跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法

《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》是中建五局土木工程有限公司完成的建築類施工工法。完成人是張胥、邱志成、鄒瑜、白小兵、李積棟。該工法適用於跨座式單軌PC軌道梁線形精調聯測施工。

《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》具有測量過程安全；自動化程度高，操作簡單可靠，加快軌道梁調節效率；滿足軌道梁的聯測聯調；毫米級精度控制有保障等特點。

2021年11月5日，《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》被湖南省住房和城鄉建設廳評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。

基本介紹

• 中文名：跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法
• 工法編號：HNJSGF110-2020
• 完成單位：中建五局土木工程有限公司
• 完成人：張胥、邱志成、鄒瑜、白小兵、李積棟
• 主要榮譽：湖南省2020年度工程建設省級工法
• 審批單位：湖南省住房和城鄉建設廳

形成原因

柳州市公共運輸配套工程（一期）土建施工02標為跨座式單軌工程，採用中國國內首創的簡支轉連續PC軌道梁結構體系，通過鋼-混組合無預應力後澆帶完成體系轉換。因後澆帶施工後，軌道梁線形無法調節，軌道梁線形必須一次精調到位。

由於軌道梁既是承重結構，又是走行軌道，要求具備毫米級的安裝精度以確保行車的安全性和舒適度。PC軌道梁為鋼筋砼結構，其自重大且結構細長，寬高比小使其在安裝時不穩定，極高的安裝精度也使得PC軌道梁在吊裝時無法一步到位。在進行PC軌道梁安裝時，需先用大型吊裝設備將PC軌道梁吊運至支座上方，然後緩慢落梁至臨時支座，同時對PC軌道梁採取臨時固定措施以防傾覆，在完成臨時固定後對PC軌道梁進行線形精調。

為解決PC軌道梁線形精調過程中的測量難題，中建五局土木工程有限公司結合軌道梁自身及安裝的特點，項目通過對線形精調過程中測量工作的探索討論、發明創造、現場實施和持續改進，研發了線形精調聯測裝置及線形精調設備，在確保質量、安全的前提下，形成了《跨座式單軌PC軌道梁線形精調聯測施工工法》。

工法特點

《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》具有以下特點：

1.該工法採用的測量儀器具可在高空條件下且寬度為0.69米軌道樑上穩定固定，為軌道梁的線形坐標採集奠定基礎，確保測量過程安全。

2.該工法在進行線形測量時，坐標數據可實時自動化處理並與理論數據對比，自動化程度高，操作簡單可靠，加快軌道梁調節效率。

3.該工法通過在不同軌道樑上布設自動中稜鏡，實現各聯軌道梁的坐標採集，滿足軌道梁的聯測聯調要求，使得軌道梁線形可一次調節到位。

4.該工法採用線形精調設備的多維可調臨時支座裝置調節軌道梁在任意維度的空間位置，毫米級精度控制有保障。

操作原理

適用範圍

《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》適用於跨座式單軌PC軌道梁線形精調聯測施工。

技術理論

該工法的工藝原理敘述如下：

1.軌道梁線形精調聯測主要採用線形精調聯測裝置和線形精調設備共同完成，通過線形精調聯測裝置測量軌道梁的空間實際坐標並與理論設計坐標進行實時對比，將各方位的偏差進行反饋以指導線形精調設備調整軌道梁的空間位置，實現軌道梁的線形調節。

2.線形聯測時，將軌道梁的理論設計中心線路數據提前導入移動顯示終端，通過自動撥角全站儀採集布設在軌道樑上的自對中稜鏡坐標並無線傳輸至移動顯示終端，利用自帶坐標換算功能的移動顯示終端實時監測軌道梁的實際坐標，指導軌道梁進行線形調節。

3.軌道梁臨時落線上形精調設備的多維可調臨時支座裝置上，並採用線形精調無級聯動裝置為軌道梁提供穩定的支撐力，確保軌道梁線形調節過程中穩定。根據各方位坐標偏差，利用油泵控制系統對多維可調臨時支座裝置載入，控制軌道梁在任意維度的調節，達到毫米級高精度安裝要求。

