新建线路铺轨前接触网基坑测量定位的技术研究

新建线路铺轨前接触网基坑测量定位的技术研究

冯周

中铁电气化局集团三公司河南郑州450000

摘要：电气化铁路接触网支柱基础定测工作是接触网工程施工的第一步，接触网支柱基础定测时必须考虑各种相对因素，包括支柱相对于轨道的限界、埋深，支柱对接触网定位方式、以及最终的弓网关系等都必须符合相关设计要求及验收标准。支柱基础定位的好坏，直接关系到整个接触网的状态，若把接触网工程比作一座房子，那么接触网支柱基础就是这座房子的根基所在，因此，接触网基础定测工作就显得尤为重要；尤其是在新建线路铺轨前如何准确定位接触网基础，就更加凸显出它的重要性。

关键词：电气化铁路；铺轨前；接触网；支柱基础定测

引言

接触网支柱一般采用直埋方式或混凝土基础方式进行安装，在普速新线区间路基段支柱一般采用预应力混凝土柱直埋的方式；时速200km/h客货共线标准的区间路基段支柱一般采用预应力混凝土圆柱，利用混凝土浇注基础安装的方式；站场接触网一般采用钢支柱，利用混凝土浇注基础的方式进行安装。

按照传统施工方法，接触网是在路基及轨道专业施工完成后，线路达到设计标准后，方才进行接触网支柱和基础施工。那时，接触网支柱及基础就按照现有的线路定测施工即可。但是，现阶段各方面都要求接触网专业必须和线路专业同步开通，路通必须网通，工期无法保证，故接触网施工不能再按照以往施工方式进行，且接触网工程线路较长，施工任务重，必须提前进入，同步施工，方可保证接触网施工整体进度满足要求。另外，如果接触网支柱及基础等下部工程要待路基、轨道成型后才进行测量施工,则会与各专业之间产生交叉施工，互相影响，互相制约，会严重影响施工进度，造成资源浪费。总结以往类似工程的施工经验,在路基已成型，轨道专业施工之前的间隙，进行接触网支柱基础的无轨测量定位和施工,利用轨道铺设前的交通便利条件，加快整体施工进度,优质完成施工任务,顺利实现工期目标，并能取得良好的经济效益。

1无轨测量技术的可行性分析

接触网支柱与基础的测量，需综合考虑与各专业设施的相对位置，以免互相冲突造成返工，主要存在以下几种因素：

⑥其他可能存在影响接触网支柱基础的因素；

综上所述，接触网无轨测量是一个系统性的工作，较为复杂。但是在接触网支柱基础定侧前，通过与各专业之间提前沟通，相互对接，相互协调，制定出完善的定测方案，完全可以实施接触网无轨测量和施工，还能避免因专业间相互冲突造成成品报废，互相协调，整体推进。

按照先进行线路中心测量及高程测量、并做好桩位标记,后面紧跟着进行接触网支柱定位测量和支柱混凝土基础施工,再进行道砟铺设以及铺轨的指导思路组织施工,实践证明这种方法是可行的,可以推广到类似工程的施工中。

2无轨测量技术的优缺点

实施接触网支柱基础无轨测量,提前浇注钢支柱混凝土基础以及立杆作业具有以下优点：

(1)可有效避免因塌方造成人身伤害事故。接触网基坑开挖施工一般采用人工开挖，由于部分区段存在地下水位高,或地质为流沙、软基,接触网基坑开挖过程中必然会导致坍塌,对作业人员造成人身伤害事故。如在道砟及轨道铺设前施工，则施工现场就有条件进入大型机械，采用机械挖坑或机械钻孔方式进行施工作业，则有效避免因人工开挖存在的安全隐患，大大提高了安全系数，同时可以避免由于下雨等积水的漏渗,使基础走形或路基跨塌事故。

