线路偏心和道砟厚度测量技术研究

摘要：铁路桥梁线路偏心、道砟厚度指标能否达到规范与设计要求很大程度上影响着列车的行车安全。基于此，结合某铁路工程，围绕上述两个指标的测量技术展开探讨，论述其测量原理、提出测量方案，并从平面控制、高程控制、线下工程施工测量、线下构筑物变形测量及竣工测量等方面展开具体分析。实践表明：本项目线路偏心及道砟厚度均满足实际要求。

关键词：线路偏心；道砟厚度；施工测量

1工程概况

本文选取云桂铁路作为分析案例。整个项目路基长度在15km以上，共包含47座桥梁、23座隧道。由于项目所处地区大多地形陡峻、地质条件复杂，位于地震频繁地段，属于典型的山区铁路项目，因此对线路偏心状况与道砟厚度测量精度要求较高。本次测量段为云桂铁路中的广南县路段，长约22km。

2桥梁线路偏心和道砟厚度测量技术原理

线路偏心指桥上线路中线和梁跨中线间的偏差状况。铁路桥梁线路偏心状况超出误差允许范围的原因为施工中存在误差、墩台倾斜、线路发生横移和支座病害等。但因为线路偏心会使梁体承载力受到限制，从而可能导致横隔板被扭断，所以铁路项目施工时及后期投入使用过程中都需定期对线路偏心状况进行测量[1]。道砟厚度指轨枕底端到梁体托盘顶端的厚度值。图1为两大指标的测量示意图。图1中，a为左轨至左挡砟墙的距离（cm）；b为左轨至轨道挡砟墙的距离（cm）；c为轨道间的距离（cm）；d为轨枕设计高度（cm），若轨枕材料选用60kg/m钢轨或Ⅱ型轨枕，d为38.6cm；h为道砟设计厚度（cm），取值30；k为被测标尺测量零位高度（cm），取值38.6cm；g为挡砟墙设计高度（cm），取值30cm；Δy为道砟厚度波动值。则线路偏心状况e实可根据式（1）进行计算：e实=(a)+b-c/2（1）道砟厚度h实可根据式（2）计算：h实=k+g+Δy-d（2）通过观察式（1）、式（2）可发现，要想计算出线路偏心状况与道砟厚度，必须先得到距离与高度的具体数值。而这些数值在测量时不仅可以通过机械测量，还可通过光学图像完成测量[2]。

