051基地火箭滑车轨道的高精度控制.docx

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051基地火箭滑车轨道的高精度控制

1、综述：

1.1工程概况：

本工程为051基地《火箭滑车轨道工程》，隶属兵器工业部，是国防科工委的一项高新工程，是我公司在施工领域中扩展的又一新领域。

本工程火箭滑车轨道全长1500m，设计采用100孔15m钢筋砼梁式结构箱形简支梁，梁上设承轨台，场区内地势平坦开阔，地表及15m以上地层多为黄土状粉质粘土，其下分布为细砂、中砂，地层分布很不均匀。

下部采用2Φ800钻孔桩基础，桩底置于细砂、中砂中，桩顶与墩台相接，全段共设202根φ800摩擦桩。

1.2地形地貌：

本工程场地位于陕西省华阴市罗敷镇以北4km处的051基地火箭滑车靶区内，北距渭河3km，东临罗敷河，场区地形十分平坦，线路中心地表相对高差1.03m，总趋势西高东低，场地所处地貌类型为罗敷河一级阶地。

1.3线路及轨道

本线路沿既有红箭73靶道右侧15.6m，平行于既有轨道，高差与既有73靶轨顶低0.276m，线路为一条直线，纵坡为平坡，钢轨采用60kg/m.PD3钢轨，由于受进出场道路所限，本工程采用25m标准长度钢轨，经现场焊接而成长轨条，轨枕采用现浇在梁体上的承轨台，钢轨扣件采用特殊专用扣件，铺设间距750mm／每套，长轨焊接采用窄缝间隙电孤焊焊接。

2、技术要求：

2.1轨距1435＋01mm，双轨高低误差＜0.5mm。

2.2平整度：

每100m高差＜2mm，且无明显凸凹。

2.3顺直度，100m与基准差距小于2mm。

2.4焊接轨头表面平整度为负公差0.5mm（长度0.1m范围内）

2.5埋设基桩标志点精度：

2.5.1所有桩均布设在一条直线上，且与轨道中心平行。

2.5.2所有桩逐点左右偏差值不大于2mm。

2.5.3所有桩点依基线高程相等，其误差＜2mm。

3、施工特点及难点：

3.1依据设计院及甲方现场移交的桩橛进行贯通复测，贯通直线长，测设精度高，它是保证本工程全线钢轨铺设精度，满足设计要求的前提和依据。

3.2承轨台顶平面预埋的钢轨扣件采用的是特殊的专用钢轨扣件，扣件中的轨高、直线度调节的螺栓及轨距、直线度调节轨底方钢等预埋件同时灌注成为整体，预埋工作量大，预埋精度要求高，工期紧，必须寻找切实可行的固定的方法，它是保证本工程全线铺设精度满足设计要求的前提和保障。

3.3轨道铺设的轨距，平整度，顺直度精度要求高，同时调整工作量繁重，时间紧，必须进行精心调试，反复量测，它是保证最终检验本工程能否满足设计要求，保证火箭滑车试车成功的关键。

4、方梁的选择与确定：

依据施工特点及难点，要保证最终全线轨道的设计精度，主要从三个方面进行控制：

1、全线的贯通测量控制；2、梁承轨台顶面钢轨扣件的预埋；3、轨道的铺设调整。

4.1线路中心线，高程的测设：

4.1.1首先测量仪器设备的精度必须满足设计精度要求，因此，中线控制桩测设采用拓普康GTS－711全站仪，测角精度2秒，标称精度2mm+2PPm，高程测量采用高精度拓普康DL－101C电子水准仪，标称精度，1km往返中误差0.4mm，最小读数0.01mm/0.1mm。

4.1.2由于全线直线长，顺直度要求高（2mm/100m）为保证达到设计精度要求，采用导线测量法测定长直线。

4.1.3高程测量采用增密水准点间距（100~150m设置一个水准点）

确保高程测量精度

4.2箱梁承轨台轨道扣件预埋件的预埋：

由于承轨台与箱形简支梁为箱、台一体结构，而且钢轨扣件的预埋件锚固在承轨台顶面，它是确保铺设钢轨的轨高，轨距能够达到设计精度要求的基础，因此，为保证满足设计要求，即如何保证浇注后承轨台上的轨道扣件预埋的关键是采用何种固定措施，为此，考虑了二种固定施工方案：

