合武铁路精密测量控制网下线路平纵断面拟合

喻文球

(中铁第四勘察设计院集团有限公司, 湖北武汉 430063)

1 概述

合肥至武汉铁路于2005年8月底全线开工建设,其施工图平面、高程控制网测量是按照《京沪高速铁路测量暂行规定》[铁建设(2003)13号]精度要求布设,其控制精度虽然符合《京沪高速铁路测量暂行规定》相关规定,但距《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》[铁建设(2006)189号]、《时速200～250 km有砟轨道铁路工程测量指南(试行)》[铁建设函(2007)76号]中相关要求,在投影变形、精度、分布密度、规格等方面都存在较大差别,不能满足合武铁路客货共线运行、动车开通时速250 km，对线路施工、轨道铺设和运营维护各阶段测量控制的精度要求,需要重新建立高精度的控制网。

合武铁路的精密测量控制网于2007年5月布设和测量,此时线下主体工程除铺设无砟轨道的红石埂隧道、金寨隧道、红石岩隧道、大别山隧道工程及部分架梁工程未完成外,大部分主体工程已完工。因此需将已施工完成的线下工程纳入精密测量控制网,用精密测量控制网对已施工的线下工程进行竣工测量,并根据测量结果对线路平、纵断面进行拟合,根据拟合结果确定平纵断面调整方案,进行线路平、纵断面调整处理,对局部横向偏差较大的地段提出处理意见。

2 精密测量控制网构成

精密测量平面及高程控制网按施测阶段、施测目的及功能分为勘测控制网、施工控制网、运营控制网。实施过程中,平面控制网按照三网合一、分级布网的原则,分三级布设,第一级为基础平面控制网CPⅠ(主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准)、第二级为线路控制网CPⅡ(主要为勘测和线下工程施工提供控制基准)、第三级为基桩控制网CPⅢ(主要为铺轨和运营维护提供控制基准)。

3 线下工程的竣工测量

竣工测量范围为设计时速200 km及以上的地段,即从长安集站至汉口站前方,正线长度为348.36 km。铺轨前,由线下工程施工单位利用设计院提供的CPⅠ、CPⅡ精密控制网对已施工完成的线下工程进行竣工测量,测量数据提交设计院分析处理。现场数据采集按“老网放,新网测”两步进行。“老网”,即施工单位原施工放样的控制网。“老网放”即用原施工放样控制网实地放出原设计线路中线(为了便于数量处理分析,采用线路左线中心)；“新网”,即CPⅠ、CPⅡ控制网。“新网测”即用CPⅠ、CPⅡ控制网测出用老网放出的线路左线中心的坐标。

4 线路平纵断面拟合

4.1 平面中线调整原则

根据施工单位提供的在CPⅠ、CPⅡ控制网下的逐桩实测原设计的中线坐标(经纬距),对合武铁路共做了348.36 km的平面中线线位拟合,拟合范围曲线共81个(含绕行地段右线)。拟合采用维持既有标准不变,按横向总偏距最小为原则,局部调整曲线偏角、曲线半径及缓长的方式进行。曲线半径取至整米,缓长取至整5 m并前后等缓长。

根据实测中线坐标及CPⅠ、CPⅡ控制网下拟合的新曲线资料,反算实测中线相对于拟合新线位的横向偏距(以下称Δ),横向偏移正负号规定为：实测坐标在拟合线位左侧为负值,右侧为正值。

4.2 平面中线调整方法

(1)路基地段

Δ≤0.10 m时,认为施工中线与拟合后中线线位(即理论中线)的横向偏距在误差范围内。

Δ>0.10 m时,可能存在问题(或是测量误差大,要求重测；或是施工误差),按个案处理。

(2)桥梁地段

根据铁路《桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)中3.3.6条“新建I级铁路道碴桥面的道碴挡碴墙内侧距线路中心不应小于2.2 m”，以及《新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定》6.5.5条，“桥面宽度应符合下列要求:线路中心距挡砟墙(或防撞墙)内侧最小距离不应小于2.2 m”,合武铁路桥梁地段线路中心至挡砟墙内侧的距离为2.2 m,限界要求桥上不能有横向偏距。但是由于原施工控制网与精测网存在系统误差,桥上平面拟合后中线与原设计中线肯定存在偏移量。为了便于拟合,根据《铁路桥隧建筑物大修维修规则》(铁运[1999]146号)第3.1.2条,桥梁地段平面线位拟合横向偏差暂按0.05 m控制。

