盧 義

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300251)

1 CPⅢ控制網(wǎng)概述

高速鐵路無(wú)砟軌道所采用的工程測(cè)量平面控制網(wǎng)，宜按分級(jí)布網(wǎng)的原則分三級(jí)布設(shè)，第一級(jí)為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPI)，第二級(jí)為線路平面控制網(wǎng)(CPⅡ)，第三級(jí)為軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)。各級(jí)平面控制網(wǎng)的作用為:

①CPI主要為勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供坐標(biāo)基準(zhǔn)。

②CPⅡ主要為勘測(cè)和施工提供控制基準(zhǔn)。

③CPⅢ主要為鋪設(shè)無(wú)砟軌道和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。

其中CPⅢ軌道控制網(wǎng)是沿線路布設(shè)的三維控制網(wǎng)，平面控制起閉于基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ)或線路控制網(wǎng)(CPⅡ);高程控制起閉于線路水準(zhǔn)基點(diǎn)并應(yīng)在線下工程竣工，通過(guò)沉降變形評(píng)估后施測(cè)。

CPⅢ平面測(cè)量采用自由測(cè)站邊角交會(huì)法測(cè)量;CPⅢ高程測(cè)量采用精密水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行。

CPⅢ建網(wǎng)測(cè)量前應(yīng)對(duì)CPI、CPⅡ和二等水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行全線復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)成果經(jīng)評(píng)估合格后方可使用;同時(shí)應(yīng)制定實(shí)施方案，經(jīng)建設(shè)單位審批后執(zhí)行。CPⅢ成果應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估合格后才能用于無(wú)砟軌道鋪設(shè)。

2 CPⅢ控制網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概述

呂梁山隧道是太中銀鐵路工程中最長(zhǎng)的隧道，隧道設(shè)計(jì)為兩座單線隧道，線間距30 m。隧道起止里程為DK119+145～DK139+930，全長(zhǎng)20 785 m。

2.2 隧道CPⅢ控制網(wǎng)的測(cè)量條件

隧道洞內(nèi)測(cè)量可以避免強(qiáng)烈日光對(duì)觀測(cè)的影響，但應(yīng)注意隧道洞口的測(cè)站應(yīng)安排在夜晚或陰天進(jìn)行。還應(yīng)避免隧道洞內(nèi)的灰塵和粉塵對(duì)CPⅢ測(cè)量的干擾。

2.3 CPⅢ平面網(wǎng)控制測(cè)量

(1)平面控制網(wǎng)的布設(shè)

在隧道洞內(nèi)加密CPⅡ控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)CPⅢ控制網(wǎng)，為軌道鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。分別由隧道進(jìn)口至出口按沿線路每隔約60 m布設(shè)一對(duì)CPⅢ控制點(diǎn)，采用強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志，埋設(shè)為橫式CPⅢ標(biāo)志。

(2)CPⅢ平面網(wǎng)選點(diǎn)及埋石

CPⅢ點(diǎn)設(shè)置于隧道洞壁襯砌上，沿線路方向間隔約60 m，在隧道左右洞壁對(duì)稱布設(shè)并高于排水溝頂面0.4 m，鉆取直徑35 mm延深100 mm的水平孔位，使用速凝水泥進(jìn)行橫式CPⅢ標(biāo)志的埋設(shè)。位置如圖1所示。

圖1 CPⅢ標(biāo)志位置(單位:mm)

(3)CPⅢ平面網(wǎng)控制點(diǎn)編號(hào)

CPⅢ點(diǎn)號(hào)按設(shè)計(jì)里程遞增進(jìn)行編制，為便于分辨左右洞及輸入操作，左線的CPⅢ點(diǎn)，點(diǎn)號(hào)尾數(shù)使用1;右線的CPⅢ點(diǎn)，點(diǎn)號(hào)尾數(shù)使用2，如119 012，119表示DK119+…，01表示DK119 km第一個(gè)CPⅢ點(diǎn)，2表示此CPⅢ為右洞點(diǎn)。

