高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)體系的建立及特點(diǎn)分析

摘 要：隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，我國(guó)鐵路建設(shè)也獲得了很大的發(fā)展進(jìn)步，離國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)水平越來(lái)越近。鐵路測(cè)量作為鐵路工程建設(shè)的重要內(nèi)容，其測(cè)量技術(shù)的好壞關(guān)系關(guān)系到高速公路建設(shè)的整體質(zhì)量。目前，已經(jīng)受到了人們的普遍關(guān)注。在鐵路建設(shè)施工過(guò)程中，運(yùn)用科學(xué)有效的鐵路精密工程技術(shù)能夠確保整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量?；诖?，本文對(duì)高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)體系的建立及特點(diǎn)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；緊密工程；技術(shù)體系；特點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）14-0148-02

前 言

交通運(yùn)輸質(zhì)量和效率是我國(guó)經(jīng)濟(jì)得以發(fā)展的重要內(nèi)容，這就需要我國(guó)重視高速鐵路工程建設(shè)，并加大技術(shù)研發(fā)和投入力度。隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的高速鐵路測(cè)量技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化發(fā)展的需要，因此，鐵路測(cè)量工作人員必須要與時(shí)俱進(jìn)，全面掌握和運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，確保高速鐵路工程測(cè)量的準(zhǔn)確性。高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)同傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)比較，準(zhǔn)確性更高，整體性更強(qiáng)，大大提高了工程測(cè)量的質(zhì)量和效率，目前，在鐵路工程測(cè)量中得到了廣泛運(yùn)用。

1 高速鐵路精密工程測(cè)量體系的概述

1.1 精密工程測(cè)量的主要內(nèi)容

從目前的情況看，精密工程測(cè)量主要運(yùn)用于鐵路勘探施工、設(shè)計(jì)、管理維護(hù)等各個(gè)方面，也就是說(shuō)，精密工程測(cè)量在鐵路建設(shè)過(guò)程中不可或缺，是鐵路建設(shè)的重要組成部分，對(duì)提高鐵路工程建設(shè)的整體質(zhì)量有著非常重要的作用。高速鐵路工程測(cè)量涵蓋的內(nèi)容非常多，如鐵路運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)測(cè)量、鐵路施工測(cè)量等。要確保高速鐵路的整體質(zhì)量安全，就必須要認(rèn)真落實(shí)以上各項(xiàng)測(cè)量工作，并以此為參考依據(jù)，加強(qiáng)精密測(cè)量技術(shù)的技術(shù)研發(fā)等一系列工作[1]。

1.2 精密工程測(cè)量的目的

無(wú)論是高速鐵路工程建設(shè)的哪一個(gè)環(huán)節(jié)，其精密測(cè)量的根本目的都是為了提高整個(gè)工程建設(shè)的質(zhì)量，從而確保高速鐵路行駛安全，延長(zhǎng)鐵路的使用壽命。精密工程測(cè)量作為高速鐵路建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，工作人員在測(cè)量的過(guò)程中，必須要從工程建設(shè)的實(shí)際情況出發(fā)，有針對(duì)性的開(kāi)展測(cè)量工作，并科學(xué)設(shè)計(jì)各級(jí)平面控制網(wǎng)絡(luò)體系，確保工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都處在精密測(cè)量范圍中[2]。因?yàn)楦咚勹F路建設(shè)涵蓋的內(nèi)容非常多，工作較為復(fù)雜，對(duì)建設(shè)質(zhì)量提出了很高的要求，工作人員在具體測(cè)量前，必須要保證軌道地平順性，嚴(yán)格按照施工圖紙要求來(lái)施工，減少施工誤差（具體如表1所示），從而保證高速鐵路質(zhì)量安全，使來(lái)往車(chē)輛能夠安全運(yùn)行。

2 傳統(tǒng)測(cè)量法存在的缺陷

2.1 軌道鋪設(shè)精度要求低

從我國(guó)傳統(tǒng)軌道鋪設(shè)的角度看，其鋪設(shè)進(jìn)度還是依據(jù)線下工程的相關(guān)情況來(lái)定位鋪設(shè)，這樣的一種方式，極易積累測(cè)量誤差，長(zhǎng)時(shí)間下去，就會(huì)使誤差越來(lái)越大，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)存在很大的差距。目前，工程測(cè)量都是以測(cè)量網(wǎng)作為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行精度鋪設(shè)。傳統(tǒng)軌道鋪設(shè)過(guò)程中，往往都會(huì)發(fā)生設(shè)計(jì)半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圓曲線半徑、或者是設(shè)計(jì)位置與曲線實(shí)際位置差距很大等現(xiàn)象，若按照這樣的方式去鋪設(shè)精度，不僅質(zhì)量難以保證，而且還會(huì)引發(fā)碎坡問(wèn)題[3]。

