摘 要：隨著交通運(yùn)輸業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入高速鐵路建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期，然而高速鐵路的無(wú)碴軌道對(duì)線路穩(wěn)定性和平順性的要求極高，因此為保障高速鐵路建設(shè)工程施工、放樣和運(yùn)營(yíng)維護(hù)精度必須建立科學(xué)有效而又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的精密測(cè)量控制網(wǎng)。本文首先分析無(wú)碴軌道精密工程測(cè)量體系的必要性，再對(duì)無(wú)碴軌道控制測(cè)量中需要注意的若干問(wèn)題進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：無(wú)碴軌道；控制；測(cè)量技術(shù)

前言

無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)因具有穩(wěn)定性好、軌道幾何尺寸保持持久、維修工作量少、耐久性好，橋梁二期恒載小，降低隧道凈空、減少開挖面積，綜合經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外客運(yùn)專線上獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，其鋪設(shè)范圍已從橋梁、隧道發(fā)展到土質(zhì)路基和道岔區(qū)。無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)的大量鋪設(shè)已成為世界各國(guó)高速鐵路的發(fā)展趨勢(shì)。

1. 無(wú)碴軌道測(cè)量技術(shù)要求

無(wú)碴軌道是以鋼筋混凝土或者瀝青混凝土道床取代了有碴軌道的散粒體道碴床的整體軌式結(jié)構(gòu)。為與目前的高速鐵路建設(shè)相適應(yīng)，提高高速行車時(shí)的平順性和舒適性，高速鐵路軌道對(duì)精度的控制必須嚴(yán)格，甚至達(dá)到毫米級(jí)別。同時(shí)因?yàn)闊o(wú)碴軌道施工后的不能調(diào)整性，高速鐵路軌道控制網(wǎng)測(cè)量必須具備更嚴(yán)格的控制和提高測(cè)量精度。

2.無(wú)碴軌道工程測(cè)量的特點(diǎn)

高速鐵路精密工程測(cè)量是相對(duì)于傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量而言，為了保證鐵路非常高的平順性，軌道測(cè)量精度要達(dá)到毫米級(jí)。其測(cè)量方法、測(cè)量精度與傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量完全不同。

2.1確定了平面控制測(cè)量分三級(jí)布網(wǎng)的布設(shè)原則

第一級(jí)：基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPⅠ），為勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供坐標(biāo)基準(zhǔn)；第二級(jí)：線路控制網(wǎng)（CPⅡ），為勘測(cè)和施工提供控制基準(zhǔn)；

第三級(jí)：基樁控制網(wǎng)/施工加密網(wǎng)（CPⅢ），為線下工程、無(wú)碴軌道施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。

2.2確定了“三網(wǎng)合一”的測(cè)量體系

鐵路測(cè)量平面高程控制按照施工目的、時(shí)間以及作用不同可分為施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)以及勘測(cè)控制網(wǎng)，合稱為三網(wǎng)。精密工程測(cè)量體系的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了三網(wǎng)坐標(biāo)高程系統(tǒng)的統(tǒng)一，統(tǒng)一了三網(wǎng)的起算基準(zhǔn)以及測(cè)量的精度。

2.3確定了絕對(duì)定位以及相對(duì)定位相結(jié)合的鋪軌測(cè)量模式

采用相對(duì)定位的方法可以有效的解決軌道短波不平順的問(wèn)題，但卻不適用于長(zhǎng)波的不平順性。高速鐵路其軌道曲線彎道較長(zhǎng)，半徑較大，僅采用相對(duì)定位，而不運(yùn)用坐標(biāo)進(jìn)行絕對(duì)控制則很難使軌道線型達(dá)到設(shè)計(jì)要求。例如以一半徑為2800m的彎道為例，曲線外矢距F=C2/8R，式中C為弦長(zhǎng)，R為半徑。鋪軌時(shí)若按10m弦長(zhǎng)3mm的軌向偏差（即用20m弦長(zhǎng)的外矢距偏差）的軌向偏差來(lái)控制曲線，則：當(dāng)軌向偏差為0時(shí)，R=2800m；當(dāng)軌向偏差為+3mm時(shí)，R=2397m；當(dāng)軌向偏差為-3mm時(shí)，R=3365m。

2.4提出了平面測(cè)量獨(dú)立坐標(biāo)系

高速鐵路無(wú)碴軌道在施工過(guò)程中必須首先滿足尺度的統(tǒng)一，坐標(biāo)反算的邊長(zhǎng)值要與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)測(cè)值相同。但是由于地球是橢球曲面，當(dāng)曲面幾何圖形投影到平面上時(shí)，則其形狀必然會(huì)發(fā)生一定變形。如果運(yùn)用3°帶投影的坐標(biāo)系統(tǒng)，當(dāng)邊長(zhǎng)投影的變形量超過(guò)340mm/km，，其測(cè)量精度遠(yuǎn)超過(guò)全站儀的精度，會(huì)嚴(yán)重影響無(wú)碴軌道的施工。因此，高速鐵路測(cè)量網(wǎng)必須采用獨(dú)立工程坐標(biāo)系，使邊長(zhǎng)投影的變形量控制在10mm/km以內(nèi)。

3.無(wú)碴軌道控制測(cè)量中需注意的問(wèn)題

3.1基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPI）

3.1.1CPI點(diǎn)位的選取要求

（1）點(diǎn)位應(yīng)便于安置GPS接收機(jī)。點(diǎn)位周圍視野開闊，在地面高度角15°內(nèi)不應(yīng)有成片的障礙物，便于GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收；

