高速鐵路無(wú)砟軌道CPIII控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)探討

劉玉國(guó)

摘 要：隨著鐵路運(yùn)輸不斷增速，鐵路工程建設(shè)對(duì)施工技術(shù)和測(cè)量技術(shù)的要求越來(lái)越高，無(wú)砟軌道CPIII控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)具有精度高、施工效果好的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在我國(guó)鐵路建設(shè)工程中得到了應(yīng)用。本文將對(duì)無(wú)砟軌道CPIII控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；無(wú)砟軌道；CPIII

1 概述

隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，鐵路列車(chē)運(yùn)行速度越來(lái)越快，對(duì)軌道穩(wěn)定性、平順性和連續(xù)性的要求也發(fā)生了相應(yīng)的改變。無(wú)砟軌道是一種新型的施工工藝，具有技術(shù)含量高，施工效果好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)鐵路工程中引入。由于該技術(shù)引入時(shí)間較短，還未形成成熟的理論體系，因此在施工過(guò)程中要對(duì)其精度進(jìn)行科學(xué)測(cè)量，確保無(wú)砟軌道鋪設(shè)精度滿(mǎn)足施工設(shè)計(jì)要求。本文將對(duì)高速鐵路無(wú)砟軌道CPIII控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行分析探討。

2 無(wú)砟軌道CPIII控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)分析

2.1 高鐵平面測(cè)量控制網(wǎng)各級(jí)別測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

高速鐵路平面測(cè)量控制網(wǎng)分為三個(gè)級(jí)別，分別為CPI、CPII和CPIII，為確保測(cè)量的規(guī)范性和系統(tǒng)性，所有級(jí)別的測(cè)量均采用國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)。各級(jí)別平面控制網(wǎng)測(cè)量要求可見(jiàn)表1所示。

備注：當(dāng)CPII測(cè)量方法為GPS時(shí)，CPI點(diǎn)間距為4km；若CPII測(cè)量方法為導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量時(shí)，則CPI點(diǎn)間距為4km一對(duì)相互通視的點(diǎn)。

2.2 CPIII控制測(cè)量基礎(chǔ)保障

首先， CPIII控制點(diǎn)測(cè)量技術(shù)要求。CPIII平面測(cè)量精度和高程精度的相對(duì)誤差控制在1mm以?xún)?nèi)，其中平面精度點(diǎn)位誤差要控制在5mm以?xún)?nèi)；全線(xiàn)平面坐標(biāo)和高程坐標(biāo)應(yīng)統(tǒng)一，平面投影變形要滿(mǎn)足無(wú)砟軌道要求（10mm/km）。

其次，CPIII控制網(wǎng)測(cè)量時(shí)機(jī)控制。應(yīng)在線(xiàn)下工程已經(jīng)竣工并驗(yàn)收合格后開(kāi)始 CPIII控制網(wǎng)測(cè)量工作；測(cè)量時(shí)，工程變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，滿(mǎn)足鋪設(shè)無(wú)砟軌道的要求，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：工程路基沉降達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)、橋梁墩臺(tái)沉降穩(wěn)定、橋梁上拱和收縮穩(wěn)定、隧道應(yīng)變力達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)、工程其他支擋部件變形趨于穩(wěn)定、各坐標(biāo)數(shù)據(jù)可靠。

2.3 測(cè)量方法分析

2.3.1 平面控制測(cè)量

第一，測(cè)量方法分析。平面控制測(cè)量所用儀器為全站儀，其為能自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)、完成測(cè)量任務(wù)的機(jī)器人，測(cè)量時(shí)角度誤差控制在±1″內(nèi)，距離測(cè)量精度不低于2mm+2ppm；測(cè)量原理為邊角交會(huì)法，將CPIII控制點(diǎn)的點(diǎn)間距設(shè)置為50-60m一對(duì)，第一站設(shè)在起始2對(duì)CPIII點(diǎn)之間，測(cè)量站點(diǎn)與前后兩對(duì)（共4個(gè)）CPIII點(diǎn)形成的角度和距離即為測(cè)量目標(biāo)；第一站需測(cè)量2對(duì)CPIII點(diǎn)，第二站測(cè)量4對(duì)CPIII點(diǎn)，第三站測(cè)量6對(duì)CPIII點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)共計(jì)12個(gè)，以后每站都要測(cè)量12個(gè)CPIII點(diǎn)，且至少觀測(cè)三次；水平角觀測(cè)與距離觀測(cè)同步進(jìn)行，由全站儀自動(dòng)完成。在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，每個(gè)CPIII點(diǎn)應(yīng)至少觀測(cè)3次；全自動(dòng)儀測(cè)量距離最遠(yuǎn)為150m，在結(jié)束1個(gè)測(cè)段后，3站可開(kāi)始測(cè)量，測(cè)量時(shí)要按照與開(kāi)始相反的順序進(jìn)行，兩者之間幾乎成為鏡面對(duì)稱(chēng)的關(guān)系，即倒數(shù)第三站測(cè)量12各CPIII點(diǎn)，倒數(shù)第二站測(cè)量8個(gè)CPIII點(diǎn)，最后一站測(cè)量4個(gè)CPIII點(diǎn)。

