王敬武
中铁十二局集团第四工程有限公司 陕西西安
前言：目前国内已开通运营及在建高速铁路无砟轨道结构类型主要有双块式无砟轨道、CRTSⅠ型板式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道和CRTSⅢ型板式无砟轨道等， CRTSⅠ型板式无砟轨道主要由钢轨、扣件、轨道板、水泥乳化沥青砂浆、底座、凸形挡台及其周围填充树脂等组成。轨道结构为单元分块式，采用凸型挡台限位，台后路基不需设置端刺、端梁等限位结构，轨道板采用工厂化预制，轨道板下设置砂浆调整层，结构体系受力明确，是我国近年来高速铁路建设采用的主要结构形式之一。新建南京至安庆城际铁路无砟轨道采用CRTSI型板式结构，轨道板分为标准板型和非标准板型，非标准板型（P6230）主要用于桥梁的桥台位置，在梁长为32.6m、24.6m和大跨度的连续梁中全部采用标准板型。标准板型主要有：P4856、P4962、P3685、P4856A。设计阶段，桥梁每一孔梁的每块板的相对位置已经给出，但在线下施工中，无论是预制梁还是现浇梁其实际梁长、梁缝与设计值或多或少存在误差，桥上无砟轨道施工时不能简单地按设计的布板图进行施工。中铁十二局集团第四工程有限公司宁安项目部研究应用了梁端延长或缩短计算法进行布板，不仅使梁的布板规则满足了设计要求，而且大大减小了计算工作量，提高了工效，经工程实践并总结完善形成本工法。
1工法特点
1. 1本工法计算方法简单，能较好地满足布板的设计要求。
1.2本工法无需对梁缝值过大或过小进行另行处理，现场布板相对灵活。
1.3本工法工序简单，易操作，测量工作量小，工效高。
2 适用范围
本工法主要适用于桥上CRTSI无砟轨道板的布设，也可用于CRTSIII轨道板和双块式无砟轨道的施工。
3工艺原理
3.1布板原则
CRTS I板无砟轨道布板设计，首先要确定凸台的准确位置，只有确定凸型挡台的位置，才能明确轨道板的相对位置。按照设计要求，CRTSI型无砟轨道布板设计必须满足以下标准：
1.凸形挡台定位时，应结合轨道板的布置情况，桥梁实际长度，计算凸台的设置位置，要保证凸形挡台周边树脂厚度既不小于30mm，不大于50mm。
2.当梁缝大于110mm，梁端底座板施工按悬出0～40mm设计，确保梁缝处轨道相邻扣件间距不大于650mm。
3.当梁缝实际宽度小于70mm时，在底座板施工中梁缝处的底座端头必须进行适当的收缩，以保证伸缩缝装置安装。
按照以上设计要求，理论上按24米梁、32米梁的布板图计算出的梁缝宽度的极限值24.6米梁为：650-268.5×2=113(mm)；32.6米梁为：650-260.5×2=129(mm)。但为了确保梁缝处扣件间距不大于650mm和计算统一，设计规定计算梁缝预留值统一采用不大于110mm为布板极限。
3.2布板原理
确定每一块板新里程计算原理就是：梁跨的实际长度减去标准梁缝后，除以每孔梁上所布置的轨道板块数，就是每块板端头或者说凸台中心位置。
桥梁上CRTSI轨道板布板是以每孔梁为一个布板单元，CRTS I型无砟轨道的轨道板主要采用凸型档台限位的方式来确定实际位置，在桥梁上，凸型档台与桥梁底座相连，底座在梁跨接缝处必须分开，接缝处的凸型档台为两个半圆结构，要进行凸型档台的放样计算，必须得到每个凸型档台的中心的准确里程，因此，一片梁上的凸型档台的分布具有如下特点：①接缝处的凸型档台（半圆中心）的里程为前后梁跨接缝处的里程；②梁跨内的轨道板分布按照梁跨类型的配板原则，以该片梁的接缝处的首尾里程，以及设计规定的凸型档台与轨道板的间距，进行布板分布计算（主要是计算凸型档台中心里程）。梁跨的准确安装位置是由实际施工决定的，在线路设计阶段是不能预先准确计算的。因此，梁跨接缝处首尾里程是在梁跨安装完成后，利用线路两侧的CPIII点后方交会，用全站仪测得线路统一坐标系下梁跨接缝处（任意一点）的坐标数据；对现场采集的三维数据进行分析，将三维坐标投影至设计投影面上相对应的左、右线上。计算出每道梁缝的实际里程，通过调整梁缝实际里程来调整梁缝到设计宽度范围内，然后通过调整好的梁缝宽度重新计算每块板的中心位置，完成布板。
