專利名稱：地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及城市地鐵軌道結構施工方法，具體為一種地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法。
背景技術：
地鐵軌道結構施工是地鐵土建工程施工完成后的施工過程，即整體道床、無縫線路、道岔的鋪設施工。目前地鐵軌道結構施工是通過測量和計算將地面高一級的測量坐標系統(tǒng)(具體為城市軌道交通工程平面控制網(wǎng)以及城市軌道交通工程測量高程控制網(wǎng)等)利用平面起算點、線路水準控制點等導線點通過車站入口傳遞到待施工隧道中，通過沿導線布置若干控制點建立一個閉合的控制網(wǎng)；然后利用測量和計算方法細化、加密控制網(wǎng)，對軌道線路中線進行平面測量和高程測量，同時利用預設的軌排等設備在鋪設時調(diào)整軌道相關設備的平面位置和高度，并對各個控制點進行平差計算，以此依次實現(xiàn)對整體道床、無縫線路、道岔的測設?？刂泣c一般設于地面上軌道線路中線上，利用預埋件和測量桿豎直固定支撐專用測量棱鏡。軌排為利用可以調(diào)節(jié)的固定裝置根據(jù)一定的軌距將兩根鐵軌固定連接在一起。整體道床鋪設前一般先利用絲杠等設備大致固定支撐好軌排，然后根據(jù)全站儀測量的各個控制點的數(shù)據(jù)平差并計算出鐵軌當前位置的平面位置誤差、高程誤差等，具體調(diào)節(jié)軌排上鐵軌的具體位置。具體測量規(guī)范可參考2008年6月出版的城市軌道交通工程測量規(guī)范GB50308-2008。該方法工序多、測設的控制點不能重復利用、測量誤差較大，導致線路的安全性、平順性和舒適性較差、運營過程的設備磨耗和噪聲振動較大等問題。具體為以下幾方面
一、當平面起算點設在車站時，由于車站和軌道同時施工,只能在車站開挖后及時將地面測量坐標系統(tǒng)傳遞并保存，一旦車站施工完成后，地面測量坐標系統(tǒng)便不能從地面通過導線點直接傳遞到地下。二、測設整體道床的控制點一般設置在軌道線路中線上，在整體道床施工完成后一般會被破壞或被整體道床覆蓋，在后續(xù)鋪設無縫線路時還需重新測設控制點。三、城市地鐵一般位于城市繁華地段，交通擁堵，為配合車站的設置，往往線路的曲線半徑很小、縱坡較大、且變化頻繁。目前地鐵軌道測量采用最簡單的軌道尺等專用設備對軌道與控制點的幾何關系和軌距等進行測量，具體誤差要求為軌道平面位置允許偏差為±2mm、軌道高程允許偏差為±lmm、軌距允許偏差為-Imm +2mm、左右軌的水平允許偏差為± 1mm，并且測量中誤差應為允許偏差的1/2。這種方法由于沒有整體的測量和控制并不容易保證線路整體的平順性，從而影響列車的平穩(wěn)運行，使乘坐舒適度較難提高，而其測量工具的精度也較低，無法保證軌道的高精度。另外，現(xiàn)在高速鐵路工程施工中具體應用了一種基于軌道控制網(wǎng)(CP III)的測量方法，采用了軌道幾何狀態(tài)測量儀與全站儀配合進行測設，具有精度高、平順性好、利于實現(xiàn)數(shù)字化和自動化等特點，具體測量規(guī)范可參考2010年I月出版的高速鐵路工程測量規(guī)范TB10601-2009。但是由于地鐵施工的條件限制，并無法簡單應用高速鐵路的基于軌道控制網(wǎng)(CP III)的測量方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有軌道結構施工測量控制方法工序多、測設的控制點不能重復利用、測量誤差較大、并且不能保證軌道線路平順性和高精度的問題，提供了一種地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法。本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法，包括先利用設置若干控制點構建軌道基礎控制網(wǎng)，根據(jù)軌道基礎控制網(wǎng)利用全站儀進行平面 測量和高程測量，然后采集數(shù)據(jù)反饋給軌道幾何狀態(tài)測量儀進行處理，計算出相應位置的誤差，最后根據(jù)誤差調(diào)整控制整體道床、無縫線路、道岔等后續(xù)施工，具體方法為，
