高速鐵路隧道洞內無砟軌道CPⅢ控制網測設

盧 義

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

1 CPⅢ控制網概述

高速鐵路無砟軌道所采用的工程測量平面控制網，宜按分級布網的原則分三級布設，第一級為基礎平面控制網(CPI)，第二級為線路平面控制網(CPⅡ)，第三級為軌道控制網(CPⅢ)。各級平面控制網的作用為:

①CPI主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準。

②CPⅡ主要為勘測和施工提供控制基準。

③CPⅢ主要為鋪設無砟軌道和運營維護提供控制基準。

其中CPⅢ軌道控制網是沿線路布設的三維控制網，平面控制起閉于基礎平面控制網(CPⅠ)或線路控制網(CPⅡ);高程控制起閉于線路水準基點并應在線下工程竣工，通過沉降變形評估后施測。

CPⅢ平面測量采用自由測站邊角交會法測量;CPⅢ高程測量采用精密水準測量進行。

CPⅢ建網測量前應對CPI、CPⅡ和二等水準網進行全線復測，復測成果經評估合格后方可使用;同時應制定實施方案，經建設單位審批后執行。CPⅢ成果應進行評估，評估合格后才能用于無砟軌道鋪設。

2 CPⅢ控制網應用實例

2.1 工程概述

呂梁山隧道是太中銀鐵路工程中最長的隧道，隧道設計為兩座單線隧道，線間距30 m。隧道起止里程為DK119+145～DK139+930，全長20 785 m。

2.2 隧道CPⅢ控制網的測量條件

隧道洞內測量可以避免強烈日光對觀測的影響，但應注意隧道洞口的測站應安排在夜晚或陰天進行。還應避免隧道洞內的灰塵和粉塵對CPⅢ測量的干擾。

2.3 CPⅢ平面網控制測量

(1)平面控制網的布設

在隧道洞內加密CPⅡ控制網的基礎上布設CPⅢ控制網，為軌道鋪設和運營維護提供控制基準。分別由隧道進口至出口按沿線路每隔約60 m布設一對CPⅢ控制點，采用強制對中標志，埋設為橫式CPⅢ標志。

(2)CPⅢ平面網選點及埋石

CPⅢ點設置于隧道洞壁襯砌上，沿線路方向間隔約60 m，在隧道左右洞壁對稱布設并高于排水溝頂面0.4 m，鉆取直徑35 mm延深100 mm的水平孔位，使用速凝水泥進行橫式CPⅢ標志的埋設。位置如圖1所示。

圖1 CPⅢ標志位置(單位:mm)

(3)CPⅢ平面網控制點編號

CPⅢ點號按設計里程遞增進行編制，為便于分辨左右洞及輸入操作，左線的CPⅢ點，點號尾數使用1;右線的CPⅢ點，點號尾數使用2，如119 012，119表示DK119+…，01表示DK119 km第一個CPⅢ點，2表示此CPⅢ為右洞點。

(4)CPⅢ平面網測量

采用1″或0.5″級全站儀進行CPⅢ網觀測。其水平方向觀測值與距離觀測值的各項限差如表1、表2所示。

表1 CPⅢ平面網水平方向觀測技術要求

表2 CPⅢ平面網距離觀測技術要求

CPⅢ平面網測量采用自由測站邊角交會法施測。

每個自由測站，以6對CPⅢ點為測量目標，保證每個CPⅢ控制點測量3次以上。

本次CPⅢ平面測量采用Leica TCA2003測量機器人全站儀，測角標稱精度為0.5″，測距標稱精度為±(1±1×10－6D)mm。實施時采用機載程序伺服馬達全自動模式測量并記錄。施測前對儀器設備進行常規檢校，施測期間進行經常性檢校，施測時加強對中整平和照明工作。

(5)CPⅢ平面數據處理與精度評定

在自由設站CPⅢ測量中，測量時使用與全站儀能自動記錄及計算的經評審合格的《多測回測角平差計算數據處理軟件》，在處理外業數據時應嚴格設置各項參數。CPⅢ控制網的平面數據處理采用自主開發的專業軟件《TSDI_HRSADJ精密工程測量平差處理系統》進行處理。計算處理前須進行各參數的正確設置。

CPⅢ控制網的平面數據處理結果的精度指標為:

相鄰點相對點位誤差＜1 mm;

距離觀測值殘差＜2 mm;

方向觀測值殘差＜4″。

以上精度指標為經赫爾默特方差分量估計平差后的成果要求，當采用該方式平差計算迭代不收斂時，采用經典平差方式進行成果所輸出數據的精度也須滿足以上要求。在計算處理過程中不進行擬穩平差和巴爾達粗差探測。

測量數據的整理和保存:保證數據信息能夠從測量一直到評估驗收和存檔都完整一致，手工校驗的修正參數，將記錄在案。

本段隧道洞內CPⅢ控制網施測后精度統計如表3所示。

表3 CPⅢ平差后精度指標統計

從以上統計可以看出，CPⅢ各項精度指標均滿足規范要求。

2.4 CPⅢ高程網控制測量

(1)高程控制網的布設

CPⅢ高程網與平面網控制點共用。

(2)CPⅢ高程網測量

施測采用Trimble Dini03電子水準儀配以3 m因瓦條碼水準尺，自動記錄。儀器需經過國家專業檢測部門檢定，并在開工前和作業期間進行常規檢驗和經常性檢查，保證儀器工作狀態良好。

CPⅢ高程控制網觀測采用單程精密水準測量的方法進行。CPⅢ網的高程觀測方法如圖2所示。

圖2 環形高程觀測示意

CPⅢ控制點水準測量應按精密水準測量的要求施測。CPⅢ控制點高程測量工作在CPⅢ平面測量完成后進行，應確保線路兩側500 m范圍內水準點的密度達到2000 m左右，否則應用同精度水準測量的方法加密水準點，并起閉于線路水準基點，且一個測段聯測不應少于三個線路水準基點。

(3)CPⅢ高程網數據處理與精度評定

先進行測段往返高差不符值和每公里高差偶然中誤差的計算及檢核;由隧道洞內二等水準點形成的附合水準路線閉合差均滿足精密水準限差要求，將隧道洞內二等水準點作為起算點進行嚴密平差。

通過上述的CPⅢ高程控制網的數據采集及內業處理，對本段隧道洞內CPⅢ高程控制網施測后精度統計如表4所示。

表4 呂梁山CPⅢ水準計算精度

從表4精度指標統計可以得出，呂梁山隧道洞內CPⅢ高程網均滿足規范要求。

3 結束語

隧道洞內CPⅢ測量精度要求高，測量環境要求苛刻，在測量過程應嚴格依照各相關技術標準、規范執行并制定相應的測量技術方案，合理的進行CPⅢ控制點的布設。同時隧道洞內CPⅢ測量在進行外業生產計劃安排時，應充分考慮隧道施工進度需求，隨時針對出現的不利因素及時調整觀測計劃，將觀測環境對測站數據精度的影響減弱到最低限度，以保障CPⅢ的測量成果滿足無砟軌道的施工和設計要求。

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