高速鐵路精密工程測量技術標準的研究與應用

摘要：近年來，隨著我國鐵路運輸業的不斷發展，各類鐵路工程隨之增多，由于高速鐵路具有運行平穩、速度快等優點，從而獲得快速發展，并成為我國鐵路工程中的重點建設項目。就高鐵而言，其最為突出的特點之一是軌道的高平順性，而想要達到足夠高的平順性，就必須采用無砟軌道，這一觀點在大量的工程實踐中得到了驗證。由于無砟軌道的鋪設對精確度要求較高。為此，應當在實際工程中，應用精密工程測量技術。基于此點，本文就高速鐵路精密工程測量技術標準的研究與應用展開探討。

關鍵詞：高速鐵路 精密工程測量 控制網

1 高鐵測量技術的基本要求分析

高鐵的軌道是其核心部分，也是工程建設的重點環節。大體上可將高鐵軌道分為兩種，一種是有砟，另一種是無砟。其中無砟軌道屬于整體軌式結構，由于它是以鋼混或瀝青混凝土道床取代有砟軌道的散顆粒體道床，故此，其較之有砟軌道的穩定性更高，連續性與平順性也更好，這使得軌道本身的耐久性大幅度提升。但必須指出的是，無砟軌道對基礎的要求相對較高，若是基礎出現質量問題，如變形下沉等，不但修復比較困難，而且還會影響行車安全。所以在無砟軌道施工建設的過程中，對測量精度提出了更高的要求。表1和表2分別給出了我國高鐵軌道靜態平順度允許偏差及軌道軌面高程、中線以及線間允許誤差。

由表1和表2中給出的數據可知，為滿足高鐵列車高速行駛的舒適性和平順性要求，高鐵軌道的鋪設精度必須足夠高，應當達到毫米級。此外，就無砟軌道這種形式而言，在軌道施工完畢后，除了憑借扣減對微量進行調整之外，幾乎不具備其它調整的可能性，所以，為避免施工測量中的誤差積累，并進一步提高測量精度，高鐵軌道控制網測量必須具備嚴格的控制網標準。

2 我國高鐵精密工程測量技術標準的具體應用研究

2.1 高鐵控制網的布設方案

我國的高鐵軌道測量平面控制網是以ITRF2005為基礎建立的，參考橢球體為北京54或是西安80，結合地區實際情況，選取抵償帶坐標系統、任意中央子午線系統及其UTM投影到平面上。該平面控制網共分為以下三級：

2.1.1 CPⅠ

該級控制網的主要作用是為工程勘測、施工、運維提供坐標基準。CPⅠ采用的是B級GPS靜態測量進行布設，網點間距約為50-100km，其在聯測基準網點的基礎上，每隔3-4km布設一個單點，布設相對比較困難的地段點間距不得小于1000m。同時，特長隧道以及特大橋梁附近應結合實際情況增設CPⅠ控制點。CPⅠ網的兩個相鄰點之間應當保證良好的通視，各個控制點均必須具備一個相鄰的通視方向，以實現“三網合一”的目標。為了便于轉換關系的確定，CPⅠ控制網應當至少聯測3個國家或是城市的控制點。

2.1.2 CPⅡ

該級控制網的主要作用是為工程勘測與施工提供控制基準，它可以同時采用C級GPS靜態控制測量與全站儀進行布設。網點的間距約為800-1000m，布設相對比較困難的地段網點間距不得低于600m。網點一般都是按照線路的走向進行布設，布設位置與線路中線之間的距離為50-100m，并選擇觀測條件相對較好的位置處布設網點。

2.1.3 CPⅢ

該級控制網主要作用是為高鐵軌道鋪設與運維提供控制基準。CPⅢ建立在CPⅡ的基礎之上，其平面常采用沿線路兩側布設五等導線測量的方法進行施測，高程控制為三等水準，其控制點多為嵌入式，嵌入墻體側面的點位與高程位置均位于高鐵軌道標記螺栓前緣的上側。表3為我國高鐵精度控制測量技術指標。

