长昆客运专线引入贵阳枢纽工程施工控制网测量技术与结果分析

卢勇 卢楠

摘 要：该文结合长昆铁路客运专线引入贵阳枢纽工程贵阳东车站起点至林家湾一号隧道段（DK693+138～DK698+555）施工实践，介绍了该段客运专线CPⅡ控制网测量与二等水准测量技术和方法，并对其采集的原始数据进行平差分析处理，判定其是否符合规范要求，从而确保工程的施工质量。

关键词：CPⅡ控制网测量 二等水准测量 平差

中图分类号：P223 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（b）-0062-03

当前，随着我国国民经济的持续快速发展，铁路运输的压力也随之越来越大。而铁路高速客运专线由于其具有轨道平顺性好、整体性强、纵横向稳定性好、结构高度低、几何状态持久、低维修量以及显著的社会经济效益等优点，近期受到广泛重视[1]。为保证旅客列车高速运行时的安全性和舒适度，铁路轨道的平顺度是重要指标。高速铁路轨道施工的定位精度决定着高速铁路的平顺性[2]，这就对控制网的测量提出了精度要求。按《客运专线无砟轨道工程测量暂行规定》，我国无砟轨道平面控制网分三级布设，分别为首级GPS基础平面控制网（CPI），二级GPS线路控制网（CPII）和三级基桩控制网（CPIII），其中CPI测量一般在初测时完成，为客运专线无砟轨道铁路提供高精度的平面基准；CP II一般在定测时完成，作为客运专线无砟轨道铁路施工平面控制网；CPIII在施工测量时施测，线下工程施工时作为加密平面控制网，铺设无砟轨道时作为无砟轨道铺设的基桩控制网。而客运专线无砟轨道铁路高程控制网应按照二等水准测量精度要求实施。

1 工程概况

该测区为新建长沙至昆明铁路客运专线引入贵阳枢纽工程贵阳东车站起点至林家湾一号隧道段，起讫线路里程为DK693+138～DK698+555，包括贵阳东车站（DK693+138～DK695+456.48）、林城三号隧道（DK695+456.48～DK697+230）及瓦窑一、二、三号桥与路基（DK697+230～DK698+555）。

该测区平面坐标系采用既有精测网的工程独立坐标系，参考椭球体为WGS84椭球体，中央子午线为107°00′，投影面大地高为1 075 m，高程异常-25 m。高程系统采用既有精测网高程系统。

2 CPⅡ控制网加密测量

2.1 GPS测量方法

2.1.1 观测精度

根据《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009），CPⅡ加密控制网采用GPS测量，按三等GPS网精度要求测量，主要精度要求包括：卫星截止高度角≥15°，同时观察有效观测卫星数≥4，有效时段长度≥60 min，观测时段数不少于2个时段，数据采样间隔15 s，PDOP或GDOP值≤8等。

测量遵循的主要技术指标是：CPⅡ按三等GPS网要求施测，基线边方向中误差≤1.7″，最弱边相对中误差≤1/100 000。

2.1.2 作业方法

CPⅡ加密点采用GPS测量方法施测，起闭于经复测合格的既有CPI、CPⅡ点和加密CPII点上；采用双频GPS接收机观测，仪器的标称精度不低于5 mm+1 ppm；采用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网。

2.1.3 GPS网数据处理

GPS网的数据处理，主要包括GPS的基线解算和内业平差两方面。

（1）基线解算：CPⅡ网观测数据采用LGO软件统一进行基线解算处理。基线解算好后，导出基线向量文件，作为平差的原始基线向量数据。

（2）内业平差计算：GPS控制网平差采用铁四院研制的《铁路工程精密控制测量数据处理系统》软件进行，选取检验合格的基线构成GPS基线向量网，进行网的平差计算。

2.2 导线测量方法

2.2.1 观测精度

根据《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009），隧道内CPⅡ加密点采用导线测量方法施测，测量等级为隧道三等，主要精度：边长范围取300～600 m，测距中误差≤3 mm，测角中误差≤1.8″，相邻点位坐标中误差≤7.5 mm，导线全长相对闭合差限差≤1/55 000，方位角闭合差限差±3.6″，对应导线等级为三等导线。

