板式无砟轨道基准器的测量安装方法 【技术领域】
本发明涉及一种无砟轨道基准器测量和安装方法，尤其是一种CRTS I型板式无砟轨道基准器的测量安装方法。
背景技术
伴随着我国高速铁路的建设高潮的来临，传统的有碴轨道在高速列车长期荷载作用下已达到了承载能力的极限，轨道平顺度变差，维修作业量加大，可用的维修时间越来越少，严重阻碍了高速铁路的发展。
目前，国内铁路客运专线轨道基本上都采用了无砟轨道，无砟轨道的形式主要有两种：双块式无砟轨道和板式无砟轨道。板式无砟轨道，主要分类CRTS I型板式无砟轨道和CRTS II型板式无砟轨道。CRTS I型板式无砟轨道因其具有高平顺性、高稳定性、高耐久性等特点，在高速铁路客运专线建设领域得到广泛的应用。该技术通过在混凝土底座与轨道板间充填水泥乳化沥青砂浆，达到调整固定轨道板几何形位，并为轨道提供部分弹性，以满足列车运营快速、舒适、安全的要求。
在CRTS I型板式无砟轨道施工中，可将基准器作为测量基准对轨道板空间位置进行精确测量，然后调整定位轨道板，即“基准器”法。基准器的测量和安装方法是“基准器”法施工的核心内容之一。
20世纪60年代在日本东北新干线的建设中“基准器”法即开始出现并广泛应用，其基准器测量和安装主要步骤为：
1、作业准备；
2、根据凸形挡台纵横向中线将基准器初步定位在预留凹槽内；
3、在凹槽钻孔，用螺栓锚固基准器；
4、在凸形挡台顶面放样高程测量辅助点，以水准测量方式测量其高程、再以辅助点高程为基准测量基准器高程，采用导线测量方式进行测量基准器平面坐标；
5、根据高程和平面测量数据将基准器上的基准销(定位标志)微调设定；
6、采用经纬仪角度测量和拉弦线正矢测量进行基准器平顺性校核；
7、最后用砂浆封固基准器。
该方法的缺陷在于：1、采用螺栓锚固工艺，需要在凹槽上钻孔，用螺栓锚固基准器，成本高。2、采用水准测量和凸形挡台顶面辅助点方式得到基准器高程坐标；采用导线测量方式得到基准器平面坐标；采用经纬仪角度测量和拉弦线正矢测量进行基准器平顺性校核；这样测量环节和测量传递过多，增大了误差，安装工序复杂繁多，工效低。
我国根据其原理也曾使用简易基准器铺设轨道板，我国的简易基准器测量和安装主要步骤为：在凸形挡台中心预埋定位钢板，测量钢板高程和平面位置(采用导线测量)；根据测量数据在钢板上刻出定位标记。
该方法的主要缺陷在于：1、钢板系提前预埋、没有微调功能；2、采用导线测量钢板高程和平面位置，测量精度不高。
目前未见有板式无砟轨道基准器的测量安装方法能成功克服上述方法中的缺陷的。
【发明内容】
本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种满足中国高速铁路板式无砟轨道铺设精度要求的板式无砟轨道基准器的测量安装方法。该方法安装工序简单、施工效率高；测量环节和测量传递少，测量精度高；操作简便快捷，成本低。
发明人在发明过程中进行了反复探索，采用如下方法解决技术问题：
(1)采用测量环节均以轨道控制网(CPIII)为统一测量基准，测量传递误差小、精度高；用全站仪自由设站和三维坐标测量方式完成基准器初步定位、调整、位置复核和平顺性校核几个步骤的测量任务，工效得到提高。
(2)以三角高程测量代替传统的水准测量和凸形挡台顶面辅助点方式，直接得出基准器高程坐标，减少了测量环节；叠加后视轨道控制网(CPIII)控制点进行全站仪自由设站和基准器平面复核测量，代替了传统的经纬仪角度测量和拉弦线正矢测量，并同步完成基准器平顺性校核，减少了基准器平顺性校核工序；这样使测量中间作业环节减少，测量精度提高。
(3)在最后的砂浆封固基准器步骤之前，基准器可以根据需要进行微调，克服了预埋定位钢板方法的不足。
(4)采用粘合剂锚固基准器，较传统的螺栓锚固工艺减少了钻孔和锚固工序相关的材料机械费用，降低了成本，并且操作简便快捷。
因此，发明人提出了如下的技术方案：
一种板式无砟轨道基准器的测量安装方法，包括如下步骤：
A、作业准备，包括下列步骤：
a1、清理凸形挡台预留凹槽；
a2、将基准器的基准销调至调节螺杆的中间位置，放入凸形挡台上预留的凹槽内；
