長昆客運專線引入貴陽樞紐工程施工控制網測量技術與結果分析

盧勇 盧楠

摘 要：該文結合長昆鐵路客運專線引入貴陽樞紐工程貴陽東車站起點至林家灣一號隧道段（DK693+138～DK698+555）施工實踐，介紹了該段客運專線CPⅡ控制網測量與二等水準測量技術和方法，并對其采集的原始數據進行平差分析處理，判定其是否符合規范要求，從而確保工程的施工質量。

關鍵詞：CPⅡ控制網測量 二等水準測量 平差

中圖分類號：P223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（b）-0062-03

當前，隨著我國國民經濟的持續快速發展，鐵路運輸的壓力也隨之越來越大。而鐵路高速客運專線由于其具有軌道平順性好、整體性強、縱橫向穩定性好、結構高度低、幾何狀態持久、低維修量以及顯著的社會經濟效益等優點，近期受到廣泛重視[1]。為保證旅客列車高速運行時的安全性和舒適度，鐵路軌道的平順度是重要指標。高速鐵路軌道施工的定位精度決定著高速鐵路的平順性[2]，這就對控制網的測量提出了精度要求。按《客運專線無砟軌道工程測量暫行規定》，我國無砟軌道平面控制網分三級布設，分別為首級GPS基礎平面控制網（CPI），二級GPS線路控制網（CPII）和三級基樁控制網（CPIII），其中CPI測量一般在初測時完成，為客運專線無砟軌道鐵路提供高精度的平面基準；CP II一般在定測時完成，作為客運專線無砟軌道鐵路施工平面控制網；CPIII在施工測量時施測，線下工程施工時作為加密平面控制網，鋪設無砟軌道時作為無砟軌道鋪設的基樁控制網。而客運專線無砟軌道鐵路高程控制網應按照二等水準測量精度要求實施。

1 工程概況

該測區為新建長沙至昆明鐵路客運專線引入貴陽樞紐工程貴陽東車站起點至林家灣一號隧道段，起訖線路里程為DK693+138～DK698+555，包括貴陽東車站（DK693+138～DK695+456.48）、林城三號隧道（DK695+456.48～DK697+230）及瓦窯一、二、三號橋與路基（DK697+230～DK698+555）。

該測區平面坐標系采用既有精測網的工程獨立坐標系，參考橢球體為WGS84橢球體，中央子午線為107°00′，投影面大地高為1 075 m，高程異常-25 m。高程系統采用既有精測網高程系統。

2 CPⅡ控制網加密測量

2.1 GPS測量方法

2.1.1 觀測精度

根據《高速鐵路工程測量規范》（TB10601-2009），CPⅡ加密控制網采用GPS測量，按三等GPS網精度要求測量，主要精度要求包括：衛星截止高度角≥15°，同時觀察有效觀測衛星數≥4，有效時段長度≥60 min，觀測時段數不少于2個時段，數據采樣間隔15 s，PDOP或GDOP值≤8等。

測量遵循的主要技術指標是：CPⅡ按三等GPS網要求施測，基線邊方向中誤差≤1.7″，最弱邊相對中誤差≤1/100 000。

2.1.2 作業方法

CPⅡ加密點采用GPS測量方法施測，起閉于經復測合格的既有CPI、CPⅡ點和加密CPII點上；采用雙頻GPS接收機觀測，儀器的標稱精度不低于5 mm+1 ppm；采用邊聯結方式構網，形成由三角形或大地四邊形組成的帶狀網。

2.1.3 GPS網數據處理

GPS網的數據處理，主要包括GPS的基線解算和內業平差兩方面。

（1）基線解算：CPⅡ網觀測數據采用LGO軟件統一進行基線解算處理。基線解算好后，導出基線向量文件，作為平差的原始基線向量數據。

（2）內業平差計算：GPS控制網平差采用鐵四院研制的《鐵路工程精密控制測量數據處理系統》軟件進行，選取檢驗合格的基線構成GPS基線向量網，進行網的平差計算。

2.2 導線測量方法

2.2.1 觀測精度

根據《高速鐵路工程測量規范》（TB10601-2009），隧道內CPⅡ加密點采用導線測量方法施測，測量等級為隧道三等，主要精度：邊長范圍取300～600 m，測距中誤差≤3 mm，測角中誤差≤1.8″，相鄰點位坐標中誤差≤7.5 mm，導線全長相對閉合差限差≤1/55 000，方位角閉合差限差±3.6″，對應導線等級為三等導線。

