盛洪亮

（中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司 山西太原 030032）

試分析高速鐵路工程測量的特點

盛洪亮

（中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司 山西太原 030032）

在我國高速鐵路的建設(shè)浪潮中，測量工作得到了很大的進(jìn)步。其充分利用了現(xiàn)代化的信息技術(shù)，切實提高了測量水平的質(zhì)量?；诖藢Ω咚勹F路工程測量和傳統(tǒng)鐵路工程測量進(jìn)行了對比分析，深入探討了高速鐵路工程測量的基本特點，對測量工作的重點進(jìn)行了探討，以期對相關(guān)工作起到積極的指導(dǎo)作用。

高速鐵路；工程測量；定位；觀測

引言

高速鐵路的建設(shè)要求較高，對各個環(huán)節(jié)的控制測量也非常精準(zhǔn)，一點細(xì)小的誤差都可能引發(fā)重大的安全事故。因此，必須加強(qiáng)高速鐵路工程測量的相關(guān)工作，尤其是沉降變形等方面的測量必須高度重視，這樣才能保證高速鐵路的建設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量可靠。

1 對比分析高速鐵路的工程測量與傳統(tǒng)鐵路的工程測量

1.1 高速鐵路工程測量

從實際情況來看，高速鐵路工程測量涉及的主要測量內(nèi)容包括了三個方面：①設(shè)計控制網(wǎng)；②建立基礎(chǔ)控制網(wǎng)和框架控制網(wǎng)；③建立線路控制網(wǎng)。

對第一個方面的內(nèi)容而言，關(guān)鍵是進(jìn)行精準(zhǔn)的工程測量?？刂凭W(wǎng)的設(shè)計涉及到平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，平面設(shè)計網(wǎng)要全面考慮高程投影的邊長變形和高斯投影的邊長變形，合理選擇平差基準(zhǔn)。而高程控制網(wǎng)需要依照國家高程基準(zhǔn)水平點展開設(shè)計，如果沒有對應(yīng)的水平點，可以在測量的過程中自行建立，并按照相關(guān)的轉(zhuǎn)換關(guān)系將其換算成國家標(biāo)準(zhǔn)。

對第二和第三個方面，基礎(chǔ)控制網(wǎng)主要是對高速鐵路工程測量提供必要的勘察、施工和維護(hù)的坐標(biāo)信息。而線路控制網(wǎng)是在基礎(chǔ)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立的，在前期勘察中還需要高程控制網(wǎng)的參與，依照水準(zhǔn)基點進(jìn)行引用和建立。

1.2 傳統(tǒng)鐵路的工程測量

傳統(tǒng)的鐵路工程測量流程主要可以分為初測、定測、線下測量和鋪軌測量這幾個部分。由于傳統(tǒng)鐵路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比較低，這也就導(dǎo)致其對應(yīng)的工程測量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也比較低。通過和高速鐵路工程測量進(jìn)行對比分析，可以明確傳統(tǒng)鐵路測量存在的不足之處。

①傳統(tǒng)鐵路測量具有較大的高斯投影變形。②傳統(tǒng)鐵路工程測量會產(chǎn)生較大的高程投影邊長變形。③傳統(tǒng)的鐵路工程測量沒有建立其完善的平面高程控制網(wǎng)，僅僅是依靠直線控制樁、曲線控制樁等進(jìn)行控制測量，不僅誤差較高，而且容易丟失。④傳統(tǒng)測量的精度比較低，導(dǎo)致在進(jìn)行復(fù)測時容易產(chǎn)生曲線偏角超過極限值的問題，會對行車的安全和舒適度形成較大的影響。此外，傳統(tǒng)測量方式還會使鋪軌基準(zhǔn)出現(xiàn)缺陷，進(jìn)而使軌道的鋪設(shè)出現(xiàn)質(zhì)量上的問題。

2 高速鐵路工程測量的特點分析

2.1 三網(wǎng)合一

所謂三網(wǎng)合一，主要是指高速鐵路工程測量將施工控制網(wǎng)、勘測控制網(wǎng)和軌道控制網(wǎng)實現(xiàn)了融合。由于這三個控制網(wǎng)在高速鐵路中的施工階段、功能和施工目的均不同，將其實現(xiàn)融合可以最大程度確保高速鐵路在勘測、施工和維護(hù)這三個階段的測量工作切實可靠。實現(xiàn)三網(wǎng)合一，必須要將相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。也就是將軌道控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)和勘測控制網(wǎng)按照CPI作為基準(zhǔn)，以二等、三等水準(zhǔn)基點網(wǎng)構(gòu)建高程控制網(wǎng)。

2.2 三級布設(shè)

在高速鐵路中對軌道的幾何線形要求很高，都是以毫米級作為精度控制的標(biāo)準(zhǔn)。測量控制網(wǎng)不僅要在精度上滿足施工測量的基本要求，還應(yīng)該符合鋪設(shè)軌道的標(biāo)準(zhǔn)要求，將軌道的設(shè)計參數(shù)和實際的幾何參數(shù)之間的誤差控制在最小范圍內(nèi)，在最大程度上保證兩者的一致性。高速鐵路軌道的幾何尺寸是對其在空間環(huán)境中高程和位置的表現(xiàn)，其功能也和周圍的建筑物具有直接的關(guān)系，需要通過相應(yīng)的空間坐標(biāo)進(jìn)行定位。而對軌道的外部幾何尺寸進(jìn)行測量也可以將其稱為對軌道的絕對定位，可以通過不同級別的高程控制網(wǎng)得以實現(xiàn)，以確保線下站臺、隧道、橋梁和路基的空間位置和軌道相匹配。需要注意的是高等級控制網(wǎng)如果一次建成，那么必將耗費大量的資金，也無法發(fā)揮其全部功能。所以，應(yīng)該依照分級控制的基本原則建立測量控制網(wǎng)，即以基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)作為第一級，以線路控制網(wǎng)作為第二級，以軌道控制網(wǎng)作為第三級。