工藝流程

《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

施工工藝流程

1.單榀軌道梁線形精調聯測工藝流程

單榀軌道梁線形精調聯測工藝流程如下：

圖1 單榀軌道梁線形精調聯測工藝流程

2.一聯軌道梁線形精調聯測工藝流程

單榀軌道梁逐榀調節完畢後，進行一聯聯調。聯調時，該聯內軌道梁聯動，單榀軌道梁實際線形與理論線形擬合的同時，該聯軌道梁實際線形與理論線形偏差在允許偏差範圍內。

線形聯調完成後，覆核該聯的起止里程坐標，偏差不得超過允許範圍，起校核作用。

3.三聯軌道梁線形精調聯測工藝流程

圖2 多聯軌道梁線形精調聯測工藝流程

軌道梁安裝時，第一聯軌道梁線形調整完成後，保留線形精調設備不拆除，待二聯、第三聯安裝、調節完畢後，檢查已安裝三聯的軌道梁線形，線形檢查採用軌檢儀進行。

若線形符合要求，則進行第四聯軌道梁安裝，若線形不符合要求，則調整此三聯線形，合格後再進行第四聯軌道梁安裝。此方法調整原則為，將三聯視為一個聯調單元，該聯調單元線形檢查合格後，即判定合格，進入下一聯安裝，簡稱“三聯聯調”。

第四聯軌道梁安裝、調節完成後，若線線形擬合偏差覆核設計及規範要求，則軟體模擬第二聯、第三聯、第四聯線形整體是否符合要求，若符合，則進入第五聯安裝調試，若不符合，則進行聯調，合格後進入第五聯安裝。

操作要點

1.導線複測及控制點加密

軌道梁安裝前，對導線網、水準網進行複測，複測結果符合要求後，根據測量需要對測量控制點進行加密，加密點間距100~150米，測量準備工作完成後方可進行軌道梁安裝。

3.自對中稜鏡布設

自對中稜鏡分為台座及稜鏡兩個部分。

圖3 自對中稜鏡

台座包括台座結構主體、防滑快、旋壓手柄，稜鏡安裝在台座中部。台座底部緊貼軌道梁頂面，當旋轉旋壓手柄時，台座兩側同時收緊，固定在軌道梁頂部，同時確保稜鏡始終居中。

稜鏡相對台座居中，且離軌道樑上表面距離固定，使用時，即可觀測軌道梁行走面中中軸線坐標，亦可監測軌道梁頂面橫坡。

對於直線段軌道梁，每榀軌道梁安裝自對中稜鏡3個，分別位於小里程端、跨中、大里程端，三跨一聯聯調，則3榀軌道梁共安裝自對中稜鏡9個。

對於曲線段軌道梁，每榀軌道梁安裝自對中稜鏡5個，分別位於小里程端、跨中、大里程端、1/4梁長處，三跨一聯聯調，則3榀軌道梁共安裝自對中稜鏡15個。

若為兩跨一聯或四跨一聯，則自對中稜鏡相應增減。

圖4 自對中稜鏡布置圖

在自對中稜鏡安裝前，去除軌道梁局部浮漿、毛刺等影響稜鏡與軌道梁緊密貼合的不利因素。安裝後，進行檢查覆核，確保台座與軌道梁頂部密貼，稜鏡位置居中，稜鏡距軌道梁頂面高度符合要求。

3.軌道梁吊裝

採用起重吊裝設備進行軌道梁吊裝，將軌道梁落位至多維可調臨時支座裝置上，以便後續對軌道梁任意維度的線形精調。

圖5 多維可調臨時支座裝置

通過線形精調無級聯動裝置的支撐桿件及橫向連桿，為軌道梁提供穩定的支撐力，確保軌道梁始終處於穩定狀態。

圖6 線型調節設備

4.全站儀架設

軌道梁吊裝前，將控制點引至該聯某一墩墩頂，軌道梁吊裝後，全站儀安裝在固定於窄高軌道樑上的支架底座上，可對擬調整聯軌道梁的左右線通視。

軌道梁吊裝後，在已完成線形調節的軌道梁頂安裝全站儀，全站儀採用萊卡TS16型，且必須在標定期內。全站儀架設後，採用後方交會的方法，利用地面的精密導線點或加密點定向，並利用第三點進行校核，架設精度滿足要求後方可進行軌道梁線形精調測量。

