范士凱，楊琪，李岳風(fēng)，顏極偉

（中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100070）

1 工程概況

某高原鐵路工程項(xiàng)目某標(biāo)段起訖里程為DK+018~DK+786，全長(zhǎng)61.173 km，重點(diǎn)內(nèi)容包含隧道3.7座/37.199 km（含3座斜井3.765 km），其中，路基修筑涵蓋區(qū)間及站場(chǎng)兩部分，共10段/15.629 km，特大橋5座/10.950 km，大橋4座/1.072 km，中橋2座/0.088 km。根據(jù)TB 10101-2018《鐵路工程測(cè)量規(guī)范》，測(cè)量交接的線路水準(zhǔn)基點(diǎn)、CPⅠ、CPⅡ、加密控制點(diǎn)。

2 控制網(wǎng)復(fù)測(cè)和加密的方法及精度

2.1 平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)和加密的方法和精度

以靜態(tài)測(cè)量的方法完成CPⅠ、CPⅡ及加密控制網(wǎng)平面施測(cè)作業(yè)，此階段的精度要求及各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 此次基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)測(cè)量精度參數(shù)概覽（分CPⅠ/CPⅡ兩類）

由表1測(cè)量結(jié)果可明確得出，此次采取的邊聯(lián)結(jié)構(gòu)網(wǎng)策略可通過(guò)加密的形式對(duì)CPⅠ展開控制復(fù)測(cè)工作，由此建立專業(yè)的基礎(chǔ)單元網(wǎng)格，進(jìn)一步生成完整的控制網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)全覆蓋；采取相同的方式對(duì)CPⅡ開展專業(yè)的加密測(cè)量控網(wǎng)工作，可與CPⅠ形成統(tǒng)一的完整網(wǎng)區(qū)。再按照與CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)一致的復(fù)測(cè)方法完成加密控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)，并將其與CPⅠ、CPⅡ聯(lián)測(cè)構(gòu)成附合網(wǎng)。

2.2 高程控制網(wǎng)復(fù)測(cè)和加密的方法和精度

通過(guò)借助專業(yè)的儀器設(shè)備——水準(zhǔn)儀來(lái)獲取專業(yè)的高程控網(wǎng)參數(shù)，同時(shí)開展二次校準(zhǔn)的等級(jí)測(cè)量。復(fù)測(cè)線路水準(zhǔn)基點(diǎn)時(shí)，確定相鄰線路水準(zhǔn)基點(diǎn)的布設(shè)位置，判斷兩者的高差，新增的加密高程點(diǎn)需進(jìn)行重力測(cè)量。水準(zhǔn)測(cè)量的精度及限差見表2。

3 平面控制網(wǎng)測(cè)量實(shí)施

3.1 外業(yè)觀測(cè)

嚴(yán)格依據(jù)特定的技術(shù)要求組織靜態(tài)測(cè)量，以CPⅠ、CPⅡ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)外業(yè)測(cè)量為例，其相應(yīng)要求見表3。

表3 靜態(tài)測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)要求

3.2 GNSS測(cè)量網(wǎng)形設(shè)計(jì)

采取邊聯(lián)結(jié)構(gòu)網(wǎng)策略，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格基礎(chǔ)單元的建立和整合，在優(yōu)化和完善之后組建CPⅠ+CPⅡ的附合網(wǎng)域。

3.3 GNSS數(shù)據(jù)處理

從基線向量解算和網(wǎng)平差兩個(gè)方面著手，做GNSS數(shù)據(jù)處理。其中，基線向量解算環(huán)節(jié)應(yīng)用徠卡LGO軟件，網(wǎng)平差采用EYGPS軟件。

注重對(duì)數(shù)據(jù)的觀測(cè)，根據(jù)所得數(shù)據(jù)做質(zhì)量分析，檢驗(yàn)其是否達(dá)到要求。每完成1 d的觀測(cè)，匯總當(dāng)日的數(shù)據(jù)，做預(yù)處理和基線解算，同時(shí)檢核閉合環(huán)、重復(fù)基線等，準(zhǔn)確判斷各自的具體情況。