2.3 獨立工程坐標(biāo)系

高速鐵路對測量精度的要求很高，在實際的施工中又主要是通過坐標(biāo)反算的方法對邊長值和實測值的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行確定，以保證尺度的統(tǒng)一。由于地球本身是一個球體，在地面進(jìn)行測量時將測量數(shù)據(jù)投影到平面，必將產(chǎn)生對應(yīng)的形變。如果使用國家投影坐標(biāo)系統(tǒng)，其邊長投影的最大變形值可能達(dá)到340mm/km，這對高速鐵路的施工將產(chǎn)生很大影響。而根據(jù)相關(guān)理論，投影變形值越大，對實際施工造成的影響也就越大。因此，應(yīng)該盡量將投影產(chǎn)生的變形值控制在最低水平。所以，高速鐵路工程測量可以采用獨立的工程坐標(biāo)系，對投影產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正，將其控制在10mm/km的范圍內(nèi)，確保和全站儀的精度相符。

2.4 相對定位和絕對定位的結(jié)合

在軌道鋪設(shè)的測量定位中，傳統(tǒng)的方法是絕對定位，這就導(dǎo)致在某些時候出現(xiàn)了施工實際和設(shè)計不符的現(xiàn)象，給造成施工困難。目前采用相對定位的方式進(jìn)行軌道鋪設(shè)，可以很好地處理軌道短波不平順的問題，但是卻無法有效解決長波不平順的問題。對于某些曲線半徑較大，彎道較長的軌道鋪設(shè)施工而言，相對定位的方式就會出現(xiàn)一定的缺陷。所以需要將相對定位和絕對定位結(jié)合起來，從根本上確保軌道的線形。

3 高速鐵路工程測量的重點

3.1 沉降觀測

對于高速鐵路工程測量而言，沉降觀測是一項重點工作。這是因為高速鐵路在建成之后，軌道具有不可調(diào)的特點。因此必須確保在進(jìn)行軌道鋪設(shè)之前沉降就已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。在高速鐵路的工程測量工作中，必須加強(qiáng)沉降測量的相關(guān)工作。就實際情況而言，進(jìn)行沉降觀測應(yīng)該在建成墩臺之后就立即開展：①需要選定沉降觀測的點位；②設(shè)置沉降觀測的標(biāo)志；③對其進(jìn)行連續(xù)地測量，根據(jù)得到的觀測數(shù)據(jù)，繪制出對應(yīng)的沉降曲線，并對其最終的沉降量進(jìn)行預(yù)測。當(dāng)實際沉降達(dá)到預(yù)測值并穩(wěn)定之后，方可進(jìn)行軌道的鋪設(shè)施工。

3.2 實例分析

在京滬高速鐵路的施工中，大部分標(biāo)段所用的儀器是天寶DiNi0.3電子水準(zhǔn)儀，個別使用的是徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀。對沉降進(jìn)行觀測主要是通過垂直位移監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行的，該垂直位移監(jiān)測網(wǎng)的等級屬于三級，相鄰基準(zhǔn)點高誤差在1mm，每站高差中誤差0.3mm，檢測已測高差較差為對墩臺進(jìn)行觀測，在施工完成后對載荷變化的前后分別進(jìn)行一次觀測，或者直接觀測一周。在預(yù)制梁橋時，架梁前進(jìn)行一次一周的沉降觀測，在預(yù)制梁架設(shè)的前后分別進(jìn)行一次觀測，在進(jìn)行附屬設(shè)施施工時，在載荷變化前后分別進(jìn)行一次觀測或是進(jìn)行一周觀測。此外，在橋位施工、架橋機(jī)通過、軌道鋪設(shè)等多個環(huán)節(jié)，均需對其進(jìn)行沉降觀測。

沉降觀測所使用的儀器是精度不低于1mm/km的電子水準(zhǔn)儀，通過觀測得到了大量的測量數(shù)據(jù)，通過計算機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對沉降變化有了精準(zhǔn)的判斷。在進(jìn)行沉降觀測的過程中，充分尊重了五固定的基本原則，對工作基點、測量儀器、監(jiān)測環(huán)境、線路方法和人進(jìn)行了固定，不僅確保了沉降觀測的精度，還提高了觀測效率。

4 結(jié)束語

高速鐵路工程測量的意義重大，必須將其與傳統(tǒng)的鐵路工程測量區(qū)別開來，詳細(xì)了解特點的形成。只有在高速鐵路工程測量中加強(qiáng)三網(wǎng)融合、分級布設(shè)以及使用獨立工程坐標(biāo)系，才能切實保證高速鐵路工程的測量質(zhì)量。

[1]丁建華.高速鐵路工程測量特點[J].鐵道勘察，2009（05）：1～4..

[2]盧建康.論我國高速鐵路精密工程測量技術(shù)體系及特點[J].高速鐵路技術(shù)，2010（01）：31～35.

[3]張偉強(qiáng).精密測量技術(shù)在高速鐵路工程中現(xiàn)狀分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（01）：136.

U238

A

1673-0038（2015）46-0188-02

2015-11-1

盛洪亮（1983-），男，遼寧開原人，工程師，本科，從事工程測量工作。