目前，我國的高鐵高程控制網多以分級布網、逐級控制的方式進行布設，具體是以二級水準路線聯測每間隔50-100km布設基巖標，其與線路中心的距離為200m。同時在聯測沿線上每間隔25km左右布設深埋水準點，與中線的距離為150m，布設過程中，至少需要聯測2個以上國家的不低于二等的水準點，這樣便可以將高程統一到國家85高程系統當中，然后在這一基礎上布設三等水準路線，并對淺埋水準點進行聯測，最后，附合在一等和二等水準點上。

2.2 無砟軌道安裝中的精密測量

2.2.1 加密基樁測量

在對無砟軌道進行安裝施工前，應當按照CPⅢ對基樁進行加密。

2.2.2 安裝測量

具體包括以下內容：軌道底座施工測量、支承層施工測量、軌排以及軌道板安裝測量等等。

2.2.3 銜接測量

先設置貫通作業面，然后在此基礎上設置共用中線以及高程控制點。

2.2.4 線路整理測量

在進行實際測量前，應當對CPⅢ控制點進行復測，若是需要設置臨時輔助軌道基樁時，可以CPⅢ控制點作為基準點測設與線路的中心線上。同時，在對鋼軌進行調整時，可以采用軌道檢測車進行測量，也可采用全站儀+水準儀的方式進行測量。當線路中線整理測量全部完畢之后，應當編制高程成果表。

2.2.5 鋪設竣工測量

在對無砟軌道進行鋪設前，應當對軌道閑暇構建筑進行變形評估，這樣有助于最佳鋪設時機的確定。可以通過建立水平位移和垂直位移監測網對位于線路以下的構筑物變形情況進行檢測控制。竣工測量具體包括如下內容：線路中線位置檢測；鋼軌軌面高程檢測；測點坐標、軌距、高低、扭曲、水平測量，測量步長應為1個軌枕間距為宜。

2.3 精密測量的精度控制要領

為進一步提高精密測量的精度，應當做好如下工作：

2.3.1 測量儀器誤差控制

在進行測量作業中要盡可能選用精度較高全站儀，其測角標稱精度應當≤1°，測距的標稱精度應當≤2mm±2ppm。全站儀使用前應當進行校準，同時每次作業前均應當對水平傳感器進行校準，確保測量值偏差在0.3mm以內。

2.3.2 測站布設精度控制

測站設立完畢后，應當對其精度和所用的CPⅢ控制點精度進行觀察，如發現偏差較大，應當查明原因并進行補測。當控制點出現嚴重位移時，可將該點位剔除。

2.3.3 現場控制

對CPⅢ控制點進行校核，以此來確保其準確性，當全站儀在某個點位假設時間超過1h后，或外界條件發生變化時，應當對其方向偏差進行校核。

3 結論

總而言之，高速鐵路的建設施工是一項較為復雜且系統的工程，為了確保高速運行的列車安全穩定，就必須保證軌道本身的平順性。為此，在高速鐵路工程建設中，應當合理運用精度測量技術，以此來提高軌道鋪設的精確度。在未來一段時期，應當加大對精密工程測量技術標準的研究力度，并在現有技術的基礎上進行不斷完善和創新，使其能夠更好為高鐵工程建設服務，這對于推動我國高速鐵路事業的發展具有非常重要的現實意義。

參考文獻：

[1]呂海軍，徐凱.高速鐵路無砟軌道CPⅢ控制網測量技術探討[J].長春工程學院學報（自然科學版），2011（3）.

[2]李建.GPS在高速鐵路精密控制網復測中的應用研究[D].成都理工大學，2011（4）.

[3]方國星.鐵路建設不同階段布設精密測量控制網的實施技術[J].鐵道勘察，2008（7）.

作者簡介：

王海峰（1981-），男，遼寧凌源人，研究方向：測量技術在工程中的應用。