高速鐵路精密工程測量技術體系的建立及特點

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司 湖北 武漢 430063)

高速鐵路精密工程測量技術體系的建立及特點

吳玄

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司湖北武漢430063)

高速鐵路旅客列車行駛速度較高(250-350km/h)，為了達到在高速行駛條件下保證旅客列車的安全性和舒適性，要求高速鐵路必須具有非常高的平順性和精確的幾何線性參數，精度要保持在毫米級的范圍以內，傳統的鐵路測量方法和精度已不能滿足高速鐵路建設的要求，要實現高速鐵路軌道的平順性，必須建立一套與之相適應的精密工程測量體系和技術標準。

高速鐵路；工程測量；技術體系

一、高速鐵路精密工程測量的目的

高速鐵路建設過程中所涉及的任何工作環節，其目的都是一致的，那就是從根本上提高工程建設的整體質量，確保鐵路高速、安全的行駛，高速鐵路精密工程測量也不例外，作為高速鐵路建設過程中的一項重要工作，其主要是根據工程的實際情況，對各級平面高層控制網進行合理設計，從而在精密測量網的控制下，實現工程建設中各個環節的有效實施，最終將高速鐵路建設的目的順利實現。由于高速鐵路的建設具有較高要求，因此，在開展高速鐵路精密工程測量的時候，首先應該根據工程的實際情況，嚴格按照設計的線型對線路進行施工。其次，要確保軌道自身的平順性，精度應該盡可能控制在毫米級范圍內，以此來確保車輛行駛的安全性和舒適性。

在高速鐵路建設的過程中，軌道鋪設精度是否滿足要求在很大程度上決定了鐵路的平順性，因此，重視軌道鋪設精度是不容忽視的。由于鐵路建設整個過程涉及到的施工環節較多，因此對軌道鋪設精度的要求也應該從多個方面著手。首先是從軌道的內部幾何尺寸著手，內部幾何尺寸中所涉及到的各項參數，是決定軌道實際形狀的重要依據，也是確保軌道平順度的主要手段。目前，國家對于高速鐵路的建設質量給予了高度重視，對于軌道鋪設也提出了硬性的標準。其次是從軌道的外部幾何尺寸著手，所謂外部幾何尺寸，主要指的是軌道在空間三維坐標系中的坐標和高程，是軌道建設過程中，進行空間定位的重要依據。為了能夠將軌道外部幾何尺寸的作用最大限度的發揮出來，在開展此項工作的時候，工作人員需要注意兩個方面的內容，首先是要確保軌道的定位與路基、橋梁、隧道以及站臺等位置相互協調。另一方面是要確保軌道外部幾何尺寸中所涉及的數值偏差嚴格控制在允許的偏差的范圍之內。

二、高速鐵路精密工程測量的內容

隨著高速鐵路建設大規模地展開，在《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》的基礎上，結合我國高速鐵路建設特點和現代測繪技術的發展，開展了《高速鐵路CPⅢ測量標準及軟件研制》和《基于自由測站的高速鐵路CPⅢ高程網測量及其標準的研究》，對京津、武廣、鄭西、京滬、哈大、合寧、合武、石太等高速鐵路工程測量經驗進行系統的總結，按照原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新的原則，對《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規定》進一步完善，編制完成了《高速鐵路工程測量規范》，形成具有自主知識產權的我國高速鐵路工程測量技術標準。

就我國目前高速鐵路建設的現狀來看，精密工程測量主要用于鐵路勘測的施工、設計、維護及驗收等方面，無論是鐵路勘測的設計、施工，還是最后的驗收和維護，都離不開精密工程的測量。可以說，該項工作貫穿于高速鐵路建設的整個過程中，甚至可以說精密工程測量是整個高速鐵路建設工程中不可或缺的一部分，對工程的建設、提升工程的整體性及工程質量具有重要意義。其測量的內容也包括了多個方面，比如說對高速鐵路平面高程控制的測量、對軌道施工的測量以及對鐵路運行維護的測量等。對提升高速鐵路的整體指質量而言，這些測量內容都是確保高速鐵路整體質量的重要依據，因此，工作人員必須重視精密測量技術的研發。