第二，與上一級(jí)CPII控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)注意事項(xiàng)。在測(cè)量時(shí)，應(yīng)與上一級(jí)（CPII）別的控制點(diǎn)形成聯(lián)測(cè)，一般在600m左右距離設(shè)置一個(gè)聯(lián)測(cè)點(diǎn)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)要與2個(gè)或2個(gè)以上線(xiàn)路上的自由測(cè)站進(jìn)行連接；在聯(lián)測(cè)高等級(jí)控制點(diǎn)時(shí)，至少要觀測(cè)3個(gè)完整測(cè)繪數(shù)據(jù)，且測(cè)量誤差控制在5mm以?xún)?nèi)。

2.3.2 高程測(cè)量控制

高程測(cè)量?jī)x器為水準(zhǔn)儀，測(cè)量方法為往返測(cè)量CPIII控制點(diǎn)，從而得到CPIII控制點(diǎn)的高程。水準(zhǔn)儀型號(hào)一般選用0.4mm/km的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，標(biāo)度精度大于DS1，具體測(cè)量方法如下：往測(cè)時(shí)選擇一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)作為測(cè)量起始點(diǎn)，將測(cè)量路線(xiàn)同側(cè)的CPIII點(diǎn)交替測(cè)量，測(cè)量側(cè)線(xiàn)另一側(cè)的CPIII則作為中視點(diǎn)，一直測(cè)量到下一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)結(jié)束測(cè)量；返測(cè)時(shí)，將往測(cè)的結(jié)束點(diǎn)作為起始點(diǎn)，原來(lái)的中視點(diǎn)則作為交替測(cè)點(diǎn)，而交替測(cè)點(diǎn)則作為中視點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量即可。

2.4 數(shù)據(jù)處理

在CPIII測(cè)量中，所有數(shù)據(jù)測(cè)量均采用全站儀完成，因此數(shù)據(jù)分析和處理工作則需要通過(guò)專(zhuān)用的數(shù)據(jù)處理軟件完成，但所用軟件需通過(guò)鐵道部相關(guān)部門(mén)鑒定。

2.5 精度控制措施

在平面測(cè)量時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在隧道邊墻離水溝頂面30-50cm處，為消除以往使用對(duì)點(diǎn)器對(duì)中整平造成的誤差，提高測(cè)量精度，可采取強(qiáng)制對(duì)中的方法予以消除。具體方法是在觀測(cè)點(diǎn)打孔，插入專(zhuān)用的插銷(xiāo)，然后在插銷(xiāo)上裝設(shè)反射鏡進(jìn)行測(cè)量。該測(cè)量方法精度不高，且中間產(chǎn)生的誤差會(huì)傳遞到下一環(huán)節(jié)，因此應(yīng)采取多次重復(fù)測(cè)量的方法減小誤差；數(shù)據(jù)處理軟件要正規(guī)合格，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.6 CPIII控制網(wǎng)測(cè)量結(jié)果

完成測(cè)量后，應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行匯總，制作軌道控制網(wǎng)測(cè)量成果資料包。資料中應(yīng)包含的內(nèi)容有：測(cè)量方案設(shè)計(jì)書(shū)、平面、高程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)示意圖、儀器鑒定證書(shū)、室外作業(yè)觀測(cè)原始數(shù)據(jù)、評(píng)查計(jì)算報(bào)告、控制網(wǎng)成果、測(cè)量技術(shù)總結(jié)及其他附件。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)鐵路運(yùn)輸部門(mén)發(fā)展極為迅速，鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模和建設(shè)速度的加快提高了對(duì)工程質(zhì)量的要求，同時(shí)也向鐵路工程測(cè)量提出了更高的挑戰(zhàn)。我國(guó)鐵路工程自引入無(wú)砟軌道鋪設(shè)技術(shù)后，開(kāi)始向高科技、自動(dòng)化的測(cè)量方向邁進(jìn)，而該類(lèi)工程施工經(jīng)驗(yàn)的不斷累積，也將進(jìn)一步完善我國(guó)關(guān)于該技術(shù)的管理理論和結(jié)構(gòu)理論，從而縮短我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距。

參考文獻(xiàn)：

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