5.軌道梁線形精調聯測

通過已設站的全站儀採集布設稜鏡的軌道梁空間坐標及高程，並將坐標及高程數據無線傳輸至顯示終端，利用顯示終端自帶的坐標換算程式，將軌道梁的實際坐標與理論坐標及實際高程與理論高程進行對比。

圖7 線形精調聯測裝置步驟

圖8 線形精調聯測裝置

線形精調聯測裝置使用前，已將軌道梁的理論設計線形參數導入顯示終端。

圖9 顯示終端數據界面

顯示終端將軌道梁空間坐標及高程實時反饋，指導線形調節裝置對軌道梁進行實時調節。可使用手機作為顯示終端，允許多台顯示終端同時訪問。

全站儀和控制箱、顯示終端和控制箱之間都是通過WIFI進行連線，控制箱構建一個web伺服器，顯示終端連線伺服器即可讀取測量數據，通過擴展無線終端模組，測量系統能夠將數據接入雲平台。

6.線形精調設備運行調節

根據線形聯測數據反饋的實際線形與設計線形偏差，確定軌道梁在各方位的移動距離。通過油泵控制系統，驅動多維可調臨時支座裝置，將軌道梁移動至指定的空間位置，完成後再次對軌道梁的空間坐標進行測量並與理論線形進行擬合。

經反覆擬合後，理論線形與實際線形偏差在允許範圍內，即可終止線形調節。

調節數據保存在資料庫中，可供後續分析。

圖10 線形精調設備工作示意圖

7.軌道梁線形聯調

線形聯調單元

①連續梁：連續結構軌道梁線形調節時，連續結構一聯作為一個調節單元，左右線分別調節。

②簡支梁：簡支結構了榀軌道梁作為一個調節單元，左右線分別調節。

③車站梁：車站軌道梁線形調節時，左、右線5榀軌道梁分別作為一個調節單元，左右線分別調節。

④組合梁：組合軌道梁中，3x15米+4x20米+3x15米共10榀軌道梁做為一個調整單元，左右線分別調節。

⑤多線梁：三線、四線軌道梁調節方式，同簡支結構軌道梁。

線形聯調系統運行

全站儀自動循環測量多聯軌道樑上的自對中稜鏡，完成梁體中線位置、橫坡超高測量，梁端測量裝置實時檢測兩個梁端頭的位置姿態關係。採集的坐標數據共同匯總至移動顯示終端，經坐標換算後進行反饋擬合，反映軌道梁實際線形與理論線形誤差。

圖11 線路擬合示意圖

圖12 聯測數據擬合對比

材料設備

《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》所用主要設備見下表：

質量控制

施工企業採用《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》施工時，應遵循的質量控制要求如下：

• 工程質量標準

1.軌道梁安裝符合《跨座式單軌交通施工及驗收規範》（GB50614-2010）

2.《城市軌道交通工程測量規範》GB50308-2017。

• 軌道梁安裝精度要求

表2 軌道梁中心線橫向位置安裝要求

中心線橫向位置	偏差
車站	±3毫米
道岔	±3毫米
沿線其他位置	±12毫米
縱向中心線與理論值之間的變化率	1.5毫米/1.5米

表3 軌道梁中心線輪廓位置安裝要求

中心線輪廓位置	偏差
車站	±3毫米
道岔	±3毫米
沿線其他位置	±6毫米
橫向調整與理論值之間的變化率	1.5毫米/1.5米
相對於設計超高的橫向坡度偏差	理論值的±1/80

• 質量保證措施

1.全站儀必須在檢定有效期內，儀器精度不低於1秒。

2.軌道梁安裝前，完成導線加密點複測並滿足精密導線要求，水準導線測量滿足二等水準網要求。

3.線形精調裝置使用前，輸入軌道梁線形設計參數應經各方符合確認，確保數據準確無誤。

4.在軌道梁吊裝前，對軌道梁軸線及梁端線進行放樣，控制軌道梁的初次安裝偏差。

5.軌道梁吊裝設備需滿足起重要求，且有一定的安全儲備。

6.多維可調臨時支座裝置與臨時支撐裝置、固定支撐裝置、環箍連線可靠，確保軌道梁安裝及線形調節過程穩定。

7.多維可調臨時支座裝置、頂升控制系統、油管、無線接收天線和聯動控制系統構成一套完整的“可調式臨時支座裝置”，在軌道梁落位後可進行軌道梁線形整體調節，通過液壓千斤頂的控制系統，實現毫米級的精準控制，保證軌道梁安裝質量。

