無砟軌道測(cè)量方法研究

1、無砟軌道測(cè)量方法研究班級(jí): 土木09-2學(xué)號(hào)： 091020804姓名： 王 順 摘 要本次設(shè)計(jì)介紹了高速鐵路無砟軌道平面和高程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)、GPS測(cè)量、各種結(jié)構(gòu)形式無砟軌道施工工藝以及安裝控制測(cè)量方法。重點(diǎn)對(duì)CP、CP、CP三級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)方法和測(cè)量精度做了詳細(xì)的闡述，從前期的接樁復(fù)測(cè)，到控制網(wǎng)的加密與測(cè)量，線下工程的竣工測(cè)量，橋涵、路基、隧道的變形監(jiān)測(cè)，均是對(duì)后面鋪設(shè)無砟軌道做好準(zhǔn)備，較詳細(xì)的論述了工程測(cè)量技術(shù)和方法，以達(dá)到鋪設(shè)的精度要求。論述要點(diǎn)：1、概述：主要敘述國內(nèi)外無砟軌道發(fā)展歷程，鋪設(shè)的精度要求，工程測(cè)量的基本流程。2、從控制測(cè)量的特點(diǎn)，平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量等詳細(xì)說明無砟軌道

2、的測(cè)量方法。3、CPI、CP、CP控制網(wǎng)的布設(shè)及測(cè)量方法。4、高程控制網(wǎng)的建立。5、無砟軌道施工工藝及安裝測(cè)量。第一章 概述一、概述無砟軌道是以鋼筋混凝土或?yàn)r青混凝土道床取代散粒體道砟道床的整體式軌道結(jié)構(gòu)。與有砟軌道相比，無砟軌道具有以下特點(diǎn)：(1) 良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、連續(xù)性和平順性；(2) 良好的結(jié)構(gòu)耐久性和少維修性能；(3) 減少工務(wù)養(yǎng)護(hù)、維修設(shè)施；(4) 減少客運(yùn)專線特級(jí)道砟的需求；(5) 免除高速行車條件下有砟軌道的道砟飛濺；(6) 有利于適應(yīng)地形選線，減少線路的工程投資；(7) 可減輕橋梁二期恒載，降低隧道凈空；(8) 一旦基礎(chǔ)變形下沉，修復(fù)困難，要求有堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)定的基礎(chǔ)。二、國外無砟

3、軌道的應(yīng)用情況自20世紀(jì)60年代開始，世界各國鐵路相繼開展了各種類型無砟軌道結(jié)構(gòu)的研究。在日本，板式軌道已在新干線大量鋪設(shè)，新建鐵路的無砟軌道已超過全線的90，鋪設(shè)總長度達(dá)2700km。在德國，Rheda、Bögl、Züblin等無砟軌道已在新建的高速線上全面推廣，無砟軌道占線路總長度的80以上，鋪設(shè)總長度達(dá)到800km。國外無砟軌道結(jié)構(gòu)形式眾多，應(yīng)用較廣、較為廣泛的幾種無砟軌道結(jié)構(gòu)形式如下：1雷達(dá)(Rheda)型無砟軌道Rheda型無砟軌道是將預(yù)制軌枕埋入連續(xù)澆筑的混凝土道床板中的無砟軌道結(jié)構(gòu)。Rheda型無砟軌道于1972年首先鋪設(shè)于德國比勒菲爾德至哈姆線的雷達(dá)車站，經(jīng)

4、過30多年不斷的優(yōu)化和完善，從最初的Rheda傳統(tǒng)型(圖1-1)發(fā)展到現(xiàn)在的最新結(jié)構(gòu)形式Rheda2000型(圖1-2)。Rheda型無砟軌道在德國得到了廣泛應(yīng)用，其鋪設(shè)長度達(dá)到無砟軌道總長度的一半以上。圖1-1 Rheda型傳統(tǒng)型無砟軌道 圖1-2 Rheda2000型無砟軌道2博格(Bögl)板式無砟軌道圖1-3 Bögl 板式無砟軌道博格板式無砟軌道(圖1-3)為預(yù)制軌道板結(jié)構(gòu)，軌道板之間縱向連接，采用數(shù)控磨床加工預(yù)制軌道板上的承軌槽，采用高性能瀝青水泥砂漿提供粘結(jié)和均勻的支承，并使用高精度、快速便捷的測(cè)量系統(tǒng)保證軌道施工精度，其施工機(jī)械化程度很高。博格板式無砟軌道為

