王吉星 劉樹良

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

1 前言

昌贛高鐵位于江西省中南部，北連江西省會南昌市，南接江西重鎮(zhèn)贛州市，銜接昌九城際、滬昆客專、昌福、井岡山、贛龍等鐵路，輻射贛中南主要大中城市，是國家《中長期鐵路網(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)計有兩座大于10km的長大隧道（萬安隧道13.92km、興國隧道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)一的工程獨立坐標系統(tǒng)、提高長大隧道控制網(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)的測設(shè)，是確保昌贛高鐵無砟軌道的精準鋪設(shè)的決定因素。

2 精密工程測量技術(shù)與應(yīng)用

2.1全線統(tǒng)一工程獨立坐標系統(tǒng)的建立

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

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

昌贛高鐵CPⅠ基礎(chǔ)平面控制點沿線路走向4km左右布設(shè)一個，隧道長度大于1km時，在隧道洞口布設(shè)一對CPI點，保持通視，間距為600m～800m；CPⅡ線路控制點沿線路走向布設(shè)，點間距為600m～800m，通視困難時，在遠離線路位置布設(shè)方向點；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進行基線解算，解算采用雙差固定解，加入了電離層、對流層模型改正，解算基線進行異步環(huán)和重復(fù)基線質(zhì)量檢驗，基線質(zhì)量滿足規(guī)范后，以聯(lián)測的CP0三維空間直角坐標作為起算數(shù)據(jù)對CPⅠ基礎(chǔ)控制網(wǎng)進行三維整體約束平差，獲得全線CPI點成果，CPⅡ基線網(wǎng)平差以聯(lián)測的CPⅠ為起算數(shù)據(jù)進行二維約束平差，獲得全線CPII點成果。

昌贛高鐵全線二等水準基點沿線路走向2km布設(shè)一個，高程控制網(wǎng)以聯(lián)測的7處國家一等水準點成果為起算，進行整體嚴密平差，獲得全線二等水準基點成果。

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)和線路二等水準基點高程控制網(wǎng)的建立，嚴格按技術(shù)方案組織實施。通過嚴密數(shù)據(jù)處理方法，獲得了高精度的CPⅠ、CPⅡ和二等水準線路控制網(wǎng)成果，實現(xiàn)了全線控制網(wǎng)的基準統(tǒng)一。全線共埋設(shè)CPⅠ點147個，CPⅡ點479個和206個水準基點，組成完整統(tǒng)一的工程獨立坐標系統(tǒng)。

2.2隧道控制網(wǎng)的建立

昌贛高鐵設(shè)計有2座大于10km的隧道（萬安隧道13.92km、興國隧道10.35km），這兩座隧道采用“長隧短打”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)線邊長普遍較短，施工導(dǎo)線精度無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)形式建立萬安隧道、興國隧道洞內(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、大氣折光和隧道實際貫通誤差對隧道CPII導(dǎo)線網(wǎng)的測量和平差影響[3]，主要采取了以下技術(shù)措施：首先，在洞外CPⅠ控制點的基礎(chǔ)上重新布設(shè)與洞口基本等高的加密點，并保證后視點邊長大于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)劃布點位置，確保曲線內(nèi)側(cè)的控制點間的視線遠離側(cè)壁在1.5m以上，在半徑較小段落采用將控制點設(shè)置在隧道中間的排水溝頂?shù)却胧行魅趿伺哉酃鈱y距、測角精度的影響，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際貫通后的隧道中線盡量保持一致，CPII網(wǎng)測量時，將CPⅡ網(wǎng)與洞內(nèi)施工導(dǎo)線點進行聯(lián)測，通過制定專項隧道CPII網(wǎng)平差方案，將滿足CPII網(wǎng)精度的洞內(nèi)施工導(dǎo)線點作為坐標約束點參與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300米，是國內(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點每50-70米布設(shè)一對點，大跨連續(xù)梁由于不能保證每個CPⅢ點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點在不同時間、環(huán)境及荷載的情況下坐標出現(xiàn)明顯差異，環(huán)境溫度變化大時，會導(dǎo)致現(xiàn)場設(shè)站精度達不到規(guī)范要求。為確?，F(xiàn)場測設(shè)精度，現(xiàn)場主要采取了以下技術(shù)措施：首先，統(tǒng)一規(guī)劃布點里程，優(yōu)先選擇主墩位置布設(shè)CPⅢ點位，在通視條件良好的段落適當加大CPⅢ間距至90米；其次，整個連續(xù)梁或特殊孔跨段落測量過程盡量在同一時間、同一溫度、環(huán)境下施測，確保連續(xù)梁段落CPⅢ軌道控制網(wǎng)達到高精度要求；此外，盡量在同樣環(huán)境條件下使用CPⅢ成果，若相隔時間較長或溫度、環(huán)境、荷載有較大的變化，設(shè)站精度超限時，CPⅢ成果須重新復(fù)測后使用。

