運營高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測評估方法研究

張宇昕 張獻州，2 葉一鳴 羅文彬，2 李京強

(1.西南交通大學地球科學與環(huán)境工程學院，四川成都 611756；2.西南交通大學高速鐵路運營安全空間信息技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，四川成都 611756；3.上海鐵路經(jīng)濟開發(fā)有限公司，上海 200071)

高速鐵路精密測量控制網(wǎng)是勘測、施工、運營維護階段測量工作的基準，影響高速鐵路測量工作的精度及可靠性[1]。在運營階段，需進行高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測，并對其進行維護及更新。目前，高速鐵路測量工作存在項目龐大、文件混亂、監(jiān)管不當、標準化程度差等現(xiàn)象[2]。對復(fù)雜、海量的高速鐵路測量數(shù)據(jù)，應(yīng)進行合理有效的質(zhì)量控制與管理，才能保障高速鐵路行車安全與平穩(wěn)[3]。對運營期高速鐵路復(fù)測工作全過程進行咨詢評估及驗收工作，是高速鐵路測量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[4-5]。

1 運營高鐵精測網(wǎng)復(fù)測內(nèi)容及重要性

高速鐵路必須具有非常高的平順性和精確的幾何線性參數(shù)，傳統(tǒng)鐵路測量方法已不能滿足高速鐵路建設(shè)的要求[6]。我國的高速鐵路工程測量體系在不斷探索中逐漸完善，現(xiàn)已形成分級布設(shè)、三網(wǎng)合一的高鐵測量體系。三網(wǎng)即勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)，統(tǒng)稱為高速鐵路精密測量控制網(wǎng)(簡稱精測網(wǎng))[7]。全線定期復(fù)測內(nèi)容包括CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ、線路水準基點控制網(wǎng)和線上加密水準點的測量。復(fù)測周期不宜超過3年(最長不應(yīng)超過5年)。其中，線路水準基點、線上加密水準點、CPⅢ高程網(wǎng)在開通運營后兩年內(nèi)復(fù)測一次[8]。

目前的高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測評估方法主要針對建設(shè)期[9]，而對運營期高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測評估的研究較少。以下依托某鐵路局運營期高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測咨詢評估項目開展研究，主要包含運營高鐵正線、站線及相關(guān)聯(lián)絡(luò)線的精測網(wǎng)平面復(fù)測(CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ平面控制網(wǎng))，精測網(wǎng)高程復(fù)測(線路變形監(jiān)測基準網(wǎng)、構(gòu)筑物監(jiān)測點及線上CPⅢ高程控制網(wǎng))，基礎(chǔ)變形監(jiān)測(CPⅢ平面不定期復(fù)測、斷面沉降監(jiān)測、橫向變形監(jiān)測)等咨詢評估工作。該項目涉及十幾條運營鐵路(總運營里程達3 162 km)，具有規(guī)模龐大、涉及測量項目部及線路眾多、線路情況復(fù)雜多樣、數(shù)據(jù)類型豐富、數(shù)據(jù)量大等特點，給咨詢評估工作帶來巨大的挑戰(zhàn)。

2 運營高鐵精測網(wǎng)復(fù)測內(nèi)容及重要性

2.1 咨詢評估流程分析

以上述項目為例，測量工作由各測量項目部完成，咨詢評估單位對測量作業(yè)過程及成果進行審查評估，同時協(xié)助測量公司對測量項目部進行管理。

咨詢評估工作主要流程如圖1所示。

由圖1可知，高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測成果存在三重質(zhì)檢環(huán)節(jié):①測量項目部內(nèi)部質(zhì)檢；②測量公司對項目部提交的成果進行質(zhì)檢；③評估單位對測量成果進行審查、評估。三重質(zhì)檢合格后的測量成果方能提交工務(wù)部門，作為鐵路調(diào)軌、調(diào)速等工作的依據(jù)。其中，咨詢評估工作還涉及方案審查、過程指導(dǎo)、成果評估、問題反饋等環(huán)節(jié)，可對測量的全過程進行質(zhì)量把控制[10]。

