行业要闻

 

摘  要 以广州地铁 3 号线北延段为例，阐述铺轨基标施工测量内、外业工作的重要步骤，介绍所采用的高精度测量仪器、有效的测量方法和保证测量精度的措施。结果表明，可以保证铺轨工程测量精度满足设计要求，得出铺轨测量的有益结论与建议。

关键词 城市轨道交通; 铺轨基标; 测量

 

      轨道交通工程土建施工结束后往往会有调线调坡设计环节，主要用来调整土建施工引起的偏差，而轨道工程中测量偏差是无法通过后续工序来消化和弥补的，造成轻则工程返工、重则报废的问题，即使细小偏差也会给轨道安全带来永久性的影响; 同时，城市轨道交通安全、平稳、舒适性的要求和新工艺性技术在轨道建设工程中的运用，对铺轨施工测量工作提出了较高要求。由于地下铁道的轨道结构采用混凝土整体道床，轨道工程一次定位，几乎不能再调整，所以精确地测设铺轨基标是保证轨道工程质量的关键。

 

      广州轨道交通 3 号线北延段是广州北部地区第一条轨道交通线路，构建了从新机场连接市区轨道交通网络的快速交通走廊，是 2010 年举办第 16 届广州亚运会承诺的轨道交通线路之一。从 3 号线的广州东站向北延伸至机场北站全长 30． 9 km，共设 12 个车站，设计最高行车速度为 120 km/h，全部为地下线。土建工程采用 24 台盾构机施工，轨道工程分 A、B 标段，A标段采用 60 kg/m 钢轨，9 号道岔 4． 6 m 间距交叉渡线道岔组合 1 组，9 号单开道岔 6 组，分别位于同和站、嘉禾站; B 标段有两组 9 号单开道岔 5． 0 m 间距交叉渡线，交叉渡线由 4 组单开道岔、2 组锐角辙叉和 2 组钝角辙叉组成的菱形交叉线组成，全部为地下整体道床。工程总投资 108 亿元，已于 2010 年 10 月 30 日开通运营。

 

      在项目工程部组织和指导下，测量工作由工程部管理。按1 km 为一个测设单元，一个作业面需要12 人组织作业。全过程分为平面组和高程组: 平面组 8 人，主要担任导线复测、平差，控制基标的布设、放样、平差; 高程组 4 人，主要负责水准复测、基标高程的调校、基标最终使用时的技术交底。

      主要测量仪器设备见表 1。

      测量作业流程见图 1。

      地下铁道隧道结构的中线方向、里程、高程等均是由地面引入，为保证隧道内的铺轨精度，要求铺轨前应全面对其检测，通过贯通测量后，对施工控制点进行统一的调整和平差后再设置基标，以保证基标的精度。

      铺轨基标的测设依据为业主提供的联测施工导线点，测量人员持交桩表逐桩核对、交接确认。使用经过有关部门检测合格的全站仪和精密水准仪，对交接的导线点进行复核联测。

      复测前根据已有点位资料计算转折角、边长、高差，在现场与实测结果相比较，以业主所提供点位资料的前两个施工控制点和最后两个施工控制点作为已知点进行严密平差。如若平差结果满足《城市轨道交通工程测量规范》规定的精度，即可利用该导线点测设铺轨控制基标。复核联测应满足以下要求:

      1) 平面测量精度要求。①控制点导线测量应采用Ⅱ级或以上全站仪左右角各测两测回，左右角平均值之和与 360°较差小于 6″，导线边长测量往返各测两测回，测回间较差应小于 5 mm，往返测平均值较差应小于 4 mm; ②数据处理应采用严密平差计算，各相邻点间纵、横向中误差限值: 直线段，纵向为 ± 10 mm，横向为 ±5 mm; 曲线段，纵向为 ± 5 mm，曲线段小于 60 m时横向为 ±3 mm，大于 60 m 时横向为 ± 5 mm; ③在直线上其与 180°较差不应大于 8″，曲线折角与相应的设计较差，中线小于 60 m 时不应大于 20″，点间距大于60 m 时应不大于 15″。