2.2 線路平面測(cè)量可重復(fù)性弱

在傳統(tǒng)的工程測(cè)量中，線路控制樁是鐵路施工及勘測(cè)的基準(zhǔn)坐標(biāo)，并未建立系統(tǒng)全面的平面高程控制網(wǎng)，僅依賴(lài)曲線、直線樁完成交點(diǎn)的測(cè)試，從而進(jìn)行線路施工。一旦發(fā)生中線控制制樁丟失的情況后，恢復(fù)過(guò)程存在很大的難度?；谀壳拔覈?guó)高速鐵路施工并未形成統(tǒng)一的平面控制基準(zhǔn)，因而，無(wú)法運(yùn)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)完成軌道工程施工。

3 高速鐵路精密度測(cè)量體系的特點(diǎn)分析

3.1 構(gòu)建CPO框架控制網(wǎng)

CPO框架控制網(wǎng)這一概念是由專(zhuān)業(yè)人士提出的。高速鐵路平面控制網(wǎng)主要是成帶狀、跨區(qū)域分布，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，將測(cè)量距離分割開(kāi)來(lái)，對(duì)高等級(jí)的平面控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，為有效控制控制網(wǎng)的橫向擺動(dòng)創(chuàng)造了條件。但是，從目前的情況看，我國(guó)沿線鐵路的高級(jí)控制點(diǎn)兼容性非常差，這就使CPI控制點(diǎn)的精度難以保證。因而，在具體測(cè)量過(guò)程中，只能通過(guò)一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)方向的方式控制在CPI平差，然而，該種平差方式不利于CPI控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)，工程測(cè)量的精度不高。而采用GPS精密定位的方式構(gòu)建CPO框架控制網(wǎng)，并將其運(yùn)用到高速鐵路測(cè)量過(guò)程中，不僅能夠讓CPI控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)，而且還使CPI控制網(wǎng)精度得到了顯著提高，圖1為高速鐵路平面控制網(wǎng)。

3.2 CPⅢ自由測(cè)站邊角會(huì)網(wǎng)測(cè)量

該種測(cè)量方式實(shí)際上屬于一種軌道控制網(wǎng)，為了提高軌道精密度及鋪軌加密基標(biāo)的進(jìn)度，最佳的間距設(shè)置為60m。CPⅢ主要是以CPⅡ或者是CPⅠ為基準(zhǔn)來(lái)對(duì)約束平差進(jìn)行計(jì)算，再通過(guò)自由測(cè)站邊角完成構(gòu)網(wǎng)測(cè)量工作。在具體測(cè)量的過(guò)程中，各站點(diǎn)的距離要控制好，一般自由測(cè)站點(diǎn)的距離控制在120m左右。該種會(huì)網(wǎng)測(cè)量同常規(guī)導(dǎo)線我那個(gè)比較，其主要優(yōu)勢(shì)如下所示：

（1）控制點(diǎn)主要使用強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志，自由站測(cè)點(diǎn)不存在對(duì)中誤差，自由測(cè)站沒(méi)有對(duì)中誤差，這樣，中點(diǎn)及定點(diǎn)誤差不會(huì)影響控制網(wǎng)的精度，使測(cè)量結(jié)果更具準(zhǔn)確性；

（2）相鄰點(diǎn)精度高，且兼容性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道平順性的全面控制；

（3）網(wǎng)形十分對(duì)稱(chēng)，圖形具有很高的強(qiáng)度，每個(gè)CPⅢ控制點(diǎn)能夠在三個(gè)方向交回，分布有多種觀測(cè)測(cè)量，這樣，能夠使網(wǎng)的精度得到大大提高，圖2為控制點(diǎn)示意圖；

（4）電位都是均勻分布，為軌道的精度控制調(diào)節(jié)提供了方便[4]。

3.3 高鐵平面控制網(wǎng)分級(jí)

