王婷茹，李甲宏

（1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000；2.北京城建勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100000）

高鐵建設(shè)中所提出的三級測量控制網(wǎng)（以下簡稱CPⅢ）技術(shù)日益成熟。近年來，隨著城市軌道交通的發(fā)展，CPⅢ技術(shù)也被應(yīng)用于城市軌道交通建設(shè)中。

我國的CPⅢ技術(shù)作為高速鐵路鋪軌、運(yùn)營及維護(hù)的重要控制技術(shù)，在高速鐵道的施工中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求逐步提高。軌道作為城市軌道交通的行車基礎(chǔ)，其高質(zhì)量的幾何形態(tài)和良好的平順性是軌道交通安全運(yùn)行、為乘客提供良好的乘坐舒適度、降低振動(dòng)噪聲對環(huán)境的影響、延長設(shè)備使用壽命以及減少后期養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用的基本保障。軌道的平順性是軌道工程施工建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵所在，雖然存在認(rèn)為城市軌道時(shí)速低，精度要求不必太高的誤區(qū)，但實(shí)際上，乘坐軌道交通時(shí)的舒適度和軌道平順性有關(guān)，和速度沒有太大關(guān)系。要保證乘客不晃車就要提高軌道長波的平順，這就要求利用精密控制方法來實(shí)現(xiàn)。

文章介紹了在青海省德令哈市城市有軌電車項(xiàng)目中利用CPⅢ控制網(wǎng)基本方法進(jìn)行軌道鋪設(shè)測量的具體情況，在運(yùn)用軌檢小車進(jìn)行軌道精調(diào)過程中，驗(yàn)證了CPⅢ控制網(wǎng)技術(shù)的精度是否能滿足施工要求，并提出了合理的措施。

1 工程概況

德令哈市新能源有軌電車示范線工程線路包括T1線一期、T1支線和T2線一期，線路總長約14.23km，其中復(fù)線約3.51km，單線約10.72km。新建跨巴音河軌道橋梁1座（約160m），拓寬改造橋梁1座（約100m），其余均為地面線。全線共設(shè)車站20座，均為地面站，平均站間距約750m，最大站間距為1750m，位于甘南站至都蘭西站區(qū)間；最小站間距為400m，位于格爾木東站與氣象局站區(qū)間。

1.1 T1線一期

T1線一期呈南北走向，起于德令哈火車站，沿雙擁路—長江路—柴達(dá)木東路敷設(shè)，止于步行街站后。線路長約7.92km，均為地面線。共設(shè)車站12座，均為地面站，平均站間距約710m，最大站間距約1150m，位于火車站與雙擁路站區(qū)間；最小站間距為400m，位于格爾木東站與氣象局站區(qū)間。

1.2 T1支線

T1支線呈南北走向，起于T1線步行街站后，向西上跨巴音河后轉(zhuǎn)向南，沿濱河西路敷設(shè)，止于都蘭路口。線路全長約2.8km，其中新建跨巴音河橋1座，其余均為地面線。共設(shè)車站2座，均為地面站，站間距約830m。

1.3 T2線一期

T2線一期呈東西走向，起于黑海路口，沿都蘭西路向東接駁T1線。線路全長約3.51km，其中拓寬改造橋梁1座，其余均為地面線。共設(shè)車站6座，均為地面站，平均站間距約700m，最大站間距約1040m，位于昆侖站與都蘭西站區(qū)間；最小站間距約580m，位于職校站與唐古拉站區(qū)間。全線設(shè)車輛段和停車場各1座，游客中心車輛基地位于游客中心北側(cè)，占地面積約6.78km2；火車站停車場位于火車站站前廣場東側(cè)，占地約3.99km2。

2 布設(shè)CPⅢ控制網(wǎng)

德令哈市新能源有軌電車示范線工程精密導(dǎo)線控制網(wǎng)整體上沿線路走向布設(shè)。精密導(dǎo)線網(wǎng)共包括60個(gè)控制點(diǎn)，其中GPS起算控制點(diǎn)16個(gè)，導(dǎo)線點(diǎn)共54個(gè)。全網(wǎng)共測設(shè)導(dǎo)線邊137條，導(dǎo)線總長38.9km，平均邊長為283.632m。

2.1 選取CPⅢ控制點(diǎn)

