淺談無砟軌道CPIII控制網(wǎng)的測量

摘要：為了適應(yīng)鐵路客運專線軌道的穩(wěn)定性和平順性，除了對線下工程及軌道施工有嚴(yán)格的要求之外，為了保證這些施工過程中的高精度，相應(yīng)的就必須有一套完整的精密測量體系。普通鐵路控制網(wǎng)精度，已經(jīng)滿足不了無砟軌道施工，因此建立CPIII網(wǎng)就是必不可少的。CPIII網(wǎng)從底座板施工、軌道板精調(diào)、鋼軌精調(diào)等，都離不開CPIII網(wǎng)，所以CPIII網(wǎng)在高速鐵路施工中極為重要。

關(guān)鍵詞：CPIII網(wǎng) 自由設(shè)站邊角交會 測量機(jī)器人

1 概述

近年來，隨著高鐵在我國進(jìn)入高潮建設(shè)期，特別是時速高達(dá)350公里/時的無砟軌道，速度之快，對軌道的定位精度達(dá)到了毫米級，對測量的精度要求也極為苛刻。為了實現(xiàn)高精度，CPIII控制網(wǎng)就是最基本保證。測量機(jī)器人、機(jī)載自動化程序、電子水準(zhǔn)儀等等，是完成本網(wǎng)的基本工具。

2 CPIII網(wǎng)建網(wǎng)前準(zhǔn)備工作

①CPIII網(wǎng)應(yīng)在線下工程竣工，沉降評估過后施測。②橋下CPI、CPII控制網(wǎng)復(fù)測（以設(shè)計院最近復(fù)測為準(zhǔn)）。③編寫CPIII布網(wǎng)方案交評估單位審核。

3 CPIII建網(wǎng)作業(yè)流程

3.1 石武客專衛(wèi)共特大橋處于橋梁段，橋面上觀測橋下CPII很困難，為了保證CPⅢ平面網(wǎng)每600m左右（400～800m）聯(lián)測一個CPⅡ點，而自由測站至CPⅡ點的距離又不宜大于300m。所以當(dāng)CPII點位密度和位置不滿足要求時，應(yīng)按同精度擴(kuò)展方式補(bǔ)設(shè)加密CPII。CPII應(yīng)采用左右交替布設(shè)于橋梁固定支座端。加密CPII成果由建設(shè)單位進(jìn)行評估，應(yīng)滿足CPIII建網(wǎng)精度。

3.2埋設(shè)CPIII點，沿線路兩側(cè)約每隔60m一對布設(shè)在防撞墻固定支座端位置。（如右圖）

3.3 CPIII點的編號 CPIII點編號原則：CPIII點按照公里數(shù)遞增進(jìn)行編號，其編號反映里程數(shù)。CPIII點以數(shù)字CPIII為代碼，處于里程增大方向軌道左側(cè)的點編號為奇數(shù)，右側(cè)的點為偶數(shù)。

3.4 CPIII儀器配備 儀器配備及精度等級：全站儀為徠卡TCRA1201+，具有自動目標(biāo)搜索、自動照準(zhǔn)、自動觀測、自動記錄功能。標(biāo)稱精度：方向觀測中誤差±1″，測距中誤差±（1mm+2ppm）。棱鏡為德國進(jìn)口Sinning棱鏡，棱鏡常數(shù)為-33.9mm。該棱鏡與TCRA1201+全站儀配套使用時，新建棱鏡常數(shù)+0.5mm。電子水準(zhǔn)儀為天寶DiNi03，標(biāo)稱精度：高差中誤差≤0.3mm/km以及配套的銦瓦水準(zhǔn)尺及尺墊。所用儀器均經(jīng)測繪儀器計量定點單位檢定合格，并在有效期內(nèi)。

3.5 CPIII平面采集 ①CPIII平面測量方法：采用自由設(shè)站邊角交會法。②CPIII觀測技術(shù)指標(biāo)。CPIII觀測自由測站間距一般約為120m，自由測站至CPIII點最遠(yuǎn)距離不應(yīng)大于180m，距高等級點最大不超過300m。CPIII點保證至少有3個自由測站的方向和距離觀測，如圖所示：

3.6 CPIII平面內(nèi)業(yè)處理 ①將儀器中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，采用鐵道部評審?fù)ㄟ^的鐵三院TSDI_HRSADJ平差軟件中的測站平差程序檢查外業(yè)是否超限。合格之后，利用橋面高程做一個測站概略高程統(tǒng)計用作平差計算。②采用測站平差程序生成cacl平差文件，先進(jìn)行獨立平差，只用CPII成果約束平差。最后搭接平差，把與上段搭接的CPIII點復(fù)測成果和CPII一起作為已知點約束平差。③平差精度指標(biāo)：CPII方向觀測值≤4″，距離觀測值≤4mm，CPIII的方向觀測值≤3″，距離觀測值≤2mm，相鄰點相對精度1mm。④將CPIII獨立平差成果上一段搭接點的成果作比較，限差≤3mm，，搭接平差的成果中，未做約束的點與上一段的成果作比較，差值不易大于1mm。