高鐵平面控制網(wǎng)是在框架控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可以分成三級(jí)，具體包含軌道鋪設(shè)運(yùn)營(yíng)管理控制網(wǎng)；為軌道運(yùn)營(yíng)管理提供基準(zhǔn)坐標(biāo)的平面控制網(wǎng)；為工程施工與地址勘測(cè)提供基礎(chǔ)坐標(biāo)的線路平面控制網(wǎng)。

在工程測(cè)量的過(guò)程中，將平面控制網(wǎng)分成若干級(jí)別，主要是測(cè)量控制網(wǎng)必須要符合高速鐵路軌道設(shè)計(jì)的精度要求，同時(shí)，更要符合線下工程施工測(cè)量的實(shí)際要求，將平面控制網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)，便于控制和管理，降低設(shè)計(jì)與實(shí)際目標(biāo)偏差的發(fā)生幾率。另外，由高層控制網(wǎng)構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)，能夠完成線下工程路基、站臺(tái)以及軌道鋪設(shè)施工等相關(guān)工作。為了使工程路基、站臺(tái)與工程施工的空間位置保持一致，就必須要對(duì)高鐵平面控制網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)管理。

3.4 控制高程控制網(wǎng)及平面控制網(wǎng)精度

在工程建設(shè)的實(shí)際過(guò)程中，可以結(jié)合軌道工程的線路絕對(duì)坐標(biāo)條件，根據(jù)預(yù)定的幾何參數(shù)完成工程施工放樣測(cè)量工作，與此同時(shí)，還可以結(jié)合工程交接幾何參數(shù)來(lái)對(duì)高鐵進(jìn)行管理。為了保證各級(jí)平面網(wǎng)及高程控制網(wǎng)的精度滿(mǎn)足工程施工設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，在具體施工前，管理工作者就必須要制定一套系統(tǒng)、完善的控制網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)體系。高程控制網(wǎng)主要是為工程軌道線路施工、管理提供參考數(shù)據(jù)。要構(gòu)建線路控制網(wǎng)，各相鄰點(diǎn)的距離必須要合理控制，一般控制在800m左右，使軌道控制精度達(dá)標(biāo)。軌道控制網(wǎng)在整個(gè)工程測(cè)量中占據(jù)非常重要的作用，控制網(wǎng)的質(zhì)量對(duì)軌道鋪設(shè)的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生直接的影響，在具體構(gòu)建的過(guò)程匯總，其電位的距離也應(yīng)該合理控制，盡量控制在60m左右，并且，基礎(chǔ)控制網(wǎng)的距離應(yīng)該控制在400m以?xún)?nèi)。

3.5 構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)

高速鐵路線路長(zhǎng)，地質(zhì)條件相對(duì)比較復(fù)雜，線下構(gòu)筑物變形成為了軌道鐵路建設(shè)過(guò)程中的重要參考數(shù)據(jù)，貫穿于鐵路設(shè)計(jì)、施工、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)。高鐵構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)關(guān)系到整體高速鐵路運(yùn)行安全。為了保證高速鐵路構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性，所以，在《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》中，專(zhuān)門(mén)對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行了介紹，具體包含變形測(cè)量網(wǎng)構(gòu)建、測(cè)量精度控制、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的合理布設(shè)等相關(guān)內(nèi)容。構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)也是高速鐵路精密工程測(cè)量的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，因而，相關(guān)測(cè)量人員需要重視構(gòu)筑物變形監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，提高整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

目前，我國(guó)已出臺(tái)了有關(guān)高鐵緊密工程技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)提高我國(guó)高鐵工程測(cè)量的準(zhǔn)確性有著非常重要的作用，與此同時(shí)，還能夠調(diào)動(dòng)科研工作者的創(chuàng)造力，使他們能夠花費(fèi)更多的時(shí)間與精力進(jìn)行測(cè)量技術(shù)的研發(fā)工作中。高速鐵路占地面積小、承載量大、安全快捷，是非常重要的交通形式，確保工程測(cè)量的精度，可以保證高速鐵路運(yùn)行質(zhì)量安全，將其優(yōu)勢(shì)全面發(fā)揮出來(lái)。目前，我國(guó)測(cè)量技術(shù)尚不完善，還需要相關(guān)工作人員加大研究開(kāi)發(fā)力度，為高速鐵路高效運(yùn)行提供條件。

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收稿日期：2018-4-14

作者簡(jiǎn)介：李 猛（1984-），男，河南杞縣人，工程師，本科，研究方向?yàn)闇y(cè)量。