3.3.1 基線向量結(jié)算

嚴(yán)格依據(jù)如下要求進(jìn)行基線處理：（1）利用專業(yè)的廣播星歷方式實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)線的解算工作。（2）觀測(cè)每個(gè)不同階段的復(fù)測(cè)網(wǎng)情況，每次觀測(cè)時(shí)間不得低于2 h，二等、三等分別不少于90 min、60 min，否則該時(shí)段作廢。（3）考慮各時(shí)段的有效衛(wèi)星數(shù)量，若未達(dá)到4顆或更多，則該時(shí)段作廢。（4）同一階段的數(shù)值如重復(fù)率在10%以內(nèi)，隨即開展重復(fù)測(cè)量。（5）對(duì)實(shí)際的閉合差結(jié)果計(jì)算時(shí)，要以閉合環(huán)的最小值為代入原則。

3.3.2 GNSS網(wǎng)平差計(jì)算

1）三維向量網(wǎng)無(wú)約束平差。建立在基線解算各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均符合要求的前提下，起算數(shù)據(jù)選取接近全網(wǎng)中部、觀測(cè)條件良好且有效觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)的大地坐標(biāo)。

2）CPⅠ控制網(wǎng)進(jìn)行三維約束平差。以CPⅠ控制點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)作為約束條件進(jìn)行，且此項(xiàng)工作必須建立在三維無(wú)約束平差確定的有效觀測(cè)基礎(chǔ)上。其工程獨(dú)立坐標(biāo)計(jì)算以確定好的投影面和中央子午線分段，經(jīng)投影變換計(jì)算后確定工程獨(dú)立坐標(biāo)值，得到復(fù)測(cè)坐標(biāo)成果，用于反映CPⅠ控制點(diǎn)的具體情況。

3）CPⅡ、加密控制網(wǎng)進(jìn)行二維約束平差。首先判斷CPⅡ復(fù)測(cè)網(wǎng)三維無(wú)約束平差結(jié)果，若確認(rèn)此部分合格，則用CPⅠ控制點(diǎn)（此點(diǎn)的選取尤為關(guān)鍵，應(yīng)確保其經(jīng)過(guò)聯(lián)測(cè)且復(fù)測(cè)確認(rèn)無(wú)誤）做二維約束平差，經(jīng)計(jì)算后確定CPⅡ控制點(diǎn)的工程獨(dú)立坐標(biāo)值，再根據(jù)此項(xiàng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步確定出CPⅡ控制點(diǎn)的復(fù)測(cè)坐標(biāo)成果。

4 高程控制網(wǎng)測(cè)量實(shí)施

4.1 設(shè)置測(cè)站

尺樁或尺臺(tái)可作為轉(zhuǎn)點(diǎn)尺承，前者的長(zhǎng)度≥0.2m、質(zhì)量≥1.5 kg，后者的質(zhì)量≥5 kg，具體根據(jù)實(shí)際情況選擇。同時(shí)嚴(yán)格控制測(cè)站視線長(zhǎng)度、視線高度等各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)。

4.2 水準(zhǔn)基點(diǎn)間高差計(jì)算

1）每千米高差偶然中誤差計(jì)算。按測(cè)段往、返測(cè)高差不符值計(jì)算每千米高差偶然中誤差MΔ，MΔ應(yīng)滿足規(guī)定，否則應(yīng)對(duì)閉合差較大的測(cè)段（水準(zhǔn)路線）進(jìn)行重測(cè)。MΔ按式（1）計(jì)算[1]：

式中，n為測(cè)量路段的具體數(shù)量；Δ為測(cè)量路段的來(lái)往測(cè)量高差不合格參數(shù)值，mm；L為測(cè)量段的整體長(zhǎng)度，km。

2）線路水準(zhǔn)基點(diǎn)間復(fù)測(cè)高差計(jì)算。計(jì)算各測(cè)段往返測(cè)高差的平均值，得出水準(zhǔn)基點(diǎn)間的復(fù)測(cè)高差。

4.3 正常水準(zhǔn)面不平行和重力異常改正

一測(cè)段高差正常水準(zhǔn)面不平行改正數(shù)按式（2）計(jì)算：

式（2）~式（3）中，ε為高差正常水準(zhǔn)面不平行改正數(shù)，m；γi+1、γi分別為i、i+1點(diǎn)在橢球面上的正常重力值，10-5m/s2；γm為兩個(gè)不同水準(zhǔn)點(diǎn)的重力平參數(shù)值，10-5m/s2；Hm為兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)在概略的條件下估算出的高程，m。

