■曾祥兵 王興東

（安徽二水測(cè)繪院安徽蕪湖241000）

高速鐵路CPⅢ測(cè)量技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

■曾祥兵 王興東

（安徽二水測(cè)繪院安徽蕪湖241000）

CPⅢ控制網(wǎng)是直接控制無(wú)碴軌道施工的最后一級(jí)平面、高程控制網(wǎng)，已經(jīng)在高速鐵路建設(shè)中大量采用，其數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理技術(shù)已日趨成熟。文中結(jié)合某橋墩變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，介紹將CPⅢ技術(shù)應(yīng)用于變形監(jiān)測(cè)工程的操作流程。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，CPⅢ后方交會(huì)測(cè)量精度達(dá)毫米級(jí)，能夠滿足大部分變形監(jiān)測(cè)工程的精度要求。

CPⅢ控制網(wǎng) 后方交會(huì) 變形監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)處理 測(cè)量精度

1　CPIII平面控制測(cè)量的布設(shè)和測(cè)量

基于后方交會(huì)測(cè)量的CPⅢ控制網(wǎng)應(yīng)采用獨(dú)立自由網(wǎng)平差，CPⅢ平面網(wǎng)是一個(gè)非常規(guī)則的測(cè)量控制網(wǎng)，所有CPⅢ點(diǎn)在網(wǎng)中的交互強(qiáng)度很高而且分布均勻，圖形強(qiáng)度高，網(wǎng)本身基本沒(méi)有最弱點(diǎn)的存在。

CPⅢ平面網(wǎng)觀測(cè)時(shí)采用全站儀自由設(shè)站的方法，因此不存在儀器對(duì)中誤差。測(cè)站間距大致相等，均勻分布在線路中線附近。在高鐵建設(shè)中，CPⅢ點(diǎn)采用特殊的強(qiáng)制固定裝置，保證了目標(biāo)點(diǎn)重復(fù)安裝的精度，也最大程度消減了棱鏡安裝時(shí)的對(duì)中誤差。

2　工程實(shí)例

2.1工程概況

由于連續(xù)特大暴雨襲擊，某段隔離帶出現(xiàn)較大裂痕，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，該路段以隔離帶為界，靠江一側(cè)為橋梁，另一側(cè)為實(shí)地，橋梁與實(shí)地的交界處為一個(gè)L型構(gòu)筑物，L型構(gòu)筑物頂部已出現(xiàn)明顯裂縫。橋下靠實(shí)地一側(cè)的橋墩與L型構(gòu)筑物緊密連接，可能受L型構(gòu)筑物的變形影響較大。為獲取橋墩和L型構(gòu)筑物的變形情況，需要對(duì)該區(qū)域開(kāi)展變形監(jiān)測(cè)搶險(xiǎn)工作。

搶險(xiǎn)工程共分為三部分：L型構(gòu)筑物的沉降監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)、橋墩的平面及沉降變形監(jiān)測(cè)。其中橋墩變形觀測(cè)采用CPⅢ技術(shù)，其余部分為常規(guī)測(cè)量方法。本文介紹橋墩的平面及沉降變形觀測(cè)。

2.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)及外業(yè)測(cè)量

為了滿足變形監(jiān)測(cè)的要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，將4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)選定在變形區(qū)域外的橋墩上，編號(hào)為K1～K4。在變形區(qū)域內(nèi)的橋墩上共布設(shè)20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為Z1～Z20，采用CPⅢ技術(shù)平面位移監(jiān)測(cè)、沉降監(jiān)測(cè)同時(shí)進(jìn)行，測(cè)站架設(shè)在L型構(gòu)筑物與護(hù)坡間的人行過(guò)道上，測(cè)站間距離大致相等，約為20m，每一期觀測(cè)測(cè)站架設(shè)位置相同。