8.測量過程中，要多次對全站儀進行校核，防止儀器跑偏造成測量誤差。

安全措施

施工企業採用《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

參照執行的相關標準

1.《建築施工安全檢查標準》JGJ59-2011；

2.《建築機械使用安全技術規程》JGJ33-2012；

3.《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ46--2005；

4.《施工企業安全生產評價標準》JGJ/T77-2010；

5.《建築施工安全技術統一規範》GB50870-2013；

6.《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》（建質[2018]31號）；

7.《建築施工高處作業安全技術規範》JGJ80-2016

安全保證措施

1.用電作業安全措施

①項目經理部編制臨時用電施工組織設計，上報監理方審批合格後組織臨電施工。

②施工現場的電器設備設施建立有效的安全管理制度，現場電線電氣設備設施有專業電工經常檢查整理，發現問題立即解決。

③凡是觸及或接近帶電體的地方，均採取絕緣保護以及保護安全距離等措施。

④所有電氣設備和金屬外殼具備良好的接地和接零保護，所有的臨時電源和移動電具裝備有效的二級漏電保護開關。

⑤十分潮濕的場所使用安全電壓，設定醒目的電氣安裝標誌，不使用無有效安全技術措施的電氣設備。

⑥經常對職工進行電氣安全教育，未經考核合格的施工用電操作人員一律不準上崗作業。

⑦臨電設施施工完畢後，組織監理方進行施工現場臨時用電驗收，驗收通過後方可正式投入使用。

2.機械作業安全措施

①嚴格執行國家頒布的《建築機械使用安全技術規程》，嚴禁違章指揮、違章操作。各種專用機械必須有可靠的安全防護裝置，由使用者專門負責。

②對操作人員進行安全思想教育，提高安全意識，實行持證上崗制度，不經培訓或無證者，不得進行上崗操作，對機械操作人員建立檔案，專人管理。

③機械作業前領進行詳細檢查和能力鑑定，嚴禁機械設備帶病作業，超荷載作業。

④定期組織設備、車輛安全大檢查，對檢查中查出的安全問題，制定防範措施，防止機械事故的發生。

⑤超過三級以上大風，嚴禁進行線形精調作業。

3.高空作業安全措施

①高空作業必須設定防護措施。

②從事高空作業的人員要定期體檢，嚴禁高血壓、心腦血管病人登高作業；嚴禁酒後登高作業。

③高空作業人員必須戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋，施工人員所持工具必須用繩掛在工具列內，防止墜落傷人。

④高處作業與地面聯繫，應配有通訊設備。運送人員和物件的各種吊籠，應有可靠的安全裝置。

⑤夜間進行高空作業時，必須有足夠的照明設備。六級以上大風應停止高空作業。

4.人員安全保障措施

①參加施工的各工種人員，進入施工現場必須戴好安全帽及安全保護用品，熟練掌握本工種的安全技術操作規程。在操作中要堅守崗位，嚴禁酒後操作。

②在公路路邊進行測量作業，儀器設備前方10米、5米處設定警示標誌，測量人員穿防護服。

③墩頂上下安全爬梯必須安裝穩固，施工作業平台四周採用定型防護欄桿封閉。

④測量人員在軌道樑上安裝自對中稜鏡裝置及全站儀時，必須系安全帶。

⑤上下軌道梁時，必須採用工作梯，嚴禁直接攀爬臨時斜撐等設備直接上下軌道梁。

環保措施

施工企業採用《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》施工時，應採取的環保措施是：

• 現場環境保護執行以下規苑標準

1.《建設工程施工現場環境與衛生標準》JGJ146-2013；

2.《建築工程綠色施工規範》GBT50905-2014；

3.《建築工程綠色施工評價標準》GBT50640-2010；

4.《建設工程施工現場環境與衛生標準》JGJ146-2013。

• 環保管理的主要措施

1.測量時，應避免交通高峰期，避免在公路上因架設儀器而產生交通擁堵。

2.線形調節設備油漬滲漏後，及時對油漬清理，避免污染。

3.各種線形調節設備在現場應分類堆放整齊，設定標識牌，並覆蓋。

4.實行工完場清制度，劃清責任界線，做到“誰施工，誰清理，誰污染，誰負責”。

5.施工作業平台上的電纜、油管應分類綑紮，擺放整齊，嚴禁亂拉亂扯。

效益分析

中建五局土木工程有限公司採用《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》施工的效益有：

• 技術效益

柳州市公共運輸配套工程（一期）項目通過設備研發、工藝創新，實現了對軌道梁的線形調節精調，攻克了軌道梁章有限空間上高精度數據測量難題，技術可靠、操作簡單、測量效率高，為跨座式軌道梁的線形精調提供了一種全新的技術解決方案。

