王建紅

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

在高速鐵路建設(shè)過程中，精密工程控制測量作為工程建設(shè)的控制基準(zhǔn)，保障了高速鐵路運(yùn)行的安全性和軌道的高平順性[1-3]。已有學(xué)者開展相關(guān)研究，陳順寶等進(jìn)行了抵償任意帶高斯投影平面坐標(biāo)系的設(shè)計(jì)[4-5]；武瑞宏等對(duì)鐵路高程控制網(wǎng)測量關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究[6-10]；陳光金等分析鐵路隧道洞內(nèi)CPⅡ?qū)Ь€測量與復(fù)測精度指標(biāo)合理性[11-14]；楊雪峰介紹兩種求解獨(dú)立控制網(wǎng)方向角的方法，并利用其進(jìn)行隧道數(shù)據(jù)的計(jì)算和驗(yàn)證，從而證明在長大隧道群建立獨(dú)立控制網(wǎng)的可行性[15]。隨著高速鐵路通車?yán)锍痰闹鸩皆黾樱晟茝目睖y設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)的全周期的高速鐵路控制測量體系勢在必行。

1 概述

西安至成都高速鐵路(以下簡稱“西成高鐵”)是一條連接陜西省西安市和四川省成都市的高速鐵路，是《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中“八縱八橫”高速鐵路主通道之一，也是中國首條穿越秦嶺的高速鐵路。2017年12月6日，西成高鐵全線正式通車。

西成高鐵陜西段自北向南穿越關(guān)中平原、秦嶺山區(qū)、漢中平原和大巴山區(qū)，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，是國內(nèi)在建的最具山區(qū)特點(diǎn)的高標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代化鐵路。陜西境內(nèi)全長342.937 km，采用無砟軌道，以橋隧為主。其中，全線共有10 km以上特長隧道7座，橋隧比為92.1%。穿越秦嶺山區(qū)地段線路總長135 km，隧道里程高達(dá)127 km，橋隧比為94%。另外，秦嶺山區(qū)隧道群首次采用25‰的大坡度，且大坡道持續(xù)段落長達(dá)46 km。隧道區(qū)段連續(xù)坡度造成線路坐標(biāo)系設(shè)計(jì)分帶較多、分帶長度窄、水準(zhǔn)路線繞行等影響。

圖1 西安至成都高速鐵路陜西段線路示意

2 控制測量特點(diǎn)

2.1 框架控制網(wǎng)

在初測階段比選方案較多，建立精測網(wǎng)既不經(jīng)濟(jì)，也無法滿足勘察設(shè)計(jì)的進(jìn)度要求。為了滿足初測階段的航測地形圖測繪及勘察要求，勘察設(shè)計(jì)控制測量分兩步進(jìn)行，首先完成全線平面框架控制網(wǎng)和初測控制網(wǎng)的建設(shè)，待線路穩(wěn)定后在定測階段完成基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ)、線路平面控制網(wǎng)(CPⅡ)建設(shè)，均采用統(tǒng)一的框架基準(zhǔn)，保持勘測成果與精測網(wǎng)的一致性，實(shí)現(xiàn)“三網(wǎng)合一”統(tǒng)一基準(zhǔn)。

該線初測階段，國家2000坐標(biāo)系成果還未正式啟用，超前收集9個(gè)國家CGCS2000坐標(biāo)系B級(jí)點(diǎn)(滿足CP0要求)，其中控制比較線路點(diǎn)位1個(gè)。另外，在西安北客站設(shè)計(jì)1座CP0強(qiáng)制觀測標(biāo)(GEF)，在后續(xù)建設(shè)的寶蘭、大西、銀西等高鐵線路，采用該點(diǎn)作為首級(jí)控制網(wǎng)(CP0)的共用點(diǎn)，以保證各線路平面控制搭接。最終，形成以西安北客站為中心，統(tǒng)一后續(xù)建設(shè)高鐵線路平面控制基準(zhǔn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)滿足國家坐標(biāo)系建立的要求，為后續(xù)精密控制網(wǎng)建立打下基礎(chǔ)。

