同時覆蓋CPⅠ和CPⅡ控制點監測網絡，最少也應與其中之一進行聯測，以使測量平面坐標系統能發揮實際效用，水平監測坐標和施工平面控制坐標間能發生轉變。3.2.5竣工測量。（1）對線路中線的測量在進行測量時應按照線路貫通測量結果擺放線路中樁，直線線路各中樁間隔50m、曲線則間隔20m。若遇公里樁、百米樁、變坡點、橋涵中心、車站中心、道岔中心、豎曲線起點與重點、曲線起點與終點等，需進行加樁。所有加樁的高程測量都可使用二等水準基點完成，最大誤差應控制在10mm以內。此外，在對線路進行加樁時還應觀察路基、橋梁自身結構是否達到限界要求。（2）對路基橫斷面的測量待沉降穩定后應對橫斷面進行測量，標準規定直線地段橫斷面間距應保持在50m、曲線地段間距應保持在20m。測點內容應包括以下幾點：道路中心線、線間溝、路肩、高程變化狀況。其中，路基橫斷面所有內容的測量誤差不可超過±5mm。（3）對橋涵的測量墩臺施工結束后，需先對墩臺縱向、橫向中心線及墩臺跨度等進行測量，將測量合格的結果交給架梁作業隊后方可開展后續工作。

4結語

《鐵路橋隧建筑物大修維修規則》（鐵運〔1999〕146號）[3]指出，橋上線路中心和梁跨設計中線下偏差鋼梁的誤差范圍應在0.5cm之內、圬工梁的誤差范圍應在0.7cm以內，如果發現實際值超出了誤差允許范圍，需要對其進行驗算。同時，正常情況下軌底應比擋砟墻頂端至少高出2cm，且枕下道砟厚度應控制在25~45cm之間。依照上述要求對新建云桂鐵路中的廣南縣路段進行測量發現，線路偏心狀況與道砟厚度均滿足規范要求和項目的實際需要。

參考文獻：

[1]李添悅，程子默，陳子乾，等.一種鐵路橋梁線路偏心和道砟厚度的測量方法[J].鐵道建筑，2018（2）：134-137.

[2]安連生.應用光學[M].3版.北京：北京理工大學出版社，2002.

[3]鐵道部.鐵路橋隧建筑物大修維修規則（鐵運〔1999〕146號）[Z].北京：鐵道部，1999.

作者:張瑞歡 單位:中交四航局第二工程有限公司