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高铁项目施工测量技术及管理要点

摘要:大型高速铁路工程测量由于其精度高,测量队人员数量多,技术难度大,对测量工作提出了较高要求,传统的测量技术管理模式已不能满足大型项目的需求。分别分别从技术和管理两方面阐述高铁工程测量的相关要求。

关键词:高铁;测量;管理

1测量工作技术要点

1.1控制测量

控制测量是工程测量工作的重中之重,一定要引起高度重视!

1.1.1CPⅠCPⅡ控制网复测

控制网复测包括平面控制网复测和高程控制网复测,平面控制网一般采用GPS测量方法,按照铁路等级和相关规范的要求对设计院所交控制点进行复测,复测成果精度满足规范要求。复测数据应换手复核,确保准确无误。当复测成果和设计交桩成果的较差不满足规范要求时,应对存在差异的控制点及相邻区域的控制点进行重测。若重测成果和设计成果较差满足要求,则采用重测成果;若不满足要求且重测成果和复测成果一致,则应向业主反映该问题,要求设计院对存在差异的控制点进行复测和确认,设计院更新成果后方能使用。切勿当复测成果和设计交桩成果不一致时,擅自更改设计坐标!在某高铁项目CPⅢ测量时,A标段和B标段交接处存在CPⅠ007控制点,A标段测量时根据所测水准测量数据,怀疑CPⅠ007存在下沉现象。在未征得设计院同意的情况下,CPⅢ控制网平差时擅自将CPⅠ007的高程下调20mm,且未与B标段沟通,导致A标段CPⅢ控制点成果与B标段相邻CPⅢ高程存在20mm左右偏差(验标要求1mm)。然而根据最新设计院最新复测成果,CPⅠ007点并不存在下沉。此问题完全是由于A标段测量人员擅自修改设计高程造成。CPⅠ、CPⅡ的平面控制复测频率为一年一次,高程控制网复测频率为半年一次

1.1.2施工加密网的建立和复测

当CPⅠ、CPⅡ控制网复测完成后,则应进行施工加密网的测量

1.1.2.1施工加密网的布设和控制点的埋设

在路基和桥梁地段,平面加密点一般相邻点间距在300米左右,沿线路布设。在南方地区,控制点宜布设在征地红线外15米以上,以避免受到施工干扰。在北方地区由于种植玉米,玉米长高后将影响通视,因此加密点宜布设于征地红线内1米左右,但是由于受到施工影响,加密点应加强保护和检核。加密点的尺寸和埋设深度参照CPⅡ点的埋设标准,南方及中原地区埋深不小于1.4米,北方冻土地区埋深应达到2米。高程加密点沿线路布置,埋设间距一般不大于200米,埋设深度和平面加密点一致,平面加密点和高程加密点可以共点。控制点的标心采用不锈钢圆头,并刻画十字中心。隧道区域的加密点应埋设在隧道进口和出口区域及横洞和斜井附近,在一个洞口附近埋设不少于3个平面控制点,呈等边三角形布置。1个点离洞口近,另外两个点离洞口远,3个点的间距不宜小于500米,以保证方向精度且方便互相检核。在洞口附近应设置不少于3个高程控制点,沿线路布置,其中一个控制点和离洞口最近的平面控制点共点。

1.1.2.2施工加密网测量

平面控制网测量采用GPS测量方法,加密点和CPⅠ、CPⅡ控制点联测,测量要求参照CPⅡ控制网。高程控制测量采用水准测量方法,精度满足二等水准测量规范。高程加密网的控制点可预先布置,纳入高程控制网的测量过程中,利用测量数据平差即可得到加密点的高程。平面加密控制网一年复测一次,高程加密控制网半年复测一次,高程加密网复测可以纳入CPⅠ、CPⅡ高程控制网复测的过程中。一次完成。

1.1.2.3施工加密控制网的使用

施工加密控制网使用前须对相邻控制点之间的位置关系用全站仪和水准仪进行复核,无误后方能使用,若存在问题应及时查找原因。若加密点的坐标存在问题应局部复测并更新成果并再次复核无误后方能使用。

1.1.3隧道施工控制测量

隧道施工控制测量一般采用导线测量的方法,在隧道施工开始前根据所测洞口GPS点的点位偏差,网形以及仪器误差估计隧道贯通误差。隧道贯通后需进行洞内控制网贯通测量,修正控制点的坐标。目前洞内导线控制点一般设置在仰拱上,不易保存。一个新的思路是在隧道边墙上浇注混凝土支架,支架上安装强制对中基座,按照CPⅡ导线测量的精度和方法进行。控制点设置在边墙上易于保存,采用强制对中基座有助于提高对中精度。

