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1 工程概況
中鐵十六局集團路橋公司承建的16.4雙線公里,管段最小曲線半徑為350m,管段內最大坡度為10.5‰,線間距為5.0m和4.6m,最高時速由350km/h調整為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應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應力鋼筋混凝土軌道板。施工段內共鋪設無砟軌道板4688塊,博格板4391塊。
測量設備主要包括:①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)的全站儀。②高程測量采用測量精度不低于(銦瓦標尺每公里往返測量標準偏差0.3mm、距離測量標準偏差5mm/10m、居中精度標準偏差0.3)的電子水準儀。③軌道板精調采用精調設備4套,主要包括萊卡TCA2003全站儀1臺、工業電腦1臺、測量標架4個、標準標架1個(用來檢校測量標架,確保測量標架的準確性,為整體線路的精調提供有力的保證)、強制對中三腳架2個。
2 軌道基準網(CRN)的測量
2.1 軌道基準網(CRN)測量目的
為了滿足對高速鐵路的外部及內部幾何位置的精度要求,在設計院提供的軌道設計網(GVN)的基礎上建立一個具有極高相對精度的加密控制網。基準點之間的相對精度應滿足:平面0.2mm,高程為0.1mm。該網的布設,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。
2.2 軌道基準點GRP點的坐標計算
利用PVP軟件計算出圖1中的1、3點三維坐標(每板縫處一個斷面),將計算結果DPU格式轉換成GSI格式(萊卡全站儀標準格式)。
2.3 GRP點及定位錐點的放樣
GRP點放樣時,底座板、支承層施工后按放樣數據對GRP點進行放樣(精度要求小于5mm),并同時測定這些點并記錄下來。其目的在于檢測放樣點,并可用作對承載板(TP)高程的附加檢測。放樣點的實測三維坐標文件(記錄卡里的電子文件,GSI格式)及時反饋,以便利用PVP軟件對點位進行檢查和對底座板高程的附加檢查。如同GRP點一樣定位錐放樣時也需將放樣點測量并記錄下來用以對放樣點位的檢查。
2.4 GRP點的平面測量
測站應盡量靠近待測點連線,以便利用全站儀的測角高精度性,所以對左右線的基準網應該分開測量。每組測量64m(10個點),視天氣情況而定。也就是說從一站至少測9個GRP點,其中4個為與上一站重合點。各組至少要3個測回。
測量步驟:架設儀器并調平→觀測GVP點(至少4個點)→觀測GRP點(9到10個點,重合4個上一站的GRP點)→再次觀測前次測的GVP點(以上為一個測回,每站至少測3測回)→向前搬站觀測GVP點(至少要有2個點與上一站的GVP點重合)→測GRP點(其中4個與上站測量重復),重復以上過程。
特別注意,平面測量就是測出GPR點與GVP點的相對坐標,然后利用軟件將GRN與GVN的局部坐標轉換成各施工網或區域網,所以測量時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現測量數據的正確性,所以每組測量都要對儀器及棱鏡的安置仔細檢查,以防止測量結果偏差超限而返工。
2.5高程測量
采用電子水準儀GRP點高程,測量GRP點必須用銦瓦水準尺適配座,而在不加適配座測量GVP點和PP點情況下要說明。如同平面測量一樣,水準測量時現場也不需要記錄GVP點的實際高程,只需按照下述測量步驟進行測量并記錄好點號及實測數據。
測量步驟:在兩個GVP點中間設站→后視一個GVP點(如GVP1)→測量(前世、中視)GRP點(GRP點7至10個點,GRP點和上站的重復個數為3個以上,盡量4個)→前視一個GVP點閉合(如GVP2)→調整測站測GVP2→測量GRP測GVP1(測完一組)→向前搬站后視前一個GVP點(如GVP2)→先測上一組的GRP點(至少3個),再測本組的GRP點→前視下一個GVP點(如GVP3)→重復以上步驟。
2.6 基準網(GRN)的平差計算
利用PVP軟件對各測站進行單獨平常進行測量誤差分析,然后把各測站納入總體進行平差計算,計算結果超限將無法通過,需重新測量,直到通過。
計算結果將作為SPS軌道板精調的GRN數據。求解軌道基準網(GRN)的平差坐標采用軌道設標網GVN(點距約為65m)來進行平差計算,所需的計算模式可在布板設計軟件中依據測量數據組的結構自動選定。
2.7 GRP測量方法的優點
以上的測量方法能夠發現和消除設標點的明顯坐標差值(在不同坐標系的)。這種重合一方面能夠控制一組內的測量結果的精度。另一方面可以使各組數據之間有一個緩和的過渡,以便消除拐點和偏移。
3 軌道板的精調測量
3.1 精調測量準備及檢查