其一，采用固定件与梁、台相分开的固定方案，即专门设计一套整体固定架横跨在箱梁两侧，用来固定轨道扣件的预埋。

其二，采用固定架与梁、台为一体的固定方案，即梁体大模板外模之间采用∠50×5角钢横向固定在梁体外模两侧，并按预埋件设计尺寸进行打孔固定。

由于第一种固定方案，体积庞大，移动不便，废工废时，影响梁体预制施工进度，第二种固定方案，操作方便，节约材料，既能保证轨道预埋的精度要求，又能提高梁体预制的施工进度。

因此经过多方面比较，轨道扣件预埋采用第二种方案，即固定架与梁台一体固定方案。

4.3轨道的调整：

由于本线路技术要求严，轨道铺设精度高，自始至终是我们施工的难点，更是我们施工控制的重点，必须确定线路测设的总体方案。

对轨道铺设、调整按设计技术标准，以粗调、细调、精调三步进行。

总体调整顺序是：

以线路终点起从东向西，首先调整右侧钢轨使其平整度，顺直度轨顶标高达到设计标准后，并以此为基础，调整左侧钢轨的平整度，顺直度轨顶标高及线路钢轨轨距，然后根据轨距中心线（即线路中心线）测设基桩，最后以基桩为基准对全线进行反复精测（即竣工测量）对轨道的平整度，顺直度轨距进行精确调整，确保本工程达到设计要求。

5、方案实施：

5.1线路中线控制桩利用导线测量法测定长直线：

基于本工程测设精度要求高，且全线1500m顺直度为2mm/100m，因此，我们采用拓普康GTS－711全站仪对线路中心线进行施测，其操作方法如下：

5.1.1依据设计院及甲方现场交桩资料，测定出线路起点：

B＃点。

5.1.2根据起点桩B＃点及给定的终点桩A＃点，利用全站仪初步测定出线路中心线及中心线控制桩5＃、4＃、3＃、2＃、1＃如图。

线路中心控制桩桩位布置图

5.1.3利用导线测量的方法测出控制桩每一点的右角及各控制桩点间的距离（全圆测回）测量记录见表一：

导线测量记录表表一

测站

目标

盘位

水平度盘读数

角值

平均值

距离

′

″

′

″

′

″

5＃

B＃

左

180

299.5032

4＃

179

180

18.5

B＃

右

180

4＃

179

4＃

5＃

左

180

179.080

3＃

278

180

5＃

右

278

180

3＃

4＃

左

178

180

210.1872

2＃

358

180

4＃

右

358

180

2＃

178

2＃

3＃

左

107

180

360.7128

1＃

287

179

3＃

右

287

179

1＃

107

1＃

2＃

左

359

179

359.2467

A＃

180

179

2＃

右

180

179

A＃

89.7812

5.1.4计算各边的右角（方向自B＃－A＃）见表二：

5.1.5以B＃~5＃控制桩为X轴建立坐标其垂直方向为Y轴，假定B点的坐标为（0，0）5＃~ B＃的方向角为180°00′00″，依次进行各点坐标的推算，其结果如下表：

导线坐标计算表表二

桩号

右角β

方向角X

边长S

（m）

坐标增量值

坐标值

′

″

′

″

△X

△Y

B＃

5＃

180

18.5

180

299.5031

299.503196

179

41.5

179.0800

+0.0160

4＃

180

478.583286

0.01606

179

20.5

210.1872

40.04015

3＃

180

688.770476

0.05631

179

360.7128

+0.06995

2＃

179

1049.483265

0.12616

180

359.2467

-0.040000

1＃

179

46.5

1399.72945

0.08616

180

36.5

89.7812

-0.015887

A＃′

1498.51115

0.07027

5.1.6根据导线坐标计算表所得各点坐标在Y轴上进行反向调整，X轴方向忽略不计调整后可得直线B＃~A＃，调整后各点均在直线B＃~A＃上。

5.1.7由已知点B＃、A＃两点均在线路中心线上，只需将A＃点移上A＃点，其余各点根据分段距离作相应调整即可得到线路中心线B－A，设直线上导线控制点座标如下：

点号：

B＃5＃4＃3＃2＃1＃A＃

X：

0；299.503；478.583；688.770；1049.483；1399.729；1498.511

Y：

0；0；0.01606；0.05621；0.12616；0.08616；0.07027

调整值：

0；0.0140；0.0224；0.03230；0.0492；0.06564；0.07027

调整后坐标：

X：

0；299.503；478.583；688.770；1049.483；1399.729；1498.511

Y：

0；0.0140；0.0224；0.03230；0.0492；0.06564；0.07072

5.2箱梁承轨台轨道扣件的预埋：

箱梁承轨台的轨道扣件是针对本工程滑车轨道特性专门设计的一种微调式特种扣件（如图一），一种是轨高及直线度调节扣件（如图二），一种是轨距及直线度调节扣件（如图三），每种扣件沿每片梁体两侧均匀布置，间距均为750m，全线两种轨道调节件共计8004套。