（1）GPS點(diǎn)選點(diǎn)、埋設(shè)18個(gè)，利用原有城市控制點(diǎn)2個(gè)，GPS控制網(wǎng)測量共24點(diǎn)（包括已知點(diǎn)2個(gè)，原有城市控制點(diǎn)2個(gè)）。（2）精密導(dǎo)線點(diǎn)選點(diǎn)、埋設(shè)54個(gè)，精密導(dǎo)線點(diǎn)共測量54個(gè)，聯(lián)測GPS起算點(diǎn)16個(gè)。（3）軌道交通二等水準(zhǔn)點(diǎn)選點(diǎn)、埋設(shè)62個(gè)，二等水準(zhǔn)測量62點(diǎn)，聯(lián)測起算點(diǎn)2個(gè)，完成軌道交通二等水準(zhǔn)測量路線總長52.6km。

2.2 確定CPⅢ控制點(diǎn)間距

CPⅢ控制點(diǎn)采取預(yù)埋方式布設(shè)，平面和高程同點(diǎn)，間隔50～80m設(shè)置一對點(diǎn)，特殊地段（小半徑曲線處）可按20～40m設(shè)置。CPⅢ控制點(diǎn)布設(shè)高度應(yīng)大致相等，并應(yīng)與設(shè)計(jì)軌道高程面相同。

該工程CPⅢ平面網(wǎng)采用自由測站邊角交會法施測，高程網(wǎng)采用精密水準(zhǔn)往返測量的方式每隔600～800m聯(lián)測CPⅢ控制點(diǎn)，從而獲得其高程作為CPⅢ控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)，并采用自由設(shè)站三角高程法施測，平面網(wǎng)與高程網(wǎng)測量一起進(jìn)行。

CPⅢ控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形可采用圖1所示的構(gòu)網(wǎng)形式，每個(gè)CPⅢ控制點(diǎn)應(yīng)有4個(gè)方向和4個(gè)距離的交會，同時(shí)保證相鄰測站間CPⅢ相鄰點(diǎn)間高差重疊應(yīng)有7段。

2.3 標(biāo)志及埋設(shè)CPⅢ控制點(diǎn)

圖1 CPⅢ控制網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)形式

CPⅢ控制點(diǎn)埋設(shè)于專用立柱上，專用立柱為高50cm、直徑為20cm的圓柱形立柱，立柱制作于混凝土墊層之上，與混凝土墊層由4根直徑為14mm的螺紋鋼連接，并采用錨固劑固定，澆筑混凝土前對地面進(jìn)行鑿毛和濕潤處理，使專用立柱與整個(gè)混凝土墊層結(jié)合在一起，確保立柱牢固可靠。CPⅢ控制點(diǎn)為不銹鋼強(qiáng)制對中標(biāo)志，埋設(shè)于專用立柱上，由預(yù)埋件和連接桿兩部分組成。其中基座部分為長60mm，內(nèi)徑為14mm，外徑為20mm的套筒；連接桿下部分與套筒相配合，上部分與leica棱鏡相配合，間隙均小于0.2mm。同時(shí)，CPⅢ測量標(biāo)志的加工和安裝精度如表1所示。

表1 CPⅢ測量標(biāo)志的加工和安裝精度要求 單位：mm

2.4 CPⅢ控制點(diǎn)外業(yè)觀測

CPⅢ控制點(diǎn)與沿線平面及高程控制點(diǎn)聯(lián)測關(guān)系：

（1）在自由站上測量CPⅢ的同時(shí)，將沿線的控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，納入網(wǎng)中。

（2）每個(gè)CPⅢ測量組中需使用同一種棱鏡（包含聯(lián)測的控制點(diǎn)），并做好棱鏡常數(shù)等參數(shù)的設(shè)置工作。聯(lián)測沿線控制點(diǎn)采用的網(wǎng)形如下：自由設(shè)站應(yīng)每600m左右（400～800m）置鏡觀測沿線控制點(diǎn)，應(yīng)在2個(gè)或以上連續(xù)的自由測站上觀測，自由測站至沿線控制點(diǎn)距離不宜大于300m，如圖2所示。

2.5 CPⅢ控制點(diǎn)數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)計(jì)算、平差處理采用TSDI_HRSADJ平差軟件。以通過精密水準(zhǔn)方式測得高程的CPⅢ點(diǎn)為起算點(diǎn)，進(jìn)行整體平差計(jì)算。平差計(jì)算時(shí)，要對各項(xiàng)精度做出評定。

