王吉星 劉樹(shù)良

（1.昌九城際鐵路公司 江西南昌330002；2.江西省地礦測(cè)繪院 江西南昌 330030）

1 前言

昌贛高鐵位于江西省中南部，北連江西省會(huì)南昌市，南接江西重鎮(zhèn)贛州市，銜接昌九城際、滬昆客專(zhuān)、昌福、井岡山、贛龍等鐵路，輻射贛中南主要大中城市，是國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》“八縱八橫”高速鐵路大通道京港高鐵的重要組成部分，其修建具有十分重要的意義。昌贛高鐵線路全長(zhǎng)415.165km，線路穿越羅霄山脈、武夷山脈及贛撫中游河谷階地，地形復(fù)雜，山區(qū)高差起伏大。線路設(shè)計(jì)有兩座大于10km的長(zhǎng)大隧道（萬(wàn)安隧道13.92km、興國(guó)隧道10.35km），線路采用大跨連續(xù)梁形式多次跨越贛江，如何建立全線統(tǒng)一的工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)、提高長(zhǎng)大隧道控制網(wǎng)的精度以及在大跨連續(xù)梁段落完成高精度CPⅢ軌道控制網(wǎng)的測(cè)設(shè)，是確保昌贛高鐵無(wú)砟軌道的精準(zhǔn)鋪設(shè)的決定因素。

2 精密工程測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用

2.1全線統(tǒng)一工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)的建立

昌贛高鐵全線按照分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制的原則建立平面和高程精密工程測(cè)量控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)在CP0基礎(chǔ)框架平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上分三級(jí)布設(shè)[1]、分別為CPⅠ基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)，主要為勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)；CPII線路平面控制網(wǎng)，主要為勘察和施工提供控制基準(zhǔn)；CPⅢ軌道三維控制網(wǎng)，主要為軌道鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。高程控制網(wǎng)分兩級(jí)布設(shè)，分別為線路二等水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)，主要為勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工提供高程基準(zhǔn)；CPⅢ軌道控制網(wǎng)，為高速鐵路軌道施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供高程基準(zhǔn)[1]。

昌贛高鐵CP0基礎(chǔ)框架平面控制點(diǎn)按50km左右設(shè)置一座，點(diǎn)位選擇在距線路兩側(cè)10km范圍內(nèi)、交通便利、滿足GNSS觀測(cè)條件且便于長(zhǎng)久保存的位置。全線共設(shè)置CP0控制樁10座，點(diǎn)位布設(shè)時(shí)利用沿線分布均勻，能滿足CP0點(diǎn)位要求的國(guó)家GNSS A級(jí)點(diǎn)5個(gè)?？蚣芷矫婵刂凭W(wǎng)(CP0)點(diǎn)框架網(wǎng)基線解算時(shí)采用精密星歷長(zhǎng)基線GAMIT 10.5高精度解算軟件，采用基準(zhǔn)站技術(shù)，以上海站SHAO、臺(tái)灣TWTF及北京BJFS 3個(gè)IGS連續(xù)運(yùn)行參考站為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行基線解算，采用AUTO CLEAN周跳自動(dòng)修復(fù)技術(shù)探測(cè)與修復(fù)周跳，從而獲取精確的基線解算結(jié)果。網(wǎng)平差時(shí)選擇了2個(gè)兼容性較好的國(guó)家GNSS A級(jí)點(diǎn)參與約束平差，將其它CP0點(diǎn)均作為未知點(diǎn)，在國(guó)家CGCS2000系統(tǒng)下進(jìn)行三維整體平差處理，獲得了高精度的CP0控制點(diǎn)成果，為昌贛客專(zhuān)CPI控制網(wǎng)提供了可靠的起算基準(zhǔn)。