在四川段，布設(shè)的XC01、XC02兩個(gè)CP0點(diǎn)，求取銜接處的平面轉(zhuǎn)換關(guān)系?？紤]2008年汶川地震對(duì)國家點(diǎn)位穩(wěn)定性影響，采用連續(xù)運(yùn)行站北京BJFS、昆明KUNM、武漢WUHN作為基準(zhǔn)求解基線，對(duì)D079(西安)、F053(佛坪)、1381(漢中)進(jìn)行約束平差，平差最弱基線相對(duì)中誤差為1/12 576 000。在建網(wǎng)后的歷次復(fù)測中，框架控制網(wǎng)采用三維約束平差，換算到相同坐標(biāo)系下，其平面坐標(biāo)較差滿足坐標(biāo)較差20 mm的要求。為了保持銜接線路平面系統(tǒng)的一致性，建立統(tǒng)一的框架系統(tǒng)，以西安北(GEF)為連接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)西成、銀西、大西等高鐵線路的無縫銜接，以保證后續(xù)高鐵建設(shè)的基準(zhǔn)統(tǒng)一，為勘測設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營帶來便利。

2.2 坐標(biāo)系設(shè)計(jì)

高速鐵路坐標(biāo)系設(shè)計(jì)需滿足10 mm/km的投影變形要求，西成高鐵陜西段采用基于CGCS2000橢球參數(shù)的任意中央子午線的抵償高程面的坐標(biāo)系統(tǒng)[3]，既保證投影變形的控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與國家標(biāo)準(zhǔn)CGCS2000的嚴(yán)密換算關(guān)系。線路工程獨(dú)立坐標(biāo)系基于CGCS2000基本橢球參數(shù)，西成高鐵陜西段共有23個(gè)工程獨(dú)立坐標(biāo)系，高程異常取測區(qū)平均值-35 m，線路坐標(biāo)系分帶見表1。獨(dú)立坐標(biāo)系參數(shù)關(guān)系為

表1 線路坐標(biāo)系分帶

(1)

式中，ym為線路設(shè)計(jì)中線點(diǎn)橫坐標(biāo)到中央子午線的距離；ΔH為線路中線軌面到設(shè)計(jì)投影面間的高差；R為地球平均曲率半徑，取6 371 000 m；S為邊長，取1 000 m。

由表1可知，為了滿足邊長變形10 mm/km的要求，受線路整體西南走向與線路坡度大且連續(xù)坡度長的影響，在山區(qū)連續(xù)坡段位置分帶的線路長度較短(部分分帶里程不足4 km)，同時(shí)，引起單座隧道位于多個(gè)坐標(biāo)系，清涼山隧道(DK56+156～DK68+709)、秦嶺天華山隧道(DK108+888～DK124+877)均涉及4個(gè)坐標(biāo)系分帶。

2.3 平面控制網(wǎng)

在基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)、線路平面控制網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先根據(jù)線路平、縱斷面及測區(qū)1∶10 000和1∶2 000地形圖布設(shè)內(nèi)業(yè)點(diǎn)位，再現(xiàn)場踏勘確定實(shí)際點(diǎn)位。在關(guān)中平原和漢中平原地區(qū)，按4 km間距布設(shè)1對(duì)點(diǎn)間距大于800 m的CPⅠ點(diǎn)對(duì)(困難地區(qū)適當(dāng)放寬)；按600～800 m間距布設(shè)1個(gè)CPⅡ控制點(diǎn)；在隧道區(qū)段，進(jìn)出口全部布設(shè)CPⅠ對(duì)點(diǎn)。

分別按《客運(yùn)專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》中B級(jí)、C級(jí)觀測要求施測CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)，在復(fù)測時(shí)與《高速鐵路工程測量規(guī)范》中的二等、三等相對(duì)應(yīng)。CPⅠ網(wǎng)以框架控制網(wǎng)為基準(zhǔn)進(jìn)行三維整網(wǎng)約束平差，CPⅡ網(wǎng)以CPⅠ為基準(zhǔn)進(jìn)行二位約束平差，實(shí)現(xiàn)“分級(jí)布設(shè)、逐級(jí)控制”，平差結(jié)果按工程獨(dú)立坐標(biāo)系參數(shù)投影至對(duì)應(yīng)坐標(biāo)投影帶中。