（2）離大功率無(wú)線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等）的距離不小于400m，離高壓輸電線距離不得小于200m；

（3）附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體（如金屬?gòu)V告牌等），盡量避開大面積水域；

（4）點(diǎn)位應(yīng)選在穩(wěn)定、牢固、不易破壞且容易尋找、交通方便、利于安全碴業(yè)的地方。

3.1.2基礎(chǔ)平面控制點(diǎn)（CPI）施測(cè)

（1）儀器：采用雙頻GPS接收機(jī)；

（2）CPI應(yīng)與沿線不低于國(guó)家二等三角點(diǎn)或GPS點(diǎn)聯(lián)測(cè)，每50km左右聯(lián)測(cè)一個(gè)國(guó)家三角點(diǎn)。全線聯(lián)測(cè)國(guó)家三角點(diǎn)的總數(shù)不得少于3個(gè)。

3.1.3GPS網(wǎng)平差及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)后處理采用通用的商業(yè)軟件或隨機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行平差計(jì)算：

（1）采用GPS基線的雙差固定解進(jìn)行GPS基線網(wǎng)平差；

（2）在WGS-84坐標(biāo)系中進(jìn)行三維無(wú)約束平差，并把WGS-84的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為工程獨(dú)立平面坐標(biāo)；

（3）采用一個(gè)已知點(diǎn)和一個(gè)己知方向進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并引入相應(yīng)的平面坐標(biāo)系；

（4）為保證GPS測(cè)量的高精度性，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換前，檢查聯(lián)測(cè)三角點(diǎn)的精度，確認(rèn)至少滿足C級(jí)控制點(diǎn)精度后方可采用。

3.2線路控制網(wǎng)（CPII）

CPII在基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPI）上沿線路附近布設(shè)，為勘測(cè)、施工階段的線路平面控制和無(wú)碴軌道施I階段基樁控制網(wǎng)起閉的基準(zhǔn)。

CPII網(wǎng)在CPI網(wǎng)的基礎(chǔ)上采用四等導(dǎo)線或C級(jí)GPS網(wǎng)施測(cè)，點(diǎn)間距800～1000m，離線路50m～100m左右，CPII控制點(diǎn)位盡可能選在鐵路用地界內(nèi)、不易被破壞的范圍內(nèi)；當(dāng)與水準(zhǔn)點(diǎn)共用時(shí)，應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、安全僻靜、觀測(cè)方便和利于長(zhǎng)期保存的地方，并按規(guī)定埋石。所有CPII控制點(diǎn)均在現(xiàn)場(chǎng)填寫點(diǎn)位說(shuō)明，必要時(shí)丈量至明顯地物的距離，繪制點(diǎn)位示意圖，碴好點(diǎn)之記。

在線路勘測(cè)設(shè)計(jì)起、終點(diǎn)及不同單位測(cè)量銜接地段，聯(lián)測(cè)2個(gè)以上CPII控制點(diǎn)碴為共用點(diǎn)，并在測(cè)量成果中反映出相互關(guān)系。CPII控制點(diǎn)應(yīng)有良好的對(duì)空通視條件，相鄰點(diǎn)之間應(yīng)通視，特別困難地區(qū)至少有一個(gè)通視點(diǎn)，以滿足放線或施I測(cè)量的需要。

3.3基樁控制網(wǎng)（CPIII）

CPIII為沿線路布設(shè)的三維控制網(wǎng)，起閉于基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPI）或線路控制網(wǎng)（CPII），一般在線下工程施工完成后施測(cè)，為鋪設(shè)無(wú)碴軌道和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。CPIII測(cè)量應(yīng)按導(dǎo)線測(cè)量或后方交會(huì)法施測(cè)，控制點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)兼顧施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)要求，埋點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在穩(wěn)固、可靠、不易破壞和便于測(cè)量的地方，并應(yīng)防凍、防沉降和抗移動(dòng)，控制點(diǎn)標(biāo)識(shí)清晰、齊全、便于準(zhǔn)確識(shí)別和使用。

3.4高程控制測(cè)量

勘測(cè)高程控制測(cè)量應(yīng)與高一級(jí)的國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。四等水準(zhǔn)測(cè)量一般30km聯(lián)測(cè)一次，困難條件下不應(yīng)大于80km；二等水準(zhǔn)測(cè)量一般150km聯(lián)測(cè)一次，困難條件下不應(yīng)大于400km并形成附合水準(zhǔn)路線。高速鐵路無(wú)碴軌道與另一鐵路連接時(shí)，應(yīng)確定兩鐵路高程系統(tǒng)的關(guān)系。水準(zhǔn)路線應(yīng)沿線路敷設(shè)。

4.總結(jié)語(yǔ)

高速鐵路無(wú)碴軌道測(cè)量控制網(wǎng)的建立，克服了我國(guó)傳統(tǒng)鐵路測(cè)量方法采用定測(cè)中線控制樁碴為聯(lián)系鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)與施工維護(hù)所帶來(lái)的測(cè)量精度低、坐標(biāo)系統(tǒng)不統(tǒng)一的缺點(diǎn)，使得我國(guó)鐵路測(cè)量工作更加規(guī)范化和系統(tǒng)化。精密測(cè)量貫穿高速鐵路無(wú)碴軌道鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的全過(guò)程，對(duì)保證軌道的高平順性、高精度起著非常重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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