高速鐵路工程測量技術存在問題及解決措施

摘 要：高速鐵路工程測量是確保高鐵工程質量和運營安全的關鍵環節，其精度要求和技術難度遠超常規鐵路工程測量。目前我國高速鐵路建設規模持續擴大，對測量技術的要求不斷提高。本文以高速鐵路工程測量技術為切入點，系統分析了當前測量工作中存在的設備陳舊、維護不規范、GPS測量誤差、控制網精度不足以及管理體系不完善等問題。針對這些問題，提出了設備更新升級、完善維護制度、改進測量技術和優化管理體系等系統性解決方案。旨在為提升高速鐵路工程測量技術水平，保障高鐵工程質量和運營安全提供理論依據和技術支撐。

關鍵詞：高速鐵路 工程測量 測量技術 質量控制

高速鐵路作為現代化交通運輸體系的重要組成部分，對工程建設質量有著極其嚴格的要求。由于高鐵運行速度快、軌道平順性要求高，其工程測量精度直接影響軌道幾何形態和列車運行安全。工程測量貫穿于高鐵建設的全過程，從前期勘測設計、施工放樣到運營維護，都需要依靠高精度的測量技術支撐。然而，在我國高鐵快速發展的背景下，測量技術的應用仍存在諸多問題，影響工程質量和施工效率。因此，系統研究高鐵工程測量技術問題并提出相應解決方案，對提升高鐵工程建設水平、保障運營安全具有重要的理論價值和實踐意義。

1 高速鐵路工程測量的基本要求

1.1 精度要求

高速鐵路工程測量對精度的要求遠超常規鐵路工程，這體現在軌道幾何參數的嚴格控制標準上。在軌道基礎測量中，水平方向點位中誤差需控制在±2mm范圍內，高程測量中誤差則要求更為嚴苛，必須控制在±1mm以內。無砟軌道工程由于其特殊性，對軌道幾何尺寸提出了更高要求：軌距偏差需嚴格限制在+4mm至-2mm之間，水平和高程方向的軌向偏差均需保持在±4mm范圍內。這種精密級別的測量要求貫穿于路基、橋梁、隧道等工程建設的全過程，其精度直接決定了軌道的平順性與穩定性，進而影響高速列車的安全運營和乘坐舒適度。

1.2 測量內容

高速鐵路工程測量貫穿于工程建設的全過程，涵蓋了多個關鍵環節的精密測量工作。在前期勘測階段，需進行控制測量網的建立，包括CP1基礎控制網、CP2加密控制網及CP3軌道控制網的布設。施工階段的測量工作主要集中在路基、橋梁、隧道等土建工程的幾何放樣與變形監測，以及軌道精調中的幾何參數測量。運營維護階段則重點進行軌道幾何狀態檢測，通過對軌距、水平、高程、軌向等參數的定期測量評估，確保軌道線形持續滿足設計要求。這種全方位的測量體系構成了高鐵工程質量控制的基礎保障。

1.3 技術規范

高速鐵路工程測量技術規范體系由國家標準、行業標準和企業標準構成，形成了完整的技術標準框架。現行的《高速鐵路工程測量規范》對測量基準、控制網布設、測量方法與精度要求等作出了明確規定。在儀器設備選用方面，全站儀測角精度需達到1″，測距精度應優于1+1ppm×D mm；GNSS接收機定位精度需達到平面±（5+1×10-6×D）mm，高程±（10+1×10-6×D）mm。測量控制網建設中，基準點間距離不應超過2km，相鄰控制點的高差測量閉合差需滿足3√L mm的精度要求。這些具體規范為高鐵工程測量提供了嚴格的技術依據。

2 高速鐵路工程測量中存在的主要問題

2.1 測量設備方面的問題

2.1.1 設備陳舊和精度不足

當前高鐵工程測量中普遍存在測量設備更新滯后的問題。部分工程單位仍在使用超過使用年限的全站儀和水準儀，這些設備的測角精度已無法達到規范要求的1″標準，測距精度也難以滿足1+1ppm×D mm的基本要求。老舊GPS接收機在復雜地形條件下定位精度嚴重衰減，難以保證控制測量的±（5+1×10-6×D）mm平面精度。設備精度不足導致測量數據可靠性下降，增加了返工概率，影響施工進度。這種設備落后的現象在一些中小型施工單位尤為突出，其根源在于設備更新投入不足與質量意識淡薄。