3 CPⅢ控制成果在軌道精調(diào)中的應(yīng)用與驗(yàn)證

利用CPⅢ控制成果，依托全站儀及軌檢小車，測量軌道的幾何形態(tài)，模擬試算軌道調(diào)整量，從而使軌道線路平順，提高軌道交通運(yùn)輸工具的乘坐感受。利用CPⅢ控制成果，依托全站儀及軌檢小車進(jìn)行軌道幾何形態(tài)數(shù)據(jù)測量，其全站儀自由設(shè)站要求同利用CPⅢ控制成果進(jìn)行鋪軌基標(biāo)測設(shè)一樣，自由設(shè)站精度滿足城市軌道交通測量規(guī)范要求。完成自由設(shè)站后，CPⅢ控制點(diǎn)的檢測誤差標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。每一測站參與平差計(jì)算的CPⅢ控制點(diǎn)不應(yīng)少于6個(gè)。

表2 CPⅢ控制點(diǎn)坐標(biāo)不符值限差要求 單位：mm

在施工過程中，選擇任意段數(shù)據(jù)同時(shí)采用軌檢小車和弦線的方式進(jìn)行軌道軌向及高低測量，其對比情況如表3所示。

以上對比數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式可從一定程度上反映CPⅢ控制成果精度良好，可用于軌道精調(diào)測量。

4 結(jié)論及建議

德令哈市新能源有軌電車示范線工程是世界上海拔最高的有軌電車工程，該有軌電車現(xiàn)已進(jìn)入試運(yùn)營階段，其影響意義深遠(yuǎn)，CPⅢ技術(shù)在其施工過程中應(yīng)用良好，可推廣至其他城市類似軌道交通建設(shè)項(xiàng)目中。但受德令哈市惡劣的高原氣候如日溫差大、陽光直射嚴(yán)重、冬季酷寒而漫長等不良環(huán)境因素的影響，也給CPⅢ控制網(wǎng)測量及其應(yīng)用帶來了一定的影響，現(xiàn)將相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及建議總結(jié)如下：

（1）在該項(xiàng)目為期近1年的CPⅢ控制網(wǎng)測量及使用過程中，太陽強(qiáng)光直射嚴(yán)重、過往車輛震動(dòng)、異物的不完全遮擋及多個(gè)目標(biāo)棱鏡不在同一環(huán)境因素下均會對CPⅢ控制網(wǎng)測量及使用造成一定的影響，使其測量限差超限，不能滿足相應(yīng)工作需求。特別是高海拔地區(qū)的太陽直射嚴(yán)重，會使測量誤差超限嚴(yán)重，因此建議在環(huán)境因素相對穩(wěn)定的夜晚進(jìn)行CPⅢ控制網(wǎng)測量及使用，其測量質(zhì)量和效率會成倍提高。

圖2 自由設(shè)站置鏡觀測

表3 同一區(qū)段軌道幾何形態(tài)數(shù)據(jù)軌檢小車與弦線測量成果對比表

（2）為提高CPⅢ控制網(wǎng)測量與使用CPⅢ進(jìn)行鋪軌基標(biāo)以及軌道精調(diào)與驗(yàn)收測量時(shí)的精度，對其使用的棱鏡作固定處理，并且對連接桿進(jìn)行編號，確保CPⅢ測量及使用時(shí)1個(gè)CPⅢ控制點(diǎn)對應(yīng)同一根連接桿，減少CPⅢ預(yù)埋件與連接桿不匹配而產(chǎn)生的固定誤差。實(shí)踐證明其實(shí)施效果良好。

（3）在CPⅢ控制網(wǎng)平差計(jì)算過程中，因部分項(xiàng)目限差超限處理需要人工剔除部分觀測值時(shí)，應(yīng)從誤差較大的觀測值開始逐一剔除并重新平差，不能一味全部剔除。人工剔除觀測值的原則為應(yīng)至少保證每個(gè)CPⅢ控制點(diǎn)有3個(gè)以上的自由觀測測站，否則會影響控制網(wǎng)的整體精度。

（4）由于高海拔地區(qū)日溫差較大，也會導(dǎo)致其氣壓產(chǎn)生變化，因此在進(jìn)行CPⅢ控制網(wǎng)測量及其應(yīng)用時(shí)，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注溫度、氣壓的變化，在其變化較大時(shí)及時(shí)讀取數(shù)值輸入至儀器進(jìn)行氣象改正，以保證測量精度。

（5）在利用CPⅢ控制成果進(jìn)行鋪軌基標(biāo)測設(shè)與軌道精調(diào)時(shí)應(yīng)定時(shí)（如每站測前、測中、測后）對已有CPⅢ控制點(diǎn)進(jìn)行檢測，以確保本測站或時(shí)間段內(nèi)測量精度良好。