精密測量技術在高速鐵路工程中現(xiàn)狀分析

張偉強

摘 要：文章主要針對緊密工程測量相關技術進行了分析論述，針對技術特點進行詳細的研究，通過對目前高速鐵路精密測程內容以及軌道內部尺寸、外部尺寸定位精度、工程測量布網(wǎng)原則以及工程測量坐標基準等進行系統(tǒng)性的論述，從而提出高速鐵路工程測量平面控制網(wǎng)應在框架控制網(wǎng)（CP0）基礎七分三級布設、高程控制網(wǎng)分二級布設的方法，平面坐標系統(tǒng)應采用邊長投影變形值≤10mm/km的工程獨立坐標系以及應按“三網(wǎng)合一”的原則進行高速鐵路精密工程測量的觀點。

關鍵詞：精密測量；高速鐵路；技術

前言

我國高速鐵路發(fā)展在近些年來受到廣泛的關注，其工程施工需要建立在高精度測量的基礎智商，并且隨著我國高速鐵路開始向著無砟軌道方向發(fā)展，隨著此類工程的建設，工程測量技術也不斷得以完善。由于高速鐵路相比較普通鐵路，行車速度相對較高，為了保證車速以及安全行車標準和列車行駛過程中的舒適度，高速鐵路的軌道建設中的線性幾何參數(shù)需要絕對精確，以此保證軌道的平順性。由于高速列車在行駛中速度可以達到350km/h，因而其參數(shù)精度范圍必須保證在毫米級別。由于該測量級別要求，傳統(tǒng)的測量技術在鐵路建設中的應用已經(jīng)無法滿足實際要求。傳統(tǒng)鐵路工程的測量技術在高速鐵路工程中已經(jīng)無法適用，因而現(xiàn)代高速鐵路施工中，開始使用新型的精密工程測量技術，并對傳統(tǒng)測量技術中平面高程控制網(wǎng)進行了進一步提升，成為精密測量控制網(wǎng)，即高速鐵路施工測量中所應用到的精測網(wǎng)。

1 精密工程測量概述

1.1 測量內容

在高速鐵路工程施工中，從勘測涉及到施工，乃至最后的竣工驗收環(huán)節(jié)，精密工程測量始終貫穿整個運營維護過程，需要進行測量的內容包括以下幾點：首先為平面高程的測量；其次則是線下工程的測量；再者需要對軌道施工相關內容予以測量；最后則是運營維護方面內容的測量。

1.2 測量目的

通過各個平面高程控制網(wǎng)，在高速鐵路施工過程中便可以實現(xiàn)精密工程測量，從而保證工程涉及的準確性，保證軌道的精度可以達到高速鐵路運營的安全性標準，滿足行車舒適度要求。目前我國的高速鐵路在行駛中速度可以達到350千米/時，為了保證高速的行駛條件，軌道的安全必須滿足設計要求，以此保證高速列車的行駛速度、安全行以及舒適度。這就要求：首先，需要按照設計進行嚴格的施工，確保幾何線性參數(shù)精度可以達到標準；其次，在平順性要求上，高速鐵路的要求相對較高，需要將精度保持在毫米級別范圍中。上述要求想要完全達到則應當依照實際的軌道鋪設精度要求以及線下工程設計要求等對平面高程網(wǎng)測量精度雨衣控制。

1.3 軌道精度要求

在高速鐵路的施工中，其軌道的平順性主要由高速鐵路定位精度決定，其鋪設應當滿足其內外幾何尺寸精度要求。其中，軌道的形狀由內部尺寸進行描述，而軌道標高以及空間位置由外部尺寸體現(xiàn)。

1.3.1 內部幾何尺寸

軌道形狀主要通過內部幾何尺寸予以體現(xiàn)，其相對位置關系由軌道相鄰點位置關系便可以確定，即相對位置。通過對內部幾何尺寸的測量確定，為列車軌道的平順性提供了保障，以此保證列車在運行的過程中穩(wěn)定、可靠。所以在軌道施工中除了對水平以及軌距有所規(guī)定外，還針對軌道方向以及縱向高低等參數(shù)進行了規(guī)定，從而保證軌道的形狀具有正確性。另外，通過內部幾何尺寸參數(shù)可以對軌道形狀進行檢查，因此該種放好似也被稱作相對定位。

1.3.2 外部幾何尺寸

外部幾何尺寸相對于內部幾何尺寸而言是軌道的高程以及空間三維坐標，其坐標的確定需要參考相鄰建筑物以及軌道中線等。在軌道的定位中，外部幾何尺寸的測量是對軌道繼續(xù)寧的絕對定位，其定位必須要結合相關線下工程的高程以及空間坐標位置。