2.1.2 設備維護和校準不規范

高精度測量儀器的維護和校準制度缺失已成為影響測量質量的重要因素。現場調研發現，部分工程項目缺乏專業的設備管理人員，測量儀器經常出現隨意存放、粗暴搬運等現象，導致儀器光學系統和機械結構受損。根據規范要求，全站儀和水準儀應每半年進行一次檢校，GNSS接收機天線相位中心偏差需定期標定，然而實際執行率卻仍然比較低[1]。更嚴重的是，許多施工單位未建立儀器檢定檔案，無法追溯設備性能變化，這直接危及測量數據的可靠性和工程質量的保證體系。

2.2 測量技術應用方面的問題

2.2.1 GNSS測量誤差問題

GNSS測量在高鐵工程控制網建設中面臨多源誤差疊加的技術難題。衛星信號在傳播過程中受到電離層延遲、對流層折射等因素影響，導致偽距觀測值產生5—15m的系統誤差。多路徑效應在橋梁、隧道等特殊地形條件下尤為顯著，造成載波相位測量偏差達到5—10mm。基線解算中，固定解率普遍較低，浮點解在長基線測量中的精度衰減現象嚴重。此外，接收機鐘差和衛星星歷誤差的累積效應，也使得網形調整的整體精度難以滿足控制測量的技術要求。

2.2.2 控制網測量誤差問題

高鐵控制網測量中的誤差傳播問題日益突出。在水平和高程控制網建設過程中，由于觀測環境復雜、施工干擾頻繁，導致測量精度難以達到規范要求。特別是在山區地形條件下，受視線通視條件限制，測站布設不夠合理，造成網形結構強度不足。同時，觀測值的權值確定缺乏科學依據，網形平差計算中存在較大隨機誤差。這些問題在長距離測段和轉向角處表現尤為明顯，幾何精度衰減顯著。控制網精度的降低直接影響后續軌道精調的基準可靠性，增加了工程質量隱患。

2.3 測量管理體系方面的問題

2.3.1 質量控制體系不完善

高鐵工程測量質量控制體系存在明顯缺陷。當前測量工作缺乏全過程質量監管機制，測量方案審批流程形同虛設，外業觀測記錄填寫不規范。測量數據的采集、處理與存檔管理混亂，原始數據備份不完整，成果文件追溯困難。部分施工單位未建立專門的測量質檢小組，質量驗收走過場，自檢、互檢制度執行不到位[2]。測量人員的技術交底和培訓工作落實不足，導致作業標準不統一，施工過程中頻繁出現返工和質量事故。這種管理體系的缺失嚴重影響測量工作的規范性和可靠性。

2.3.2 專業人才培養不足

高鐵工程測量領域面臨嚴重的人才短缺問題。目前從事測量工作的技術人員中，具備專業背景和資格證書的比例偏低，多數測量人員缺乏系統的理論知識和實踐經驗。施工單位對測量人員的繼續教育投入不足，專業技能培訓流于形式，導致測量人員難以適應新技術的應用要求。測量隊伍人員流動頻繁，工作經驗難以積累，特別是在關鍵崗位上，資深測量工程師緊缺現象突出。同時，測量人員的薪資待遇與其技術要求不匹配，職業發展空間受限，造成人才流失現象普遍，影響測量工作的持續性和穩定性。

3 高速鐵路工程測量問題的解決措施

3.1 測量設備的優化措施

3.1.1 設備更新與升級方案

高鐵工程測量設備的更新升級需要建立科學的評估體系。通過對現有測量設備性能進行全面評估，重點檢測精度穩定性、系統誤差大小和關鍵部件磨損程度，制定分類分級的更新計劃，優先淘汰超期服役且精度明顯下降的設備。在新設備采購方面，應著重選用具備自動化校準功能和數據實時傳輸能力的全站儀、配備雙軸傾斜補償系統和數字氣泡的高精度數字水準儀以及支持北斗、GNSS、GLONASS多模多頻的GNSS接收機。同時，加大對三維激光掃描儀、慣性測量系統、無人機攝影測量系統等新型測量設備的引進力度，提升測量自動化和智能化水平。設備采購后需建立完整的設備檔案，包括技術參數、檢定證書、使用記錄等信息，實行動態管理和定期評估機制，確保測量設備的技術性能持續滿足工程建設精度要求。

3.1.2 設備管理與維護制度建設

高鐵工程測量設備的管理維護體系需要制度化與規范化。建立專門的設備管理部門，配備具有豐富經驗的專業技術人員負責測量儀器的日常保養與定期檢校工作。制定詳細的設備使用管理規程，從設備采購、驗收、建檔開始，明確儀器領用、運輸、存放等各個環節的責任人及操作規范。設備檢校計劃應與施工進度緊密銜接，建立月度檢校計劃，通過專業檢測機構進行定期檢定。建立完善的設備技術檔案，詳細記錄每臺儀器的檢校結果、性能變化情況和維修保養記錄，實現設備全生命周期管理。針對全站儀、水準儀、GNSS接收機等不同類型測量儀器的特點，開展差異化的維護保養培訓，制定專項保養手冊，提高操作人員的設備維護意識和技術水平。完善的設備管理制度將有效保障測量設備的穩定運行，確保測量成果的可靠性和精確度。