(3)隧道地段

Δ≤0.03 m的调整方案：二次衬砌按老线位实施,洞内沟槽平面按新线位调整,保证沟槽侧壁线路侧外缘至线路中线2 200 mm侧限宽度及1 500 mm救援通道尺寸要求。

0.03 m<Δ≤0.10 m的调整方案：二次衬砌按老线位实施,洞内沟槽平面按新线位调整,同时调整沟槽尺寸,以保证沟槽侧壁线路侧外缘至线路中线2 200 mm侧限宽度及1 500 mm救援通道尺寸要求。

Δ>0.10 m的隧道：可能存在问题(或是测量误差大,要求重测；或是施工误差),按个案处理。

4.3 纵坡调整方法

根据施工单位提供的在新网下的实测路基、桥梁、隧道竣工面高程资料及新网实测原施工水准网水准点高程资料,同时考虑动车开通时速250 km路基地段道砟加厚至35 cm的要求,一起调整纵断面。纵断面调整采用维持既有标准不变,局部调整变坡点位置，调整坡长及坡率的方式进行。

4.4 平面线位拟合及纵坡调整成果说明

(1)平面线位拟合以左线(下行线)为基准,右线设计为左线的同心圆。区间直线地段线间距采用4.6 m,站内正线线间距采用5.0 m,线间距的变更在曲线上完成,不另设反弯；曲线地段线间距不考虑加宽。

(2)为方便现场施工对照,拟合后线位里程参照原施工图推算,断链设置参照原施工图设置。

(3)拟合调整后线路平面、纵断面设计均满足250 km/h规范标准。竖曲线与竖曲线、缓和曲线、道岔无重叠设置情况。

(4)根据施工单位提供实测资料,从拟合结果看,原设计直线边JD8-JD9、JD11-JD12、JD12-JD13、JD18-JD32、JD32-JD33、JD36-JD37、JD59-JD60、JD64-JD65长直线段线下工程按直线拟合时存在小偏角现象(即按长直线拟合,直线中部会出现横向偏差较大的情况,如加上转点和小偏角,则横向偏差很小,与实际很吻合)。本次平面线位拟合时对需要加设小偏角处按配置大半径曲线拟合处理。为方便施工,现场放样按曲线上各弦线点分段控制,拟合出来的线位满足《时速200～250 km有砟轨道铁路工程测量指南(试行)》[铁建设函(2007)76号]中点位横向误差每150 m不应超过5 mm的限差要求,并使横向偏距尽量小。因此,拟合后曲线资料成果中含小偏角的转点坐标,对未参与评估的施工放样点的坐标通过内插计算求得(如表1所示)。

表1 长直线段小偏角处理情况一览

(5)拟合的中线最大程度的反映了现场已施工完成的线下工程的实际情况,施工单位根据拟合的中线进行铺轨和精调,未出现线路侧面限界不够问题。拟合调整后的线路平纵断面经轨检车试验检测,轨道几何状态良好,满足动车开行250 km/h要求。

5 结束语

(1)平面线位拟合是一个逐渐接近的过程,对拟合中出现的横向偏差较大的地段,很多是测量误差较大的原因,进行重新测量后再拟合,会消除很多测量误差,拟合线位更接近实际中线。根据上述平面调整方法拟合出的中线,绝大部分满足要求,个别离散点的横向偏差较大,经分析认为还是测量误差引起的。

(2)通过实践检验,桥上横向偏距暂按0.05 m控制是合适的,拟合后的中线距挡砟墙的内侧距离满足大型养路机械作业限界。

(3)线路平、纵断面拟合是已开工的时速200 km及以上的铁路,在后期补做精密工程控制测量网的一种补救措施,在勘察设计前期已布设精密工程控制测量网的项目则不存在线路平、纵断面拟合问题,不宜推广使用。

[1]铁建设[2006]189号 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定[S]

[2]铁建设[2007]76号 时速200～250 km有砟轨道铁路工程测量指南(试行)[S]

[3]TB10002.1—2005 桥涵设计基本规范[S]

[4]铁运[1999]146号 铁路桥隧建筑物大修维修规则[S]

[5]铁建设[2005]140号 新建时速200～250 km客运专线铁路设计暂行规定[S]

[6]铁建设函[2005]285号 新建时速200 km客货共线铁路设计暂行规定[S]

[7]TZ201—208 客货共线铁路轨道工程施工技术指南[S]