1.2线路中线和红线放样及路基原地面复测

控制网复测完成后,首先须进行中线及红线放样,现场复核中线标高,并与设计高程进行比较。现场复核线路和可能影响的管线、道路、电缆、建筑物等与线路之间的关系,若与设计不符则进行详细测量,为设计变更提供测量数据及图形。对于路基地段,需按照设计图纸断面里程,放出中线桩和边线桩,并按垂直中线的方向采集原地面标高。内业计算并绘制路基原地面的横断面图,再根据路基标准横断面图和地面线利用autocad软件绘制路基横断面图。测量每个横断面的面积,并根据每个横断面面积和断面间距计算路基土方量。计算所得土方量和横断面图对业主和设计院可以作为土方设计变更的基础数据,对路基协作队可作为土方验工的基础数据。路基横断面图中路基坡脚的偏距和标高还可以作为路基边坡放样的基础数据。笔者在某单位哈大高铁项目部从事测量工作时发生过这样的事情:哈大线于2007年8月底开工,笔者于2008年4月来到该项目二分部进行铁路工程测量,该段存在较多路基。

当时由于路基协作队实力欠缺,施工进度无法满足进度要求,项目部决定清退该路基队伍。在进行土方验工时,由于在开工前项目部测量队原地面复测数据不足,因此在和路基协作队结算谈判时陷入被动,只能以路基队所运出的土方为基础进行验方。由于运出的土方存在较多间隙,数量远大于实际土方,因此在清退该队伍过程中项目部承受了较大经济损失。笔者来到该项目后,对现场的路基按设计断面进行了断面测量,后续验方以该数据为基准,再未出现超验的现象。在该项目笔者对未开挖路基实测的原地面数据进行核对时发现,路基挖方段原地面设计图纸标高低于实测标高,因此实际进行挖方的工程量大于设计量。对此笔者对实测的土方量进行详细计算,计算结果显示,该分部管段内实测的路基挖方工程总量和设计挖方总量的差异在100万元以上。因此测量队将测量计算资料交给工程部和总工处,并将情况进行了汇报。但是该问题未引起领导的足够重视,错过了设计变更的最佳时期。该项目通车一年多后,由于项目存在亏损,领导希望通过土方变更挽回部分损失。但是由于时间久远,项目部经过数次搬家,测量资料部分已遗失,设计单位对该问题也不予确认,因此未能实现变更。线路原地面复测工作往往被忽视,但该工作十分重要,将极大的影响后期工程进度和工程效益。

1.3结构物放样三维坐标计算及复核

根据设计所交平曲线和竖曲线表,及结构物的设计图,计算结构物放样的平面坐标及高程。坐标计算的复核采用分级复核制度,计算坐标由工区内部复核无误后由工区测量队长和总工程师签字盖章,上报局经理部测量队长处复核,复核无误后局经理部测量队长签字,盖局项目经理部公章并下发。结构物放样坐标必须经过局项目经理复核确认后方能使用。

1.4特别注意换投影带,换大地高,断链和标段相邻处的坐标计算和施工测量

在换投影带,换大地高的地段,对同一结构物和控制点,需提供在两个投影带中的三维坐标,在使用时所使用的控制点和放样点的坐标必须统一于同一坐标系统内,不可以在一个测量作业过程中使用不同坐标系统内的坐标。在坐标换带或者换高区域CPⅢ平差计算必须分别在两个投影带进行平差计算,并提供两套坐标成果。在断链区域特别是长链的区域,在进行坐标计算和使用时要特别注意所计算里程是在断链前还是在断链后,以避免出错。在标段相邻区域特别注意和相邻标段的沟通和中线贯通测量工作,在进行CPⅠ、CPⅡ复测时平面控制测量需约定共用基线边,高程控制测量需约定共用高程控制点。某高铁高铁项目在A标段与B标段交界处存在投影换带的问题,A标段在该区段进行CPⅢ测量工作时需搭接B标段内的一个加密CPⅡ点进行测量和平差,该点应作为一个已知点进行约束平差。但是B标段仅提供了在其所在投影带内的坐标,我单位应进行投影换带计算将该点的坐标转换至我标段投影带内进行计算。但是由于A标段CPⅢ测量工作是外包给一家测量公司,该单位现场负责人由于技术水平较差,未能按要求在数据处理时对该点进行坐标投影转换及约束平差计算。另外和B标段沟通,B标段在进行平差计算时也未搭接我标段内控制点,导致相邻标段交界处的CPⅢ控制点存在10mm左右平面偏差(验标要求1mm)。该问题是由于对投影换带区段测量工作不重视,协作队伍技术实力弱,项目部测量队对协作队伍缺乏有效管理,相邻标段缺乏沟通,评估单位评估时疏忽等多种原因造成的。