5、近年來新研制的一種軌道結(jié)構(gòu)形式，獲得了德國聯(lián)邦鐵路管理局頒發(fā)的許可證，并在德國妞倫堡至英戈施塔特的新建高速線上鋪設(shè)了35km。3旭普林(Züblin)無砟軌道圖1-4 Züblin無砟軌道 圖1-5 板式軌道旭普林無砟軌道(圖1-4)系統(tǒng)與雷達(dá)型無砟軌道系統(tǒng)相似，都是在混凝土支承層上鋪設(shè)的雙塊式軌枕無砟軌道，只是所采用的施工工藝不同。施工中先灌注道床板混凝土，然后將安裝好的雙塊式軌枕通過振動(dòng)法嵌入壓實(shí)的混凝土中，直至達(dá)到精確的位置。旭普林無砟軌道在科隆至法蘭克福高速線上鋪設(shè)了21km。4板式軌道(Slab)日本板式軌道(圖1-5)經(jīng)歷了由溫暖地區(qū)向寒冷地區(qū)、普通軌道板向防振

6、軌道板、堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)向土質(zhì)路基上長達(dá)30多年的運(yùn)營實(shí)踐和不斷完善，并形成了標(biāo)準(zhǔn)。日本最早使用的是平板型板式無砟軌道，后為適應(yīng)新干線沿線的環(huán)境，開發(fā)了防振型板式軌道。此外，為減少材料用量、降低造價(jià)，所開發(fā)的框架型板式軌道也得以應(yīng)用。目前定型的結(jié)構(gòu)形式主要包括A型、框架型、用于特殊減振區(qū)段的防振G型等，構(gòu)成了適應(yīng)各種不同使用范圍的板式軌道系列。5彈性支承塊式無砟軌道(Low vibration track)圖1-6 彈性支承塊式無砟軌道彈性支承塊式無砟軌道(圖1-6)為減振型軌道，通過在支承塊下設(shè)置橡膠彈性墊層和橡膠靴套，為軌道結(jié)構(gòu)提供好良好的彈性。彈性支承塊式無砟軌道自瑞士國有鐵路1966年首次采用

7、以來，在很多國家(如英國、丹麥、葡萄牙、法國、比利時(shí)、美國等)的鐵路和地鐵中得到應(yīng)用，鋪設(shè)長度達(dá)到360km。6PACT型無砟軌道(Paved concrete track)英國從1969年開始進(jìn)行PACT型無砟軌道(圖1-7)的研究。PACT型軌道為就地灌筑鋼筋混凝土道床，鋼軌直接與道床相連接，并連續(xù)支承在軌道板上的連續(xù)帶狀橡膠墊層上，在英國、新西蘭、西班牙、加拿大和荷蘭等國鐵路及軸重30t的重載線上應(yīng)用，鋪設(shè)總長度約80km。 圖1-7 PACT型無砟軌道1-8 梯子型無砟軌道7梯子型軌道(Ladder track)梯子型軌道(圖1-8)是日本開發(fā)的新型軌道結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將兩根預(yù)制縱向軌枕通

8、過橫向連接形成軌枕框架，既能用于有砟軌道，也能與基礎(chǔ)結(jié)合在一起成為無砟軌道。梯子型軌道已在試驗(yàn)線上通過大軸重試驗(yàn)，取得了成功，在日本的城市軌道交通中已開始使用。無砟梯子型軌道具有自重輕、易維修、低造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。三、國內(nèi)無砟軌道應(yīng)用情況目前國內(nèi)幾條主要客運(yùn)專線軌道結(jié)構(gòu)形式為：鄭西客運(yùn)專線全線鋪設(shè)CRTS型雙塊式無砟軌道；京津城際客運(yùn)專線采用CRTS型板式軌道；武廣客運(yùn)專線主要采用CRTS型雙塊式無砟軌道，部分地段鋪設(shè)CRTS型板式軌道。1CRTS型板式無砟軌道(CRTSS)CRTSS是將預(yù)制軌道板通過水泥瀝青砂漿調(diào)整層，鋪設(shè)在現(xiàn)在澆筑的鋼筋混凝土底座上，由凸形擋臺(tái)限位，適應(yīng)于ZPW-2000軌道電

