精密測(cè)量技術(shù)在高速鐵路工程中現(xiàn)狀分析

張偉強(qiáng)

摘 要：文章主要針對(duì)緊密工程測(cè)量相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分析論述，針對(duì)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的研究，通過對(duì)目前高速鐵路精密測(cè)程內(nèi)容以及軌道內(nèi)部尺寸、外部尺寸定位精度、工程測(cè)量布網(wǎng)原則以及工程測(cè)量坐標(biāo)基準(zhǔn)等進(jìn)行系統(tǒng)性的論述，從而提出高速鐵路工程測(cè)量平面控制網(wǎng)應(yīng)在框架控制網(wǎng)（CP0）基礎(chǔ)七分三級(jí)布設(shè)、高程控制網(wǎng)分二級(jí)布設(shè)的方法，平面坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)采用邊長(zhǎng)投影變形值≤10mm/km的工程獨(dú)立坐標(biāo)系以及應(yīng)按“三網(wǎng)合一”的原則進(jìn)行高速鐵路精密工程測(cè)量的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：精密測(cè)量；高速鐵路；技術(shù)

前言

我國(guó)高速鐵路發(fā)展在近些年來受到廣泛的關(guān)注，其工程施工需要建立在高精度測(cè)量的基礎(chǔ)智商，并且隨著我國(guó)高速鐵路開始向著無砟軌道方向發(fā)展，隨著此類工程的建設(shè)，工程測(cè)量技術(shù)也不斷得以完善。由于高速鐵路相比較普通鐵路，行車速度相對(duì)較高，為了保證車速以及安全行車標(biāo)準(zhǔn)和列車行駛過程中的舒適度，高速鐵路的軌道建設(shè)中的線性幾何參數(shù)需要絕對(duì)精確，以此保證軌道的平順性。由于高速列車在行駛中速度可以達(dá)到350km/h，因而其參數(shù)精度范圍必須保證在毫米級(jí)別。由于該測(cè)量級(jí)別要求，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)在鐵路建設(shè)中的應(yīng)用已經(jīng)無法滿足實(shí)際要求。傳統(tǒng)鐵路工程的測(cè)量技術(shù)在高速鐵路工程中已經(jīng)無法適用，因而現(xiàn)代高速鐵路施工中，開始使用新型的精密工程測(cè)量技術(shù)，并對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)中平面高程控制網(wǎng)進(jìn)行了進(jìn)一步提升，成為精密測(cè)量控制網(wǎng)，即高速鐵路施工測(cè)量中所應(yīng)用到的精測(cè)網(wǎng)。

1 精密工程測(cè)量概述

1.1 測(cè)量?jī)?nèi)容

在高速鐵路工程施工中，從勘測(cè)涉及到施工，乃至最后的竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié)，精密工程測(cè)量始終貫穿整個(gè)運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程，需要進(jìn)行測(cè)量的內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：首先為平面高程的測(cè)量；其次則是線下工程的測(cè)量；再者需要對(duì)軌道施工相關(guān)內(nèi)容予以測(cè)量；最后則是運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面內(nèi)容的測(cè)量。

1.2 測(cè)量目的

通過各個(gè)平面高程控制網(wǎng)，在高速鐵路施工過程中便可以實(shí)現(xiàn)精密工程測(cè)量，從而保證工程涉及的準(zhǔn)確性，保證軌道的精度可以達(dá)到高速鐵路運(yùn)營(yíng)的安全性標(biāo)準(zhǔn)，滿足行車舒適度要求。目前我國(guó)的高速鐵路在行駛中速度可以達(dá)到350千米/時(shí)，為了保證高速的行駛條件，軌道的安全必須滿足設(shè)計(jì)要求，以此保證高速列車的行駛速度、安全行以及舒適度。這就要求：首先，需要按照設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格的施工，確保幾何線性參數(shù)精度可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；其次，在平順性要求上，高速鐵路的要求相對(duì)較高，需要將精度保持在毫米級(jí)別范圍中。上述要求想要完全達(dá)到則應(yīng)當(dāng)依照實(shí)際的軌道鋪設(shè)精度要求以及線下工程設(shè)計(jì)要求等對(duì)平面高程網(wǎng)測(cè)量精度雨衣控制。

1.3 軌道精度要求

在高速鐵路的施工中，其軌道的平順性主要由高速鐵路定位精度決定，其鋪設(shè)應(yīng)當(dāng)滿足其內(nèi)外幾何尺寸精度要求。其中，軌道的形狀由內(nèi)部尺寸進(jìn)行描述，而軌道標(biāo)高以及空間位置由外部尺寸體現(xiàn)。

1.3.1 內(nèi)部幾何尺寸

軌道形狀主要通過內(nèi)部幾何尺寸予以體現(xiàn)，其相對(duì)位置關(guān)系由軌道相鄰點(diǎn)位置關(guān)系便可以確定，即相對(duì)位置。通過對(duì)內(nèi)部幾何尺寸的測(cè)量確定，為列車軌道的平順性提供了保障，以此保證列車在運(yùn)行的過程中穩(wěn)定、可靠。所以在軌道施工中除了對(duì)水平以及軌距有所規(guī)定外，還針對(duì)軌道方向以及縱向高低等參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，從而保證軌道的形狀具有正確性。另外，通過內(nèi)部幾何尺寸參數(shù)可以對(duì)軌道形狀進(jìn)行檢查，因此該種放好似也被稱作相對(duì)定位。

1.3.2 外部幾何尺寸

外部幾何尺寸相對(duì)于內(nèi)部幾何尺寸而言是軌道的高程以及空間三維坐標(biāo)，其坐標(biāo)的確定需要參考相鄰建筑物以及軌道中線等。在軌道的定位中，外部幾何尺寸的測(cè)量是對(duì)軌道繼續(xù)寧的絕對(duì)定位，其定位必須要結(jié)合相關(guān)線下工程的高程以及空間坐標(biāo)位置。