3.2 測量技術的改進措施

3.2.1 GNSS測量誤差控制方法

GNSS測量誤差的控制需采用系統化的技術方案。通過科學分析衛星運行規律和電離層活動特征，優化觀測時段選擇，避開電離層活動強烈期和衛星幾何分布不良時段，有效減少大氣折射影響。在基準站布設時充分考慮地形條件和周邊環境因素，選擇通視良好且遠離高壓線、通信基站等電磁干擾源的位置，同時采用抗多路徑天線和合理的天線高度設置，有效降低多路徑效應。觀測過程中采用長時間靜態測量方式，合理設置采樣間隔和衛星截止高度角，結合載波相位雙差改正技術，提高基線解算精度。同時引入IGS精密星歷數據和區域電離層延遲改正模型，采用對流層改正參數估計方法，降低衛星軌道誤差和大氣延遲影響。通過建立完善的數據預處理和質量評估體系，運用方差分量估計和殘差分析技術，剔除周跳和異常觀測值，確保網形調整成果的可靠性和精確性。

3.2.2 控制網測量精度提升方案

高鐵控制網測量精度的提升需要從網形結構優化入手，通過科學分析地形條件和施工特點，合理布設測站位置，加強網形幾何強度。在關鍵控制點處增設檢核點，通過附合觀測提高網形可靠性，確保控制點分布均勻合理。在觀測技術方面，采用高精度全站儀進行邊角測量，配合數字水準儀完成高程控制，同時嚴格執行氣象改正，選擇合適觀測時段以降低大氣折射影響。通過增加觀測次數、采用對稱觀測法等手段有效控制系統誤差，特別在轉向段和長距離測段應適當加密觀測，建立交叉檢核機制。數據處理時應建立科學的平差計算模型，運用方差分量估計技術合理確定觀測值權值，采用嚴密平差方法進行網形調整。同時引入粗差探測機制，結合殘差分析技術評估觀測成果質量，通過迭代計算優化平差結果，確保控制網測量成果的可靠性和精確性。

3.3 測量管理體系的完善措施

3.3.1 建立健全質量控制體系

高鐵工程測量質量控制體系的建立需從組織架構入手，成立專門的測量質量管理部門，配備經驗豐富的專業技術人員。通過制定完善的測量方案審批制度和質量控制標準，建立測量數據采集、處理、存檔的規范化管理機制。在施工現場設立測量質檢小組，負責成果驗收和質量評估，實行分級管理制度。建立測量數據追溯機制，對原始記錄、計算成果和技術文件實行統一編號管理。通過建立測量作業指導書，規范儀器檢校要求、觀測方法和數據處理流程。實行崗前培訓制度，定期開展技術交底，建立測量質量評價體系，將精度指標、規范性、可靠性納入考核范圍。通過定期質量檢查和技術總結，持續改進測量質量管理水平。

3.3.2 加強專業人才培養

高鐵工程測量人才培養體系建設需要從長遠發展角度規劃。施工單位應與高等院校建立產學研合作關系，開展定向培養計劃，為測量團隊輸送專業人才。通過建立職業發展通道，設置專業技術職級，明確晉升標準和薪資體系。制定科學的人才引進政策，采用具有競爭力的薪酬方案，吸引和留住優秀人才。注重建立測量技術創新團隊，鼓勵開展新技術研究應用。通過定期組織專業培訓和專家講座，使測量人員掌握新技術方法。開展技能競賽活動，搭建交流平臺，促進經驗分享。建立導師帶徒制度，發揮資深工程師的傳幫帶作用。加強與儀器廠商合作，開展設備專業培訓，提高操作維護水平。

4 結語

綜上所述，高鐵工程測量工作面臨設備老化、誤差控制不足和管理體系不完善等問題，這些問題制約著高鐵工程建設質量和施工效率的提升。高鐵工程測量質量直接關系到鐵路運營安全和列車運行穩定性，對保障高鐵工程建設質量具有重要意義。應從測量設備更新升級、測量技術改進和管理體系完善三個方面著手，通過建立健全設備管理制度、優化測量技術方案、完善質量控制體系和加強人才培養等措施，全面提升測量工作水平。這些改進措施的實施將有效提高測量精度和工作效率，確保測量成果的可靠性，為高鐵工程建設提供更加精確的幾何控制基準，最終實現高鐵工程建設質量和運營安全的全面提升。

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