在精度上，絕對定位的要求需要滿足相對定位精度要求，即在平順性上需要達到軌道施工的基礎要求。通過這一點可以體現(xiàn)出，高速鐵路在控制網(wǎng)的測量精度上需要同線下工程結合，即要滿足線下工程的精度同時還需要滿足軌道施工的精度標準，換言之，不但要符合相對定位精度要求，還需要符合絕對定位精度要求。

2 精工測量的特點

2.1 搞成控制網(wǎng)精度應當滿足相關工作要求

鐵路在發(fā)展的過程中經(jīng)歷了運輸速度由慢到快的一個發(fā)展歷程，在過去，對于工程周期要求相對較低，也不需要軌道具有較高的平順性以及線性，因而在傳統(tǒng)的測量過程中并沒有形成統(tǒng)一、規(guī)范的控制測量系統(tǒng)，保證勘測、施工的完整。針對控制網(wǎng)進行測量的精度標準需要依照圖鑒施工控制標準進行制定。軌道則是依照線下工程的相關要求進行施工鋪設，但是該種方式往往會由于測量誤差的不斷累計，導致最后的施工參數(shù)無法達到設計參數(shù)值。

在施工過程中，高速鐵路工程必須依照線型設計，對于線下工程施工以及軌道施工采用線下施工的方式進行放樣；而在線型管理以及維護中，應當按照竣工的線型標準進行。所以，在控制網(wǎng)精度要求中，要求各級平面工程必須同時滿足運營養(yǎng)護以及軌道施工定位和線下工程施工三方要求。

2.2 分級布網(wǎng)原則

高速鐵路工程測量平面控制網(wǎng)應在框架控制網(wǎng)（CP0）基礎上分三級布設，第一級為基礎平面控制網(wǎng)（CP I），主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；第二級為線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ），主要為勘測和施工提供控制基準；第三級為軌道控制網(wǎng)（CPⅢ），主要為軌道鋪設和運營維護提供控制基準。

2.3 工程獨立坐標系的應用

高速鐵路工程測量精度要求高，施工中要求由坐標反算的邊長值與現(xiàn)場實測值應一致，即所謂的尺度統(tǒng)一。由于地球面是個橢球曲面，地面上的測量數(shù)據(jù)需投影到施工平面上，曲面上的幾何圖形在投影到平面時，不可避免會產(chǎn)生變形。采用國家30帶投影的坐標系統(tǒng)，在投影帶邊緣的邊長投影變形值達到340mm/km，這對無砟軌道的施工是很不利的，對工程施工的影響呈系統(tǒng)性。從理論上來說，邊長投影變形值越小越有利。

2.4 三網(wǎng)合一的測量體系

高速鐵路工程測量的平面、高程控制網(wǎng)，按施測階段、施測目的及功能不同分為了勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)。我們把高速鐵路工程測量這三個階段的控制網(wǎng)，簡稱“三網(wǎng)”為保證控制網(wǎng)的測量成果質量滿足高速鐵路勘測、施工、運營維護三個階段測量的要求，適應高速鐵路工程建設和運營管理的需要，三階段的平面、高程控制測量必須采用統(tǒng)一的基準。即勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)均采用CP I為基礎平面控制網(wǎng)，以二等水準基點網(wǎng)水準基點網(wǎng)為基礎高程控制網(wǎng)。簡稱為“三網(wǎng)合一”。

3 結束語

我國現(xiàn)代化的高速鐵路建設速度已經(jīng)達到了新的高度，因而工程施工技術要求也隨之不斷提高，通過技術的引進和創(chuàng)新，我國已經(jīng)逐步的形成了新型的高精度工程測量技術體系，并隨之編撰了相關的規(guī)范性制度體系，形成了具有我國特色以及知識產(chǎn)權的技術標準體系，服務于我國高速鐵路建設。但是隨著我國高速鐵路大規(guī)模的開始運行，各項工程開始竣工。相關運營維修以及后期養(yǎng)護工作都需要高精度的測量工作予以支持。針對該類問題，我國相關養(yǎng)護測量工作還處于空白階段，相關工作需要進行進一步的討論研究以及確定。通過對現(xiàn)有的鐵路線路的養(yǎng)護維修測量研究，相關研究人員應當可以在實踐中得到一套可以適應我國現(xiàn)在高速鐵路發(fā)展的測量技術，并逐步的完善測量體系，保證高速鐵路運營的可靠性和安全性。

參考文獻

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