9、路的單元軌道板無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。CRTSS系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、軌道板、CA砂漿墊層、混凝土底座、凸形擋臺(tái)等部分組成。在路、橋、隧等不同線下基礎(chǔ)上，CRTS型板式無砟軌道的結(jié)構(gòu)組成相同，見圖1-9圖1-12。圖1-9 CRTS I型板式軌道結(jié)構(gòu)組成圖1-10 路基CRTS I型板式軌道橫斷面圖1-11 橋梁CRTS I型板式軌道橫斷面圖1-12 隧道CRTS I型板式軌道橫斷面CRTSS軌道板為部分預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力混凝土板結(jié)構(gòu)，分為平板型、框架型和減振型等幾種形式。軌道板采用工廠化生產(chǎn)，并提前預(yù)制存儲(chǔ)。在線下基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定，通過無砟軌道鋪設(shè)條件評(píng)估達(dá)到軌道施工要求后，進(jìn)行底座混凝土及凸形擋臺(tái)

10、的灌筑，利用運(yùn)板車及龍門吊將軌道板運(yùn)輸并鋪設(shè)至線路上，再對(duì)軌道板進(jìn)行精確調(diào)整(圖1-13)后灌注CA砂漿，鋪設(shè)無縫線路。圖1-13 CRTS I型板定位測(cè)量CRTSS軌道的特點(diǎn)如下：(1) 軌道板在工廠批量生產(chǎn)，進(jìn)度不受現(xiàn)場(chǎng)施工條件制約，施工進(jìn)度快；(2) 軌道結(jié)構(gòu)高度低，自重輕；(3) 具有可修復(fù)性，可通過板下CA砂漿進(jìn)行高度調(diào)整；(4) 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整工作量較大，初期投資高于雙塊式軌道。2CRTS型板式無砟軌道(CRTSS)CRTSS是將預(yù)制軌道板通過水泥瀝青砂漿調(diào)整層，鋪設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪的混凝土支承層或現(xiàn)場(chǎng)澆筑的具有滑動(dòng)層的鋼筋混凝土底座(橋梁)上，適應(yīng)于ZPW-2000軌道電路的連續(xù)軌道板無砟軌

11、道結(jié)構(gòu)形式。CRTSS系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、軌道板、水泥瀝青砂漿層、混凝土支承層或鋼筋混凝土底座、側(cè)向擋塊、滑動(dòng)層(隔離層)(橋上)等部分組成。在路基、隧道基礎(chǔ)上的CRTS型板式無砟軌道的結(jié)構(gòu)組成相同，見圖1-14和圖1-15。路基地段軌道板連續(xù)鋪設(shè)于混凝土支層承上，隧道內(nèi)軌道板鋪設(shè)于混凝土支承層上或隧底仰拱回填層上，軌道板間通過縱向預(yù)留鋼筋和連接器進(jìn)行縱向連接。圖1-14 路基CRTS型板式無砟軌道橫斷面圖1-15 隧道CRTS型板式無砟軌道橫斷面橋上軌道結(jié)構(gòu)與路基地段有所不同，軌道板鋪設(shè)于鋼筋混凝土底座上并進(jìn)行縱向連接，下部鋼筋混凝土底座連續(xù)澆筑，并在底座與梁面保護(hù)層之間設(shè)置滑動(dòng)層，底

12、座板兩側(cè)設(shè)置側(cè)向限位擋塊，在橋梁兩端路基上設(shè)置摩擦板、過渡板和端刺。CRTSS軌道板在工廠預(yù)制，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為6450mm×2550mm×200mm，為部分預(yù)應(yīng)力混凝土板結(jié)構(gòu)。制造過程中采用先進(jìn)的數(shù)控磨床對(duì)預(yù)制軌道板承軌槽進(jìn)行精加工，現(xiàn)場(chǎng)采用專用測(cè)量滑架進(jìn)行軌道板的定位測(cè)量，使其精度容易滿足高速鐵路對(duì)軌道幾何尺寸的高要求。軌道板鋪設(shè)于混凝土支承層或鋼筋混凝土底座上，在鋪裝定位后灌注30mm厚的高性能水泥瀝青砂漿作為施工調(diào)整層，再進(jìn)行板的縱向連接。CRTSS軌道的特點(diǎn)如下：(1) 軌道板在工廠批量生產(chǎn)，進(jìn)度不受現(xiàn)場(chǎng)施工條件制約；(2) 承軌臺(tái)精度用機(jī)械打磨并由計(jì)算機(jī)控制，可大大減

