CPⅢ控制技術在高海拔軌道鋪設及精調中的應用*

王婷茹，李甲宏

（1.陜西鐵路工程職業技術學院，陜西 渭南 714000；2.北京城建勘測設計研究院有限責任公司，北京 100000）

高鐵建設中所提出的三級測量控制網（以下簡稱CPⅢ）技術日益成熟。近年來，隨著城市軌道交通的發展，CPⅢ技術也被應用于城市軌道交通建設中。

我國的CPⅢ技術作為高速鐵路鋪軌、運營及維護的重要控制技術，在高速鐵道的施工中已經被廣泛應用。隨著城市軌道交通的飛速發展，建設標準要求逐步提高。軌道作為城市軌道交通的行車基礎，其高質量的幾何形態和良好的平順性是軌道交通安全運行、為乘客提供良好的乘坐舒適度、降低振動噪聲對環境的影響、延長設備使用壽命以及減少后期養護維修費用的基本保障。軌道的平順性是軌道工程施工建設質量的關鍵所在，雖然存在認為城市軌道時速低，精度要求不必太高的誤區，但實際上，乘坐軌道交通時的舒適度和軌道平順性有關，和速度沒有太大關系。要保證乘客不晃車就要提高軌道長波的平順，這就要求利用精密控制方法來實現。

文章介紹了在青海省德令哈市城市有軌電車項目中利用CPⅢ控制網基本方法進行軌道鋪設測量的具體情況，在運用軌檢小車進行軌道精調過程中，驗證了CPⅢ控制網技術的精度是否能滿足施工要求，并提出了合理的措施。

1 工程概況

德令哈市新能源有軌電車示范線工程線路包括T1線一期、T1支線和T2線一期，線路總長約14.23km，其中復線約3.51km，單線約10.72km。新建跨巴音河軌道橋梁1座（約160m），拓寬改造橋梁1座（約100m），其余均為地面線。全線共設車站20座，均為地面站，平均站間距約750m，最大站間距為1750m，位于甘南站至都蘭西站區間；最小站間距為400m，位于格爾木東站與氣象局站區間。

1.1 T1線一期

T1線一期呈南北走向，起于德令哈火車站，沿雙擁路—長江路—柴達木東路敷設，止于步行街站后。線路長約7.92km，均為地面線。共設車站12座，均為地面站，平均站間距約710m，最大站間距約1150m，位于火車站與雙擁路站區間；最小站間距為400m，位于格爾木東站與氣象局站區間。

1.2 T1支線

T1支線呈南北走向，起于T1線步行街站后，向西上跨巴音河后轉向南，沿濱河西路敷設，止于都蘭路口。線路全長約2.8km，其中新建跨巴音河橋1座，其余均為地面線。共設車站2座，均為地面站，站間距約830m。

1.3 T2線一期

T2線一期呈東西走向，起于黑海路口，沿都蘭西路向東接駁T1線。線路全長約3.51km，其中拓寬改造橋梁1座，其余均為地面線。共設車站6座，均為地面站，平均站間距約700m，最大站間距約1040m，位于昆侖站與都蘭西站區間；最小站間距約580m，位于職校站與唐古拉站區間。全線設車輛段和停車場各1座，游客中心車輛基地位于游客中心北側，占地面積約6.78km2；火車站停車場位于火車站站前廣場東側，占地約3.99km2。

2 布設CPⅢ控制網

德令哈市新能源有軌電車示范線工程精密導線控制網整體上沿線路走向布設。精密導線網共包括60個控制點，其中GPS起算控制點16個，導線點共54個。全網共測設導線邊137條，導線總長38.9km，平均邊長為283.632m。

2.1 選取CPⅢ控制點

（1）GPS點選點、埋設18個，利用原有城市控制點2個，GPS控制網測量共24點（包括已知點2個，原有城市控制點2個）。（2）精密導線點選點、埋設54個，精密導線點共測量54個，聯測GPS起算點16個。（3）軌道交通二等水準點選點、埋設62個，二等水準測量62點，聯測起算點2個，完成軌道交通二等水準測量路線總長52.6km。

2.2 確定CPⅢ控制點間距

CPⅢ控制點采取預埋方式布設，平面和高程同點，間隔50～80m設置一對點，特殊地段（小半徑曲線處）可按20～40m設置。CPⅢ控制點布設高度應大致相等，并應與設計軌道高程面相同。

該工程CPⅢ平面網采用自由測站邊角交會法施測，高程網采用精密水準往返測量的方式每隔600～800m聯測CPⅢ控制點，從而獲得其高程作為CPⅢ控制網的起算數據，并采用自由設站三角高程法施測，平面網與高程網測量一起進行。