(1)軌道基礎控制網(wǎng)構建方法具體為將控制點分別布設于隧道左右兩側的側壁上，左右兩個相對的控制點為一組，相鄰兩組控制點之間的間距為3(T60m，所有控制點高于預設軌排的軌面O. 7^1. 2m ;控制點處具體為埋設支撐測量棱鏡所需的預埋件；控制點布設完畢后將各控制點編號并標注；測量儀器選用配合使用的全站儀和幾何狀態(tài)測量儀，全站儀選用具有自動目標搜索、自動照準(ATR)、自動觀測、自動記錄功能且角度測量精度< ±1"和距離測量精度彡±lmm+2ppm的全站儀，幾何狀態(tài)測量儀支撐在預設軌排的軌道上滑動，每臺全站儀配有九個專用測量棱鏡，其中一個專用測量棱鏡設于幾何狀態(tài)測量儀上，其余八個專用測量棱鏡分別設于待測的八個控制點處，具體為利用測量桿固定在預埋件上；
(2)軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量方法具體為采用自由測站邊角交會的方法測量，即全站儀放置于幾何狀態(tài)測量儀對面的地面上，保證全站儀可以測量到前后距其最近的4對控制點，但全站儀位置并不唯一，形成自由測站；相鄰的下一個自由測站重復測量上一自由測站的后2對控制點和后續(xù)兩對控制點，具體采用全圓方向觀測法；并且每隔300m與一個現(xiàn)有的平面起算點聯(lián)測；記錄每個自由測站的溫度、氣壓、控制點編號，并將所測控制點的數(shù)據(jù)實時反饋給幾何狀態(tài)測量儀，由幾何狀態(tài)測量儀進行平差等數(shù)據(jù)計算處理；
(3)軌道基礎控制網(wǎng)的高程測量方法具體為采用自由測站三角高程測量方法，與軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量一同進行，即全站儀進行自由測站測量每個控制點時，反饋數(shù)據(jù)給幾何狀態(tài)測量儀后既得出鐵軌的平面位置也得出鐵軌的高程位置；軌道基礎控制網(wǎng)的高程測量方法還采用獨立往返水準測量的方法每隔I公里聯(lián)測一個線路水準控制點；并將所測控制點的數(shù)據(jù)實時反饋給幾何狀態(tài)測量儀，由幾何狀態(tài)測量儀進行平差等數(shù)據(jù)計算處理。上述方法中，用到的配合使用的全站儀和幾何狀態(tài)測量儀是高速鐵路CPIII軌道控制網(wǎng)測量中常用的設備，是容易得到的。全圓方向觀測法、自由測站邊角交會測量方法、自由測站三角高程測量方法、獨立往返水準測量方法是高速鐵路CPIII軌道控制網(wǎng)測量等軌道交通結構施工測量中常用的測量方法，是本領域技術人員熟知的。幾何狀態(tài)測量儀根據(jù)全站儀測量并返回的數(shù)據(jù)計算鐵軌的平面位置、水平、超高、軌距等數(shù)據(jù)，將誤差值顯示在其屏幕上，軌道結構后續(xù)施工包括整體道床、無縫線路、道岔等均可以利用上述幾何狀態(tài)測量儀、全站儀以及已經(jīng)布置與隧道兩側的控制網(wǎng)來進行測量和控制。其中各個控制點的布設位置是經(jīng)過大量具體施工環(huán)境的驗證和總結得出的，可以保證全站儀在隧道內(nèi)的合適位置觀測各個控制點時不受阻擋和影響。因為地鐵施工環(huán)境與高鐵施工環(huán)境的不同，地鐵施工環(huán)境更為復雜，其線路的彎折和起伏更多，所以控制點之間的間距更密。利用平面測量和高程測量同時進行的方法，減少了測量的工作量，保證了精度和效率。與平面起算點、線路水準控制點的聯(lián)測是將隧道內(nèi)各數(shù)據(jù)的相對坐標轉換為與地面上高一級的測量坐標系統(tǒng)相關聯(lián)的絕對坐標，在車站等開始施工后，即使現(xiàn)有的控制網(wǎng)與地面沒有坐標傳遞，仍能保證其絕對坐標的精準性。本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明利用將控制點布設在隧道兩側壁來建立軌道基礎控制網(wǎng)的方法，配合全站儀和軌道幾何狀態(tài)測量儀對軌道結構精密測量控制，徹底改變了傳統(tǒng)的地鐵軌道結構測量采用軌道尺對軌道與控制點的幾何關系和軌距進行測量的方法。這實現(xiàn)了對軌道的高 精度調(diào)整，軌道幾何狀態(tài)測量儀的應用可以使地鐵軌道測量從對點的精度要求上升到對線路的整體平順性要求上來，保證軌道的軌距、高低變化率、軌向、高低的平順性等指標滿足更高要求；從現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的處理計算上均是數(shù)字化和自動化，人為導致的錯誤幾率較小，解決了地鐵軌道測量完全采用人工進行測量和記錄，效率低下、人為錯誤和誤差均較大的缺點。