采用∠50×5角钢作为固定架（如图四），确保轨道预埋件达到设计要求具体方法如下：

轨高及直线度调节扣件　　　　微调式特种扣件　　　　　　　

　图

（一）　　　　　　　　　　图

（二）

轨距及直线度调节扣件　　　　　　　轨道扣件预埋件固定架　　

图（三）　　　　　　　　　　　　　图（四）　　

5.2.1在箱形梁体及承轨台钢筋全部绑扎完毕的前提下，组织专人专组进行轨道扣件预埋件的预埋。

5.2.2以梁体中心线作为线路中心线，并以两根φ36螺栓为一组穿入预埋钢板D中的孔中按照设计螺栓顶部高度与承轨台之间的高差，从螺栓顶部下218mm，用钢筋与预埋钢板底面焊接，目的是即要保证螺栓顶部与承轨台之间的高度为210mm，又要保证一组φ36螺栓之间的相对尺寸270mm。

（如图二）

5.2.3利用槽钢固定架分别将梁体两侧两组螺栓穿入固定架的孔中，然后将固定架与梁体外模用螺栓相连，其目的是即要保证轨道两侧的预埋螺栓相对尺寸为1508，又要保证钢轨中线的与梁体中线的尺寸为754，从而保证设计轨距尺寸为1435mm。

（如图五）

5.2.4每片梁体的全部预埋按上述方法完成后，依据梁体中心线，分别以纵向，横向对每一组预埋件进行复核，即预埋标高，相对尺寸，及中心尺寸，在满足设计的前提下，利用轨道垫板，上下螺帽，将螺栓牢固地固定在角钢固定架上（如图五、图六）。

A－A　　　　　轨道扣件预埋布置图

图（五）　　　　　　　　　　　　　　图（六）5.2.5在进行梁体砼灌注时，设专人进行预埋件的防护和检查，确保预埋件尺寸的准确性。

5.2.6经上述工作完成后，我们随机对灌注完毕后的梁体承轨台上的轨道预埋进行了抽查，完全满足设计要求，部分抽查结果见表三：

表三

梁号

点号部位

001＃

螺栓相对尺寸

0.5

中心尺寸

-1

＋0.5

-1

-0.5

0.05

0.5

002＃

相对尺寸

-0.5

-1

0.5

-1

中心尺寸

-0.5

0.5

-0.5

-1

0.5

6、轨道调整：

就本工程而言调轨是最关键的部分，也是本工程的难点和关键部分所在。

经过反复实践和对比我们认为要保证该工程达到设计精度要求，仅就调轨这一部分而言必须从两方面采取措施才能够保证，一方面要保证仪器设备的精度，这是客观因素，属先决条件，是必不可少的；另一方面要采取必要的有效的控制方法，具体要求如下：

6.1、仪器设备：

5.2.7轨道扣件预埋的工艺流程见下图：

轨道扣件预埋工艺流程图

根据设计要求，结合本工程精度要求的特殊性，我们配备了如下仪器：

拓普康GTS－711全站仪（配备苏光反光棱镜）

中误差2mm/km，用于施放中线时进行联测。

拓普康DL－101e电子水准仪；

其1km往返中误差0.4mm（使用因瓦合金钢尺），最小读数为：

0.01mm/0.1mm，用于轨道标高控制；

苏光J2经纬仪，（用于调轨过程中控制钢轨平直度及中线）；

附属工具，轨距尺、钢卷尺、游标卡尺、塞尺等。

6.2、轨道的调设

调轨的基本原则为：

先控制后调整，先整体后局部，先粗调后精调；同时针对到该工程的特殊性制定轨道调整方法如下：

6.2.1在坚持上述原则的同时，还应注意轨道的调设只能是自中间向两端进行，而且只能是一个逐步接近的过程；

6.2.2水准测量的控制点宜从同一点引出，再全线布置控制点，闭合之后再进行局部的控制点测量，在调轨过程中应分段复核到控制点上，如发现有误，应及时进行调整；

6.2.3顺直度、平直度的调整为先确定出一条基准轨，然后根据基准轨调另一条钢轨，并进行复核测量；

6.2.4为确保轨道调整精度，轨道调整工作可分为以下几步，逐步进行：

6.2.4.1第一步，初调：

在这一阶段对其精度要求应较低，其目的主要在于检查下部结构的平整度，使由于梁体架设和预制时预埋螺栓误差造成的较大偏差近早暴露，以便及时处理，另一方面通过初调可使全线钢轨在同一直线上，为下一步调整做好准备，在这一阶段纵向调整点的幅度宜为5m左右一个点。