2.2.2 作業方法

CPⅡ導線網測量采用Leica TS30全站儀（測角精度±0.5″，測距精度±1 mm+1 ppm）配合Trimble手簿進行觀測，洞內CPⅡ導線測量水平角觀測技術要求：儀器等級為0.5″級儀器，測回數為≥4，半測回歸零差≤4″，2C較差≥8″，同一方向各測回間較差≤4″。

2.2.3 導線網數據處理

（1）每天外業結束后，立即對當天觀測數據進行復核和驗算，檢查各項指標是否符合規范要求，對超限部分都及時進行了外業補測。

（2）導線網嚴密平差采用中鐵四院研制的《鐵路工程精密控制測量數據處理系統》進行處理。

（3）精密導線網精度評定。

3 二等水準點加密測量

3.1 觀測精度

二等水準加密點按照國家二等水準測量標準施測。主要精度要求包括：外業觀測視距長≤50 m，視距累計差≤3 m（數字水準儀），前后視距差小于1 m（數字水準儀），附合路線閉合差≤4（L為附合水準路線的長度，單位為km），偶然中誤差≤1 mm。

3.2 作業方法

二等水準加密點采用數字水準儀進行施測，起閉于既有精測網復測合格的水準點和經過評估合格的既有CPIII段落的水準點，采用單路線往返觀測，一條路線的往返測使用同一類型儀器和轉點尺墊，沿同一路線進行。觀測時，按二等水準測量的相關技術要求進行，每一測段應為偶數測站。由往測轉為返測時，兩支水準標尺應互換。

3.3 數據處理

采用鐵四院開發的“鐵路工程精密控制測量數據處理系統”軟件進行計算，限差按照規范相應要求進行嚴格控制。

4 實測結果分析

4.1 林城三號隧道導線控制網復測

4.1.1 洞外加密CPII點復測精度統計

林城三號隧道的洞外加密CPII點由設計院施測。采用GPS方法測量。此次復測采用的方法與原測方法相同。利用LGO解算，共測得160條基線，62個獨立閉合環，采用鐵四院開發的《鐵路工程精密控制測量數據處理系統》平差，其獨立平差具體精度情況如下。

（1）CPⅡ加密網質量檢驗：觀測值誤差中，重復觀測基線較差最大值為6.6 mm，X、Y、Z坐標分量閉合差最大值依次為-0.2、6.5和1.8，環線全長閉合差最大值為6.8 mm，均各自小于其規定限差17.4 mm、28.8 mm、28.8 mm、28.8 mm和49.9 mm。

（2）CPⅡ加密網獨立平差精度檢驗：觀測值誤差中，基線邊方向中誤差最大值為1.0″，最弱邊相對中誤差為1/196 230，均各自小于其規定限差1.7″和1/100 000。

由此可知，林城三號隧道洞外CPⅡ加密網的各項精度指標均滿足規范要求。

4.1.2 洞內導線網復測

林城三號隧道內，設計院共布設10個導線加密點，分別為LC3CPII01、LC3CPII01-1、LC3CPII02、LC3CPII02-1、LC3CPII03、LC3CPII03-1、LC3CPII04、LC3CPII04-1、LC3CPII05、LC3CPII05-1，成對布設，采用了多邊形導線網構網方法，按邊角聯接方式構網，形成由多個四邊形或多邊形組成的帶狀網。

對洞內的導線點復測，采用方法與原測方法相同。其獨立平差具體精度情況如表1所示。

經計算，得測角中誤差±1.77 s。且通過導線網精度分析，可以得出結論：林城三號隧道導線網各項精度指標均滿足隧道三等導線網測量的精度要求。

4.2 路基與橋梁段加密CPII網測量精度統計

路基與橋梁段的加密CPII測量，采用GPS方法進行。利用LGO解算，共測得160條基線，62個獨立閉合環，其獨立平差具體精度情況如表2、表3。

由表2、表3可知，路基和橋梁段的加密CPII測量，經度滿足規范要求，可用于CPIII控制測量使用。

4.3 二等水準加密網精度統計

該區段二等水準加密網共觀測加密點2個（LCJMII02、LCJMII03），聯測已知點3個（LHCBM01、BM169-4、0698P22），其獨立平差具體精度情況如表4所示。

由表4可知，該區段二等水準加密網各項精度指標均滿足規范要求。

5 結語

該區段CPⅡ加密控制網及二等水準加密網成果符合規范要求，可以作為CPⅢ網測設起算控制點使用。

參考文獻

[1]梅熙.GPS技術建立鐵路客運專線平面控制網若干問題探討[J].鐵道勘察，2005（5）：3-7.

[2]盧建康.論我國高速鐵路精密工程測量技術體系及特點[J].高速鐵路技術，2004，53（5）：1452-1460.