電氣化鐵路孔內(nèi)裝H型鋼柱的測(cè)量及計(jì)算

1、新建電氣化鐵路孔內(nèi)裝H型鋼柱的測(cè)量及計(jì)算中鐵11局電務(wù)公司電氣化事業(yè)部 吳昊目前，國(guó)內(nèi)高速客運(yùn)專線鐵路建設(shè)方興未艾，各開工項(xiàng)目均呈現(xiàn)工期壓力大、各專業(yè)交叉施工、站前站后同步推進(jìn)的特點(diǎn)。這要求接觸網(wǎng)施工單位必須突破一貫受站前單位進(jìn)度的限制，不等不靠，盡可能的掌握站前單位施工數(shù)據(jù)并能轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)我專業(yè)精準(zhǔn)、超前施工的技術(shù)依據(jù)。鑒于高速客運(yùn)專線普遍采用孔內(nèi)裝H型鋼柱，使得在站前單位上碴鋪軌前完成H型鋼柱立桿整正具有極其重要的戰(zhàn)略意義。本套技術(shù)中，孔內(nèi)裝H型鋼柱測(cè)量計(jì)算方法從源頭入手、徹底掌握站前單位技術(shù)原理，我方根據(jù)其設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)提前拿出全線軌面數(shù)據(jù)，在與站前設(shè)計(jì)施工單位核實(shí)后完成H型鋼柱訂購(gòu)。本技術(shù)

2、方法在合寧線施工中得到普遍采用，實(shí)踐證明在施工中達(dá)到了施工精準(zhǔn)、調(diào)整量小的功效。一、新技術(shù)的理論和方法針對(duì)新線接觸網(wǎng)受站前施工進(jìn)度影響大的困難，研發(fā)了新建電氣化鐵路孔內(nèi)裝H型鋼柱測(cè)量計(jì)算方法，對(duì)縮短工期、提高施工精度、確保工程質(zhì)量，節(jié)省施工成本具有重要作用。1、孔內(nèi)裝H型鋼柱測(cè)量計(jì)算原理H型鋼柱支持結(jié)構(gòu)采用孔內(nèi)裝配有連接牢固、施工方便且視覺(jué)美觀大方的優(yōu)點(diǎn)（見圖2），其測(cè)量計(jì)算精度高，對(duì)后期網(wǎng)上工序的施工質(zhì)量影響大。合寧線是全國(guó)第一個(gè)全線采用孔內(nèi)裝H型鋼柱的項(xiàng)目，鋼柱基礎(chǔ)是無(wú)接觸網(wǎng)施工經(jīng)驗(yàn)的站前單位負(fù)責(zé)施工，且鋪架單位尚未進(jìn)場(chǎng)作業(yè)，更無(wú)從為我方提供軌面計(jì)算成果的情況下，我方突破站前單位進(jìn)度的限制

3、超前施工，前期測(cè)量計(jì)算工作非常重要。其操作原理如下圖所示: 圖1 孔內(nèi)裝H型鋼柱測(cè)量計(jì)算原理圖圖中，h值為基礎(chǔ)面到軌平面連線中點(diǎn)垂直距離，由施工單位向廠家提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，誤差控制在50mm范圍內(nèi)。Hs為基礎(chǔ)面標(biāo)高，Hg為支柱處軌面標(biāo)高，由次示意圖可知：h=Hg-Hs 公式（1）故孔內(nèi)裝H型鋼柱的技術(shù)難點(diǎn)即在于確定兩個(gè)參數(shù)：基礎(chǔ)面標(biāo)高與軌面標(biāo)高。 圖2 孔內(nèi)裝H型鋼柱示意圖2、基礎(chǔ)面標(biāo)高測(cè)量計(jì)算由于H型鋼柱基礎(chǔ)不是我方施工，我方需對(duì)站前施工的基礎(chǔ)進(jìn)行全面測(cè)量以計(jì)算出基礎(chǔ)面標(biāo)高。測(cè)量以站前所交控制點(diǎn)為根據(jù)采用水準(zhǔn)儀對(duì)H型鋼柱基礎(chǔ)逐個(gè)抄平，為保證測(cè)量精度，要求每一公里范圍內(nèi)分段閉合，消除累積誤差。測(cè)量

