高速铁路精密工程控制网复测技术研究

高速铁路精密工程控制网复测技术研究

姚强强

甘肃铁道综合工程勘察院有限公司甘肃兰州730030

摘要：随着铁路建设技术的不断发展，对轨道的稳定性和平顺度的要求也在不断提高，与此同时，对保证线路衔接的控制测量工作也提出了更高的要求。由于高速铁路从勘测、设计、施工到运营维护需要经过很长一个周期，控制点容易受到环境变化、施工干扰等外界多种因素的影响，可能存在不同程度的位移和损坏现象，进而会影响到施工与运营维护阶段的测量工作。若控制点发生位移而未被及时发现，后续施工和运营维护时仍采用原测数据，就会产生粗差，对工程质量造成影响，甚至会引起重大质量事故和影响列车运营安全，因此定期进行控制网的复测和评价控制点的稳定性是一项非常重要的工作。本文着重对基础平面控制网（CPI）、线路平面控制网（CPII）以及二等水准点控制网的复测技术进行重点研究分析。

关键词：高速铁路；精密工程；控制网复测技术

1高速铁路精密工程测量体系的概况

1.1高速铁路精密工程测量的内容

从我国现阶段的高速铁路建设情况出发，精密工程测量主要用于铁路勘测的施工、设计、维护及验收等方面。甚至可以说精密工程测量是整个高速铁路建设工程中不可或缺的一部分，对提升工程的整体性及工程质量具有重要意义。其测量的内容包括多方面，例如对铁路运行的维护的测量、对轨道施工的测量及对高速铁路平面高程控制的测量。对提升高速铁路的整体指质量而言，这些测量内容都可以作为重要的参考依据，所以工作人员必须重视精密测量技术的研发。

1.2高速铁路精密工程测量的目的

高速铁路建设的所有环节及目的都具有一致性，也就是从根本上保证高速铁路的行驶安全、铁路通行的速度及工程建设的整体质量。作为高速铁路工程的关键环节，工作人员在进性精密工程测量环节时要具体问题具体分析，合理设计各级平面高层控制网，确保其处于精密测量网的控制之中。由于高速铁路的建设要求较高，工作人员在开始精密测量之前要确保轨道的平顺性，严格按照预定路线施工，将偏差的进度控制在毫米范围内（具体详见表1），从而有效提升车辆行驶的舒适性及安全性。

表1高速铁路轨道线间距、轨道中线、轨面高程允许偏差

2高速铁路精密工程控制网复测技术

2.1控制网的设计

前期勘察设计测量中，测量控制网的设计内容包含了平面控制网和高程控制网，在具体设计过程中：①平面控制网的设计，必须考虑高斯投影、基于高程投影边长变形基础的平面坐标系统选择、平差基准选择等因素；②高程控制网的设计，必须严格按照国家高程基准水准测量规范要求进行。

2.2建设框架控制网和基础控制网

在高速铁路测量控制网中，框架控制网是其根本的技术基础和有力支撑，其他各类基础控制网的建立都是在框架控制网的基础上进行的。基础控制网在高速铁路工程中，主要为勘察测量、工程施工、运营维护提供基础的坐标基准。框架控制网与基础控制网共同构成了前期勘察测量工作的初步环节。

2.3建立线路平面控制网和高程控制网

线路控制网建立主要目的是为后续勘察、施工提供测量控制基准，其是在基础控制网的基础上建立的。在建立线路控制网同时，必须结合水准基点，并引入高程控制网。建立线路控制网和高程控制网，主要是为勘察测量进行定测服务。在前期勘察工作顺利完成后，则应结合基础控制网、线路控制网进行施工测量，并建立变形监测网。在施工阶段，基于框架控制网的基础上，建立轨道控制网，为轨道施工、运营维护提供测量的控制基准。同时，根据轨道铺设测量、变形监测测量，开展高速铁路日常运营维护测量工作，以保证高速铁路运营的安全性、稳定性。布设高程控制网主要采取分级布网、逐级控制的方式，布设基岩标必须根据二等水准路线联测间隔50~100km左右，将其与线路中心的距离控制在200m左右；同时，将深埋水准点布设在联测沿线每间隔距离25km左右的地方，将其与线路中心的距离控制在150m左右。建设高程控制网的过程中，必须联测至少3个以上不低于国家二等水准测量精度规定的水准点，将高程联测到1985高程国家基准，并在此基础上布设二等水准路线，同时对浅埋水准点进行联测。