1.5重视沉降观测工作

沉降观测控制对铁路工程质量和确保工后沉降满足设计要求至关重要,且沉降观测数据须通过沉降观测评估才能进入无砟轨道施工,沉降观测是影响工期节点的一项测量工作。由局项目经理部制定完善的观测技术方案和考核制度并要求工区严格执行。工区沉降观测工作需专人负责。测量人员的数量和观测设备的数量必须满足观测工作的需求。局项目经理部测量队长定期检查沉降观测资料并按照考核办法按月对各工区的沉降观测工作进行考核。

2测量工作管理要点

2.1建立完善的管理机构和考核制度

2.1.1两种健康的管理模式

下面介绍两种健康的管理模式,一种是传统的管理模式,另一种是高铁项目局经理部直管模式下的管理模式。第一种管理模式较为成熟,这里重点介绍第二种模式。局项目经理部直管模式对测量队管理能力提出了较高要求。第二种模式和第一种模式的共同点在于均设置了局项目经理部测量队长,该职务在高铁测量队管理中是不可或缺的。项目经理部测量队长的职能主要为管理职能,需具备较强理论水平和技术管理能力。负责测量方案制定,管理制度制定,具体技术方案和测量数据审核,测量工作考核,现场测量工作指导,施工测量过程中各种疑难问题解决等。项目经理部测量队长在测量队的地位类似于球队教练,主要进行技术指导和工作安排,不宜过多参与具体工作事务。在第二种管理模式中,测量队需建立完善的考核体系,考核制度由项目经理部测量队长编制,总工程师审核。具体实施由项目经理部测量队长牵头,实行分级考核。项目经理部测量队长对施工测量队,沉降观测测量队及外协测量队进行考核,施工测量队长和沉降观测队长对所属测量组进行考核,测量组组长对组员进行考核。每月考核表由项目经理部测量队长整理后交项目总工审核,测量队考核结果直接与测量人员收入挂钩。另外,第二种管理模式中,在无砟轨道施工期间,施工测量队队员和仪器设备较多,需增设一名后勤主管,后勤主管主要负责测量队员的生活环境、物资、测量设备等管理,为施工测量队提供较好的后勤保障。

2.1.2兰新高铁项目无砟轨道期间管理模式存在的问题

某高铁项目经理部在项目初期采用第一种模式,取得了较好的效果,长大隧道的贯通误差均满足要求。在无砟轨道施工期间,项目经理部直管测量队,但未采用第二种管理模式。经理部测量队长,施工测量队长,沉降观测队长由同一人担任,且考核制度未得到有效落实,导致技术管理较为混乱,测量工作出现较多问题。值得一提的是,即使采用第二种管理模式,其管理难度仍然较传统模式大。由于大型项目工作量大,局项目经理部人员较少,测量队临时拼凑,人员技术水平及责任心参差不齐,测量队内部缺乏磨合,人员短期内难以做到系统培训。面对诸如无砟轨道的大量测量工作往往力不从心。因此若非万不得已,大型项目不建议采用项目经理部测量队直管模式。

2.2施工测量工作的具体要求

2.2.1建立完善的测量数据复核和测量复测制度

对于用于现场的测量放样数据,需换手复核无误后方能使用。对于结构物的施工测量,必须经过放样———施工前复测———施工后竣工测量的步骤。在工序交接过程中,后一工序的测量员必须对前一工序已施工完成的结构物的坐标和标高进行复测,无误后方能进入下一道工序,若存在问题须及时向上级管理人员汇报。

2.2.2做好施工测量记录

在外业测量中,测量员需对测量部位,采用控制点,测量的角度,距离,气温,天气等数据准确记录,测量记录中必须记录参与测量的人员的分工。当天的测量工作完成后,测量员需对测量记录进行检查,复核,若存在问题须及时通知现场停工并及时再次前往施工现场对存在问题的数据进行复测。

2.3做好施工测量的配合工作

测量工作的顺利完成,不是仅靠测量队就能做好的。现场施工人员需做好施工测量的配合工作。施工现场由于环境复杂,往往出现控制桩被施工机械破坏,现场不具备测量条件就通知测量队员进行测量的情况,这样对测量工作的效率和质量都将产生负面影响。项目领导应重视施工测量的配合工作,对现场施工人员强调配合工作的重要性。确保测量工作能在一个较好的外部环境下进行。在某高铁项目无砟轨道施工期间,为了赶工期,存在CPⅢ复测尚未完成或复测成果尚未评估即要求测量队进行放样和轨枕精调的现象。此时测量队仅能用建网成果进行精调,甚至在部分地段建网成果未通过评估的情况下要求测量队进行精调。这些做法,严重违背了测量操作规程,严重影响测量工作质量。由于后期轨道精调和验收都是以CPⅢ复测成果为基准,而复测成果和建网成果存在差异。该项目后期验收时发现部分区段轨道绝对偏差超过10mm的现象,无砟轨道结构整体精度不高,大部分是由于赶进度忽视测量工作基本技术要求造成的。因此,无砟轨道施工期间,由于每一道工序都与测量工作相关,必须预留做够时间用于测量工作,不能因抢工期一味压缩测量工作时间,否则无法保证测量工作质量和施工精度。

