高速铁路轨道控制网CPⅢ平面测量技术探讨

李云龙

摘要：本文通过CPⅢ轨道控制网测量之前的工作准备、CPⅢ控

制点的布设、测量仪器的要求、CPⅢ平面测量精度、CPⅢ轨道控制网网型要求、CPⅢ轨道控制网平面测量方法及数据处理等方面介绍了CPⅢ控制网平面测量的技术特点、技术要求和测量方法。

关键词：高速铁路 精密控制网 CPⅢ平面测量

在我国经济飞速发展的今天，高速铁路已经蔓延向全国东南西北，人们对于快速出行和舒适安全的要求也十分关注。列车快速行驶的过程中旅客乘坐舒适度以及安全性的高低，已经是用来进行铁轨平顺度衡量的一个非常重要的指标，而轨道控制网CPⅢ测量为无砟轨道铺设的高平顺性起着至关重要的作用。轨道控制网CPⅢ是一个沿着轨道线路两侧布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网（CPⅠ）或线路控制网（CPⅡ），一般在线下工程施工完成后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。

高速铁路工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能可分为勘测控制网、施工控制网、运营控制网。为了保证勘测、施工、运营维护各阶段平面测量成果的一致性，应该做到三网合一。

为了保证轨道控制网CPⅢ测量的可靠性和准确性，在进行轨道控制网CPⅢ正式测量之前，应采用水准仪和GPS全球定位系统对管段内二等水准网、CPⅠ以及CPⅡ控制网进行全面复测，并采用复测合格的精测网对破坏的点重新布设和测量，并上报设计院批复。按照设计要求，对于距离超过1km的CPⅡ需按同精度内插方式进行加密。

在进行轨道控制网CPⅢ外业测量的时候，测量的难度是比较大的，需克服各种外界观测条件的阻碍，其测量精度为每个控制点与相邻5个控制点的相对点位中误差均要求小于1mm。轨道控制网CPⅢ平面测量采用自由设站边角交会的测量方法，这是一种比较新的测量技术，在具体的测量过程中，由于测量点的数量很多，测量的工作任务量是非常大的，而且要求的技术精度比较高，如阳光、灰尘、棱镜松动、对中基座偏差、热源、冻霜、遮挡、震动等因素均会对其测量精度产生影响，故适宜在夜间或阴天干扰因素较小的良好测量环境下进行测量，做好每一个细节的检查是确保CPⅢ平面测量数据合格的基本条件。

1 进行精密控制网CPⅢ平面测量工作之前的准备

1.1 对线下的工程进行变形和沉降方面的评估

在进行无砟轨道施工的时候，对于线下的一些基础工程在施工完成之后的沉降是有非常严格的要求的。轨道控制网CPⅢ测量应该等线下的基础工程的变形以及沉降达到了要求之后，并通过无砟轨道的相关铺设条件评估之后方可进行工作。

1.2 对CPⅡ控制网进行加密的工作

初次建网时，一般情况下都需要对CPⅡ控制网进行加密，其目的是为了能够准确和高效地建立CPⅢ轨道控制网，更好地对CPⅢ的基桩网进行观测，以及对那些已经无法利用或者是被损毁的CPⅡ点进行弥补。在桥梁和路基等地段进行CPⅡ的控制网加密的时候，可以采用GPS在原来的精密平面控制网的基础上按照相同精度的扩展方式进行加密。而在隧道内的CPⅡ的控制网加密，则应根据隧道长度布设相应精度要求的洞内CPⅡ控制网，待整个隧道贯通之后，采用导线测量的方法进行加密，测量时应联测一定数量的隧道施工导线点或中线点，以便检查隧道洞内CPⅡ控制网平差成果是否会对隧道的建筑界限造成侵限，若造成侵限，则应对CPⅡ控制网误差进行调整或对隧道设计线路中线进行调整。

2 CPⅢ控制点的布设

2.1 布設CPⅢ控制点需要用到的元器件

这些元器件主要就是采用的经过工厂精密加工的元器件，而且在进行加工的时候是需要采用数控机床来完成的。CPⅢ点的测量标志应由预埋套筒、棱镜杆、水准测量杆和预埋件保护盖组成，且应采用具有抗锈蚀和抗腐蚀不锈钢的合金材料进行加工。所以在采购CPⅢ测量标志的时候应该要达到下面的一些相关要求才行，能够永久保存、体积较小、结构简单、不会变形、价格适中、可强制对中，互换性和重复安装性误差，X、Y误差要求小于±0.4mm，H误差要求小于±0.2mm。

2.2 具体布设CPⅢ控制点

CPⅢ控制点应沿线路布置在路基两侧的接触网杆或基础、桥梁防撞墙、隧道侧壁上，当CPⅢ点布置在桥梁防撞墙上时，点位应设置在桥墩固定端上方的防撞墙上。在大跨度连续梁上等特殊地段，也可设置在活动端，但在使用时要加强CPⅢ点位精度的复核，以确定点的稳定性，并即测即用。CPⅢ点沿线路布置时纵向间距宜为50～70m左右一对点，特殊情况下相邻点间距最短不小于40m，最长不大于80m。同一对点里程差不大于1m，横向间距不超过结构宽度，CPⅢ点布设高度应大致等高，高度应与设计轨道顶面保持30～50cm的高度间距。