(2)有效地避免了道砟污染。按照传统的施工方法,接触网的测量及下部工程施工要等到道砟、钢轨铺设整道完成后才进行。可是由于铺轨以后现场作业面狭小，基坑开挖的弃土无处堆放，稍有不慎,常常会出现道砟被污染现象,对工务设施及行车安全造成影响，施工场地不整洁,严重影响形象。采用无轨测量,在上道砟前实现接触网支柱及基础施工,弃土提前外运，就可避免道砟污染。

(3)可实现施工机械化，提高施工质量效率，保证施工质量。按照传统的施工方法,接触网基坑开挖施工,由于轨道铺设后,作业面狭小，无法进入大型机械，只能使用人工逐一进行开挖，效率低下；基础浇筑受制于场地条件，无法进入混凝土罐车，则无法采用成品混凝土，只能采用人工搅拌的方式进行混凝土浇筑，不仅效率低下，而且无法保证基础的质量。采用无轨测量,在道砟及轨道铺设前利用施工场地宽敞、交通便利的条件，实现接触网下部工程先施工,基坑开挖、基础浇注就可以选择使用机械来完成。利用挖掘机或钻孔机进行基坑开挖，利用混凝土罐车可以把成品混凝土直接送到基坑指定的位置,进行集中浇注振动，不仅作业效率高,施工质量也可得以保证。

(4)可避免各专业间设施冲突，减少不必要的返工。可以避免由于接触网基础与其它专业之间设施相互影响，

按照传统的施工程序,其他专业地下设施先施工,接触网支柱及基础后施工，每当接触网支柱或基础施工时，总会与水沟、电缆槽、给排水管道及一些地下设施发成冲突，若接触网支柱或基础无法避让的情况下，只有对其他专业已完成设施进行拆除或改移，造成已完成工程的返工，大大增加了施工难度，增大的施工成本。而实施接触网无轨测量,先进行接触网下部工程施工,将接触网各支柱或基础的位置与各专业核对，位于路基下的管、沟、槽就可以已接触网基础为参照,与接触网支柱或基础冲突的地方,做出避让方案，从而有效避免了接触网基础与其他专业设施位置冲突引起的返工现象。

(5)整体施工进度大大加快。整个接触网工程的施工综合考虑,利用交通便利情况，采用汽车运输的方式将支柱或横梁等大型材料物资运至施工现场进行安装，不再受传统方式即轨道成型后用轨道吊车吊装的制约，提高了工作效率,节省了费用；另外接触网腕臂安装、金具安装也可利用铺轨前的交通便利条件，采用汽车运输将材料拉至现场，比传统方式人工运输材料的方式大大提高了工作效率，降低了成本约30%。

(6)保持施工现场整洁，确保文明施工。采用无轨测量,在道砟及轨道铺设前进行基坑开挖或基础浇筑施工，可采用汽车将挖出的泥土及时运走,做到工完料尽，使工地干净整洁，确保文明施工。

总之，实施接触网无轨测量并施工,能够取得很好的效果,但也存在一定的风险,主要有：

①一旦线路设计变更,已施工的接触网支柱或基础可能报废；

②其他专业工程施工时可能会对成品造成破坏。

3无轨测量技术的内容和方法

3.1测量内容

接触网施工测量主要是确定以下几种支柱的位置：

中间柱、转换柱、下锚柱、道岔柱、软横跨，硬横跨支柱，以及下锚拉线基础的准确位置。

3.2测量工具

无轨测量需要的测量工具包括全站仪、经纬仪、水准仪、塔尺、钢卷尺、丁字尺、线坠、线绳、锤子、测量桩钉等。

测量仪器在使用前必须进行检测，不合格仪器严禁施工。

3.3测量方法

以接触网施工平面图为依据,测量原则是以交桩测量为重点,请铺轨单位线路专业向我方交桩：相关平面系坐标点及水准点，并双方签字确认，熟悉掌握线路参数。

接触网测量主要包括纵向测量和横向测量。所谓纵向测量就是将平面图中的接触网支柱按照设计给定的跨距值,通过纵向拉链布置到段内各点位。传统的有轨测量纵向拉链是以最外道岔标准定位为测量起点,直线上沿任一钢轨,用钢卷尺进行丈量,曲线上以外轨进行丈量即可。