(4)CPⅢ平面網(wǎng)測(cè)量

采用1″或0.5″級(jí)全站儀進(jìn)行CPⅢ網(wǎng)觀測(cè)。其水平方向觀測(cè)值與距離觀測(cè)值的各項(xiàng)限差如表1、表2所示。

表1 CPⅢ平面網(wǎng)水平方向觀測(cè)技術(shù)要求

表2 CPⅢ平面網(wǎng)距離觀測(cè)技術(shù)要求

CPⅢ平面網(wǎng)測(cè)量采用自由測(cè)站邊角交會(huì)法施測(cè)。

每個(gè)自由測(cè)站，以6對(duì)CPⅢ點(diǎn)為測(cè)量目標(biāo)，保證每個(gè)CPⅢ控制點(diǎn)測(cè)量3次以上。

本次CPⅢ平面測(cè)量采用Leica TCA2003測(cè)量機(jī)器人全站儀，測(cè)角標(biāo)稱精度為0.5″，測(cè)距標(biāo)稱精度為±(1±1×10－6D)mm。實(shí)施時(shí)采用機(jī)載程序伺服馬達(dá)全自動(dòng)模式測(cè)量并記錄。施測(cè)前對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行常規(guī)檢校，施測(cè)期間進(jìn)行經(jīng)常性檢校，施測(cè)時(shí)加強(qiáng)對(duì)中整平和照明工作。

(5)CPⅢ平面數(shù)據(jù)處理與精度評(píng)定

在自由設(shè)站CPⅢ測(cè)量中，測(cè)量時(shí)使用與全站儀能自動(dòng)記錄及計(jì)算的經(jīng)評(píng)審合格的《多測(cè)回測(cè)角平差計(jì)算數(shù)據(jù)處理軟件》，在處理外業(yè)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)。CPⅢ控制網(wǎng)的平面數(shù)據(jù)處理采用自主開(kāi)發(fā)的專業(yè)軟件《TSDI_HRSADJ精密工程測(cè)量平差處理系統(tǒng)》進(jìn)行處理。計(jì)算處理前須進(jìn)行各參數(shù)的正確設(shè)置。

CPⅢ控制網(wǎng)的平面數(shù)據(jù)處理結(jié)果的精度指標(biāo)為:

相鄰點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)位誤差＜1 mm;

距離觀測(cè)值殘差＜2 mm;

方向觀測(cè)值殘差＜4″。

以上精度指標(biāo)為經(jīng)赫爾默特方差分量估計(jì)平差后的成果要求，當(dāng)采用該方式平差計(jì)算迭代不收斂時(shí)，采用經(jīng)典平差方式進(jìn)行成果所輸出數(shù)據(jù)的精度也須滿足以上要求。在計(jì)算處理過(guò)程中不進(jìn)行擬穩(wěn)平差和巴爾達(dá)粗差探測(cè)。

測(cè)量數(shù)據(jù)的整理和保存:保證數(shù)據(jù)信息能夠從測(cè)量一直到評(píng)估驗(yàn)收和存檔都完整一致，手工校驗(yàn)的修正參數(shù)，將記錄在案。

本段隧道洞內(nèi)CPⅢ控制網(wǎng)施測(cè)后精度統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 CPⅢ平差后精度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

從以上統(tǒng)計(jì)可以看出，CPⅢ各項(xiàng)精度指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

2.4 CPⅢ高程網(wǎng)控制測(cè)量

(1)高程控制網(wǎng)的布設(shè)

CPⅢ高程網(wǎng)與平面網(wǎng)控制點(diǎn)共用。

(2)CPⅢ高程網(wǎng)測(cè)量

施測(cè)采用Trimble Dini03電子水準(zhǔn)儀配以3 m因瓦條碼水準(zhǔn)尺，自動(dòng)記錄。儀器需經(jīng)過(guò)國(guó)家專業(yè)檢測(cè)部門(mén)檢定，并在開(kāi)工前和作業(yè)期間進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)和經(jīng)常性檢查，保證儀器工作狀態(tài)良好。