具體實施例方式地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法，包括先利用設置若干控制點構建軌道基礎控制網(wǎng)，根據(jù)軌道基礎控制網(wǎng)利用全站儀進行平面測量和高程測量，然后采集數(shù)據(jù)反饋給軌道幾何狀態(tài)測量儀進行處理，計算出相應位置的誤差，最后根據(jù)誤差調(diào)整控制整體道床、無縫線路、道岔等后續(xù)施工，具體方法為，
(1)軌道基礎控制網(wǎng)構建方法具體為將控制點分別布設于隧道左右兩側的側壁上，左右兩個相對的控制點為一組，相鄰兩組控制點之間的間距為3(T60m，所有控制點高于預設軌排的軌面O. 7^1. 2m ;控制點處具體為埋設支撐測量棱鏡所需的預埋件；控制點布設完畢后將各控制點編號并標注；測量儀器選用配合使用的全站儀和幾何狀態(tài)測量儀，全站儀選用具有自動目標搜索、自動照準(ATR)、自動觀測、自動記錄功能且角度測量精度< ±1"和距離測量精度< ±lmm+2ppm的全站儀，幾何狀態(tài)測量儀支撐在預設軌排的軌道上滑動，每臺全站儀配有九個專用測量棱鏡，其中一個專用測量棱鏡設于幾何狀態(tài)測量儀上，其余八個專用測量棱鏡分別設于待測的八個控制點處，具體為利用測量桿固定在預埋件上；
(2)軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量方法具體為采用自由測站邊角交會的方法測量，即全站儀放置于幾何狀態(tài)測量儀對面的地面上，保證全站儀可以測量到前后距其最近的4對控制點，但全站儀位置并不唯一，形成自由測站；相鄰的下一個自由測站重復測量上一自由測站的后2對控制點和后續(xù)兩對控制點，具體采用全圓方向觀測法；并且每隔300m與一個現(xiàn)有的平面起算點聯(lián)測；記錄每個自由測站的溫度、氣壓、控制點編號，并將所測控制點的數(shù)據(jù)實時反饋給幾何狀態(tài)測量儀；
(3)軌道基礎控制網(wǎng)的高程測量方法具體為采用自由測站三角高程測量方法，與軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量一同進行，且采用獨立往返水準測量的方法每隔I公里聯(lián)測一個線路水準控制點；并將所測控制點的數(shù)據(jù)實時反饋給幾何狀態(tài)測量儀。具體實施過程中，軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量方法可分段測量，分段測量的區(qū)段長度大于等于2km，相鄰兩個區(qū)段間重復測量的控制點數(shù)量大于等于6對，相鄰兩個區(qū)段間接頭避免位于車站段。軌道基礎控制網(wǎng)的高程測量方法可以分段進行，分段測量的區(qū)段長度大于等于2km，相鄰兩個區(qū)段間重復測量的控制點數(shù)量大于等于2對。預埋件埋設步驟包括，首先在選定位置大致水平鉆孔，采用25mm左右直徑鉆頭，鉆深55mm ;其次埋設時應注意清孔干凈、保證預埋件應盡量水平，采用速凝水泥或錨固劑填充孔位，然后安放預埋件，使速凝水泥或錨固劑沿預埋件外壁四周被擠出；最后在速凝水泥或錨固劑凝固后進行檢查，保證預埋件穩(wěn)固。全站儀可選擇Leica TCA2003、Leica TCRP1201+、Leica TS30等。幾何
狀態(tài)測量儀中采用中鐵咨詢自主研發(fā)的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理軟件TCN DMS和TCN DPSA。
權利要求
1.一種地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法，包括先利用設置若干控制點構建軌道基礎控制網(wǎng)，根據(jù)軌道基礎控制網(wǎng)利用全站儀進行平面測量和高程測量，然后采集數(shù)據(jù)反饋給軌道幾何狀態(tài)測量儀進行處理，計算出相應位置的誤差，最后根據(jù)誤差調(diào)整控制整體道床、無縫線路、道岔等后續(xù)施工，其特征在于具體方法為， (1)軌道基礎控制網(wǎng)構建方法具體為將控制點分別布設于隧道左右兩側的側壁上，左右兩個相對的控制點為一組，相鄰兩組控制點之間的間距為3(T60m，所有控制點高于預設軌排的軌面O. 