无轨测量技术接触网基础施工采用了坐标定位法,在路基已基本成型，道砟和轨道未铺设时开展。

主要工序流程:测算定位1#岔心桩→测算定位基坑中心桩→测算制作基坑辅助桩→引入高程桩→复核→记录。

(1)定位岔心,建立平面坐标系

选用高精度全站仪从第三方测量所交的定位桩引进站场内,根据坐标换算定位出1#岔心定位桩。以1#岔心中心为坐标原点,顺线路方向依次进行接触网支柱或基础的定位。

(2)测算定位基坑中心桩。

根据设计文件，计算出每个支柱或基础处相对应的线路中心坐标，测量定位后制作线路中心桩，并做好标记，标记内容为支柱号、里程等。

(3)测算制作基坑辅助桩

为保证支柱或基础垂直于相邻线路的方向（软横跨或硬横跨应垂直于正线），一般在基坑后侧（即田野侧）定位一个方向桩，利用方向桩和线路中心桩两点一线来控制支柱或基础的横线路方向，这个方向桩我们称之为基坑辅助桩。根据坐标系换算出基坑辅助桩的坐标值,利用全站仪测量定位基坑辅助桩并做好标记，标记内容包括支柱号，辅助桩距线路中心距离等，辅助桩定位置需要注意尽量定位在基坑范围0.5米以外，以免基坑开挖时将辅助桩破坏。

一般单独支柱或单独基础定位如图1所示：

在定测软横跨或硬横跨时，应保证每组软横跨或硬横跨基础中心连线垂直于正线，每一组软横跨或硬横跨应成组测量，不得一侧基础定测施工后才定测另一侧基础，以防遇到与其他专业设施冲突或地下设施冲突造成已完成基础报废。

软横跨两侧基础高程按照设计要求施工，硬横跨两侧基础应等高，故在硬横跨基础施工前应对两侧基础高程进行不断复测，以保证两侧基础等高；若硬横跨一侧基础位于站台上，则应根据站台高程确定基础高程，依据基础高程确定硬横跨支柱的高度。

在测量软横跨或硬横跨基础定位桩时,可以以软横跨或硬横跨基础中心桩连线为基准,来对基础辅助桩进行定位,如图2所示：

在测量下锚拉线基础定位桩时,由于支柱拉线与接触网终端锚支相对应,拉线坑中心线在接触网终端下锚线的延长线上。

测量方法如下：在接触网锚支悬挂定位处测量悬挂中心点a,再测定接触网锚柱中心点b,ab即为接触网锚支下锚连线,利用经纬仪支镜与a点，对点b点，沿着ab的延长线可找到点c,bc的距离应根据设计文件及现场实际情况进行选择，一般保证拉线与地面的夹角为45°，点c即为拉线坑中心点。在c点前后各1米测沿ab方向设置两个基坑辅助桩，以保证基坑的方向。

拉线基础定位桩示意图如图3所示：

(4)引入高程桩

首先根据接触网设计图纸，计算出每个接触网支柱或基础的纵向里程，根据线路专业设计文件（纵断面图及横断面图），计算出每个支柱或基础位置的轨面高程，并做好记录。根据交桩单位给出的各项高程数据,用水准仪测量出没个支柱或基础的中心桩和辅助桩高程，并做好记录。根据接触网支柱及基础相关埋深的设计要求，利用轨面高程与中心桩或辅助桩的高差，推算出支柱的埋深和基础面的高程，即可确定基坑开挖的深度；基础坑开挖完毕,进行支柱安装和基础浇制时,要反复测量水准标高,保证支柱的埋深或基础面的高程符合设计要求。