3.7 CPIII高程采集

3.7.1 加密二等水準(zhǔn)點上橋。由于CPIII點位于橋上，橋面與地面高差過大，直接將線路水準(zhǔn)基點高程傳遞到橋面CPIII上比較困難，且精度不高，因此采用不量儀器和棱鏡高的中間設(shè)站三角高程測量法傳遞，（注意橋上、橋下棱鏡及棱鏡連接桿均同CPIII預(yù)埋件相同），直接求得1與3點高差。如右圖：

首先在該段橋下布設(shè)三角高程傳遞臨時水準(zhǔn)點共計3個，單支往返聯(lián)測已知水準(zhǔn)點3個。然后采用上述三角高程法，變換儀器高獨立測量兩遍，注意儀器與棱鏡的距離≤100m，最大不超過150m，前后視距差≤5m，觀測時，應(yīng)準(zhǔn)確測量溫度、氣壓以便進(jìn)行邊長改正。三角高程傳遞的技術(shù)指標(biāo)：

最后橋上加密點貫通按照國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范要求觀測。特別注意，在水準(zhǔn)聯(lián)測和三角高程觀測時，棱鏡中心與水準(zhǔn)桿之間的常數(shù)差轉(zhuǎn)換。

3.7.2 CPIII高程測量

①CPIII高程測量采用下圖觀測

這樣的線路保證相鄰四個CPIII點之間形成一個閉合環(huán)。左邊第一個閉合環(huán)的四個高差應(yīng)由兩個測站完成，其他閉合環(huán)的三個高差可由一個測站按照后-前-前-后測量，每一個測段至少與3個二等水準(zhǔn)點聯(lián)測，形成檢核。

②CPIII高程測量技術(shù)要求

精密水準(zhǔn)觀測主要技術(shù)要求

3.8 CPIII高程數(shù)據(jù)處理

3.8.1 在對CPIII數(shù)據(jù)處理之前，先對加密二等水準(zhǔn)點進(jìn)行平差計算，首先為橋下聯(lián)測數(shù)據(jù)做一個BM文件（橋下已知高程點）例如■，橋下水準(zhǔn)聯(lián)測數(shù)據(jù)合并一個文件，橋上水準(zhǔn)聯(lián)測數(shù)據(jù)合并一個文件，然后分別采用中鐵二院與西南交大聯(lián)合開發(fā)的高速鐵路通用平差軟件Survey Adjust進(jìn)行分別平差，生成Ini文件。

三角高程數(shù)據(jù)，采用鐵三院測站平差軟件處理之后，整理出一個EXCEL的高差文件如圖所示：

上述三個Ini文件合并，并加上橋下水準(zhǔn)點高程，如圖所示。最后采用Survey Adjust軟件平差，平差得到橋上加密二等水準(zhǔn)點高程。

3.8.2 CPIII同樣采用Survey Adjust軟件平差，首先檢查外業(yè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)測段存在超限，應(yīng)外業(yè)重測，外業(yè)數(shù)據(jù)合格后方可平差。水準(zhǔn)測量作業(yè)結(jié)束后，每條水準(zhǔn)路線應(yīng)按測段往返測高差不符值計算偶然中誤差MΔ；當(dāng)水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過20個時，還應(yīng)按環(huán)線閉合差計算Mw。MΔ和Mw應(yīng)符合下表要求：

3.8.3 為保證各施測段落間CPIII高程控制網(wǎng)測量精度的平穩(wěn)過渡，本段CPIII高程平差將與已測段重疊的連續(xù)3對CPIII點全部作為高程平差起算點平差。

4 總結(jié)

通過觀測CPIII網(wǎng)，了解CPIII網(wǎng)的用途以及在觀測過程遇到的問題的處理，在以后觀測中應(yīng)注意以下幾方面：第一，在每次進(jìn)行施測前，都要對全站儀的橫軸和豎軸進(jìn)行校正。邊長觀測應(yīng)進(jìn)行溫度、氣壓等氣象元素改正。第二，CPIII點的編號編輯時，每次在輸入儀器時，要確認(rèn)一下是否輸入正確，否則會造成內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作量。第三，在進(jìn)行三角高程傳遞時，一定要考慮視野開闊的地方作業(yè)。第四，在進(jìn)行高程測量時，CPIII桿件務(wù)必要插到底部，否則會導(dǎo)致這些點的錯誤，在進(jìn)行復(fù)測時，造成同一點高程對應(yīng)不上。第五，現(xiàn)場測量人員一定要按照規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格操作，避免造成人為誤差。

參考文獻(xiàn)：

[1]客運專線無砟軌道鐵路工程測量技術(shù).中國鐵道出版社，2008.

[2]《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-2009）.

[3]《精密工程測量規(guī)范》（GB/T15314-94）.

作者簡介：梁朋朋（1984-），男，河南焦作人，畢業(yè)于平頂山工學(xué)院，助理工程師。