在秦巴山區(qū)，CPⅠ點(diǎn)間距較遠(yuǎn)，且處在高山峽谷中，衛(wèi)星信號(hào)遮擋嚴(yán)重。在外業(yè)觀測前，應(yīng)先進(jìn)行詳細(xì)的星歷預(yù)報(bào)，選擇最佳觀測時(shí)段，再運(yùn)用多星GNSS接收機(jī)，以免造成較大返工補(bǔ)測。采用加長觀測時(shí)間、增加一定的過渡點(diǎn)對(duì)，在長大隧道斜井口布設(shè)點(diǎn)位等措施，可以優(yōu)化CPⅠ控制網(wǎng)網(wǎng)形，能在一定程度上提高基線精度。

精測網(wǎng)復(fù)測時(shí)，CPⅠ、CPⅡ復(fù)測坐標(biāo)較差的限差分別為20 mm、15 mm，相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對(duì)精度限差分別為1/130 000、1/80 000，對(duì)超限點(diǎn)位和破壞點(diǎn)位采用同精度內(nèi)插更新，以保證控制網(wǎng)的絕對(duì)、相對(duì)精度和完整性。在山區(qū)困難地區(qū)，CPⅠ點(diǎn)間距邊長無法滿足800 m點(diǎn)間距條件時(shí)，復(fù)測坐標(biāo)較差一般應(yīng)滿足相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對(duì)精度限差要求，若個(gè)別短邊相鄰點(diǎn)無法滿足，則應(yīng)判斷點(diǎn)位穩(wěn)定性，以坐標(biāo)變化為主控指標(biāo)，相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對(duì)精度為輔助指標(biāo)，按邊長分級(jí)控制相對(duì)精度限差，準(zhǔn)確地分析點(diǎn)位變化情況。

2.4 高程控制網(wǎng)

高程控制網(wǎng)一般分兩階段布設(shè)，首先布設(shè)四等初測控制網(wǎng)，待線路穩(wěn)定后布設(shè)二等線路水準(zhǔn)基點(diǎn)，采用1985國家高程基準(zhǔn)，初測網(wǎng)與精測網(wǎng)采用一致的國家起算點(diǎn)。在翻越秦巴山區(qū)時(shí)，國家高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)稀少，全線共聯(lián)測可用國家Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)(Ⅰ漢廣32、Ⅰ勉廣22、Ⅰ洋略11)，聯(lián)測大西和西寶高鐵的共用二等水準(zhǔn)點(diǎn)2個(gè)(ZXCPⅠ077、BM042)，聯(lián)測了與四川段銜接處的二等水準(zhǔn)點(diǎn)2個(gè)(BM05-2、BM05-1)。線路二等水準(zhǔn)基點(diǎn)每2 km至少布設(shè)1座，每20 km以內(nèi)布設(shè)1座深埋水準(zhǔn)點(diǎn)(合計(jì)17座)。另外，兼顧在長大隧道進(jìn)出口布設(shè)，在隧道出入口布設(shè)3個(gè)普通二等水準(zhǔn)點(diǎn)，為隧道提供穩(wěn)定的高程測量基準(zhǔn)，以便于點(diǎn)位穩(wěn)定性檢查。

在秦嶺山區(qū)，高程控制點(diǎn)概率高程變化多在1 km以上，最高達(dá)1 600 m以上，全線高程控制點(diǎn)概率高程分布見圖2。

圖2 控制點(diǎn)概率高程分布

二等線路水準(zhǔn)基點(diǎn)測量完成后，計(jì)算的每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差0.61 mm滿足限差1.0 mm；對(duì)測段高差按式(2)進(jìn)行正常水準(zhǔn)面不平行性改正[5]，國家水準(zhǔn)點(diǎn)間的附合路線閉合差滿足規(guī)范限差，主水準(zhǔn)路線閉合差見表2。

表2 附合路線閉合差統(tǒng)計(jì)

ε=-(γi+1-γi)Hm/γm

(2)

γm=(γi+γi+1)/2-0.154 3Hm

(3)

γ=978 032(1+0.005 302 4sin2φ-

0.000 005 8sin22φ)

(4)