4.4 重力異常改正計(jì)算（利用布格異常數(shù)據(jù)庫(kù)）

一測(cè)段的高差重力異常改正值按式（4）計(jì)算：

式（4）~式（6）中，g為地面點(diǎn)實(shí)測(cè)重力值，10-5m/s2；γ為水準(zhǔn)點(diǎn)正常重力值，取值1×10-6m/s2；（g-γ）m為兩水準(zhǔn)點(diǎn)空間重力異常均值，取值10-5m/s2；h為測(cè)量路段所觀測(cè)的高差具體參數(shù)，m；（g-γ）空間1為水準(zhǔn)點(diǎn)1的空間重力異常值；（g-γ）空間2為水準(zhǔn)點(diǎn)2的空間重力異常值；（g-γ）布格為從相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)檢素，取1×10-6m/s2；H為水準(zhǔn)點(diǎn)概略高程，m。

4.5 重力異常改正計(jì)算（利用實(shí)測(cè)重力）

一測(cè)段的高差重力異常改正值λ按式（4）計(jì)算。

5 復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)及成果分析

在對(duì)整個(gè)控制網(wǎng)展開復(fù)測(cè)工作期間，對(duì)所得數(shù)據(jù)的處理和分析也極為關(guān)鍵。尤其是精確度的研判和統(tǒng)計(jì)，要與初始設(shè)計(jì)方案中的設(shè)計(jì)值接近統(tǒng)一，涉及的平面測(cè)量?jī)?nèi)容可從復(fù)測(cè)網(wǎng)的閉合差、基線、自由網(wǎng)存在的具體情形著手，核實(shí)顯示最弱部位出現(xiàn)的角中誤差值；水平測(cè)量方面則要重點(diǎn)觀察測(cè)量區(qū)間段的距離差、水準(zhǔn)線的閉合差及千米高差情況。

5.1 平面復(fù)測(cè)與原測(cè)成果的對(duì)比分析

以精確度接近設(shè)計(jì)值情況為基礎(chǔ)條件，對(duì)初始測(cè)試結(jié)果和隨后的復(fù)測(cè)結(jié)果展開專業(yè)對(duì)比及分析工作，遇誤差較大情況，要及時(shí)分析成因并予以調(diào)整處理，以縮小誤差值。

5.2 線路水準(zhǔn)基點(diǎn)復(fù)測(cè)與原測(cè)成果對(duì)比分析

對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)開展仔細(xì)的勘察工作，確保所檢驗(yàn)原料的完整性，遇損壞或丟失的原料，要及時(shí)借助專業(yè)設(shè)備予以修復(fù)，為后續(xù)的觀測(cè)工作提供有利條件，尤其針對(duì)所得數(shù)值的精確度，一定要加以判斷。

在平差計(jì)算前，應(yīng)對(duì)實(shí)測(cè)高差進(jìn)行正常水準(zhǔn)面不平行、重力異常改正，可不進(jìn)行水準(zhǔn)標(biāo)尺溫度改正，并與原測(cè)高差進(jìn)行比較，二等水準(zhǔn)不符值應(yīng)，超限時(shí)應(yīng)分析原因，進(jìn)行檢核。不符值滿足要求時(shí)，應(yīng)采用原測(cè)成果。

嚴(yán)密平差計(jì)算后應(yīng)進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)測(cè)高程與原測(cè)高程的比較，分析水準(zhǔn)點(diǎn)高程變化的趨勢(shì)，當(dāng)水準(zhǔn)點(diǎn)持續(xù)沉降時(shí)，應(yīng)停止使用并上報(bào)情況。

對(duì)丟失和破壞的標(biāo)石按原控制點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行恢復(fù)，平差計(jì)算時(shí)應(yīng)以前后兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)為已知點(diǎn)進(jìn)行約束平差，按嚴(yán)密平差方法計(jì)算。

6 結(jié)語(yǔ)

在建立高鐵測(cè)量控制網(wǎng)后，有利于提高鐵路測(cè)量精度，使鐵路建設(shè)工作更加標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化，在建設(shè)期間加強(qiáng)檢測(cè)與控制，有效控制施工偏差，保證建設(shè)的高鐵基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)到既定的精度要求。此次控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)工作中，所用方式和所得測(cè)量結(jié)果均滿足初始設(shè)計(jì)方案中的規(guī)定數(shù)值，同時(shí)也滿足控制網(wǎng)的平面精準(zhǔn)需求，基礎(chǔ)坐標(biāo)數(shù)值與設(shè)計(jì)值雖存在極小的誤差，但也屬穩(wěn)定范疇之內(nèi)。