6.2.4.2第二步，粗调：

在这一阶段应当按照设计精度进行要求。

在调整过程中应坚持先调基准轨，再根据基准轨调另一条钢轨最后进行一次复合调整。

在这一阶段纵向调整点的幅度也控制在5m左右一个点。

6.2.4.3第三步，精调：

再精调过程中纵向调整点的幅度控制在2m－3m左右一个点。

6.2.4.4第四步，全线复核调整：

经过精调双轨的各项指标已基本达到设计要求，在这一调整过程中仍然采用上述的方法和顺序进行调整。

调整的幅度应加至每个扣点一个测点。

这样做的目的一方面在于进一步保证测量的精度；使钢轨的轨距，轨顶标高，轨道顺直度完全达到设计要求，确保火箭滑车轨道一次试车成功。

6.2.5轨道调整的百米桩数据见表四：

轨顶高程及轨距实测与设计对照表表四

里程

设计轨距

（mm）

实测轨距

（mm）

误差

（mm）

允许误差

设计轨顶工程（mm）

实测轨顶高程（mm）

误差

允许差（mm）

左

右

左

右

左

右

DK0＋1500

1435

1435.6

+0.6

+1-0

334.898

334.89773

334.898

-0.27

±0.5

DK0＋1400

1435

1435.4

+0.4

+1-0

334.898

334.89774

334.898

-0.26

±0.5

DK0＋1300

1435

1435.7

+0.7

+1-0

334.898

334.89776

334.898

-0.24

±0.5

DK0＋1200

1435

1435.3

+0.3

+1-0

334.898

334.89785

334.89801

-0.15

+0.01

±0.5

DK0＋1100

1435

1435.2

+0.2

+1-0

334.898

334.89771

334.898

-0.29

±0.5

DK0＋1000

1435

1435.7

+0.7

+1-0

334.898

334.89776

334.89778

-0.24

-0.22

±0.5

DK0＋900

1435

1435.6

+0.7

+1-0

334.898

334.89782

334.898

-0.12

±0.5

DK0＋800

1435

1435.5

+0.5

+1-0

334.898

334.89769

334.89765

-0.31

-0.35

±0.5

DK0＋700

1435

1435.3

+0.3

+1-0

334.898

334.89773

334.89818

-0.27

+0.18

±0.5

DK0＋600

1435

1435.3

+0.3

+1-0

334.898

334.89780

334.898

-0.2

±0.5

DK0＋500

1435

1435.7

+0.7

+1-0

334.898

334.89782

334.898

-0.18

±0.5

DK0＋400

1435

1435.4

+0.4

+1-0

334.898

334.89769

334.89798

-0.31

-0.02

±0.5

DK0＋300

1435

1435.5

+0.5

+1-0

334.898

334.89773

334.89195

-0.27

-0.5

±0.5

DK0＋200

1435

1435.4

+0.4

+1-0

334.898

334.89776

334.89794

-0.24

-0.06

±0.5

DK0＋100

DK0＋000

1435

1435.5

1435.3

+0.5

+0.3

+1-0

334.898

334.89786

334.89776

334.89801

334.898

-0.14

-0.24

+0.01

±0.5

注：

实测点为每5m一个控制点。

7、结束语：

7.1、本工程已于2002年5月2日火箭滑车在轨道线路进行了第一次试车试车结果各种技术数据完全满足设计要求，并将于2002年6月18日进行首次正式运行使用。

7.2、由于本工程经试车一次成功后，并经兵器工业部有关部门审核，该工程被兵器工业部评为优良工程，同时我公司获得兵器工业部系统优秀施工单位称号。

7.3、本工程从结构形式来看，与现代发展的城市轨道及轻轨结构非常相似，特别是线路轨道铺设的技术要求为我们今后承揽施工城市轨道交通及轻轨工程的施工提供了宝贵经验。

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