在精度上，絕對(duì)定位的要求需要滿足相對(duì)定位精度要求，即在平順性上需要達(dá)到軌道施工的基礎(chǔ)要求。通過這一點(diǎn)可以體現(xiàn)出，高速鐵路在控制網(wǎng)的測(cè)量精度上需要同線下工程結(jié)合，即要滿足線下工程的精度同時(shí)還需要滿足軌道施工的精度標(biāo)準(zhǔn)，換言之，不但要符合相對(duì)定位精度要求，還需要符合絕對(duì)定位精度要求。

2 精工測(cè)量的特點(diǎn)

2.1 搞成控制網(wǎng)精度應(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)工作要求

鐵路在發(fā)展的過程中經(jīng)歷了運(yùn)輸速度由慢到快的一個(gè)發(fā)展歷程，在過去，對(duì)于工程周期要求相對(duì)較低，也不需要軌道具有較高的平順性以及線性，因而在傳統(tǒng)的測(cè)量過程中并沒有形成統(tǒng)一、規(guī)范的控制測(cè)量系統(tǒng)，保證勘測(cè)、施工的完整。針對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量的精度標(biāo)準(zhǔn)需要依照?qǐng)D鑒施工控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定。軌道則是依照線下工程的相關(guān)要求進(jìn)行施工鋪設(shè)，但是該種方式往往會(huì)由于測(cè)量誤差的不斷累計(jì)，導(dǎo)致最后的施工參數(shù)無法達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)值。

在施工過程中，高速鐵路工程必須依照線型設(shè)計(jì)，對(duì)于線下工程施工以及軌道施工采用線下施工的方式進(jìn)行放樣；而在線型管理以及維護(hù)中，應(yīng)當(dāng)按照竣工的線型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。所以，在控制網(wǎng)精度要求中，要求各級(jí)平面工程必須同時(shí)滿足運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)以及軌道施工定位和線下工程施工三方要求。

2.2 分級(jí)布網(wǎng)原則

高速鐵路工程測(cè)量平面控制網(wǎng)應(yīng)在框架控制網(wǎng)（CP0）基礎(chǔ)上分三級(jí)布設(shè)，第一級(jí)為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CP I），主要為勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供坐標(biāo)基準(zhǔn)；第二級(jí)為線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ），主要為勘測(cè)和施工提供控制基準(zhǔn)；第三級(jí)為軌道控制網(wǎng)（CPⅢ），主要為軌道鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。

2.3 工程獨(dú)立坐標(biāo)系的應(yīng)用

高速鐵路工程測(cè)量精度要求高，施工中要求由坐標(biāo)反算的邊長(zhǎng)值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值應(yīng)一致，即所謂的尺度統(tǒng)一。由于地球面是個(gè)橢球曲面，地面上的測(cè)量數(shù)據(jù)需投影到施工平面上，曲面上的幾何圖形在投影到平面時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生變形。采用國(guó)家30帶投影的坐標(biāo)系統(tǒng)，在投影帶邊緣的邊長(zhǎng)投影變形值達(dá)到340mm/km，這對(duì)無砟軌道的施工是很不利的，對(duì)工程施工的影響呈系統(tǒng)性。從理論上來說，邊長(zhǎng)投影變形值越小越有利。

2.4 三網(wǎng)合一的測(cè)量體系

高速鐵路工程測(cè)量的平面、高程控制網(wǎng)，按施測(cè)階段、施測(cè)目的及功能不同分為了勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)。我們把高速鐵路工程測(cè)量這三個(gè)階段的控制網(wǎng)，簡(jiǎn)稱“三網(wǎng)”為保證控制網(wǎng)的測(cè)量成果質(zhì)量滿足高速鐵路勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)三個(gè)階段測(cè)量的要求，適應(yīng)高速鐵路工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的需要，三階段的平面、高程控制測(cè)量必須采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)。即勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)均采用CP I為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)，以二等水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng)水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng)為基礎(chǔ)高程控制網(wǎng)。簡(jiǎn)稱為“三網(wǎng)合一”。

3 結(jié)束語

我國(guó)現(xiàn)代化的高速鐵路建設(shè)速度已經(jīng)達(dá)到了新的高度，因而工程施工技術(shù)要求也隨之不斷提高，通過技術(shù)的引進(jìn)和創(chuàng)新，我國(guó)已經(jīng)逐步的形成了新型的高精度工程測(cè)量技術(shù)體系，并隨之編撰了相關(guān)的規(guī)范性制度體系，形成了具有我國(guó)特色以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，服務(wù)于我國(guó)高速鐵路建設(shè)。但是隨著我國(guó)高速鐵路大規(guī)模的開始運(yùn)行，各項(xiàng)工程開始竣工。相關(guān)運(yùn)營(yíng)維修以及后期養(yǎng)護(hù)工作都需要高精度的測(cè)量工作予以支持。針對(duì)該類問題，我國(guó)相關(guān)養(yǎng)護(hù)測(cè)量工作還處于空白階段，相關(guān)工作需要進(jìn)行進(jìn)一步的討論研究以及確定。通過對(duì)現(xiàn)有的鐵路線路的養(yǎng)護(hù)維修測(cè)量研究，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)可以在實(shí)踐中得到一套可以適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)在高速鐵路發(fā)展的測(cè)量技術(shù)，并逐步的完善測(cè)量體系，保證高速鐵路運(yùn)營(yíng)的可靠性和安全性。

參考文獻(xiàn)

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