4 施工操作要点
4.1 操作要点
4.1.1 仪器设站
现场采集梁缝三维坐标数据首先进行仪器设站，对于无砟轨道线上施工测量全部由自由设站来完成，这种方法只需要在适当的位置整平仪器、设站灵活、方便、基本消除了对中误差。先将仪器置于6对CPIII控制点中间位置、整平，由于全站仪设站在数据采集中最为重要，所以仪器在数据采集之前必须进行各项指标差的检验与校正，主要包括：电子气泡检验与校正、i角的检验与校正、2C值的检验与校正、横轴与数轴的检验与校正等，仪器校正完成后开始进行自由设站。设站精度高低、设站位置选择将直接影响数据采集精度的高低。在数据采集中，使用全站仪的精度必须满足测角小于或等于1″，测距小于1mm+2ppm。对于高精度全站仪，温度气压的微小变化都必须进行考虑，当现场温度气压和仪器设置相差大于0.5个单位时必须进行仪器内部修正。当现场风力大于3级、现场温度大于35度时必须停止全站仪操作，以防止仪器测量精度超限影响测量精度。
4.1.2 后视4-6对CPIII
仪器架设完成并整平后，各项参数输入结束，这时需要逐次由远至近测设4-6对CPIII来完成仪器的自由设站设置，CPIII成果数据是由线下沉降评估通过后，进行的轨道控制网控制测量成果，测量成果要可靠并且评估已完成。对于CPIII后视中需要注意的是，后视的4-6对CPIII中强制杆必须全部插入预埋套筒中，必须检查精密棱镜头和连接杆是否紧密连接。
4.1.3 检核设站精度
仪器后视完成后，首先要检核仪器设站精度，仪器设站精度高低决定测量采集数据的高低，所以说设站精度尤为重要。根据《高速铁路测量规范》要求仪器设站精度不得大于表5.2.3，否则重新设站或查找原因。
4.1.4 现场采集梁缝三维坐标
实际梁缝的测量必须在线下沉降评估通过和线上CPIII测量完成并评估合格后方可进行测量，梁缝实测可以分段测量也可以一次性完成，如果分段测量段落之间的首尾梁缝必须进行搭接。测量方法采用全站仪自由设站或后方交会功能进行测量。为了保证CRTSI板的布板精度，每次设站至少观测2对CPIII点，换站后必须重复搭接1对CPIII点的观测方法。在进行梁缝位置测量时，必须按照以下方法和步骤进行测量：
1.左线和右线梁缝必须分开测量，梁缝实测位置应位于左线和右线中心处。
2.仪器换站后必须要进行梁缝的搭接，搭接位置要与上一站测量位置相同。
3.梁缝的测量范围必须在所后视的CPIII点的允许范围之内，测量梁缝位置不允许超过所后视的CPIII点里程范围。
4.大跨度的连续梁的梁缝测量与32m、24m简支梁一样，但在CRTSI板的布板上必须按照相应的连续梁图纸布设。
采集梁缝数据时，首先必须遵循采集左线架左线、采集右线架右线的原则；其次全站仪采集梁缝数据范围不能超出所设站CPIII范围内；最后全站仪在换站后必须满足重复观测两对CPIII进行搭接。全仪器的仪器误差包括仪器固定误差和测量误差，因为固定误差测量精度和距离成正比，所以当仪器离控制点较近时，会出现测距精度相对误差超限。为此，尽量避免仪器在换站架设过程中出现近距离的后视。
4.1.5 反算梁缝值
实测梁缝完成后必须进行梁缝实测坐标的数据处理，实测梁缝坐标处理就是将左右线梁缝实测坐标分别对设计的左线和右线的平曲线进行平面投影，进行实际梁缝里程的换算，换算方法可以采用指定软件进行也可按照辛普森公式分段进行反算。建议采用合格软件进行反算，手工计算工作量相对较大，而且速度慢。
4.1.6 布板计算
布板计算采用梁端延伸和缩短法，不管采用哪种计算模式，前提是必须满足轨道板的布板间距，也就是凸台的相对间距。按照凸台与轨道板之间必须满足不少于30mm并不大于50mm的环氧树脂填充厚度设计要求，计算凸台间距必须满足以下计算要求。
P4856板间凸台间距为：最小4856+30×2=4916mm最大4856+50×2=4956mm
P4856A板间凸台间距为： 最小4856+30=4886mm 最大4856+50=4906mm
P4962板间凸台间距为：最小4962+30×2=5022mm最大4962+50×2=5062mm
