冷凝现象隧道内精调测量优化方案概述

康朋 李金祥

中铁十二局集团第二工程有限公司 山西 太原 03000

1 精调测量的技术原理

无砟轨道精调技术对测量精度的要求很高。①双块式精调测量在无砟轨道上的检测方法为小车法，即用一种配备专用便捷式计算机与电测传感器的小车，测量静态轨道的不平顺程度。这种检测技术可以有效检测出无砟轨道轨向、扭曲、水平以及高低状况的静态参数，配合全站仪进行高程与平面位置的绝对检测。②CRTS Ⅲ型板式无砟轨道精调是将线型关系输入到便携式电脑计算机，利用软件将每一块板的承轨台的坐标（调整量）计算出来，利用全站仪后方交会测量安装在特定承轨台上的标架棱镜，将板调整到位。由此可见：全站仪设站与测量精度直接影响CRTS Ⅲ型板定位和轨道几何参数的绝对精度。

2 测量误差的来源

测量误差主要分为三大类：系统误差、随机误差、粗大误差。

（1）外界条件，主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化，导致测量结果中带有误差。

（2）仪器条件，仪器在加工和装配等工艺过程中，不能保证仪器的结构能满足各种几何关系，这样的仪器必然会给测量带来误差。

（3）方法，理论公式的近似限制或测量方法的不完善。

（4）观测者的自身条件，由于观测者感官鉴别能力所限以及技术熟练程度不同，也会在仪器对中、整平和瞄准等方面产生误差。

3 冷凝现象的产生

所谓冷凝就是当热流体放出热量时，温度没有变化，而使流体从气相变为液相。冷凝现象形成的条件一是冷却，二是加湿，三是有凝结核，增加水汽含量。暖而湿的空气作水平运动，经过寒冷的地面或水面，空气中的水蒸气逐渐受冷液化而形成雾，即为冷凝现象。而通常隧道内无砟道床施工，一般在春夏季隧道内温度较低，而隧道外温度较高，这样隧道外的热空气进入隧道内遇冷凝结就产生了冷凝现象，产生雾气，从而严重影响测量环境。

4 冷凝环境下精调测量解决方案

（1）气象学方面人工除雾的方法为：

1）派遣直升机飞至雾顶，然后沿途播撒催化剂，稀释浓雾使其最终化解。这种方法特别适用于高层建筑多、路网复杂的城市主城区。

2）地面安装多个特殊的“发生器”或鼓风机、加热器，播散催雾剂或以动力方式直接将强风吹入雾中，搅乱雾层直至消除。

3）地面安装强力喷雾设备，通过高压将雾状水珠喷入雾层中，经过它们的“清洗”，打破凝结雾粒的平衡使其消除。

4）动用直升机飞至雾层中，通过螺旋桨的搅拌，搅动雾层促进其消散

（2）建筑学方面，防止冷凝现象产生的基本原则：①增大围护结构的热阻，提高建筑物内（室内）表面温度。采用的方法是使用保温材料。②减少建筑物内（室内）的湿度，采用的方法是设置通风口和通风设施。③根据计算冷凝界面位置，添加吸湿相变材料作为蓄热材料。其实质是利用水的液相—气相和吸湿相变材料结晶化合的双重变相蓄热，白天温度高吸湿相变材料蒸发蓄热，夜间温度低吸湿相变材料吸湿放热再生实现循环利用的目的。④将蒸汽渗透阻较大的密实材料布置在内侧（蒸汽流入的一侧），而将蒸汽渗透阻较小的材料布置在外侧，在一定程度上避免产生内部结露但是不能防止内部结露，同时考虑应在高湿（蒸汽流入）一侧设置隔气层，才能避免内部冷凝现象。

然而，隧道现场施工环境而言，最佳的驱雾方式为：①通风——利用直接动力的方式将强风吹入雾中，将“雾层”搅乱并消除。安装移动式换风机，加速隧道内局部空气流动，从而使雾气扩散。改善精调测量环境。②工作面附近安装强力喷雾设备，通过高压将雾状水珠喷入雾层中，经过它们的“清洗”，打破凝结雾粒的平衡使其消除。改善精调测量环境。

5 解决方案实例

新建铁路北京至沈阳客运专线（京冀段）控制工程先期开工段施工JSJJSG-Ⅱ标段，位于河北省平泉县七沟镇、平泉镇境内，起讫里程为DK233+386.3～DK244+100，标段全长10.714 km。凤凰岭隧道进口里程DK233+974，出口里程DK243+815，全长9841m，为单洞双线隧道，内线间距5.0m。最大埋深195.4m。隧道位于剥蚀构造中低山区，地貌形态辅助，植被发育，沿线所经之处层峦叠嶂，沟谷纵横，沿线地形起伏较大，地势中部高两端降低，海拔高程在559.10～778.1m间，相对高差约219m。线路经过地区属中温带亚干旱区，春季干旱多风；夏季炎热，降水集中；秋季凉爽；冬季干冷。按照对铁路工程影响气候分区为寒冷地区。最冷月平均气温-9.9℃。

本项目CRTS Ⅲ型板式无砟轨道施工工期于6-9月份。因此，夏季施工洞内外温差较大，洞内气温低，而中午至傍晚时间段洞外温度较高，热气流从洞外流向洞内，造成水蒸气冷凝形成雾气。从而导致洞内雾气浓重，能见度低，对精调测量环境极为不利。鉴于洞内的冷凝现象影响，我公司经过分析讨论，购置了一批移动式鼓风机，将其安置在施工作业面和作业面下风向100米处的位置，加速施工作业面处局部空气流动，驱散雾气。另外如果浓雾严重，我们将采用雾炮机通过高压将雾状水珠喷入雾层中，经过它们的“清洗”，打破凝结雾粒的平衡使雾气消除，控制冷凝现象的产生。

此方法在京沈客专凤凰岭隧道，CRTS Ⅲ型板施工中得到成功运用。大大提高了精调测量质量，加快了工程进度，使得京沈客专京冀Ⅱ标段CRTS Ⅲ型板施工如期完成。

6 结论

在产生冷凝现象的隧道内，空气条件严重影响了测量精度，制约了无砟轨道施工的进度。在存在多方面限制条件的情况下，采用人工通风增加空气流动的方式，驱散冷凝产生的雾气，为最为合理方式。当冷凝现象（雾气）非常严重时，采用强力喷雾设备，通过高压将雾状水珠喷入雾层中，经过它们的“清洗”，打破凝结雾粒的平衡使其消除。从而大大改善测量环境，提高测量精度，加快施工进度。