13、少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作量。(3) 可通過板下水泥瀝青砂漿層進(jìn)行高程調(diào)整，但維修時(shí)需對(duì)連續(xù)軌道板進(jìn)行切割，可修復(fù)性不及CRTSS軌道；(4) 軌道板通用性差；(5) 制造工藝復(fù)雜，成本高。3CRTS型板式無砟軌道(CRTSs)CRTSs是將預(yù)制軌道板通過水泥瀝青砂漿調(diào)整層，鋪設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪的混凝土支承層或現(xiàn)場(chǎng)澆注的鋼筋混凝土底座(橋梁)上，并對(duì)每塊板限位，適應(yīng)ZPW-2000軌道電路的連續(xù)軌道板無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。CRTs系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、充填式墊板、軌道板、水泥瀝青砂漿層、限位銷釘、混凝土支承層或鋼筋混凝土底座、側(cè)向擋塊、滑動(dòng)層(橋上)等部分組成。軌道板為預(yù)制部分預(yù)應(yīng)力混凝土板，標(biāo)準(zhǔn)板的外形尺寸為

14、4930mm×2400mm×190mm。在路基上的軌道CRTSS型軌道板鋪設(shè)于混凝土支承層上，隧道內(nèi)軌道板鋪設(shè)于隧底仰拱回填層上。軌道板精確就位后灌注水泥瀝青砂漿，通過連接器進(jìn)行縱向連接，再用彈性混凝土填縫，板兩端設(shè)置定位銷水平限位。橋梁上軌道板鋪設(shè)于鋼筋混凝土底座上，在底座與梁面保護(hù)層之間設(shè)置滑動(dòng)層，以降級(jí)梁、軌之間的相互作用力，在底座兩側(cè)設(shè)置側(cè)向限位擋塊。CRTSs型軌道的特點(diǎn)：(1) 與CRTSS軌道相比，取消了凸形擋臺(tái)，將軌道板連為整體，定位銷或水平限位擋塊在鋪板后施工，可減少原設(shè)凸形擋臺(tái)對(duì)施工的干擾，提高鋪軌精度。路基及隧道地段底座為普通混凝土支承層，可降低建設(shè)成

15、本，同時(shí)還可減少鋼筋網(wǎng)對(duì)信號(hào)軌道電路參數(shù)的影響；(2) 與CRTSS相比，軌道板不需打磨，可簡化生產(chǎn)過程、降低成本，軌道精調(diào)通過扣件及充填式墊板調(diào)整完成。4CRTS型雙塊式無砟軌道(CRTSb)CRTSb是將預(yù)制的雙塊式軌枕組裝軌排，以現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土方式將軌枕澆入均勻連續(xù)的鋼筋混凝土道床內(nèi)，并適應(yīng)于ZPW-2000軌道電路的無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。CRTSb系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、雙塊式軌枕、道床板、混凝土支承層或鋼筋混凝土底座(橋上)等部分組成，雙塊式軌枕為工廠預(yù)制件。CRTSb型雙塊式軌道的特點(diǎn)：(1) 結(jié)構(gòu)整體性較強(qiáng)；(2) 制造、施工簡單，運(yùn)輸方便，初期投資相對(duì)較少；(3) 對(duì)于路、橋、隧、道岔區(qū)可采用統(tǒng)一結(jié)構(gòu)類型，技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)單一；(4) 現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑量大，施工進(jìn)度較慢；(5) 出現(xiàn)病害時(shí)修復(fù)較為困難。5CRTS型雙塊式無砟軌道(CRTSb)CRTSb是將預(yù)制的雙塊式軌枕通過機(jī)械振