B、基准器初步定位测量，包括下列步骤：
b1、架设全站仪，后视线路两侧的3～4对轨道控制网(CPIII)控制点，进行自由设站；
b2、在基准器的基准销顶部小孔上安装强制对中放样基座，并使强制对中放样基座置平；
b3、全站仪测量强制对中放样基座上的小棱镜，并将测量数据传送到工作电脑中，返回的测量数据与事先输入工作电脑中的理论设计值进行对比，通过软件计算初步定位操作数据。
C、基准器锚固，包括下列步骤：
c1、调整基准器底板的纵横向位置，使基准器初步定位，做临时标记“十”字线；
c2、在基准器底板和凸形挡台预留凹槽的对应位置涂刷粘合剂，将基准器调整粘合到安装位置，并与临时标记“十”字线对齐，使基准器底板与凸形挡台表面固定良好；
D、基准器三维坐标测量，包括下列步骤：
d1、再次在基准器的基准销顶部小孔上安装强制对中放样基座，并使强制对中放样基座置平；
d2、全站仪测量强制对中放样基座上的小棱镜，并将测量的三维坐标数据传送到工作电脑中；
d3、计算基准器高程调整量、横向调整量和相邻凸形挡台间的距离；
E、基准器调整，包括下列步骤：
E1、通过旋转基准器自带的高低调整螺栓使基准销升降，调整基准器高程到位；
E2、以基准器一边为参考基准，左右移动基准销，调整基准器横向位置到位；
E3、确认基准销的高低和方向调整到位后，锁定基准销；
F、基准器平面复核测量和平顺性校核，包括下列步骤：
F1、在直线区间，将全站仪设站于直线区间开始的第一个基准器，并通过线路两旁的4对轨道控制网(CPIII)控制点进行自由设站；
F2、在全站仪两侧50m处的基准器上安装强制对中放样基座和小棱镜作为远方视准点，以全站仪视准线为基准线，依次对设站点前后50m区间内的基准器进行检查，对偏差没有达到设计的要求基准器进行调整，使基准销的中心与视准线重合；
F3、移站时，全站仪置于上一循环最后一个基准器上，自由设站时必须包括上次设站所用的4个轨道控制网(CPIII)控制点，设站后偏差大于1mm的，将偏差的一半作为调整量，调整基准器；
F4、在曲线段，重复上述步骤F1进行全站仪设站，用偏角法对各基准器进行测量并调整基准器；
G、基准器高程复核测量，包括下列步骤：
以无砟轨道测量控制网内水准基点或轨道控制网(CPIII)控制点为基准，采用精密水准测量方法，测量整个施工区段内的基准器的基准销顶面高程，对比测量值与理论值之差是否在要求的误差范围之内，如果误差没有达到设计的要求，则再重复上述步骤E、F和G；
H、基准器封固，包括下列步骤：
H1、确认基准销处于锁定状态；
H2、采用无收缩砂浆封固基准器，砂浆表面与凸形挡台表面齐平。
作为优选方式，所述步骤D中地步骤D3的基准器高程调整量、横向调整量和相邻凸形挡台间的距离，通过下列步骤计算得到：
基准器平面坐标向轨道中线做投影后得出基准器计算里程；
根据基准器计算里程算出对应轨道板高程、基准器计划高程、再由基准器三角高程测量坐标和基准器计划高程算出基准器高程调整量；
将基准器的平面坐标投影到轨道板平面，计算投影点到该处轨道板中心线的垂直距离，得到基准器横向调整量；
由实测的基准器平面坐标，得出相邻凸形挡台间的距离。
作为优选方式，所述步骤H中的步骤H1还包括有：用高压风枪清除凹槽内的灰尘和杂物。
本方法中，选用测距精度不低于2mm+2ppm，测角精度不低于1″的全站仪，小棱镜定位精度：0.5mm。
本发明的有益效果在于：本发明方法同我国无砟轨道铁路测量控制体系相适应，测量均以轨道控制网(CPIII)为测量基准，减小测量传递误差、测量精度高；测量方法的中间作业和传递测量环节少，测量工效高；测量步骤占用工序的时间减少，明显加快轨道板精确调整工序速度，从而缩短施工周期；本发明采用粘合剂锚固基准器的工艺，较螺栓锚固工艺减少了一次性金属耗费材料用量、节约了材料费用，并且操作简便快捷。
【附图说明】
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的操作流程图。
图2是本发明的基准器结构示意图。
图中标记：1横向调整螺栓、2高低调整螺栓。
【具体实施方式】