2.2 評估規(guī)程及要求

評估規(guī)程、標準制定在整個測量項目中尤為重要，是測量及評估工作的綱領(lǐng)。在項目啟動之初，咨詢評估單位應(yīng)制定相應(yīng)的作業(yè)指導(dǎo)書、評估大綱、各類補充規(guī)定等，為測量工作的開展提供依據(jù)及指導(dǎo)，并且應(yīng)根據(jù)項目進展情況，及時對指導(dǎo)性文件進行補充及完善[11]。

(1)評估技術(shù)標準建設(shè)

在該項目中，評估單位制定的主要指導(dǎo)性文件如表1所示。

(2)其他精細化質(zhì)量控制方法

根據(jù)該項目情況，評估單位還制定了一系列具體要求，如:《測點編號、原始數(shù)據(jù)命名、原始數(shù)據(jù)提交要求及補充說明》、《測量成果提交要求及說明》、《測量作業(yè)項目部技術(shù)總結(jié)報告模板》、《各類監(jiān)測成果-入庫模板》、《各類構(gòu)筑物、監(jiān)測點屬性信息-入庫模板》等。各類評估要求、數(shù)據(jù)提交模板的制定，可有效地規(guī)范數(shù)據(jù)提交形式，減少格式不一致、數(shù)據(jù)混亂、文檔歸 類混亂等情況。

圖1 運營高鐵精測網(wǎng)復(fù)測咨詢評估主要流程

表1 咨詢評估單位在該項目中制定的主要指導(dǎo)性文件

3 質(zhì)量控制環(huán)節(jié)

3.1 評估單位內(nèi)部管理

高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測項目規(guī)模大、涉及作業(yè)項目部與線路眾多、數(shù)據(jù)量大、文件類型豐富，咨詢評估單位的內(nèi)部管理對評估工作的有序開展至關(guān)重要。針對該項目的具體情況，咨詢評估單位應(yīng)形成以下管理制度。

(1)專人專項

專人專項制度即一個評估人員負責某條線路某項監(jiān)測工作的評估，利于掌握該線路的長期監(jiān)測情況。

(2)多級審核

評估報告、問題反饋均由技術(shù)人員進行復(fù)核，最終由項目負責人審核，多級審核制度能提高評估結(jié)論的可靠性。

(3)每周會議

對典型問題或疑難問題進行討論，編寫會議紀要并存檔，形成階段性評估意見。

(4)及時評估

評估單位應(yīng)于收到成果后1周內(nèi)進行評估，對于應(yīng)急測量成果應(yīng)在1～3日內(nèi)評估，評估單位要嚴格控制評估進度，以保證評估結(jié)論的及時性。

(5)溝通反饋

對評估過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時溝通反饋，保證評估過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(6)信息化管理

可采用B/S架構(gòu)開發(fā)精測網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各層級單位之間的數(shù)據(jù)傳輸、存儲、查詢與數(shù)字化管理[12]。

3.2 方案審核及作業(yè)指導(dǎo)

在施工測量質(zhì)量監(jiān)控中，要堅持事前控制的原則，在實施方案審核中應(yīng)加強測量技術(shù)質(zhì)量管理[13]，著重檢查內(nèi)容的完整性、合理性、規(guī)范性、邏輯一致性。

實施方案評估要點包括:項目方案概述明確、技術(shù)標準正確、范圍清晰、依據(jù)充分；方案需結(jié)合高速鐵路特點及特定的工程需要，有較強的針對性；對外業(yè)測量及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方法進行合理優(yōu)化，使其符合規(guī)范要求；突出工作重點、難點，針對重難點提出解決方案；安全、質(zhì)量保障體系健全，工作制度及工作計劃完備。