P3685板间凸台间距为：最小3685+30×2=3745mm 最大3685+50×2=3785mm
1.梁缝实测值大于11mm时采用梁端相对延长计算法来布板。以梁缝间距（7、8点）为12.11mm为例，由于实测梁缝大于11mm，梁端底座混凝土需要纵向延长（如图5.2.6-1）。
具体计算方法如下：
图5.1.6-1 梁端延长示意图
如图5.1.6-1所示，7～8号点的梁缝实测值＞11mm、5～6号点实测梁缝＜11mm、点号9～10号点的实测值＜11mm。实际施工时只需要对7～8号点底座砼进行相对延伸。延伸步长采用5mm或10mm，当实测梁缝值比极限梁缝值（11mm）相比较大时采用10mm的步长，较小时采用5mm的步长。
第三块 233104.3756+（4.962+0.0695）=233109.4071，以此类推可以计算出每一块轨道板的实际里程。
2.当梁缝小于70mm时，采用梁端收缩的计算方法来进行布板，以图5.2.6-2为例进行说明。梁缝点号27～28#点的实测值为52.8mm，小于设计规范要求的梁缝值70mm要求，因此此处梁缝所对应的底座板纵向里程应进行适当的调整，以满足设计要求。
5. 材料与设备
5.1材料
本工法没有特别需要说明的材料。
5.2设备
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6安全措施
6.1 对仪器应妥善保养维护，在搬运过程中应注意避免碰撞或过大震动。现场测设作业要严格执行国家相关法令、法规和有关安全操作规程；对所有测量作业人员进行安全教育培训并考核，考核合格后持证上岗；所有测量作业人员，均穿显眼的防护服。所有测量作业工具均贴反光标志。
6.2 在现场采集数据时，保证人员安全，防止车辆行驶造成仪器、人员伤害。对于夜间测量工作人员一定保证照明装置使用安全，测量时使用的手持照明灯使用36V以下的安全电压，严谨施工工地施工电源进行照明。
7 环保措施
7.1始终遵守国家和工程所在地有关环境保护、水土保护和污染防治的法律、法规、规章、规范、标准和规程等，严格履行环境与生态保护职责。
7.2 建立相应的过滤、分离、分解或沉淀等处理系统，不让有害物质流入海里和渗入现场土地，如：燃料、油料、化学品、酸等；避免尘埃、污水、弃渣等污染施工场地及其周边环境。
7.3保持施工场地文明、整洁；
7.4废弃材料，进行统一回收、管理、集中堆放、禁止乱丢乱弃；
结语：本工法主要通过全站仪采用自由设站方法，后视6-8对无砟轨道施工控制网CPIII来采集梁缝实际数据，进行重新布板以符合设计要求，不用专门购置昂贵的仪器。通过此方法应用，解决了现场由于施工误差造成梁缝值过大或过小无砟轨道梁缝返工处理问题，此方法简单灵活、通俗易懂，使用的仪器少，花费的时间短、效率高。通过实际测量放样，现场量取轨道板位置，全部满足设计轨道布板要求，满足梁缝宽度6cm-11cm范围内。按照1000米特大桥架梁后需处理梁缝占全桥梁缝的1/4进行计算，处理梁缝材料费（钢筋、特殊砼）预估3.0万，人工费预估4.5万，机械费预估3.5万，合计节约11.0万。本工法及时解决梁缝宽度和布板问题，使现场技术人员能够及时、有效地控制现场轨道板质量要求，避免了方法不当和盲目施工造成工程返工，大大节约材料和工费，特别是小半径曲线范围内梁缝宽度得到有效保证，满足施工质量要求，确保了工程进度，经济效益和社会效益十分明显。
参考文献：
[1]胡立峰. CRTSI型板式轨道水泥乳化沥青砂浆的配制及性能分析[J]. 黑龙江科技信息，2014(35):239-241.
[2]丁欣. CRTSI型板式无砟轨道路基段底座施工技术[J]. 中国水运(下半月)，2013，13(01):213-214.
论文作者:王敬武
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/6
标签：轨道论文; 测量论文; 仪器论文; 里程论文; 布板论文; 位置论文; 间距论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;