• 經濟效益

該工程軌道梁482榀，該工法主要經濟效益在於利用線形精調聯測裝置，採用自對中稜鏡裝置及移動顯示終端，實現軌道梁精調，減少人工操作，且測量效率高，節省人工成本，減少施工時間。

表4 經濟效益分析表

對比項	軌道梁線形精調聯測裝置	傳統線形精調方法
人工	2人操作，單榀軌道梁線形調節耗時0.5天，人工費用300元/天。 2x0.5x0.03x482=14.46萬元	5人操作，單榀軌道梁線形調節耗時0.5天，人工費用300元/天。 5x0.5x0.03x482= 36.15萬元
工期	採用該工法節約工期65天，項目部固定成本為1.2萬元/天，工期效益小計78萬元。
分析	該工法與傳統施工工藝相比較，施工工期可縮短65天，節約工期成本約78萬元；總費用可節約36.15-14.46+78=99.69萬元。

• 社會效益

使用該工法進行跨座式軌道梁線形精調，在保證軌道梁穩高精度安裝的前提下，能大大提高施工效率，且軌道梁線形調節簡單易行，操作人員安全有保障，過程無安全風險，且無需大型機械設備，安拆較容易，得到了監理、業主的好評。

同時，該工法對其它城市的跨座式單軌建設提供了良好的施工經驗，提供了一整套完善的線形調節解決方案，攻克了線形調節難題。跨座式單軌作為軌道交通新興產業，該工法對其發展具有良好的促進作用，社會效益顯著。

註：施工費用以2020—2021年施工材料價格計算

套用實例

《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》的套用實例如下：

• 套用實例一

柳州市公共運輸配套工程（一期）土建施工02標位於柳州市魚峰區柳石路，線路長度6.36千米，總計五站五區間，為跨坐式單軌工程，橋墩及車站位於路中9米寬的綠化帶內，沿線分布有社區、學校、工業園、景點等設施。本標段跨座式軌道梁總計482榀，設計最小曲線半徑r=100米，有雙線預應力混凝土軌道梁、單線預應力混凝土軌道梁、雙線預應力混凝土簡支軌道梁、組合橋軌道梁等結構形式。軌道梁結構形式多樣，跨度不一，結構自重變化大，且多數為先簡支後連續體系。

在4個月內，柳州市公共運輸配套工程（一期）項目採用該工法順利完成了482榀軌道梁安裝的線形精調，安裝精度經第三方測量單位檢測均滿足設計及規範要求。該工法在跨座式單位施工領域處於領先水平，工法成熟可靠，既確保工程質量，又加快了施工進度，實施過程中安全文明施工符合要求，經濟及社會效益明顯，在跨座式單軌施工領域及類似項目的軌道梁線形精調中，有廣泛的套用前景。

• 套用實例二

柳州市城市公共運輸配套工程一期（門頭路至蓮花山莊）土建施工03標工程位於柳州市城中區與魚峰區交界處，均為地下工程，地下線路長度約3.20千米，總計3站4區間，包括：西江路口站-雙龍站區間地下段、雙龍站、雙龍站-河東樞紐站區間、河東樞紐站、河東樞紐站-科技大學站區間、科技大學站、科技大學站-民族國小站區間地下段。

該項目採用該工法順利完成了軌道梁安裝的線形精調，調節後軌道梁安裝精度均滿足設計及規範要求。在跨座式單軌施工領域及類似項目的軌道梁線形精調中，有廣泛的套用前景。

榮譽表彰

2021年11月5日，湖南省住房和城鄉建設廳以湘建科〔2021〕206號檔案發布《關於公布湖南省2020年度工程建設省級工法名單的通知》，《跨座式單軌PC軌道梁線形精調施工工法》被評定為湖南省2020年度工程建設省級工法。