4、原理如圖3： 圖3 基礎(chǔ)面測(cè)量原理圖上圖中，控制點(diǎn)標(biāo)高為全線施工單位共用的數(shù)據(jù)，根據(jù)合寧公司下發(fā)的控制點(diǎn)里程標(biāo)高可在鐵路沿線查得，各控制點(diǎn)標(biāo)高為已知數(shù)據(jù)。則：Hs1=H+L1-L2 公式（2） Hs2=H+L1-L3轉(zhuǎn)鏡后基礎(chǔ)面標(biāo)高為： Hs(n)=Hs(n-1)+Lz-Ln 公式（3）其中，Lz為轉(zhuǎn)鏡后對(duì)前一基礎(chǔ)面的高程；Ln為轉(zhuǎn)鏡后基礎(chǔ)面的高程。以此測(cè)量方法從區(qū)間/站場(chǎng)起始控制點(diǎn)起測(cè)，到下一控制點(diǎn)處測(cè)量該控制點(diǎn)高程，校核此前測(cè)量數(shù)據(jù)，確定閉合后繼續(xù)往下測(cè)量，若誤差超過(guò)20mm則以新的控制點(diǎn)標(biāo)高為起始往下測(cè)量。以此類推。該區(qū)間/站場(chǎng)測(cè)量完成后整理數(shù)據(jù)，計(jì)算每一基礎(chǔ)面標(biāo)高，一般用EXCEL電子

5、表格編輯公式代替人工計(jì)算。公式參照公式（2）、（3）。如下圖所示： 圖4 基礎(chǔ)面標(biāo)高計(jì)算表3、軌面標(biāo)高計(jì)算以合寧公司提供的線路縱斷面圖為藍(lán)本計(jì)算支柱處軌面標(biāo)高，其理論依據(jù)是鐵道線路的基本線性特征和特殊區(qū)段豎曲線特性。根據(jù)合寧鐵路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，變坡點(diǎn)坡度差大于3時(shí)候以圓曲線型豎曲線連接。豎曲線是為了緩和縱斷面上坡度的突然變化,設(shè)置在變坡點(diǎn)處、平滑連接兩相鄰坡段的豎向曲線。其示意圖如下: 圖5 軌面縱斷面（含豎曲線）示意圖圖中，i1、i2分別為兩相鄰坡段坡度，Tsh為豎曲線切線長(zhǎng)，Tu為支柱里程與相鄰切點(diǎn)的里程差，Esh為外矢距高度，即變坡點(diǎn)軌面線性標(biāo)高與對(duì)應(yīng)里程豎曲線標(biāo)高的高程。Eu為豎曲線范圍內(nèi)

6、任意點(diǎn)軌面線性標(biāo)高與對(duì)應(yīng)里程豎曲線標(biāo)高的高程。根據(jù)鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定和豎曲線的特性TSH=Rshi/2000公式（4）豎曲線長(zhǎng)度Ksh=2TSH公式（5）其中，Rsh為豎曲線的曲線半徑；i為相鄰坡度坡度差的絕對(duì)值。由此兩公式可以確定豎曲線的范圍，即前切點(diǎn)里程=變坡點(diǎn)里程-TSH 公式（6）后切點(diǎn)里程=變坡點(diǎn)里程+TSH 公式（7）豎曲線外矢矩Esh=T2sh/2RSH公式（8）Eu=T2u/2RSH變坡點(diǎn)處的線路軌面標(biāo)高即為變坡點(diǎn)的設(shè)計(jì)線性高程減去（凸形變坡點(diǎn)）或加上（凹形變坡點(diǎn)）外矢距高度。而豎曲線內(nèi)任意點(diǎn)軌面標(biāo)高則為該點(diǎn)設(shè)計(jì)線性高程減去（凸形變坡點(diǎn)）或加上（凹形變坡點(diǎn)）外矢距高度。非豎

7、曲線區(qū)段支柱處軌面標(biāo)高根據(jù)坡度線性變化：Hg=斷點(diǎn)里程標(biāo)高+i（支柱里程-斷點(diǎn)里程）公式（9）根據(jù)以上分析，得到軌面標(biāo)高的精確計(jì)算方法，并可用EXCEL電子表格編輯公式批量處理數(shù)據(jù)。在此過(guò)程中，需注意以下幾點(diǎn)：計(jì)算前應(yīng)根據(jù)控制點(diǎn)里程核對(duì)接觸網(wǎng)支柱里程；縱斷面圖中有長(zhǎng)鏈、短鏈的區(qū)段應(yīng)對(duì)公式（9）修正，支柱到斷點(diǎn)的實(shí)際距離計(jì)算為里程差減長(zhǎng)鏈長(zhǎng)度（或加短鏈長(zhǎng)度）。全線計(jì)算完成后請(qǐng)站前設(shè)計(jì)、施工單位確認(rèn)數(shù)據(jù)。計(jì)算界面如下圖: 圖6 軌面標(biāo)高計(jì)算表軌面計(jì)算完成后即可計(jì)算孔內(nèi)裝H型鋼柱的軌地高程（h值）。同樣可以利用EXCEL處理繁多的計(jì)算數(shù)據(jù)，并對(duì)h值分階段選用。計(jì)算界面如下：如此，結(jié)合支柱類型則可向生產(chǎn)廠家下單訂購(gòu)孔內(nèi)裝H型鋼柱。二、效益分析這套孔內(nèi)裝H型鋼柱測(cè)量計(jì)算方法的應(yīng)用，特別是在新線施工中能保證支持裝置安裝一次到位、結(jié)構(gòu)