式中，γm為2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)正常重力平均值，依式(3)計(jì)算；γi、γi+1分別為i點(diǎn)、i+1點(diǎn)橢球面上的正常重力值，依式(4)計(jì)算；Hm為2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)概略高程平均值。

由表2可知，正常水準(zhǔn)面不平行性改正效果在翻越秦嶺山區(qū)范圍相當(dāng)顯著，經(jīng)改正后，附合路線閉合差更合理，在高海拔地區(qū)進(jìn)行正常水準(zhǔn)面不平行性改正有益于國家水準(zhǔn)點(diǎn)閉合。在秦巴山區(qū)隧道分布范圍，水準(zhǔn)線路繞行長度是隧道長度的3～5倍，按隧道長度控制繞行水準(zhǔn)路線的往返測精度較為合理；平差處理時(shí)，在隧道區(qū)段應(yīng)加大權(quán)重，讓隧道繞行線路分配國家點(diǎn)間的不符值，有利于隧道貫通后高程閉合差滿足要求。

在建設(shè)期開展高程控制網(wǎng)復(fù)測，通過深埋水準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性判斷線路經(jīng)過區(qū)域的整體穩(wěn)定性，經(jīng)過多年數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為線路經(jīng)過區(qū)域整體穩(wěn)定。

由表3可知，測段高差與建網(wǎng)保持一致，經(jīng)正常水準(zhǔn)面不平行性改正，閉合情況良好。同時(shí)可以看出，在翻越秦嶺山區(qū)范圍(XCBM03～XCBM07)，正常水準(zhǔn)面不平行性改正效果顯著，驗(yàn)證3進(jìn)行正常水準(zhǔn)面不平行性改正值的合理性和必要性。

表3 深埋水準(zhǔn)點(diǎn)間閉合差

2.5 隧道獨(dú)立控制網(wǎng)

短隧道以進(jìn)、出口端的線路控制點(diǎn)為約束，基準(zhǔn)保持與線路坐標(biāo)系一致。西成高鐵陜西段在線路坐標(biāo)系設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格控制邊長的變形，由于線路連續(xù)縱坡大，使長大隧道被劃分成2～4個(gè)線路工程獨(dú)立坐標(biāo)系，不利于施工和貫通的使用。在不同坐標(biāo)系中，隧道中央子午線不一致的情況下，方位角變化不可忽視。以清涼山隧道為例，隧道進(jìn)口控制點(diǎn)(CPⅠI023/024)、出口控制點(diǎn)(CPⅠI025/026)在第一坐標(biāo)系與第四坐標(biāo)系，角度較差為4.87″，CPⅡ023～024邊長為833 m，差異為56.7 mm。采用固定“一點(diǎn)一方向”獨(dú)立坐標(biāo)系，以隧道長直線或曲線隧道切線(或公切線)為坐標(biāo)軸的假定坐標(biāo)系，建立隧道獨(dú)立坐標(biāo)系。

隧道獨(dú)立控制網(wǎng)采用經(jīng)過隧道中心的經(jīng)度為坐標(biāo)投影的中央子午線，以隧道平均軌面高程為投影高程面進(jìn)行邊長投影，采用CPⅠ控制點(diǎn)進(jìn)行中線投點(diǎn)，定出線路中線或切線方向，以“一點(diǎn)一方向”進(jìn)行平差，重新設(shè)計(jì)隧道施工坐標(biāo)系，全線所有隧道貫通情況良好。

在隧道貫通后，按采用CPⅠ點(diǎn)按線路坐標(biāo)系進(jìn)行洞內(nèi)CPⅡ的測量，然后布設(shè)軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)，重新使用線路工程獨(dú)立坐標(biāo)系開展后續(xù)測量工作，隧道限界檢查均滿足要求，驗(yàn)證了采用該方法的合理性。同樣在隧道施工中，采用“一點(diǎn)一方向”方法會(huì)引起一定的長短鏈問題，存在兩套坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換等問題[12]。以福仁山隧道(長13.1 km)為例，按“一點(diǎn)一方向”方法布設(shè)一等GNSS隧道獨(dú)立控制網(wǎng)，以福仁山左線進(jìn)口中線上的洞口投點(diǎn)為坐標(biāo)起算點(diǎn)，該點(diǎn)與隧道出口左線中線上的洞口投點(diǎn)的連線為X軸方向，以過坐標(biāo)起算點(diǎn)，垂直于X軸的直線為Y軸。X軸坐標(biāo)方位角設(shè)為0°00′00″，坐標(biāo)起算點(diǎn)采用假定坐標(biāo)(X=50000.000，YR=50000.000)，建立隧道獨(dú)立坐標(biāo)系。隧道獨(dú)立坐標(biāo)系保證了中線的軸線準(zhǔn)確，由于坐標(biāo)系變化引起重新推算的線路里程出現(xiàn)長鏈0.045 m，需要在施工中消除。

