文/葉俊杰

1 高速鐵路精密工程的測量體系

根據(jù)我國高鐵建設現(xiàn)狀，精密工程測量技術主要用于鐵路調(diào)查的建設、設計、維護和操作，它是整治高鐵建設項目中不可或缺的一部分。測量是對鐵路運營、維護和軌道建設的測量。這些測量內(nèi)容都是重要的標準，為了提高高鐵的綜合質(zhì)量，我們需要注意精密測量技術的研究開發(fā)。

1.1 高速鐵路精密工程測量的內(nèi)容

1.1.1 幀控制網(wǎng)絡是高速鐵路控制網(wǎng)絡的基礎，幀控制網(wǎng)絡又是其他控制網(wǎng)絡的基礎?；究刂茷楦哞F的調(diào)查、建設、隨后的操作和維護提供了基本坐標。這個控制網(wǎng)絡被稱為第一測試。

1.1.2 控制網(wǎng)絡的設計是保證數(shù)據(jù)準確性的重要因素，因此我們需要合理進行設計。測控網(wǎng)絡設計主要包括平面控制網(wǎng)絡設計和高程控制網(wǎng)絡設計。高程控制網(wǎng)的設計必須以國家高程標準為依據(jù)。在不進行水準測量的情況下，可在設計過程中設置基準點，經(jīng)勘察后可轉(zhuǎn)換為國家標準高程標準。另外，在平面控制點的設計中，根據(jù)陣風的高度投影和變形的平面坐標系進行選擇和控制比較。

1.1.3 建立線路控制網(wǎng)可以為以后的施工和勘探工作提供支持；建立軌道控制網(wǎng)可以為工程建設提供依據(jù)和保證。軌道控制網(wǎng)絡屬于基于幀控制網(wǎng)絡的第三控制網(wǎng)絡。其目的是為貨車的建設提供保障、為以后的運行維護工作提供標準。高速鐵路建成后，需要檢測軌道結(jié)構(gòu)和行車狀況。與此同時，精密工程測量的重點逐漸轉(zhuǎn)向軌道測量和變形測量。

1.2 高速鐵路精密工程測量的目的

高鐵建設的所有步驟和目的都是一致的。在高鐵工程的重要組成部分，開發(fā)人員可以通過合理的平面高程控制網(wǎng)的設計和精度研究，分析高鐵工程研究的具體問題，以保證高鐵建設的高要求。運營商在開始精確測量前應保證軌道的平整度，并根據(jù)嚴格的規(guī)劃路線安排，將偏離時刻表控制在10mm 以內(nèi)，從而有效提高車輛的舒適性和安全性[1]。

1.2.1 高鐵軌道鋪設的精度需要反映軌道形狀，而這取決于軌道上相鄰點的相對位置，也就是顯示在軌道上所有點的相對位置。通常，軌道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被稱為平坦度，提供平滑的軌道。因此，要準確把握軌道的形狀、軌道的距離和水平以及軌道的垂直方向的參數(shù)和高度，并確認軌道是否平滑。

1.2.2 軌道尺寸由軌道中心線與相鄰建筑物的關系以及三維空間坐標系的軌跡坐標和標高決定。軌道的外部尺寸測量必須基于平臺、隧道、子類、橋等離線工程，同時軌道的絕對位置和空間位置、標高和坐標必須一致。另外，高速軌道表面上升、軌道中心線以及線路的容許偏差如表1 所示在一定范圍內(nèi)被控制。

表1 高速鐵路軌道線間距、軌道中線、軌面高程允許偏差

1.3 傳統(tǒng)測量法的缺陷

1.3.1 目前，我國傳統(tǒng)的鋪設精度是基于特定情況下的離線技術。該方法容易積累測量誤差，且設計參數(shù)與幾何參數(shù)相差較大。因此，坐標定位技術在基于控制網(wǎng)的研究技術設計中得到了廣泛的應用。傳統(tǒng)鋪軌時，設計半徑與圓曲線半徑相差過大，且曲線上五根樁的設計位置也相差過大，由此表現(xiàn)出了不同半徑與圓曲線的組合。

1.3.2 線平面測量的再現(xiàn)性差。傳統(tǒng)的技術調(diào)查計劃采用線控制樁作為鐵路工程調(diào)查設計的坐標數(shù)據(jù)，而沒有建立完整的平面高度控制網(wǎng)絡。失去中心線控制樁時，只有曲線控制樁、直線控制樁，研究點難以恢復；同時，我國高速鐵路工程缺乏穩(wěn)定的平面控制數(shù)據(jù)，軌道工程和線下工程的建設不能采用統(tǒng)一的標準[2]。

2 高速鐵路精密工程測量技術的特點

在鐵路工程勘察與平面布置的勘察與管理中，傳統(tǒng)的測量方法主要采用位置測量中心線控制樁作為坐標數(shù)據(jù)。施工結(jié)束后，中線控制管線立即損壞，鐵路測量管理工作中數(shù)據(jù)坐標數(shù)據(jù)丟失。如果鐵路需要重新測試，則可以通過構(gòu)造或操縱相關的測量方法來完成測量任務。嚴格來說，這種測量方式在普通高速鐵路的軌道測量任務中并不是問題，但由于高速鐵路的測控條件存在較大差距，通過相對測量獲得的參數(shù)遠小于高鐵的毫米精度指數(shù)，因此我們有必要使用絕對測量技術構(gòu)建非常精確的精密測量和控制系統(tǒng)，以此實現(xiàn)毫米水平測量和控制的目標。