3平面控制网复测数据处理与质量检核

3.1基线向量解算与平差

平面基础控制网采用GPS观测，包括CP0控制点和CPI、CPII控制点，观测完成采用基线处理软件，完成基线向量的解算处理。基线向量精度满足规范要求后，将基线输出为.asc格式文件，网平差采用武汉大学CosaGPS进行平差。通过COSA平差文件下的*.GPS3dMisclosure文件查看独立闭合环闭合差计算结果。经计算验证，所有闭合环的闭合差均符合限差要求。通过*.GPS3dRepeatBaseline文件查看重复基线计算结果。经计算验证，所有基线不同时段重复观测基线较差均满足。同时要求异步环基线闭合差检验以及重复基线较差检验的结果满足要求，使复测的控制网基线解算正确，结果可靠。

3.2三维无约束平差

在基线质量检验合格后进行三维无约束平差。通过COSA平差文件下的*.GPS3dResult文件查看三维无约束平差计算结果，最弱点点位中误差,基线向量残差，最弱边基线向量边长相对中误差均小于限差要求，满足高速铁路工程测量规范要求。由控制网平面三维无约束网平差结果可知：控制网基线向量网自身的内符合精度高，基线向量没有明显系统误差和粗差，基线向量网的质量是可靠的，在此基础上可以进行二维约束平差。

3.3二维约束平差

三维无约束平差完成后，将无约束平差基线向量边长，与设计提供的基线向量边长进行对比，基线长度较差的相对精度CPI控制网应满足1/250000，CPII控制网选用复测分析后的CPI成果作为起算点。

3.4高程控制网复测数据处理与质量检核

复测的高程控制网由25个水准点构成。通过统计各段水准路线测段往返差不符合值，计算本次水准复测的每公里高差偶然中误差0.62mm，满足规范要求。采用平差软件进行水准平差数据处理，平差后单位权中误差为0.209/km。按照复测要求，需要将相邻水准点间实测高差与设计高差值进行比较，本次复测各相邻水准点间高差值与设计高差均小于限差要求，说明点位间的相互关系稳定、可靠。截止目前，本标范围内的水准点尚未发生绝对高程值大于1cm的沉降。综合上述数据分析，最终认为本次二等水准复测各项精度指标达到《国家一、二等水准测量规范》所规定的精度要求，成果真实有效。复测的相邻水准点间高差与其相应设计高差的差异在精度要求的范围内。截止本次交桩复测时止，本标段范围内的全部水准点标石点位稳定，其原测设计高程成果可靠、有效，适宜在施工建设中使用。截止本次交桩复测，本标段范围内沿线路地表沉降并不显著。

结语

高速铁路精密工程控制测量是一项极其复杂的系统工程。精密工程控制网的精度和稳定性对后续各项测量工作至关重要，定期进行控制网的复测、分析评价控制点的稳定性是一项非常重要的工作。本文就高速铁路精密工程测量控制网复测的技术方法和具体步骤进行了介绍，对照复测要求重点对数据质量、控制点稳定性以及数据处理进行了分析。

参考文献：

[1]王智福.精密工程平面控制网复测方案设计与数处理——以深圳地铁九号线BT工程为例江西理工大学，2014（05）.

[2]周行泉.高速铁路高程控制测量复测数据分析铁道勘察，2011(06)：45-47.

[3]周东卫.高速铁路精密工程测量管理关键控制环节及对策[J].工程勘察，2015，06：66-68.

[4]弓宏亮.简谈我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014，01：117-119.