當(dāng)隧道施工獨(dú)立坐標(biāo)系與線路坐標(biāo)系不一致時(shí)，在測量洞內(nèi)CPⅡ時(shí)無法使用施工中的洞內(nèi)控制點(diǎn)位。為避免線路坐標(biāo)系與隧道施工坐標(biāo)系不一致，建議在線路坐標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)放寬長度變形值，困難時(shí)放寬至15 mm/km，以保證單座隧道在同一坐標(biāo)系下。

在隧道控制網(wǎng)無法在一個(gè)線路坐標(biāo)系下時(shí)，應(yīng)建立隧道獨(dú)立坐標(biāo)系，以線路坐標(biāo)系參數(shù)為基礎(chǔ)，采用“一點(diǎn)一方向”或約束隧道兩端高等級(jí)控制點(diǎn)，建立與線路坐標(biāo)系有嚴(yán)密轉(zhuǎn)換關(guān)系的隧道獨(dú)立控制網(wǎng)，便于隧道貫通和軌道后續(xù)施工等維持基準(zhǔn)一致，真正實(shí)現(xiàn)控制基準(zhǔn)的全過程一致。在隧道施工導(dǎo)線網(wǎng)測量中，須嚴(yán)格進(jìn)行兩化改正，控制施工放樣距離，減小投影變形對(duì)施工測量的影響。隧道高程控制網(wǎng)應(yīng)在線路水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng)為基礎(chǔ)，加密隧道平導(dǎo)、斜井處的高程控制點(diǎn)，并維持全過程高程基準(zhǔn)統(tǒng)一。

2.6 軌道控制網(wǎng)

在無砟軌道施工前，線下工程沉降變形滿足要求且通過沉降評(píng)估后，可分段建設(shè)CPⅢ控制網(wǎng)。在路橋區(qū)段加密線上，應(yīng)采用CPⅡ控制網(wǎng)與加密二等水準(zhǔn)基點(diǎn)作為起算基準(zhǔn)；路橋區(qū)段CPⅢ網(wǎng)按不少于4 km分段進(jìn)行建設(shè)，在連續(xù)梁特殊結(jié)構(gòu)位置增加局部復(fù)測，維持控制網(wǎng)點(diǎn)位的最新成果。在隧道區(qū)，應(yīng)采用CPⅡ控制網(wǎng)與貫通二等水準(zhǔn)基點(diǎn)后作為CPⅢ控制網(wǎng)的起算基準(zhǔn)。測量區(qū)段之間銜接時(shí)，前后區(qū)段重疊點(diǎn)不少于6對(duì)CPⅢ點(diǎn)，相鄰?fù)队皫с暯犹嶤PⅢ平面網(wǎng)提供兩套坐標(biāo)的長度不小于800 m。

在長軌精調(diào)前，應(yīng)對(duì)CPⅢ網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測，采用復(fù)測成果進(jìn)行長軌精調(diào)。西成高鐵陜西段動(dòng)態(tài)聯(lián)調(diào)聯(lián)試報(bào)告的上下行平均TQI=1.97 mm，說明了軌道控制網(wǎng)基準(zhǔn)的可靠性。