CPⅢ高程控制網(wǎng)觀測(cè)采用單程精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法進(jìn)行。CPⅢ網(wǎng)的高程觀測(cè)方法如圖2所示。

圖2 環(huán)形高程觀測(cè)示意

CPⅢ控制點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)按精密水準(zhǔn)測(cè)量的要求施測(cè)。CPⅢ控制點(diǎn)高程測(cè)量工作在CPⅢ平面測(cè)量完成后進(jìn)行，應(yīng)確保線路兩側(cè)500 m范圍內(nèi)水準(zhǔn)點(diǎn)的密度達(dá)到2000 m左右，否則應(yīng)用同精度水準(zhǔn)測(cè)量的方法加密水準(zhǔn)點(diǎn)，并起閉于線路水準(zhǔn)基點(diǎn)，且一個(gè)測(cè)段聯(lián)測(cè)不應(yīng)少于三個(gè)線路水準(zhǔn)基點(diǎn)。

(3)CPⅢ高程網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與精度評(píng)定

先進(jìn)行測(cè)段往返高差不符值和每公里高差偶然中誤差的計(jì)算及檢核;由隧道洞內(nèi)二等水準(zhǔn)點(diǎn)形成的附合水準(zhǔn)路線閉合差均滿足精密水準(zhǔn)限差要求，將隧道洞內(nèi)二等水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)密平差。

通過(guò)上述的CPⅢ高程控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及內(nèi)業(yè)處理，對(duì)本段隧道洞內(nèi)CPⅢ高程控制網(wǎng)施測(cè)后精度統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 呂梁山CPⅢ水準(zhǔn)計(jì)算精度

從表4精度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)可以得出，呂梁山隧道洞內(nèi)CPⅢ高程網(wǎng)均滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

隧道洞內(nèi)CPⅢ測(cè)量精度要求高，測(cè)量環(huán)境要求苛刻，在測(cè)量過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格依照各相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行并制定相應(yīng)的測(cè)量技術(shù)方案，合理的進(jìn)行CPⅢ控制點(diǎn)的布設(shè)。同時(shí)隧道洞內(nèi)CPⅢ測(cè)量在進(jìn)行外業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃安排時(shí)，應(yīng)充分考慮隧道施工進(jìn)度需求，隨時(shí)針對(duì)出現(xiàn)的不利因素及時(shí)調(diào)整觀測(cè)計(jì)劃，將觀測(cè)環(huán)境對(duì)測(cè)站數(shù)據(jù)精度的影響減弱到最低限度，以保障CPⅢ的測(cè)量成果滿足無(wú)砟軌道的施工和設(shè)計(jì)要求。

［1］ TB10601—2009 高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范［S］

［2］ TB10601—2009 高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范條文說(shuō)明［S］

［3］ 李明領(lǐng)．高速鐵路無(wú)砟軌道CPⅢ控制網(wǎng)建立與精度控制［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)．2010(1):84－86

［4］ GB/T1297—2006 國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范［S］

［5］ 許提多．高速鐵路(客運(yùn)專線)精測(cè)網(wǎng)坐標(biāo)系與數(shù)據(jù)處理［Z］．成都:西南交通大學(xué)鐵路發(fā)展公司，2008:72－73

［6］ 高 山．高速鐵路(客運(yùn)專線)精密網(wǎng)施工加密與CPⅢ測(cè)量方法［Z］．成都:西南交通大學(xué)鐵路發(fā)展公司，2008:33－35．

［7］ 冷道遠(yuǎn)．高速鐵路無(wú)砟軌道CPⅢ控制網(wǎng)測(cè)量技術(shù)［J］．隧道建設(shè)，2009(2)

［8］ 安國(guó)棟．高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究與應(yīng)用［J］．鐵道學(xué)報(bào)，2010(2)

［9］ 譙生有，周建軍，周建東．客運(yùn)專線無(wú)砟軌道CPⅢ精密控制網(wǎng)測(cè)量探討［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(S1)

［10］ 王錫和．高速鐵路精密控制測(cè)量技術(shù)［J］．地理空間信息，2010(1)