3 精密控制測量的主要步驟

3.1 有效編制相應的測量設計書

在實際測量過程中，首先要做的是準備相應的技術測量設計手冊。根據(jù)項目的實際情況制定相應的測量標準，并對項目進行基本設計分析，以吸收實際鐵路技術系統(tǒng)的有效信息；同時，每個規(guī)格都有嚴格的要求。為了實現(xiàn)準確的數(shù)據(jù)測量、確保測量的準確性和合理性，應開發(fā)合理的精密測量方法，并根據(jù)項目的實際領域和內(nèi)容進行確認。

3.2 要進行合理和完善的坐標設計

我們必須構(gòu)建完美的坐標投影設計。為了確保坐標系設計的標準和合理性，需要根據(jù)準確的數(shù)據(jù)信息使用合理的高速投影設計值。在實際施工過程中，將實際情況與實際理論值進行比較，合理分析投影側(cè)的長度變形。在設計過程中，還需要建立完全滿足測量標準和要求的坐標系統(tǒng)，并根據(jù)相關標準，對特殊坐標系進行特別分析，實現(xiàn)長度測量的有效性。在控制測量過程中，我們嚴格設計了變形長度系統(tǒng)，為將來應用精密控制測量技術提供了重要的保證[3]。

4 高速鐵路精密工程測量技術標準的研究及應用

4.1 高鐵控制網(wǎng)的布設方案

4.1.1 CPI。B 類GPS 的靜態(tài)測量方法在設計過程中的點距為50～100km。另外，設置參考網(wǎng)絡后，每3～4km 需要1 個點。即使是比較難的地區(qū)布局，點間距離也不在1000m 以下。在超大型橋或超長隧道中，應根據(jù)實際情況增加相應的CPI 管理點。同時，為確認鄰接的點有好的視點，各視點必須有相鄰視點的方向。關于簡化轉(zhuǎn)換關系，CPI 控制網(wǎng)絡必須考慮測量至少三個國家或城市的控制點。

4.1.2 CPII。在工程勘察和建設過程中，要求建立CPII。也就是說，CPII 主要為工程測量和施工提供基準。在布局過程中，可以使用全站儀或C 級GPS 靜態(tài)控制測量。特定出口的間距約為800～1000m。需要注意的是，相對困難的站點布置網(wǎng)點之間的距離不應小于600m，同時網(wǎng)點的布局應根據(jù)路線的方向進行設置，且中心線與路線布局之間的距離為50～100m。在建立安裝孔時，我們有必要考慮部署點的具體位置是否是滿足要求的最佳位置。

4.1.3 CPIII。三級控制網(wǎng)絡的主要功能是為高速鐵路的鋪設和運營提供良好的控制基準，且它建立在CPII 的基礎上。應通過測量巖石線兩側(cè)的五級導體進行設置。標高的控制采用3 個等級，同時嵌入特定的控制點，在此需要保證嵌入在壁上側(cè)的位置和高度比高速軌道的標記螺栓前緣的上側(cè)高。在這個階段，我國的高鐵高度控制網(wǎng)絡通常采用分層布局和逐步控制。特定的要求是，在50～100km 的間隔內(nèi)要對至少兩個國家起問不少于兩個等級的標準進行測量，以確保國家85 高程系統(tǒng)中的標高統(tǒng)一，并確認軌道的實際參數(shù)與設計對象之間的偏差是否在指定的最小范圍內(nèi)；同時，卡車建設與路基、橋梁、隧道、平臺等建筑物的下線建設相結(jié)合。在測量系統(tǒng)下完成測量工作后，按照分級控制的原則建立高速鐵路測控網(wǎng)，保證軌道與子工程子層、橋梁、隧道、站臺之間空間層次的協(xié)調(diào)與配合。

4.2 無砟軌道安裝中的精密測量

4.2.1 加密樁的測量。在無碴軌道安裝和測量過程中，樁應按照CPIII 進行加密。

4.2.2 安裝測量。在堆壓軌道安裝過程中，具體的安裝測量工作包括軌道基礎施工測量、軌道測量、支撐層施工試驗等。

4.2.3 銜接測量。在設置平衡應力軌道的情況下，首先根據(jù)測量條件設置工作面，并將公共中心線作為仰角控制點。

4.2.4 線路整理測量。CPIII 管理點必須在跟蹤設置的實際測量之前重新檢查。在需要設置臨時輔助軌道基礎樁的情況下，CPIII 控制點可以作為中心線和基準線的基礎。

4.2.5 鋪設竣工測量。在鋪設散裝壓力軌道之前，必須評估軌道鋪設結(jié)構(gòu)的變形，并確定最佳鋪設時間。通過建立水平位移和垂直位移監(jiān)測網(wǎng)，對離線建筑物的變形和控制進行監(jiān)測?，F(xiàn)場測量的細節(jié)包括測線中心線的位置、軌面高程、點坐標、變形和水平方向。特定的測量步驟必須是一個軌枕間距。

5 結(jié)語

目前，我國已制定了高速鐵路精密過程測量技術標準，這對于提高我國鐵路建設測量技術水平具有重要意義。在推動高速鐵路安全發(fā)展的過程中，建設和發(fā)展高速鐵路運營維護系統(tǒng)勢在必行。因此，我們要采用精密測量技術，提高鋪軌精度和精密工程技術水平，并在現(xiàn)有技術的基礎上，不斷改進、創(chuàng)新。