2.7 運(yùn)營期復(fù)測

鐵總運(yùn)[2015]126號(hào)《運(yùn)營高速鐵路精密測量控制網(wǎng)管理辦法》對(duì)精測網(wǎng)復(fù)測頻次等做了基本要求，執(zhí)行《高速鐵路工程規(guī)范》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在西成高鐵西安北至佛坪段段CPⅠ、線上CPⅡ、洞內(nèi)CPⅡ、二等水準(zhǔn)基點(diǎn)及CPⅢ運(yùn)營期復(fù)測中，CPⅠ點(diǎn)位破壞率達(dá)60%(總點(diǎn)數(shù)為62個(gè))。本次復(fù)測范圍破壞點(diǎn)主要分布在西安市區(qū)和紙坊至大秦嶺隧道2個(gè)范圍。二等水準(zhǔn)復(fù)測按建設(shè)期要求判斷點(diǎn)位的穩(wěn)定性，線上水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在路橋隧等位置，穩(wěn)定性強(qiáng)于線下水準(zhǔn)點(diǎn)。線上CPⅡ控制點(diǎn)均保存完好，線上CPⅡ復(fù)測坐標(biāo)分析見圖3。

圖3 線上CPⅡ復(fù)測坐標(biāo)較差值示意

隧道洞內(nèi)CPⅡ點(diǎn)位破壞率在13%(總點(diǎn)數(shù)450個(gè))，隧道洞內(nèi)CPⅡ復(fù)測采用與CPⅢ合并組網(wǎng)形式進(jìn)行自由測站邊角交會(huì)的方法復(fù)測。通過分析對(duì)水平角、邊長和坐標(biāo)較差，檢核隧道CPⅡ控制點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系，判斷點(diǎn)位穩(wěn)定性?！陡咚勹F路工程規(guī)范》中，水平角較差限差：三等導(dǎo)線3.6″，隧道二等2.6“(2倍測角中誤差mβ)。邊長較差限差：2mD(mD為儀器標(biāo)稱精度)。坐標(biāo)較差限差：15 mm。

表4 洞內(nèi)CPⅡ復(fù)測指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

所有點(diǎn)位坐標(biāo)均滿足規(guī)范限差，采用不同的邊長和水平角較差檢核，點(diǎn)位穩(wěn)定性判斷的數(shù)量差距較大，適當(dāng)放寬點(diǎn)位穩(wěn)定性及相關(guān)性指標(biāo)，不易造成點(diǎn)位穩(wěn)定性誤判，可以減少現(xiàn)場測量工作量，為準(zhǔn)確判斷點(diǎn)位穩(wěn)定及更新更為有利。

CPⅢ控制網(wǎng)復(fù)測采用的網(wǎng)形和測量方法與原測相同，CPⅢ控制網(wǎng)高程測量采用自由測站三角高程測量方法，平差計(jì)算的各項(xiàng)精度指標(biāo)均應(yīng)滿足TB10601—2009《高速鐵路工程測量規(guī)范》中的精度指標(biāo)要求，同時(shí)對(duì)復(fù)測成果與原測成果的X、Y坐標(biāo)較差分析與相鄰點(diǎn)的復(fù)測坐標(biāo)增量ΔX、ΔY較差分析，輔助分析基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。CPⅢ控制網(wǎng)復(fù)測點(diǎn)位平面和高程較差分布情況見圖4～圖6。通過分析，西成高鐵西安北至佛坪區(qū)段內(nèi)CPⅢ平面復(fù)測坐標(biāo)較差整體分布在-3～3 mm之間，其中坐標(biāo)CPⅢ復(fù)測高程較差同樣整體分布在-3～3 mm之間，其中高程較差大于±5 mm的點(diǎn)位均位于連續(xù)梁區(qū)段，連續(xù)梁受溫度變化和梁體徐變影響是引起點(diǎn)位變化的主要因素。為了保持點(diǎn)位之間的兼容性和現(xiàn)勢性，應(yīng)將全部點(diǎn)位成果整體更新。

圖4 CPⅢ復(fù)測坐標(biāo)較差沿X方向分布(單位：mm)

圖5 CPⅢ復(fù)測坐標(biāo)較差沿Y方向分布(單位：mm)

圖6 CPⅢ復(fù)測高程較差分布(單位：mm)

3 建議

隨著高鐵運(yùn)營線路的不斷增加，運(yùn)營單位正在積極探索運(yùn)營期的測量標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一運(yùn)營期測量規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫，TB 10601—2009《高速鐵路工程測量規(guī)范》已發(fā)布超過10年，處于修編之際。以下結(jié)合西成高鐵陜西段控制測量全周期的建設(shè)情況，提出一些建議。