2.2.2 作业方法

CPⅡ导线网测量采用Leica TS30全站仪（测角精度±0.5″，测距精度±1 mm+1 ppm）配合Trimble手簿进行观测，洞内CPⅡ导线测量水平角观测技术要求：仪器等级为0.5″级仪器，测回数为≥4，半测回归零差≤4″，2C较差≥8″，同一方向各测回间较差≤4″。

2.2.3 导线网数据处理

（1）每天外业结束后，立即对当天观测数据进行复核和验算，检查各项指标是否符合规范要求，对超限部分都及时进行了外业补测。

（2）导线网严密平差采用中铁四院研制的《铁路工程精密控制测量数据处理系统》进行处理。

（3）精密导线网精度评定。

3 二等水准点加密测量

3.1 观测精度

二等水准加密点按照国家二等水准测量标准施测。主要精度要求包括：外业观测视距长≤50 m，视距累计差≤3 m（数字水准仪），前后视距差小于1 m（数字水准仪），附合路线闭合差≤4（L为附合水准路线的长度，单位为km），偶然中误差≤1 mm。

3.2 作业方法

二等水准加密点采用数字水准仪进行施测，起闭于既有精测网复测合格的水准点和经过评估合格的既有CPIII段落的水准点，采用单路线往返观测，一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测时，按二等水准测量的相关技术要求进行，每一测段应为偶数测站。由往测转为返测时，两支水准标尺应互换。

3.3 数据处理

采用铁四院开发的“铁路工程精密控制测量数据处理系统”软件进行计算，限差按照规范相应要求进行严格控制。

4 实测结果分析

4.1 林城三号隧道导线控制网复测

4.1.1 洞外加密CPII点复测精度统计

林城三号隧道的洞外加密CPII点由设计院施测。采用GPS方法测量。此次复测采用的方法与原测方法相同。利用LGO解算，共测得160条基线，62个独立闭合环，采用铁四院开发的《铁路工程精密控制测量数据处理系统》平差，其独立平差具体精度情况如下。

（1）CPⅡ加密网质量检验：观测值误差中，重复观测基线较差最大值为6.6 mm，X、Y、Z坐标分量闭合差最大值依次为-0.2、6.5和1.8，环线全长闭合差最大值为6.8 mm，均各自小于其规定限差17.4 mm、28.8 mm、28.8 mm、28.8 mm和49.9 mm。

（2）CPⅡ加密网独立平差精度检验：观测值误差中，基线边方向中误差最大值为1.0″，最弱边相对中误差为1/196 230，均各自小于其规定限差1.7″和1/100 000。

由此可知，林城三号隧道洞外CPⅡ加密网的各项精度指标均满足规范要求。

4.1.2 洞内导线网复测

林城三号隧道内，设计院共布设10个导线加密点，分别为LC3CPII01、LC3CPII01-1、LC3CPII02、LC3CPII02-1、LC3CPII03、LC3CPII03-1、LC3CPII04、LC3CPII04-1、LC3CPII05、LC3CPII05-1，成对布设，采用了多边形导线网构网方法，按边角联接方式构网，形成由多个四边形或多边形组成的带状网。

对洞内的导线点复测，采用方法与原测方法相同。其独立平差具体精度情况如表1所示。

经计算，得测角中误差±1.77 s。且通过导线网精度分析，可以得出结论：林城三号隧道导线网各项精度指标均满足隧道三等导线网测量的精度要求。

4.2 路基与桥梁段加密CPII网测量精度统计

路基与桥梁段的加密CPII测量，采用GPS方法进行。利用LGO解算，共测得160条基线，62个独立闭合环，其独立平差具体精度情况如表2、表3。

由表2、表3可知，路基和桥梁段的加密CPII测量，经度满足规范要求，可用于CPIII控制测量使用。

4.3 二等水准加密网精度统计

该区段二等水准加密网共观测加密点2个（LCJMII02、LCJMII03），联测已知点3个（LHCBM01、BM169-4、0698P22），其独立平差具体精度情况如表4所示。

由表4可知，该区段二等水准加密网各项精度指标均满足规范要求。

5 结语

该区段CPⅡ加密控制网及二等水准加密网成果符合规范要求，可以作为CPⅢ网测设起算控制点使用。

参考文献

[1]梅熙.GPS技术建立铁路客运专线平面控制网若干问题探讨[J].铁道勘察，2005（5）：3-7.

[2]卢建康.论我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点[J].高速铁路技术，2004，53（5）：1452-1460.