分析高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点

分析高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点

摘要：随着社会的发展，人们对交通出行的需求越来越大，由于我国有着人口众多，地域广大等特点，所以铁路交通被选为第一出行工具，但是随着人们对交通质量的要求不断提高，传统的铁路交通已经不能达到人们的要求。高速铁路的诞生满足了人们的出行需要，所以建设高速铁路成了我国铁路发展的主要方向。测量学作为铁道工程中的主要控制技术，在高速铁路的建设中倍受重视，本人曾经参加过沪杭高速铁路测控点埋设、及测控工作，在本文以实际工作经验对高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点进行分析，望广大同行给予指导。

关键词：控制网设置等级

中图分类号：u238 文献标识码：a 文章编号：

引言：

高速铁路的设计时速为300~350km/h，精密测量技术可以有效保证列车在运行状态下的安全性和舒适性。高速铁路的测量误差控制在0.01毫米的范围内，所以传统的铁路测量技术已经不能适用于高速铁路的建设要求，所以为了实现高速铁路的平稳性，就必须应用新的测量技术。

一．工程概况

沪杭高速铁路的的设计时速为300km/h，全长158.8公里，线路由无砟轨道和无缝钢管组成，轨道正线距离为5m。最大坡度为2%。沪杭高铁工程广泛采用了新技术、新结构、新工艺。全线软土分布

广泛深厚，成因复杂，多处存在区域地面沉降，地基处理和工后沉降控制极为困难，全线桥梁总长占线路长度比重高达90%。所以测量控制技术繁重，尤其在控制点埋设，和控制网测量等方法都存在着重大技术难题。

二．高速铁路精密测量体系的特点

高速铁路通常采用三网合一的监测方法，高速铁路的监测体系将大地水准测量、平面测量相互结合，并形成了勘测控制网、施工测控网、维护控制网。由于高速铁路属于无砟轨道。所以对施工技术要求很高，将工程测量网等级分为三个即ｃｐｉ控制网、ｃｐⅱ控制网、ｃｐiii控制网。这三个控制网在不同的施工环境下都有着不同的应用。例如在勘测阶段所使用的监测网为cpi和cpii，这两种监测网主要为设计和地质部门提供基础测量数据，以供对线路进行设计和规划使用。在施工中就要应用施工测控网，我们会同时使用ｃｐｉ控制网、ｃｐⅱ控制网、ｃｐiii控制网。以满足施工中的各种情况。而在维修的过程中会大量使用ｃｐⅱ控制网、ｃｐiii 控制网。控制网要满足高速铁路建设的需求，要在设计、施工和运营阶段形成空间性的几何体位，来满足实际管理需求。另外控制的建立也可提高对高程控制的测量必要性，高速铁路对标高的控制及其严格，其标准控制在0.01毫米的范围内，所以控制网的建立有助于保证标高控制质量。

建立框架控制网

高速铁路建立框架控制网，是在沪杭高速铁路平面控制测量实践

经验基础上提出的。由于高速铁路线路长、地区跨越幅度大且平面控制网沿高速铁路呈带状布设。为了控制带状控制网的横向摆动，沿线必须每隔一定间距联测高等级的平面控制点，但是由于沿线国家高级控制点之间的兼容性差，基础平面控制网ｃｐｉ经国家点约束后使高精度的cｐｉ控制网发生扭曲，大大降低了cｐｉ控制点间的相对精度，个别地段经国家点约束后的ｃｐｉ控制点问甚至不能满足要求的cｐｉ控制点相对中误差≤１／１８００００。在测量中不得不采用一个点和一个方向的约束方式进行cｐｉ控制网平差，但这种平差方式给ｃｐｉ控制网复测带来不便。为此，在哈大、高速铁路平面控制测量首先采用ｇｐｓ精密定位测量方法建立高

精度的框架控制网，作为高速铁路平面控制测量的起算基准，不仅提高了ｃｐｉ控制网的精度，也为平面控制网复测提供了基准。1.高速铁路平面控制网的分级布网（见图1）

平面控制网分级布网的原则是高速铁路工程测量平面控制网上

建立框架控制网。基础网分三级布设，第一级为基础平面控制网（ｃｐｉ），主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；第二级为线路平面控制网（ｃｐii），主要为勘测和施工提供控制基准；第三级为轨道高速铁路工程测量平面控制网应在框架控制网。这样就能保证测量控制网的精度在满足线下工程施工控制测量要求的同时

能满足轨道铺设的精度要求，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小。而轨道的铺设施工和线下工程路基、桥梁、隧道、站台等工程的施工放样，是通过由各级平面高程控制网组成

的测量系统来实现的，为了保证轨道与线下工程路基、桥梁、隧道、站台的空间位置坐标、高程相匹配协调，必须按分级控制的原则建立铁路测量控制网。

平面坐标系统的总体布置都是根据边长投影变形值≤１０ｍｍ

／ｋｍ的工程建立的独立坐标系。高速铁路工程对测量要求十分精确，施工中要保证结构的尺度统一，所以形成由坐标反算的边长值与现场实测值相同。但是实际的情况却不同，因为地球不是标准的正圆体，运用投影法测量所得到的数据，用于几何图形的投影时会产生很大的误差，、误差值最大能达到３４０ｒａｍ／ｋｉｎ。这对无砟轨道的测量控制影响很大，并且对整个工程形成系统性的影响。所以在实际控制点设置中一定要选择投影边长最小的点，边长投影越小误差相对越小。

在西欧等国高速铁路采用ｍｋｓ定义的特殊技术平面坐标系统。ｍｋｓ可把地球表面正形投影到设计和计算平面上，发生的长度变形限定在１０ｍｍ／ｋｍ的数量级上，即投影变形误差控制在１／１０００００以内。同时沪杭高速铁路无砟轨道控制网的测量实践也表明，在满足边长投影长度变形值不大于１０ｍｍ／ｋｍ的条件下，进行轨道工程施工可不进行边长投影改正，直接利用坐标反算距离进行施工测量，ｃｐⅲ观测距离不需进行平差计算就可满足其他控制网在实际使用中的精度要求。

2.高程控制测量的布网要求

在高速铁路施工中对高程的控制分为两种形式进行控制，首先建

立一个道路水准点，这个水准点主要用于施工和设计勘察，第二个为轨道控制点，这是用来控制高速铁路开通后用来维修扩建所用的高程水准点。我们在实际施工中会利用自由测站的交会网对铺轨进行标高控制，这就是所说的cpiii点而且在对轨道板铺设时也可以用于标高控制，这样就可以满足高速铁路的施工技术要求，一般情况下加密点的间距在60m左右。cpiii控制网一般采用自由测站进行控制网的构件，并且通过ｃｐｉ控制网、ｃｐⅱ控制网就行符合平差。cpiii控制网也是布置为三角形控制网，并且分为4个方向进行交会。cpiii控制网点在实际的使用上比临时导线点更优越，并具有如下优点。

（１）点位布置合理。满足理论上的等边三角形布网，而且有效缩短在铺轨和后期精调中的质量控制。

（２）形成合理的控制网络，而且监测可靠性高，cpiii可以对高程和平面测量进行同时应用，而且对提高网络的可靠性和测量的精确程度有很大帮助。

（３）相邻控制网距离合理，对轨道高程控制能起到一定的平稳作用。

（４）控制点能进行标志性对中，可以对自由测站进行误差纠偏，并且消除了误差所产生

对控制网精度的影响。

四．结构物监测网

在沪杭高铁工程广泛采用了新技术、新结构、新工艺。全线软土