(1)在坐標(biāo)系長度變形控制實(shí)踐中，坐標(biāo)系的變形控制值為10 mm/km，在相鄰帶重疊區(qū)最不利的相對(duì)變形值可達(dá)20 mm/km，同時(shí)相鄰帶同時(shí)存在角度的變化，采用相鄰帶之間設(shè)置800 m的過渡期區(qū)間，嚴(yán)格控制施工范圍，逐步平順過渡。在坐標(biāo)系設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮適當(dāng)放寬邊長變形值，按15 mm/km設(shè)計(jì)。

(2)在線路基礎(chǔ)控制網(wǎng)(CPⅠ)點(diǎn)位布設(shè)時(shí)，在路橋區(qū)段每2 km布設(shè)1個(gè)，在此基礎(chǔ)上布設(shè)線下CPⅡ點(diǎn)，能經(jīng)濟(jì)有效控制網(wǎng)形。在進(jìn)行線上加密CPⅡ時(shí)，以CPⅠ復(fù)測成果約束更新線下CPⅡ成果后，并將其作為線上加密CPⅡ的起算點(diǎn)。在運(yùn)營期，嘗試復(fù)測CPⅠ對(duì)線上CPⅡ點(diǎn)位進(jìn)行穩(wěn)定性判斷，在每4 km點(diǎn)對(duì)布設(shè)CPⅠ效果較好，在每4 km單點(diǎn)布設(shè)的CPⅠ網(wǎng)效果相對(duì)較差，采用2 km布設(shè)1個(gè)CPⅠ點(diǎn)，在運(yùn)營期只保留復(fù)測CPⅠ，便于運(yùn)營期線下與線上控制點(diǎn)聯(lián)測網(wǎng)形，更有利于線上加密CPⅡ的穩(wěn)定性分析。

(3)平面控制網(wǎng)GNSS復(fù)測時(shí)，將坐標(biāo)較差限差作為點(diǎn)位穩(wěn)定性判斷的關(guān)鍵指標(biāo)，相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對(duì)精度指標(biāo)作為輔助指標(biāo)。在基線邊長度較短時(shí)，復(fù)測坐標(biāo)較差變化微小，相對(duì)精度指標(biāo)已超限，對(duì)超限點(diǎn)進(jìn)行同精度更新，點(diǎn)位坐標(biāo)值基本無變化，造成實(shí)際工作量增大和點(diǎn)位穩(wěn)定性判斷不準(zhǔn)，可按《鐵路工程測量規(guī)范》，將相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對(duì)精度的指標(biāo)按基線邊長度分級(jí)設(shè)置限差。

(4)水準(zhǔn)路線在隧道繞行區(qū)段應(yīng)按隧道長度控制往返測精度，加大隧道區(qū)段平差權(quán)重，有利于提高高程貫通精度。

(5)隧道平面獨(dú)立控制網(wǎng)應(yīng)遵循“三網(wǎng)合一”的理念建設(shè)，平面坐標(biāo)系應(yīng)維持線路坐標(biāo)系設(shè)計(jì)，高程控制網(wǎng)閉合至線路水準(zhǔn)基點(diǎn)，應(yīng)保持勘測、施工的基準(zhǔn)一致。

(7)在建設(shè)期線下控制網(wǎng)每180 d進(jìn)行固定期維護(hù)，點(diǎn)位更新維護(hù)相對(duì)及時(shí)，控制網(wǎng)的內(nèi)附合精度較好。進(jìn)入運(yùn)營期后，主要使用線上軌道控制網(wǎng)，對(duì)線下控制點(diǎn)位使用較少和保護(hù)有限，需要使用線下點(diǎn)位來檢核線上點(diǎn)位穩(wěn)定性時(shí)，往往引起恢復(fù)的控制點(diǎn)的相對(duì)精度較高、絕對(duì)精度不夠。建議定期對(duì)線下控制網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)，明確復(fù)測范圍及周期，建立運(yùn)營期復(fù)測點(diǎn)位更新原則和技術(shù)指標(biāo)。

4 結(jié)語