在精調前,數據的齊全是進行精調的前提。數據有三種,平差后的軌道基準網,即各GRP點三維坐標文件,格式為“.DPU”的FFC文件;每塊板的數據文件,記錄了該板各支點的理論坐標;FFD文件為棱鏡配位文件,記錄了該板各支點的理論坐標;FFD文件為棱鏡配位文件,該文件記錄了精調時各棱鏡與軌道板上各支點的對應關系。
設備安裝后的檢查主要有:主控機及全站儀是否正常;電池是否有點;精調夾爪是否已經提前安裝好;標架是否變形;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確,數據是否存在等。
開機檢查設置的各種參數是否正確,對誤操作造成的變動進行準確修改,經確定無誤后,架設全站儀和棱鏡。全站儀架設在被精調板的前一塊板的GRP點上,棱鏡架設在被精調板的后一個GRP點上。
3.2 精調測量關鍵技術
(1)全站儀和棱鏡架設完后,檢查氣泡是否居中,腳架是否固定,GRP點事否對中有沒有偏移,小坑中有無雜物;與此同時操作人員架設1、2、3、4號標架,測量人員檢查完全站儀和棱鏡沒問題后接著檢查標架是否放好,觸頭是否緊貼承軌臺,下面是否有雜物。
(2)檢查確認無誤后開始檢校標架。首先打開主控機,在進入精調系統軟件時,必須把全站儀關機,點擊“開始”從“程序”中右拉選擇“高速鐵路精調軟件”,單擊打開后再點擊上面“文件”窗口,選擇“打開新項目”進入,然后選擇“檢查”單擊打開下拉選擇“檢校標架”,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承軌臺上,此時無需再用全站儀進行瞄準了,選擇“1號標架”
按“確定”開始,檢測的豎向最后兩行數據的值必須是0或0.1,否則按“保存”后再按“繼續”仍然檢測1號標架,直到修正后的數據為0或0.1時,再檢校2、3、4號標架,方法同1號標架。為了確保準確度,把1、2、3、4號標架檢校完后,重新用全站儀瞄準標準標架檢校后復檢其中已檢校完的1、2、3、4號標架中的任意兩個,對比是否有偏差,如果偏差很小說明檢校合格,偏差很大需重新進行檢校,直至合格為止。
(3)定向:剛開始精調時,4號和5號點不存在不能參與定向,只用控制點定向即可;當進行第2塊板及以后,每次定向用4號和5號點參與定向。定向前先從窗口中選擇精調的“板號”按“確認”鍵,再選擇窗口中的“定向”,根據提示輸入儀器高和棱鏡,從菜單顯示串口中單擊“開始定向”按鈕進行定向。
精調時先調四個端部,即1、8和3、6點,且必須是1、8調好后再調3、6或3、6調好后再挑1、8(最好不要同時調,那樣會浪費時間且不易達到要求);當端部達到要求后再調中間2、7點。全部符合要求后保存測量結果。
4 注意事項
(1) 進行軌道基準點(GRP點)放樣的前提是必須開通全站儀的自由建站
和使用與設計單位進行CPⅢ磁測量時各種參數一致的專用棱鏡桿及棱鏡,保證對點誤差最小。
(2)軌道基準點(GRP點)放樣完成后一定要站在控制點連線上檢查控制點,直線是否在一條直線上,曲線是否在一個弧線上(也就是圓順度則樣)。還應采用鋼尺檢查兩點之間的理論距離,防止出現誤差而對施工造成影響。
(3)基準點(GRP)測量時必須對預埋測釘中心清理干凈,塔尺底部錐形配件的錐底也要經常清理和檢查有否磨損,否則將對以后的測量成果造成嚴重影響。
(4)精調爪的厚度一定要保證在一個厚度之間,最好控制在2.0cm以下;并應保證精調爪之間的厚度差值不能過大而導致受力不一,且必須在同一平面上。
(5)軌道板粗鋪時要盡量準確,水平誤差控制在5~7mm之間,這樣能為軌道板精調節約時間提高工效。
(6)當定向時出現“dh”值超限時,首先檢查輸入的控制點板號或測承軌臺的一側向全站儀方向移一點,當為“一”值時可將4#標架從承軌臺的一側向遠離全站儀方向移一點。若出現“d1”值超限不能定向時,就要檢查是否在全站儀開機錢精調軟件已經開始運行,此時應退出精調軟件并關閉全站儀,重新進入精調軟件就可以滿足要求完成定向或檢查4#標架是否放在承軌臺的中間,仍然不行,若出現“+”值,可將4#標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架。
(7)精調時拿扳手操作人員必須同步進行水平或高程調整,水平方向當現實器出現“dq”值為“—”時,應向中間方向微調;水平方向兩側操作人員扳手方向應一致,“—”扳手轉換為順時針方向,“+”時扳手轉換為逆時針方向,高程方向當顯示器“dh”值為“—”時扳手轉換為順時針方向升高,“dh”值為“+”時扳手轉換為逆時針方向降低,端部每轉半圈(1800)為0.8mm,包括水平和高程,中間高程每轉半圈(1800)為0.9mm。
(8)精調時先調四個端部,然后調中間,精調時若水平方向“dq”值為“—”
時,在調高程方向時根據經驗值先調中間一側幾圈后再兩側同時進行微調;因為中間水平方向不影響質量,在保存成果時會提示輸入一個理由就可以保存了,否則無法保存成果。