昌贛高鐵CPⅠ基礎(chǔ)平面控制點(diǎn)沿線路走向4km左右布設(shè)一個(gè)，隧道長(zhǎng)度大于1km時(shí)，在隧道洞口布設(shè)一對(duì)CPI點(diǎn)，保持通視，間距為600m～800m；CPⅡ線路控制點(diǎn)沿線路走向布設(shè)，點(diǎn)間距為600m～800m，通視困難時(shí)，在遠(yuǎn)離線路位置布設(shè)方向點(diǎn)；CPⅠ、CPII控制網(wǎng)基線解算采用廣播星歷，使用徠卡公司的商用軟件LGO 7.01進(jìn)行基線解算，解算采用雙差固定解，加入了電離層、對(duì)流層模型改正，解算基線進(jìn)行異步環(huán)和重復(fù)基線質(zhì)量檢驗(yàn)，基線質(zhì)量滿足規(guī)范后，以聯(lián)測(cè)的CP0三維空間直角坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)對(duì)CPⅠ基礎(chǔ)控制網(wǎng)進(jìn)行三維整體約束平差，獲得全線CPI點(diǎn)成果，CPⅡ基線網(wǎng)平差以聯(lián)測(cè)的CPⅠ為起算數(shù)據(jù)進(jìn)行二維約束平差，獲得全線CPII點(diǎn)成果。

昌贛高鐵全線二等水準(zhǔn)基點(diǎn)沿線路走向2km布設(shè)一個(gè)，高程控制網(wǎng)以聯(lián)測(cè)的7處國(guó)家一等水準(zhǔn)點(diǎn)成果為起算，進(jìn)行整體嚴(yán)密平差，獲得全線二等水準(zhǔn)基點(diǎn)成果。

昌贛高鐵CP0框架控制網(wǎng)、CPⅠ基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)、CPⅡ線路平面控制網(wǎng)和線路二等水準(zhǔn)基點(diǎn)高程控制網(wǎng)的建立，嚴(yán)格按技術(shù)方案組織實(shí)施。通過(guò)嚴(yán)密數(shù)據(jù)處理方法，獲得了高精度的CPⅠ、CPⅡ和二等水準(zhǔn)線路控制網(wǎng)成果，實(shí)現(xiàn)了全線控制網(wǎng)的基準(zhǔn)統(tǒng)一。全線共埋設(shè)CPⅠ點(diǎn)147個(gè)，CPⅡ點(diǎn)479個(gè)和206個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，組成完整統(tǒng)一的工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。

2.2隧道控制網(wǎng)的建立

昌贛高鐵設(shè)計(jì)有2座大于10km的隧道（萬(wàn)安隧道13.92km、興國(guó)隧道10.35km），這兩座隧道采用“長(zhǎng)隧短打”組織施工，施工導(dǎo)線在施工期間分段建立，受制于斜井條件限制、導(dǎo)線邊長(zhǎng)普遍較短，施工導(dǎo)線精度無(wú)法滿足高速鐵路軌道鋪設(shè)的要求。