實施方案評估可有效地提高技術(shù)方案的合理性、規(guī)范性?！毒珳y網(wǎng)復(fù)測與基礎(chǔ)變形監(jiān)測作業(yè)指導(dǎo)書》詳細規(guī)定了各項測量工作的方法及相關(guān)指標，可為內(nèi)外業(yè)工作提供指導(dǎo)，也可采用技術(shù)培訓、旁站指導(dǎo)、郵件往來等方式進行作業(yè)指導(dǎo)。

3.3 成果質(zhì)量檢查

(1)數(shù)學精度檢核

使用不同數(shù)據(jù)處理軟件獨立驗算每千米偶然中誤差、每千米全中誤差、最弱點高程中誤差、附合路線或環(huán)閉合差的符合性[14]。

(2)觀測質(zhì)量

儀器類型與測量等級的符合性；觀測條件、觀測方法、間歇與檢測方法、水準聯(lián)測和接測方法的正確性；測站觀測誤差的符合性；測段、區(qū)段、路線閉合差的符合性；測站、測段數(shù)據(jù)計算的正確性。

(3)計算質(zhì)量

高程系統(tǒng)采用的正確性；起算點等級、個數(shù)及分布情況；起算點數(shù)據(jù)正確性、起算點兼容性；高差改正方法正確性、齊全性；計算方法及結(jié)果的正確性；驗算指標符合性及齊全性。

(4)選點質(zhì)量

網(wǎng)形結(jié)構(gòu)及點位密度合理性；測段長度及區(qū)段長度的符合性；控制網(wǎng)、環(huán)線、路線圖的完整性和正確性；觀測條件、地質(zhì)條件、穩(wěn)定性條件、永久性條件的符合性；選點照片或影像資料的完整性、正確性；點名、點號、概略位置正確性；點位說明的正確性。

(5)埋石質(zhì)量

埋石坑位的規(guī)范性和尺寸的符合性；標石、標志類型、規(guī)格和預(yù)制的規(guī)整性；標石的埋設(shè)和外部整飾的規(guī)范性；水準點埋石照片或影像資料的完整性、正確性；委托保管手續(xù)、內(nèi)容的齊全性和正確性。

(6)資料完整性

技術(shù)總結(jié)、檢查報告及成果資料的完整性，資料裝訂的規(guī)整性、資料的正確性。

評估單位應(yīng)依據(jù)相關(guān)規(guī)范與技術(shù)規(guī)程對精測網(wǎng)復(fù)測成果進行精確驗算(可對全部數(shù)據(jù)進行解算，也可按一定批次隨機抽驗，必須保證抽檢符合隨機概率要求)，并及時反饋問題。測量項目部應(yīng)對不合格數(shù)據(jù)進行補測、重測或說明，從而提高成果的規(guī)范性與可靠性。

3.4 評估報告制度

評估單位在項目進程中出具的評估報告包含以下三種類型。

(1)具體監(jiān)測報告

例如某線路某年度精測網(wǎng)成果評估報告，提出評估分析、評估結(jié)論及合理化建議等。

(2)周期性報告

對本階段的評估工作進行總結(jié)，并統(tǒng)一反饋本階段發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題、評估不通過情況。

(3)評估工作報告

主要包含本階段的測量工作量及評估工作量，以便測量公司及鐵路局進行驗工計價工作。

3.5 工作量統(tǒng)計制度

在實際評估工作中發(fā)現(xiàn)，工作量統(tǒng)計環(huán)節(jié)能對整個測量工作起到較好的監(jiān)督作用?！禭XX工作量統(tǒng)計實施細則》詳細規(guī)定了各項測量工作的統(tǒng)計原則以及評估單位的計價原則，并提供各個階段的統(tǒng)計值，對測量總公司管理測量項目部起到很大的輔助作用。

工作量統(tǒng)計原則有:精測網(wǎng)復(fù)測各項工作量一般在全線精測網(wǎng)復(fù)測工作結(jié)束后進行統(tǒng)計，基本與全線長度一致；重點地段變形監(jiān)測實測里程以起算點間里程為準；線形測量實測里程以監(jiān)測成果表的起止里程為準等。工作量統(tǒng)計中的規(guī)范性避免了工程中一些虛報工作量、工作量統(tǒng)計混亂、進度管理不當?shù)惹闆r，有助于工程進度的推進。