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示CRTS I型板式无砟轨道基准器的测量安装方法，包括如下步骤：
作业准备，包括下列步骤：收集轨道控制网(CPIII)平面和高程数据资料和相关线路设计文件；输入设计线路参数，生成基准器理论坐标数据资料；调查平面和高程控制点的位置，设计基准器测设方案，编写作业指导书；将基准器搬运分发至各计划安装的位置，按里程统一编号；清理凸形挡台预留凹槽；将基准器的基准销调至调节螺杆的中间位置，放入凸形挡台上预留的凹槽内。
基准器初步定位测量，包括下列步骤：架设全站仪(leica TCR1800，精度：测角≤1″，测距≤2mm+2ppm)，后视线路两侧的3～4对轨道控制网(CPIII)控制点，进行自由设站；在基准器的基准销顶部小孔上安装强制对中放样基座，并使强制对中放样基座置平；全站仪测量强制对中放样基座上的小棱镜(定位精度：0.5mm)，并将测量数据传送到工作电脑中，返回的测量数据与事先输入工作电脑中的理论设计值进行对比，通过软件计算初步定位操作数据。
基准器锚固，包括下列步骤：根据反馈的锚固操作数据，调整基准器底板的纵横向位置，使基准器初步定位，做临时标记“十”字线；在基准器底板和凸形挡台预留凹槽的对应位置涂刷粘合剂，将基准器调整粘合到安装位置，并与临时标记“十”字线对齐，使基准器底板与凸形挡台表面固定良好。
基准器三维坐标测量，包括下列步骤：再次在基准器的基准销顶部小孔上安装强制对中放样基座，并使强制对中放样基座置平；检查确认全站仪自由设站状态正确后，全站仪测量强制对中放样基座上的小棱镜，并将测量的三维坐标数据传送到工作电脑中；基准器平面坐标向轨道中线做投影后得出基准器计算里程；根据基准器计算里程算出对应轨道板高程、基准器计划高程、再由基准器三角高程测量坐标和基准器计划高程算出基准器高程调整量；将基准器的平面坐标投影到轨道板平面，计算投影点到该处轨道板中心线的垂直距离，得到基准器横向调整量；由实测的基准器平面坐标，得出相邻凸形挡台间的距离。
基准器调整，包括下列步骤：通过旋转基准器自带的高低调整螺栓使基准销升降，调整基准器高程到位；以基准器一边为参考基准，左右移动基准销，调整基准器横向位置到位；确认基准销的高低和方向调整到位后，锁定基准销。
基准器平面复核测量和平顺性校核，包括下列步骤：在直线区间，将全站仪设站于直线区间开始的第一个基准器，并通过线路两旁的4对轨道控制网(CPIII)控制点进行自由设站；在全站仪两侧50m处的基准器上安装强制对中放样基座和小棱镜作为远方视准点，以全站仪视准线为基准线，依次对设站点前后50m区间内的基准器进行检查，对偏差没有达到设计的要求基准器进行调整，使基准销的中心与视准线重合；移站时，全站仪置于上一循环最后一个基准器上，自由设站时必须包括上次设站所用的4个轨道控制网(CPIII)控制点，设站后偏差大于1mm的，将偏差的一半作为调整量，调整基准器；在曲线段，用与直线段同样的方法进行全站仪设站，用偏角法对各基准器进行测量并调整基准器；基准器检查并调整完毕后，测量各基准器平面坐标，保存为最终结果。
基准器高程复核测量，包括下列步骤：以无砟轨道测量控制网内水准基点或轨道控制网(CPIII)控制点为基准，采用精密水准测量方法，测量整个施工区段内的基准器的基准销顶面高程，对比测量值与理论值之差是否在要求的误差范围之内，如果误差没有达到设计的要求，则再重复上述步骤E、F和G；确认闭合差符合要求后进行平差处理，将误差分配到各个测点上，形成各基准器高程坐标，保存为最终结果。
基准器封固，包括下列步骤：确认基准销处于锁定状态；用高压风枪清除凹槽内的灰尘和杂物；采用高标号无收缩砂浆封固基准器，砂浆表面与凸形挡台表面齐平，封固过程中严禁剧烈扰动基准器，封固砂浆应符合设计要求，将复核测量后的基准器最终平面和高程坐标填入数据标签，按基准器编号将标签粘贴在凸形挡台或防撞墙上，方便后续工序使用。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。