CPⅢ控制網的測量網形可采用圖1所示的構網形式，每個CPⅢ控制點應有4個方向和4個距離的交會，同時保證相鄰測站間CPⅢ相鄰點間高差重疊應有7段。

2.3 標志及埋設CPⅢ控制點

圖1 CPⅢ控制網構網形式

CPⅢ控制點埋設于專用立柱上，專用立柱為高50cm、直徑為20cm的圓柱形立柱，立柱制作于混凝土墊層之上，與混凝土墊層由4根直徑為14mm的螺紋鋼連接，并采用錨固劑固定，澆筑混凝土前對地面進行鑿毛和濕潤處理，使專用立柱與整個混凝土墊層結合在一起，確保立柱牢固可靠。CPⅢ控制點為不銹鋼強制對中標志，埋設于專用立柱上，由預埋件和連接桿兩部分組成。其中基座部分為長60mm，內徑為14mm，外徑為20mm的套筒；連接桿下部分與套筒相配合，上部分與leica棱鏡相配合，間隙均小于0.2mm。同時，CPⅢ測量標志的加工和安裝精度如表1所示。

表1 CPⅢ測量標志的加工和安裝精度要求 單位：mm

2.4 CPⅢ控制點外業觀測

CPⅢ控制點與沿線平面及高程控制點聯測關系：

（1）在自由站上測量CPⅢ的同時，將沿線的控制點進行聯測，納入網中。

（2）每個CPⅢ測量組中需使用同一種棱鏡（包含聯測的控制點），并做好棱鏡常數等參數的設置工作。聯測沿線控制點采用的網形如下：自由設站應每600m左右（400～800m）置鏡觀測沿線控制點，應在2個或以上連續的自由測站上觀測，自由測站至沿線控制點距離不宜大于300m，如圖2所示。

2.5 CPⅢ控制點數據處理

數據計算、平差處理采用TSDI_HRSADJ平差軟件。以通過精密水準方式測得高程的CPⅢ點為起算點，進行整體平差計算。平差計算時，要對各項精度做出評定。

3 CPⅢ控制成果在軌道精調中的應用與驗證

利用CPⅢ控制成果，依托全站儀及軌檢小車，測量軌道的幾何形態，模擬試算軌道調整量，從而使軌道線路平順，提高軌道交通運輸工具的乘坐感受。利用CPⅢ控制成果，依托全站儀及軌檢小車進行軌道幾何形態數據測量，其全站儀自由設站要求同利用CPⅢ控制成果進行鋪軌基標測設一樣，自由設站精度滿足城市軌道交通測量規范要求。完成自由設站后，CPⅢ控制點的檢測誤差標準如表2所示。每一測站參與平差計算的CPⅢ控制點不應少于6個。

表2 CPⅢ控制點坐標不符值限差要求 單位：mm

在施工過程中，選擇任意段數據同時采用軌檢小車和弦線的方式進行軌道軌向及高低測量，其對比情況如表3所示。

以上對比數據的表現形式可從一定程度上反映CPⅢ控制成果精度良好，可用于軌道精調測量。

4 結論及建議

德令哈市新能源有軌電車示范線工程是世界上海拔最高的有軌電車工程，該有軌電車現已進入試運營階段，其影響意義深遠，CPⅢ技術在其施工過程中應用良好，可推廣至其他城市類似軌道交通建設項目中。但受德令哈市惡劣的高原氣候如日溫差大、陽光直射嚴重、冬季酷寒而漫長等不良環境因素的影響，也給CPⅢ控制網測量及其應用帶來了一定的影響，現將相關經驗及建議總結如下：

（1）在該項目為期近1年的CPⅢ控制網測量及使用過程中，太陽強光直射嚴重、過往車輛震動、異物的不完全遮擋及多個目標棱鏡不在同一環境因素下均會對CPⅢ控制網測量及使用造成一定的影響，使其測量限差超限，不能滿足相應工作需求。特別是高海拔地區的太陽直射嚴重，會使測量誤差超限嚴重，因此建議在環境因素相對穩定的夜晚進行CPⅢ控制網測量及使用，其測量質量和效率會成倍提高。

圖2 自由設站置鏡觀測

表3 同一區段軌道幾何形態數據軌檢小車與弦線測量成果對比表

（2）為提高CPⅢ控制網測量與使用CPⅢ進行鋪軌基標以及軌道精調與驗收測量時的精度，對其使用的棱鏡作固定處理，并且對連接桿進行編號，確保CPⅢ測量及使用時1個CPⅢ控制點對應同一根連接桿，減少CPⅢ預埋件與連接桿不匹配而產生的固定誤差。實踐證明其實施效果良好。

（3）在CPⅢ控制網平差計算過程中，因部分項目限差超限處理需要人工剔除部分觀測值時，應從誤差較大的觀測值開始逐一剔除并重新平差，不能一味全部剔除。人工剔除觀測值的原則為應至少保證每個CPⅢ控制點有3個以上的自由觀測測站，否則會影響控制網的整體精度。

（4）由于高海拔地區日溫差較大，也會導致其氣壓產生變化，因此在進行CPⅢ控制網測量及其應用時，應時刻關注溫度、氣壓的變化，在其變化較大時及時讀取數值輸入至儀器進行氣象改正，以保證測量精度。

（5）在利用CPⅢ控制成果進行鋪軌基標測設與軌道精調時應定時（如每站測前、測中、測后）對已有CPⅢ控制點進行檢測，以確保本測站或時間段內測量精度良好。