通過現(xiàn)場有效的組織控制，現(xiàn)場采用自由設(shè)站進行軌道板鋪設(shè)、長軌精調(diào)時的設(shè)站精度均達到0.7mm，滿足了現(xiàn)行規(guī)范的精度要求。

2.4“三網(wǎng)合一”測量體系的應(yīng)用

高速鐵路在勘察設(shè)計、結(jié)構(gòu)施工、運營維護的各個階段，均采用控制網(wǎng)進行結(jié)構(gòu)物的坐標點位放樣，因此必須保證各階段控制網(wǎng)放樣點位的一致性。如果勘察設(shè)計、線下工程施工和線上無砟軌道施工采用的坐標系統(tǒng)不統(tǒng)一，將會造成線下工程線位偏離設(shè)計位置，甚至造成凈空限界不足，無法滿足線上無砟軌道施工要求。為高質(zhì)量、高效率服務(wù)于工程建設(shè)的各個階段，高速鐵路加密工程測量要求勘測設(shè)計控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)的坐標高程系統(tǒng)統(tǒng)一、起算基準統(tǒng)一和測量精度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，即“三網(wǎng)合一”[2]。

昌贛高鐵通過各級控制網(wǎng)的設(shè)計，實現(xiàn)了勘察設(shè)計控制網(wǎng)，施工控制網(wǎng)及運營維護控制網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”，“三網(wǎng)合一”建立在統(tǒng)一的起算基準基礎(chǔ)上，各級控制網(wǎng)在各階段基準統(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)測維護提供了可靠的保證。

2.5各級控制網(wǎng)的復(fù)測和維護

高速鐵路工程測量貫穿了勘察設(shè)計、線下工程施工、線上無砟軌道施工、竣工驗收測量、后期運營維護等各個階段，建設(shè)和使用周期長，在此期間控制網(wǎng)標石損毀不可避免，嚴重影響到控制網(wǎng)的完整性、穩(wěn)定性、可靠性。昌贛高鐵實施過程中嚴格按照高鐵測量要求的“三網(wǎng)合一”體系開展工作，對破壞點、不穩(wěn)定點及時進行補設(shè)、移設(shè)，并按照與原測相同的測量等級和標準進行補測，采用同精度擴展的方法、以補樁點周邊同級的控制點作為起算，按照擬穩(wěn)平差或約束平差的方法，獲得補設(shè)點的坐標，這樣既保證了補設(shè)點與原測網(wǎng)之間相對精度滿足原網(wǎng)一致的精度要求，又使控制網(wǎng)整體性、一致性得到了及時恢復(fù)。通過各階段控制網(wǎng)的復(fù)測維護工作，實現(xiàn)了勘測設(shè)計控制網(wǎng)、工程施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)坐標高程系統(tǒng)統(tǒng)一、起算基準統(tǒng)一和測量精度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

昌贛高鐵根據(jù)施工需要對全線各級控制網(wǎng)開展了不定期復(fù)測維護，復(fù)測周期一般為半年。此外由設(shè)計單位對全線控制網(wǎng)在CPⅢ建網(wǎng)前、靜態(tài)驗收前共進行了二次全面復(fù)測，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)各個階段提供了可靠的控制基準。

3 結(jié)束語

昌贛高鐵作為國家《中長期鐵路網(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、技術(shù)標準高、建設(shè)工期緊、工程建設(shè)難度大的特點。精密工程測量技術(shù)的應(yīng)用滿足了昌贛高鐵勘測設(shè)計、施工建設(shè)和運營維護各階段的工程需要。2019年8月昌贛高鐵精密測量控制網(wǎng)成果順利通過專家評審驗收，各項精度指標滿足規(guī)范要求，昌贛高鐵精密工程測量技術(shù)與應(yīng)用對類似工程建設(shè)提供的經(jīng)驗可以借鑒。