      2) 高程测量精度要求( 见表 2 ) 。①采用二等水准测量精度作为高程控制; ②按与已知点联测、附合或环线往返各测一次，往返较差、附合或环线闭合差不大于 ( L 为水准路线长度) ; ③水准网通过软件进行严密平差计算，计算最后成果的取值精确至0． 1 mm。

      根据铺轨综合设计图，利用调整好的施工控制导线点和水准点测设铺轨基标。铺轨基标测设时，应首先测设控制基标，而后在控制基标间测设加密基标和道岔基标。控制基标在直线线路每120 m 设置1 个，曲线线路除曲线元素点设置控制基标外，还应每 60 m 设置 1 个。直线线路设置在线路中线的右侧，曲线线路设置在线路外股一侧，道岔铺轨基标一般设置在直股和曲股的两侧。加密基标在直线线路每6 m 设置1 个、曲线线路每5 m 设置1 个，加密基标在直线、曲线、道岔均设置在线路外侧。

      为满足实际需要，采用统一坐标系下不受线性限制的复合辛普森公式作为计算铺轨基标坐标的数学模型，在设有竖曲线地段采用不受坡度和半径大小影响的严密公式作为计算竖曲线高程的数学模型，并以此编写程序计算铺轨基标的坐标和高程。

      由于地铁施工时车站控制点一般从地面直接投测，精度比较高，加之车站线路一般为直线，线路与站台间距限差要求较高，不宜在车站进行线路调整。因此在基标测设中，坚持“车站不动，调整区间”的原则，以“两站一区间”为铺轨单位，进行铺轨基标测设。

      根据轨道结构类型和施工需要，控制基标与加密基标具体布置主要按坐标实测法进行测设。铺轨控制基标( 铜制基标) 和加密基标( 普通基标) 设置在结构底板上，首先在结构底板进行钻孔植筋，包封混凝土，埋设控制基标，然后采用实测法进行测量，并计算数据。用红油漆在地面标明其点位且在侧墙上标识出相应的里程，同时采用全站仪三角高程法测定点位高程，以此对轨道设计高程、方向相比较计算出基标桩与轨顶的高差和到钢轨内侧的距离，达到调整轨道的目的，基标结构和布置见图 2、图 3。

      由于 3 号线北延段隧道是以车站和区间分段施工，所以测量控制基标也要分段分批测放。铺轨控制基标的测设是以“两站一区间”为测设单位，主要采用全站仪坐标实测法( 见图 4) 。控制基标的测设精度直接影响加密基标的测设精度，故放样控制基标应注意:每放样一个控制基标，必须进行仪器归零检核，归零误差应在限差之内，否则重新放样。

      铺轨控制基标的测设包括 3 个步骤: ①根据现场方便施工需要，采用全站仪坐标实测法测设控制基标，精度满足施工要求; ②控制基标埋设完成后，应对测设单位的控制基标进行串线测量，主要检测控制基标间角度、边长、高差等几何关系是否满足施工要求; ③铺轨控制基标的高程则利用施工控制水准点测定，其观测方法和限差同精密水准测量。

      控制基标测设往往进行多次，控制基标高程及其之间的水准测量技术要求按二等水准测量进行施测，水准网闭合差小于 ( L 为水准路线长度，以 km计) ，角度与边长不能满足限差要求时，则应重新进行调线测量，直至满足要求为止。

      控制基标埋设完成后，应对其进行检测，检测内容、方法与各项限差需满足: 检测控制基标间夹角时，其左、右角各测两测回，左右角平均值之和与 360°较差应小于 6″，距离往返观测各两测回，测回较差及往返较差应小于 5 mm; 直线段控制基标间的夹角与 180°较差应小于 8″，实测距离与设计距离较差应小于 10 mm，曲线段控制基标间夹角与设计值较差计算出的线路横向偏差应小于2 mm; 在地下施工控制水准点间，应布设附和水准路线测定每个控制基标的高程，其实测值与设计值较差应小于 2 mm。