3 CPⅢ平面控制网的测量

3.1 测量CPⅢ控制点的要求及具体方法

首先对于仪器的一些要求。全站仪在进行测量的时候须合格并在有效检定期内，而且应该要满足下面的这些要求：在进行角度测量的时候，精度应该要满足方向测量中误差不大于1″；在进行距离测量的时候，精度则应该要满足测距中误差不大于1mm+2ppm；在进行测量的时候，全站仪应具有目标自动识别和测量的自动化全站仪。而且每一套全站仪都应该要至少配有13个配套棱镜及其棱镜组件，且棱镜在使用之前应该要经过检测，筛选互换性较好的使用。

其次就是测量的具体方法。在每次测量开始的时候，应在设站前输入规范要求的各项限差，输入测站信息，按照采集软件要求学习目标观测点（全圆方向观测法），而且还应该要填写自由站的记录，每一测站的测量都应该要观测3个完整的测回（0.5″级仪器可观测2个测回）。在每次自由设站时，应该要记录相应的气压和温度，对边长观测进行温度、气压等气象元素改正，温度读数精确至0.2℃，气压读数精确至0.5hPa。对于那些线路上有长短链的时候，应该要对标记的编号和重复的里程进行区分。在自由测站进行测量的时候，应该要保证每个CPⅢ点被3次独立观测，自由测站到CPⅢ点的最远观测距离不应大于180m，每个CPⅢ控制点应有三个方向交会，从而提高观测可靠性，示意图如下所示：

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3.2 与上一级的CPⅡ控制点进行联测

CPⅢ平面网采用自由测站边角交会法施测，附合到CPⅠ、CPⅡ控制点上，每600m左右（400～800m）与上一级的CPⅡ控制点进行联测，自由测站至CPⅡ控制点的观测边长不大于300m。观测时自由测站间距一般约为120m，测站内观测12个CPⅢ点，全站仪前后方各3对CPⅢ点，自由测站到CPⅢ点的最远观测距离不应大于180m；每个CPⅢ点至少应保证有三个自由测站的方向和距离观测量（测量示意图如下）。在进行长大隧道和桥梁联测的时候，应和已有的隧道洞外精密控制网或桥梁精密控制网进行联测，以便对设计单位的施测成果进行复测确保成果的可靠性。

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3.3 大跨度连续梁CPⅢ测量

在大跨连续梁段，由于不能保证每个CPⅢ点均布置在桥梁固定支座端，梁体变形客观存在，使得CPⅢ点在不同时间、环境及荷载的情况下测量时坐标会存在一定的差异，因此造成CPⅢ成果使用和复测不便，故在测量中要注意采取一定的措施。测量方法及计算与其它段落的要求一致。除严格执行CPⅢ有关测量要求外，还应特别注意整个段落要在较短的同一段时间、同一温度、环境下进行测量；测量CPⅢ的时间和轨道精调的时间尽量相隔短，且荷载没有大的变化。如果相隔时间较长或温度、环境荷载有较大的变化，要进行重新复测后使用；轨道精调的时间段要和测量CPⅢ时的温度、环境尽量一致；应当加大复测频次，在施工的一个工序开始时要进行一次复测，根据变形情况进行分析，认为复测结果符合变形规律和实际情况时，要及时更新使用新的成果，以便进行下一个工序的工作。同时在施工完成后的运营阶段，也要根据梁体的变形情况对CPⅢ进行定期复测，以便于运营维护使用。为保证大跨度连续梁及大跨度钢梁上CPⅢ控制点的应用精度，使用该部分CPⅢ控制点时，不得直接采用测量成果，应以“即测即用”为原则进行使用，无砟轨道施工时，按插点或者插网的方法重新测量非固定端上CPⅢ控制点坐标，以测段两端固定端CPⅢ控制点为约束点現场进行约束平差，平差后立即采用实测成果进行定向，当因温度变化造成自由设站精度不能满足要求时，必须再次对非固定端CPⅢ成果进行更新。

3.4 测量数据的处理

观测数据存储之前，必须对观测数据的质量进行检核，在满足精度要求的情况之下才能存储，然后对数据进行整理、计算和平差的处理。数据计算、平差处理采用的平差软件，在计算报告中要说明软件名称。自由设站点、CPⅢ点进行整体平差，而且在平差计算的时候，还应对各项精度做出相应评定。

4 结束语

现在因为使用高速铁路轨道控制网CPⅢ测量的时候，测量的稳定性和精度都是非常地高，所以也就使得高速铁路轨道控制网CPⅢ测量得到了很多测量工作者非常充分的肯定。在我国的高铁的建设过程当中，轨道控制网CPⅢ测量可以说是体现了非常重要的作用。在国内很多已经修建好的高铁当中，高速铁路轨道控制网CPⅢ测量技术是具有很多成功的经验，而且这项技术的可靠性、精度和稳定性都非常高，从而才使得相关的施工建设单位能够保质保量地按时完成建设。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.TB 10601-2009高速铁路工程测量规范[S].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》铁建设

〔2006〕158号.北京：中国铁道出版社，2006.

[3]周建东，谯生有.高速铁路施工测量[M].西安：西安交大出版社，2011.