評估計費中的系數(shù)計費法:重復(fù)評估時按重復(fù)次數(shù)對應(yīng)的系數(shù)乘以單價計算評估費用；延遲提交時按延遲周數(shù)對應(yīng)的系數(shù)乘以單價計算費用。

3.6 評審驗收環(huán)節(jié)

評審驗收環(huán)節(jié)為各單位交流、階段性工作總結(jié)、下一階段工作部署的重要環(huán)節(jié)，屆時將由測量公司組織各測量項目部、評估單位、專家評審委員進行工作驗收。評估單位在驗收會之前會準備大量評估材料、評估結(jié)論意見等，并在會議期間提出近期評估工作中發(fā)現(xiàn)的典型問題，其對下一階段測量工作的規(guī)范性有著重要影響。

4 重難點分析

該項目評估過程中的重難點問題集中在各級控制網(wǎng)的基準選取、復(fù)測成果更新、變形情況分析等方面。

4.1 基準選取

應(yīng)檢查起算點的兼容性、分布的合理性以及標石的穩(wěn)定性和完好性[15]。評估單位應(yīng)對測量項目部選取的起算點進行穩(wěn)定性與兼容性檢查，并結(jié)合線路情況進行分析，以判斷基準選取是否合理。

4.2 復(fù)測成果更新

復(fù)測成果更新包含平面成果更新及高程成果更新，平面成果更新一般指CPⅠ、CPⅡ復(fù)測坐標成果更新，高程成果更新一般指線路水準基點高程、CPⅢ高程成果更新。復(fù)測更新是精測網(wǎng)復(fù)測最大的難點，評估單位根據(jù)項目及線路情況，提出運營高速鐵路平面及高程復(fù)測更新處理的一般方法，運營高鐵精測網(wǎng)平面復(fù)測成果更新流程如圖2；運營高鐵精測網(wǎng)高程復(fù)測成果更新流程如圖3。

圖2 精測網(wǎng)平面復(fù)測成果更新流程

圖3 精測網(wǎng)高程復(fù)測成果更新流程

4.3 變形分析

變形分析中，咨詢評估單位應(yīng)重點檢查測量報告中有無對異常變形情況進行說明，若存在異常變形需查明情況，必要時進行二次復(fù)測。根據(jù)變形分析結(jié)果，結(jié)合工程特點與結(jié)構(gòu)特征，進一步分析變形情況對線路結(jié)構(gòu)、軌道平順性造成的影響，如路堤區(qū)段沉降變形平均速率最大，路塹區(qū)段次之，過渡段最小，但過渡段區(qū)段路基容易產(chǎn)生差異沉降等[16]。

其他評估重點:技術(shù)方案的編制、控制點布網(wǎng)埋石、外業(yè)測量數(shù)據(jù)質(zhì)量、測量成果精度及可靠性；技術(shù)報告中是否表述清楚、內(nèi)容完整、說明充分、格式正確；監(jiān)測日期是否符合要求；上傳日期、審核日期是否在限期內(nèi)，問題反饋是否及時等。

5 結(jié)束語

基于某大型運營期高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測長期評估經(jīng)驗，對評估技術(shù)體系、評估流程、評估規(guī)程、重難點問題及各個質(zhì)量控制環(huán)節(jié)進行分析，得出以下結(jié)論。

(1)流程化、規(guī)范化的評估工作是精測網(wǎng)復(fù)測順利開展的基礎(chǔ)。

(2)測量項目全過程咨詢評估是測量數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的重要保障。

(3)運營高鐵精測網(wǎng)復(fù)測評估工作的重難點問題集中在各級控制網(wǎng)的基準選取、復(fù)測成果更新、變形情況分析等方面。