3线路偏心和道砟厚度测量技术的关键点

3.1施工测量方案。考虑到项目特征和站前项目的高需求标准，研究决定利用精度更高、性能更稳定的机械仪器完成测量工作。因此本项目测量工作中使用了天宝5800的GPS定位器、徕卡TC1200全站仪。此外，测量水准仪也均为天宝牌。3.2具体施工。3.2.1平面控制测量。该标段平面控制网复测与加密共包含3大部分，即线路平面控制网复测、基础平面控制网复测与基桩控制网加密。其中，站前工程平面控制网主要包含控制网CPⅠ、CPⅡ两个部分，都可以借助GPSB级、GPSC级来测量。当控制点完成移交后，项目单位可借助双频静态接收机再次测量各个控制点，最终限差与精度以本次测量为准。基桩控制网（CPⅢ）需要借助导线测量实现加密。桩的选材应和设计院桩保持一致，位置不能选在无线电发射源周边，距离应在400m以上；同时还要注意与高压输电线路保持距离，距离应控制在200m以上。位置确定后不仅需要在该点进行标注，还要在比例尺图上进行标注。此外项目所使用的CPⅢ控制网必须与CPⅠ与CPⅡ保持一致。本项目勘测中，CPⅠ控制点复测时必须保证X、Y坐标差值不超过标准值的±2cm；而对CPⅡ控制点，应按照表1标准进行复测。3.2.2高程控制测量。（1）对水准点进行复测时，项目单位应参照设计院提供的测量资料，严格按照二等水准点测量标准进行测量，并使用数字水准仪完成全标段的复测工作。同时水准复测线路必须和设计标准完全吻合。若复测工作在长度超过300m的桥梁或大型车站中开展，需适当增添水准点，增添的点位应单独安放，且按照二等水准测量标准进行测量。（2）项目单位要对水准网进行加密。若水准点原本的密度无法达到设计标准，应适当添加加密水准点，添加的点位应顺着线路中线每100~150m摆放1个。3.2.3线下工程施工测量。（1）一般构造物和路基的测量按照项目单位设计的GPS点、导线点来加密控制网，整个加密工作必须符合路基板桩、中线、边线及相关构筑物的施工放样标准。所有加密点都应照着4等导线测量精度摆放，并使用DJ2级全站仪进行测量，测量角度选用方向观测法测4测回及距离对向观测2测回，同时还需对数据进行气象改正、投影改正等。（2）高架桥、特大桥和相关特殊结构的测量对高架桥、特大桥的测量应确保控制点和线路间的垂直距离在150m以上、不同控制点间距离应控制在500~600m。整个施工控制网应按四边形摆放，为确保图形结构稳定，应同时使用4架GPS接收机进行观测，且观测时间应超过60min。整个观测工作必须按设计规定，在相应的时间段内进行。此外，天线对中精度应为1mm，允许误差范围在2mm内；每次观测前后都应测量天线高度，结果取前后测量的平均值。3.2.4线下构筑物变形测量。考虑到轨道铺设最佳时间、后续运营养护及维修工作的开展等因素，项目决定构建线下构筑物纵横向立体变形监测网络，主要包含水平方向与垂直方向两部分。其中，水平位移监测网是利用独立坐标体系照着三等平面检测网标准建立的，全部布网工作一次完成。此外，若测量工作无法同时覆盖CPⅠ和CPⅡ控制点监测网络，最少也应与其中之一进行联测，以使测量平面坐标系统能发挥实际效用，水平监测坐标和施工平面控制坐标间能发生转变。3.2.5竣工测量。（1）对线路中线的测量在进行测量时应按照线路贯通测量结果摆放线路中桩，直线线路各中桩间隔50m、曲线则间隔20m。若遇公里桩、百米桩、变坡点、桥涵中心、车站中心、道岔中心、竖曲线起点与重点、曲线起点与终点等，需进行加桩。所有加桩的高程测量都可使用二等水准基点完成，最大误差应控制在10mm以内。此外，在对线路进行加桩时还应观察路基、桥梁自身结构是否达到限界要求。（2）对路基横断面的测量待沉降稳定后应对横断面进行测量，标准规定直线地段横断面间距应保持在50m、曲线地段间距应保持在20m。测点内容应包括以下几点：道路中心线、线间沟、路肩、高程变化状况。其中，路基横断面所有内容的测量误差不可超过±5mm。（3）对桥涵的测量墩台施工结束后，需先对墩台纵向、横向中心线及墩台跨度等进行测量，将测量合格的结果交给架梁作业队后方可开展后续工作。

4结语

《铁路桥隧建筑物大修维修规则》（铁运〔1999〕146号）[3]指出，桥上线路中心和梁跨设计中线下偏差钢梁的误差范围应在0.5cm之内、圬工梁的误差范围应在0.7cm以内，如果发现实际值超出了误差允许范围，需要对其进行验算。同时，正常情况下轨底应比挡砟墙顶端至少高出2cm，且枕下道砟厚度应控制在25~45cm之间。依照上述要求对新建云桂铁路中的广南县路段进行测量发现，线路偏心状况与道砟厚度均满足规范要求和项目的实际需要。

参考文献：

[1]李添悦，程子默，陈子乾，等.一种铁路桥梁线路偏心和道砟厚度的测量方法[J].铁道建筑，2018（2）：134-137.

[2]安连生.应用光学[M].3版.北京：北京理工大学出版社，2002.

[3]铁道部.铁路桥隧建筑物大修维修规则（铁运〔1999〕146号）[Z].北京：铁道部，1999.

作者:张瑞欢 单位:中交四航局第二工程有限公司