在隧道整體貫通，圍巖、仰拱及二次襯砌變形穩(wěn)定后，采用交叉導(dǎo)線控制網(wǎng)形式建立萬(wàn)安隧道、興國(guó)隧道洞內(nèi)CPⅡ?qū)Ь€隧道二等控制網(wǎng)，以滿足隧道CPⅢ軌道控制網(wǎng)起閉精度要求。為提高隧道控制網(wǎng)的精度，綜合考慮垂線偏差、大氣折光和隧道實(shí)際貫通誤差對(duì)隧道CPII導(dǎo)線網(wǎng)的測(cè)量和平差影響[3]，主要采取了以下技術(shù)措施：首先，在洞外CPⅠ控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上重新布設(shè)與洞口基本等高的加密點(diǎn)，并保證后視點(diǎn)邊長(zhǎng)大于500m以上，有效削弱垂線偏差的影響；其次，兩座隧道均為曲線隧道，在保證導(dǎo)線邊長(zhǎng)的情況下，視線距離隧道側(cè)壁往往較近，水平角度、距離觀測(cè)精度受到旁折光影響不可忽視。為了減弱旁折光的影響，采取在曲線隧道整體規(guī)劃布點(diǎn)位置，確保曲線內(nèi)側(cè)的控制點(diǎn)間的視線遠(yuǎn)離側(cè)壁在1.5m以上，在半徑較小段落采用將控制點(diǎn)設(shè)置在隧道中間的排水溝頂?shù)却胧行魅趿伺哉酃鈱?duì)測(cè)距、測(cè)角精度的影響，確保了控制網(wǎng)成果的可靠性；此外，隧道CPII控制網(wǎng)所控制的隧道中線一般與施工導(dǎo)線網(wǎng)確定的隧道中線存在一定差異，為了使得隧道貫通CPⅡ?qū)Ь€網(wǎng)確定的隧道中線與實(shí)際貫通后的隧道中線盡量保持一致，CPII網(wǎng)測(cè)量時(shí)，將CPⅡ網(wǎng)與洞內(nèi)施工導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，通過(guò)制定專(zhuān)項(xiàng)隧道CPII網(wǎng)平差方案，將滿足CPII網(wǎng)精度的洞內(nèi)施工導(dǎo)線點(diǎn)作為坐標(biāo)約束點(diǎn)參與CPII導(dǎo)線網(wǎng)整網(wǎng)約束平差，在滿足隧道CPⅢ軌道控制網(wǎng)起閉精度要求的前提下，最大限度的保證了隧道CPII控制網(wǎng)和隧道貫通中線位置的一致性，即確保了隧道CPII控制網(wǎng)精度滿足洞內(nèi)無(wú)砟軌道鋪設(shè)平順性的要求，也避免了軌道結(jié)構(gòu)侵入隧道建筑限界，造成工程返工。

2.3大跨連續(xù)梁段落CPⅢ軌道控制網(wǎng)的建立

昌贛高鐵多次采用大跨連續(xù)梁形式跨越贛江，贛州贛江特大橋主跨長(zhǎng)300米，是國(guó)內(nèi)首座大跨高速鐵路斜拉橋。受環(huán)境溫度的變化，梁體變形客觀存在。CPⅢ點(diǎn)每50-70米布設(shè)一對(duì)點(diǎn)，大跨連續(xù)梁由于不能保證每個(gè)CPⅢ點(diǎn)均布置在橋梁固定支座端，使得布設(shè)在連續(xù)梁段落的CPⅢ點(diǎn)在不同時(shí)間、環(huán)境及荷載的情況下坐標(biāo)出現(xiàn)明顯差異，環(huán)境溫度變化大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)設(shè)站精度達(dá)不到規(guī)范要求。為確保現(xiàn)場(chǎng)測(cè)設(shè)精度，現(xiàn)場(chǎng)主要采取了以下技術(shù)措施：首先，統(tǒng)一規(guī)劃布點(diǎn)里程，優(yōu)先選擇主墩位置布設(shè)CPⅢ點(diǎn)位，在通視條件良好的段落適當(dāng)加大CPⅢ間距至90米；其次，整個(gè)連續(xù)梁或特殊孔跨段落測(cè)量過(guò)程盡量在同一時(shí)間、同一溫度、環(huán)境下施測(cè)，確保連續(xù)梁段落CPⅢ軌道控制網(wǎng)達(dá)到高精度要求；此外，盡量在同樣環(huán)境條件下使用CPⅢ成果，若相隔時(shí)間較長(zhǎng)或溫度、環(huán)境、荷載有較大的變化，設(shè)站精度超限時(shí)，CPⅢ成果須重新復(fù)測(cè)后使用。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)有效的組織控制，現(xiàn)場(chǎng)采用自由設(shè)站進(jìn)行軌道板鋪設(shè)、長(zhǎng)軌精調(diào)時(shí)的設(shè)站精度均達(dá)到0.7mm，滿足了現(xiàn)行規(guī)范的精度要求。