三、高速鐵路精密工程測量的特點

高速鐵路工程測量的平面、高程控制網，按施測階段、施測目的及功能不同分為：勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網。我們把高速無砟軌道鐵路工程測量的這三個階段的測量控制網，簡稱“三網”。勘測控制網包括:CPⅠ控制網、CPⅡ控制網、二等水準基點控制網。施工控制網包括:CPⅠ控制網、CPⅡ控制網、水準基點控制網、CPⅢ控制網。運營維護控制網包括:CPⅡ控制網、水準基點控制網、CPⅢ控制網、加密維護基標。為保證三階段的測量控制網滿足高速鐵路勘測、施工、運營維護3個階段測量的要求，在設計、施工和運營階段構建和保持高速鐵路軌道空間幾何形位的一致性，滿足高速鐵路工程建設和運營管理的需要，3階段的平面、高程控制測量必須采用統一的基準。即勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網均采用CPⅠ為基礎平面控制網，以二等水準基點網為基礎高程控制網。簡稱為“三網合一”。

由于過去鐵路建設的速度目標值較低，對軌道的線型和平順性要求不高，傳統的鐵路工程測量在勘測、施工中沒有要求建立一套適合于勘測、施工、運營維護的完整的控制測量系統。控制網測量的精度指標主要是根據滿足線下土建工程的施工控制要求而制定。軌道的鋪設不是以控制網為基準按照設計的坐標定位，而是按照線下工程的施工現狀采用相對定位進行鋪設，這種鋪軌方法由于測量誤差的積累，往往造成軌道的幾何參數與設計參數相差甚遠。高速鐵路工程施工應按照設計的線型，采用絕對坐標進行線下工程施工和軌道工程的施工放樣;運營維護應按竣工交付的線型進行維護管理。因此，要求各級平面高程控制網精度必須同時滿足線下工程施工、軌道施工定位和運營養護的要求。

四、高速鐵路精密工程測量技術體系

建立CPO框架控制網，通過對石武、京滬、哈大等高速鐵路平面控制測量經驗的總結，CPO框架控制網的概念被專業人員所提出。由于高速鐵路平面控制網呈帶狀布設，且具有地區跨幅度大、線路長的特點。每隔一定間距測量高等級的平面控制點，有利于更好的控制帶狀控制網的橫向擺動。但是我國目前的國家沿線高級控制點的兼容性差，大大降低CPI控制點間的相對精度。在測量中不得不采用一個點和一個方向的約束方式進行CPI控制網平差，但這種平差方式給CPI控制網復測帶來不便。通過GPS精密定位測量法來建立CPO高精度框架控制網，并以此作為高速鐵路平面控制測量的起算標準，在為平面控制網復測提供基準的同時，還會提高CPI控制網的精度。CPⅢ是軌道精調與鋪軌加密基標的基準，其是一種軌道控制網。為了確保軌道精密度測量與鋪軌加密基標的精度，最理想的間距應該設為60m。CPⅢ以CPⅡ或CPⅠ為基準計算固定數據約束平差，然后采用自由測站邊角交會網進行構網測量。自由測站間距為120m左右，CPⅢ控制點有3個自由測站點的距離、方向交會。

[1]張偉強.精密測量技術在高速鐵路工程中現狀分析[J].科技創新與應用，2015，01：136.

[2]張宇鋒.精密工程控制測量在高速鐵路建設中的應用[J].硅谷，2015，04：159-171.

[3]周東衛.高速鐵路精密工程測量管理關鍵控制環節及對策[J].工程勘察，2015，06：66-72.

[4]弓宏亮.簡談我國高速鐵路精密工程測量技術體系及特點[J].中小企業管理與科技(下旬刊)，2014，01：117-118.

[5]劉華.從高速鐵路工程測量標準看鐵路工程測量技術的進步[J].鐵道經濟研究，2010.

吳玄(1988-)，男，漢族，湖北武漢人，工程師，工學碩士，中鐵第四勘察設計院集團有限公司。