2.4重视测量队资源配置需求

施工测量工作中往往存在车辆不足,人员不足,人员水平不足等问题。项目领导需根据现场的工作量和进度要求,合理配置的人员、车辆、仪器设备。对于技术难度较大的项目,测量人员需具备较强的技术水平和工作能力。资源配置的数量及质量满足项目的质量和进度需求。在某高铁项目前期,由于车辆配置不足,一个测量小组需要进行5公里管段范围内的桥梁桩基放样。工区的车辆仅能满足将测量人员上下班的接送,于是测量队员只能在5公里范围内依靠步行来回进行桩基放样,大量的时间浪费在路上。测量人员仅能进行桩基放样,无法完成打桩前的复测工作。结果后期承台开挖中发现某墩的桩基偏出承台,造成返工。

2.5外协测量队伍的选择与管理

施工项目中的某些专业测量工作,例如控制测量和沉降观测,在项目部人员和设备不足时往往采取技术分包模式。这些工作要么技术含量高,要么影响节点工期,因此外协测量队伍的选择和管理十分重要。在招标前期,项目经理部测量队队长应对竞标单位的资质,技术实力,单价等因素综合比较,分析各个单位的优点和缺点,给领导提供正确的建议。项目领导在决策时,需根据项目工期和测量单位实力,优先具备较强实力,且价格优惠的测量公司。在项目工期紧,任务重的时期,切忌仅考虑成本而选择报价低,实力弱的测量公司。实力较弱的测量公司,由于其设备和人员配置不足,技术力量薄弱,极有可能严重影响施工进度和质量。严重的可能导致测量质量事故的发生。测量公司选定后在合同中需明确甲乙双方的权利和义务,在合同中需明确项目经理部具备对测量公司的考核权,合同总额中的应包含一定比例考核费用。合同中应明确由于测量公司的原因导致项目部遭受损失时,测量公司应承担的赔偿责任。技术分包合同签订后,项目经理部测量队长应根据合同内容,制定对外协队伍的管理制度,并予以执行。项目经理部须对外协队伍的测量数据进行定期检查。对于控制测量数据需进行全面复核,无问题后再上报监理和业主。测量技术分包一定要加强技术管理,切忌以包代管或者包而不管。在1.4中已经提到,该项目由于外协队伍未能按要求进行投影换带导致在标段相邻处的CPⅢ平面存在偏差。协作测量公司组建时间较短,人员技术水平参差不齐,整体技术水平较弱,仅在投标时报价较低。在福川隧道进行CPⅢ的高程测量时,由于外协单位测量人员疏忽,隧道中间DK47+000里程附近漏测了两个环,在平差计算时也未发现该问题。该隧道的CPⅢ高程网未能形成一个整体,而是在漏测段的前后形成了两个独立的网。在两个网的交接处的CPⅢ点高程偏差达到30mm(验标要求1mm),导致轨道精调受阻,必须调整1公里的扣件才能满足平顺性要求。

2.6加强测量队的培训,鼓励技术创新

测量人员的技术实力,在工作中应逐步提高,以满足无砟轨道测量工作要求。测量队需针对现有测量人员的薄弱技术环节进行培训,以增强测量技术水平的专业知识和专业技能。经理部测量队长可根据测量队的实际情况组织内部培训,也可以邀请相关专家进行专业培训。测量队是由每一个测量技术人员组成的,测量人员技术水平的提高,有助于增强测量队的综合实力和工作效率。此外,测量队内部应鼓励学习,鼓励测量队员在测量方法和测量技术上进行创新,鼓励测量理论和工程实践相结合。对好的测量方法和技术成果应加以推广,对创新技术成果应进行奖励。

2.7测量队人员待遇设置建议

合理的薪酬,对测量队内部岗位公平性和提高工作积极性具有重要意义。测量队各岗位的工资待遇设置建议如下:

(1)项目经理部测量队长享受部门正职待遇;

(2)施工测量队长、沉降观测队长享受部门副职待遇;

(3)测量组长享受主管工程师待遇;

(4)测量组员根据技术职称的不同,享受助理工程师或技术员待遇。

参考文献

[1]高速铁路工程测量规范TB10601-2009,中华人民共和国铁道部,2009,10,31.

[2]高速铁路工程测量规范条文说明TB10601-2009,中华人民共和国铁道部,2009,10,31.

[3]郑洪达,刘学海,基于高铁工程中测量管理制度浅论[J].黑龙江水利科技,2014(7).

[4]薛冬冬,高速铁路精密工程测量管理关键控制及对策[J].工业c,2015(48):98.

作者:陈龙 单位:中交第三公路工程局有限公司


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