變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)控制網(wǎng)采用“一點(diǎn)一方位”建立，假定K1 (500.000，500.000，100.000)為已知點(diǎn)，K1～K3為零方向建立坐標(biāo)基準(zhǔn)，采用高精度全站儀聯(lián)測(cè)，求出K2～K4坐標(biāo)，作為本次變形監(jiān)測(cè)搶險(xiǎn)工程的基準(zhǔn)網(wǎng)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)使用TCA2003智能型全站儀(0.5″，1mm+1ppm)自動(dòng)觀測(cè)，水平角及垂直角均觀測(cè)4測(cè)回，距離測(cè)量8測(cè)回。全站儀與PDA建立實(shí)時(shí)通訊，數(shù)據(jù)傳入PDA后立即進(jìn)行近似坐標(biāo)計(jì)算，并將數(shù)據(jù)初步對(duì)比，全部觀測(cè)完成后需要進(jìn)行嚴(yán)密平差和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

2.3數(shù)據(jù)處理及變形分析

本工程數(shù)據(jù)處理采用自由網(wǎng)平差結(jié)合坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成。首先把監(jiān)測(cè)網(wǎng)中各網(wǎng)點(diǎn)Z1～Z20同與其聯(lián)測(cè)的K1～K4一起進(jìn)行自由網(wǎng)平差，這樣K1～K4點(diǎn)就有了兩套坐標(biāo)：一套是自由網(wǎng)平差的坐標(biāo)，另一套是它們?cè)谧冃伪O(jiān)測(cè)網(wǎng)坐標(biāo)基準(zhǔn)下的坐標(biāo)。

利用4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，按最小二乘原理，可以求得兩套坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)實(shí)現(xiàn)將監(jiān)測(cè)網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到假定的坐標(biāo)基準(zhǔn)下。

本搶險(xiǎn)工程于8月2日開(kāi)始，至8月24日加固工程完成后結(jié)束，轉(zhuǎn)入常規(guī)變形觀測(cè)，共觀測(cè)23期。其中8月2日至8月6日暴雨期間每天觀測(cè)2期；8月7日至8月14日L型構(gòu)筑物支護(hù)工程已完成，每天觀測(cè)1期；8月15日～24日護(hù)坡加固期間每?jī)商煊^測(cè)1期。

結(jié)果表明

（1）Z1、Z2點(diǎn)變化趨勢(shì)基本一致，這是因?yàn)閆1、Z2兩點(diǎn)分別位于同一橋墩的兩側(cè)。

（2）Z1、Z2點(diǎn)在第8期(8月5日，19：00)發(fā)生突變，其中沿Y負(fù)方向變化尤其明顯，平均變化量為22.1mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，8月5日中午完成了L型構(gòu)筑物及橋墩的支護(hù)工作，對(duì)L型構(gòu)筑物和橋墩有頂推施工。

（3）Z1、Z2點(diǎn)在第8期至第32期之間無(wú)明顯變化。

8月5日至8月24日間，主要支護(hù)工作完成，降雨結(jié)束，各點(diǎn)位趨于穩(wěn)定。將應(yīng)用CPⅢ技術(shù)得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與裂縫觀測(cè)(使用游標(biāo)卡尺測(cè)量)、L型擋墻沉降觀測(cè)(直接水準(zhǔn)測(cè)量)對(duì)比，分析結(jié)果完全一致。

Z1、Z2點(diǎn)平面位移及沉降觀測(cè)統(tǒng)計(jì)

3　結(jié)束語(yǔ)

本文敘述了采用CPⅢ技術(shù)進(jìn)行橋墩平面位移及沉降監(jiān)測(cè)的點(diǎn)位布設(shè)、數(shù)據(jù)采集、變形分析等過(guò)程，通過(guò)對(duì)比布設(shè)在橋墩兩側(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)各期觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析橋墩的變形趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比，應(yīng)用CPⅢ技術(shù)得到的橋墩變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與裂縫觀測(cè)、L型擋墻沉降觀測(cè)的分析結(jié)果完全一致，并且觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況與現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)程相符合，說(shuō)明觀測(cè)數(shù)據(jù)可靠性強(qiáng)，能夠準(zhǔn)確反映監(jiān)測(cè)對(duì)象的形變。

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè) [2006]189號(hào)客運(yùn)專(zhuān)線鐵路無(wú)碴軌道工程測(cè)量技術(shù)暫行規(guī)定 [S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006：5～16.

[2]李毛毛.無(wú)砟軌道CPⅢ控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法研究及其軟件的集成 [D].成都：西南交通大學(xué)，2005：6～20.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～280～1