7^1. 2m ;控制點處具體為埋設支撐測量棱鏡所需的預埋件；控制點布設完畢后將各控制點編號并標注；測量儀器選用配合使用的全站儀和幾何狀態(tài)測量儀，全站儀選用具有自動目標搜索、自動照準(ATR)、自動觀測、自動記錄功能且角度測量精度< ±1"和距離測量精度彡±lmm+2ppm的全站儀，幾何狀態(tài)測量儀支撐在預設軌排的軌道上滑動，每臺全站儀配有九個專用測量棱鏡，其中一個專用測量棱鏡設于幾何狀態(tài)測量儀上，其余八個專用測量棱鏡分別設于待測的八個控制點處，具體為利用測量桿固定在預埋件上； (2)軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量方法具體為采用自由測站邊角交會的方法測量，即全站儀放置于幾何狀態(tài)測量儀對面的地面上，保證全站儀可以測量到前后距其最近的4對控制點，但全站儀位置并不唯一，形成自由測站；相鄰的下一個自由測站重復測量上一自由測站的后2對控制點和后續(xù)兩對控制點，具體采用全圓方向觀測法；并且每隔300m與一個現(xiàn)有的平面起算點聯(lián)測；記錄每個自由測站的溫度、氣壓、控制點編號，并將所測控制點的數(shù)據(jù)實時反饋給幾何狀態(tài)測量儀，由幾何狀態(tài)測量儀進行平差等數(shù)據(jù)計算處理； (3)軌道基礎控制網(wǎng)的高程測量方法具體為采用自由測站三角高程測量方法，與軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量一同進行，且采用獨立往返水準測量的方法每隔I公里聯(lián)測一個線路水準控制點；并將所測控制點的數(shù)據(jù)實時反饋給幾何狀態(tài)測量儀，由幾何狀態(tài)測量儀進行平差等數(shù)據(jù)計算處理。
2.根據(jù)權利要求I所述的地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法，其特征在于軌道基礎控制網(wǎng)的平面測量方法可分段測量，分段測量的區(qū)段長度大于等于2km，相鄰兩個區(qū)段間重復測量的控制點數(shù)量大于等于6對，相鄰兩個區(qū)段間接頭避免位于車站段。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法，其特征在于軌道基礎控制網(wǎng)的高程測量方法可以分段進行，分段測量的區(qū)段長度大于等于2km，相鄰兩個區(qū)段間重復測量的控制點數(shù)量大于等于2對。
4.根據(jù)權利要求3所述的地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法，其特征在于預埋件埋設步驟包括，首先在選定位置大致水平鉆孔，采用25mm左右直徑鉆頭，鉆深55mm ;其次埋設時應注意清孔干凈、保證預埋件應盡量水平，采用速凝水泥或錨固劑填充孔位，然后安放預埋件，使速凝水泥或錨固劑沿預埋件外壁四周被擠出；最后在速凝水泥或錨固劑凝固后進行檢查，保證預埋件穩(wěn)固。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種地鐵軌道結構施工的精密測量控制方法，解決了現(xiàn)有軌道結構施工測量控制方法工序多、測設的控制基標不能重復利用、測量誤差較大，導致線路的安全性、平順性和舒適性較差、運營過程的設備磨耗和噪聲振動較大的問題。本發(fā)明利用建立軌道基礎控制網(wǎng)的方法，配合全站儀和軌道幾何狀態(tài)測量儀對軌道結構精密測量控制，實現(xiàn)了對軌道的高精度調(diào)整；軌道幾何狀態(tài)測量儀的應用可以使地鐵軌道測量從對點的精度要求上升到對線路的整體平順性要求上來，保證軌道的軌距、高低變化率、軌向、高低的平順性等指標滿足更高要求，并實現(xiàn)了數(shù)字化和自動化。
文檔編號E01B35/00GK102953304SQ201210351088
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權日2012年9月20日
發(fā)明者常乃超, 蘇雅拉圖, 張俊兵, 于善毅, 薛澤民, 閆進學, 郭志廣, 王晉元, 徐超, 喬建國 申請人:中鐵三局集團有限公司, 中鐵三局集團線橋工程有限公司, 山西天昇測繪工程有限公司