2.4“三網(wǎng)合一”測(cè)量體系的應(yīng)用

高速鐵路在勘察設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的各個(gè)階段，均采用控制網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)物的坐標(biāo)點(diǎn)位放樣，因此必須保證各階段控制網(wǎng)放樣點(diǎn)位的一致性。如果勘察設(shè)計(jì)、線下工程施工和線上無(wú)砟軌道施工采用的坐標(biāo)系統(tǒng)不統(tǒng)一，將會(huì)造成線下工程線位偏離設(shè)計(jì)位置，甚至造成凈空限界不足，無(wú)法滿足線上無(wú)砟軌道施工要求。為高質(zhì)量、高效率服務(wù)于工程建設(shè)的各個(gè)階段，高速鐵路加密工程測(cè)量要求勘測(cè)設(shè)計(jì)控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)的坐標(biāo)高程系統(tǒng)統(tǒng)一、起算基準(zhǔn)統(tǒng)一和測(cè)量精度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，即“三網(wǎng)合一”[2]。

昌贛高鐵通過(guò)各級(jí)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了勘察設(shè)計(jì)控制網(wǎng)，施工控制網(wǎng)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”，“三網(wǎng)合一”建立在統(tǒng)一的起算基準(zhǔn)基礎(chǔ)上，各級(jí)控制網(wǎng)在各階段基準(zhǔn)統(tǒng)一、精度一致，較好的避免了由于各階段控制網(wǎng)不統(tǒng)一造成的線下工程偏位問(wèn)題，避免線下工程出現(xiàn)返修、返工，為昌贛高鐵全線順利鋪軌奠定了基礎(chǔ)。此外“三網(wǎng)合一”建立也為后期的控制網(wǎng)復(fù)測(cè)維護(hù)提供了可靠的保證。

2.5各級(jí)控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)和維護(hù)

高速鐵路工程測(cè)量貫穿了勘察設(shè)計(jì)、線下工程施工、線上無(wú)砟軌道施工、竣工驗(yàn)收測(cè)量、后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)階段，建設(shè)和使用周期長(zhǎng)，在此期間控制網(wǎng)標(biāo)石損毀不可避免，嚴(yán)重影響到控制網(wǎng)的完整性、穩(wěn)定性、可靠性。昌贛高鐵實(shí)施過(guò)程中嚴(yán)格按照高鐵測(cè)量要求的“三網(wǎng)合一”體系開(kāi)展工作，對(duì)破壞點(diǎn)、不穩(wěn)定點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)設(shè)、移設(shè)，并按照與原測(cè)相同的測(cè)量等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，采用同精度擴(kuò)展的方法、以補(bǔ)樁點(diǎn)周邊同級(jí)的控制點(diǎn)作為起算，按照擬穩(wěn)平差或約束平差的方法，獲得補(bǔ)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)，這樣既保證了補(bǔ)設(shè)點(diǎn)與原測(cè)網(wǎng)之間相對(duì)精度滿足原網(wǎng)一致的精度要求，又使控制網(wǎng)整體性、一致性得到了及時(shí)恢復(fù)。通過(guò)各階段控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)了勘測(cè)設(shè)計(jì)控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)坐標(biāo)高程系統(tǒng)統(tǒng)一、起算基準(zhǔn)統(tǒng)一和測(cè)量精度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

昌贛高鐵根據(jù)施工需要對(duì)全線各級(jí)控制網(wǎng)開(kāi)展了不定期復(fù)測(cè)維護(hù)，復(fù)測(cè)周期一般為半年。此外由設(shè)計(jì)單位對(duì)全線控制網(wǎng)在CPⅢ建網(wǎng)前、靜態(tài)驗(yàn)收前共進(jìn)行了二次全面復(fù)測(cè)，有效的保證了控制網(wǎng)的完整性、系統(tǒng)性、一致性、為工程建設(shè)各個(gè)階段提供了可靠的控制基準(zhǔn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

昌贛高鐵作為國(guó)家《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》“八縱八橫”高速鐵路大通道，京港高鐵的重要組成部分，其具有建設(shè)周期長(zhǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、建設(shè)工期緊、工程建設(shè)難度大的特點(diǎn)。精密工程測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用滿足了昌贛高鐵勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)各階段的工程需要。2019年8月昌贛高鐵精密測(cè)量控制網(wǎng)成果順利通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審驗(yàn)收，各項(xiàng)精度指標(biāo)滿足規(guī)范要求，昌贛高鐵精密工程測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用對(duì)類(lèi)似工程建設(shè)提供的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。