(5)复核

为了确保基坑测量的准确,在施工前我们要求每一步都复核一遍。利用全站仪复测坐标的精确度，利用水准仪复测高程数据，确保每个支柱或基础施工质量都在误差范围之内，精益求精，做精品工程。

3.4新线测量工作经验总结

（1）重视设计图纸会审

由于站场牵连多家单位施工，作业空间小，交叉作业面多，因此前期的设计图纸会审，不仅要对接触网专业的图纸进行会审，还要与其他相关专业进行对接，现场调查，查找出问题，提前解决存在的问题，避免专业间冲突，一次成型，减少不必要的浪费。

（2）加强测量人员的专业素质技能培训

由于接触网专业的新线测量人员并非专业测量人员，专业技能不强，理论知识困乏，新线测量经验不足，投入专业测量仪器精度不高，因此根据施工经验，建议新线测量工作采用：“主要测量工作可聘用专业测量人员，辅助测量由本专业测量人员负责。”的工作思路，购置精良的测量仪器，确保测量工作一次到位。

（3）关注关键定测区段

a接触网专业的支柱定测关键部位在于道岔柱定位，在新线定测时尤其得高速度重视，要提前熟知道岔理论知识，接触网支柱基础位置是在道岔曲股侧，还是直股侧，是有很大区别，因为道岔柱定位处，曲股与直股间有段距离，这里以12#道岔，接触网支柱纵向位置位于岔心处为例予以说明，详见图4示意：

图4：道岔柱接触网定位示意图

新线测量时，道岔一般定位岔心桩，岔心理论上是直股与曲股两条线路中心的交点；实际上两条钢轨在在理论岔心的位置还有308mm的横向间距；故接触网支柱位于直股侧时按照设计限界施工，当接触网支柱位于曲股侧则需在原限界基础上加上308mm；根据《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》TB10421-2003对限界的要求误差范围为0~+100mm。如果我们在前期定测时忽略支柱位于曲股侧需增加的距离，就会造成道岔柱接触网曲股定位时限界过小，超出验收标准，致使接触网支柱或基础报废。故在定测前，需要认真审核图纸，确认接触网支柱在道岔定位时，是在曲股侧，还是直股侧，若位于曲股侧，就要考虑道岔定位处曲股和直股间的距离，在基坑定位时限界需加大，这样就可以避免二次返工现象了。

b加强现场灯塔基础专业的前期技术对接，主要考虑灯塔安装后，是否与接触网附加线位置冲突，提前对接，避免返工。

c在库内与库外小曲线半径连接区段，进行定测时，一定要注意提前和土建、铺轨单位进行对接，因为库内、库外铺轨是两家单位在施工，往往在此铺轨接续不上，结果就是库外铺轨专业改线路，牵连我们接触网支柱限界超标。

d在接触网下锚拉线位置定位时，一定要和信号专业进行对接，下锚拉线位置是否影响道岔转辙机以及信号灯的瞭望与检修。

e重视接触网专业平面布置图的延长下锚区段的定测工作，其下锚延长的角度是否满足验收标准。

（4）新线基坑开挖限界问题

在无轨新线进行接触网支柱基础施工，为确保施工质量，在新线定测后，施工时人为加大限界30—60mm，这样即使轨道微调，其支柱限界也在验收标准范围之内，避免基础由于限界超标，造成基础报废，减小不必要的损失。

4结束语

接触网工程专业性强,涉及专业多,系统性强，因此应对接触网无轨测量方法进行推广,对施工组织设计进行优化；采用接触网无轨测量,实践证明这种方法是切实可行的，可以有效地解决接触网工程可能与其它专业工程冲突造成的已完工程废除，充分利用机械的优势，减少人员投入，加快施工进度，保证工程质量，提高经济效益，切实推动整个工程更好、更快的建设。

参考文献：

[1]TB10421-2003;J291-2004高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S].北京:中国铁道出版社

[2]刘仕兵.接触网[M].成都.西南交通大学出版社.2013