試分析高速鐵路工程測(cè)量的特點(diǎn)

盛洪亮

（中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司 山西太原 030032）

試分析高速鐵路工程測(cè)量的特點(diǎn)

盛洪亮

（中鐵十七局集團(tuán)第五工程有限公司 山西太原 030032）

在我國(guó)高速鐵路的建設(shè)浪潮中，測(cè)量工作得到了很大的進(jìn)步。其充分利用了現(xiàn)代化的信息技術(shù)，切實(shí)提高了測(cè)量水平的質(zhì)量?；诖藢?duì)高速鐵路工程測(cè)量和傳統(tǒng)鐵路工程測(cè)量進(jìn)行了對(duì)比分析，深入探討了高速鐵路工程測(cè)量的基本特點(diǎn)，對(duì)測(cè)量工作的重點(diǎn)進(jìn)行了探討，以期對(duì)相關(guān)工作起到積極的指導(dǎo)作用。

高速鐵路；工程測(cè)量；定位；觀測(cè)

引言

高速鐵路的建設(shè)要求較高，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制測(cè)量也非常精準(zhǔn)，一點(diǎn)細(xì)小的誤差都可能引發(fā)重大的安全事故。因此，必須加強(qiáng)高速鐵路工程測(cè)量的相關(guān)工作，尤其是沉降變形等方面的測(cè)量必須高度重視，這樣才能保證高速鐵路的建設(shè)符合標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量可靠。

1 對(duì)比分析高速鐵路的工程測(cè)量與傳統(tǒng)鐵路的工程測(cè)量

1.1 高速鐵路工程測(cè)量

從實(shí)際情況來看，高速鐵路工程測(cè)量涉及的主要測(cè)量?jī)?nèi)容包括了三個(gè)方面：①設(shè)計(jì)控制網(wǎng)；②建立基礎(chǔ)控制網(wǎng)和框架控制網(wǎng)；③建立線路控制網(wǎng)。

對(duì)第一個(gè)方面的內(nèi)容而言，關(guān)鍵是進(jìn)行精準(zhǔn)的工程測(cè)量?？刂凭W(wǎng)的設(shè)計(jì)涉及到平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，平面設(shè)計(jì)網(wǎng)要全面考慮高程投影的邊長(zhǎng)變形和高斯投影的邊長(zhǎng)變形，合理選擇平差基準(zhǔn)。而高程控制網(wǎng)需要依照國(guó)家高程基準(zhǔn)水平點(diǎn)展開設(shè)計(jì)，如果沒有對(duì)應(yīng)的水平點(diǎn)，可以在測(cè)量的過程中自行建立，并按照相關(guān)的轉(zhuǎn)換關(guān)系將其換算成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)第二和第三個(gè)方面，基礎(chǔ)控制網(wǎng)主要是對(duì)高速鐵路工程測(cè)量提供必要的勘察、施工和維護(hù)的坐標(biāo)信息。而線路控制網(wǎng)是在基礎(chǔ)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立的，在前期勘察中還需要高程控制網(wǎng)的參與，依照水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行引用和建立。

1.2 傳統(tǒng)鐵路的工程測(cè)量

傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量流程主要可以分為初測(cè)、定測(cè)、線下測(cè)量和鋪軌測(cè)量這幾個(gè)部分。由于傳統(tǒng)鐵路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比較低，這也就導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的工程測(cè)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也比較低。通過和高速鐵路工程測(cè)量進(jìn)行對(duì)比分析，可以明確傳統(tǒng)鐵路測(cè)量存在的不足之處。

①傳統(tǒng)鐵路測(cè)量具有較大的高斯投影變形。②傳統(tǒng)鐵路工程測(cè)量會(huì)產(chǎn)生較大的高程投影邊長(zhǎng)變形。③傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量沒有建立其完善的平面高程控制網(wǎng)，僅僅是依靠直線控制樁、曲線控制樁等進(jìn)行控制測(cè)量，不僅誤差較高，而且容易丟失。④傳統(tǒng)測(cè)量的精度比較低，導(dǎo)致在進(jìn)行復(fù)測(cè)時(shí)容易產(chǎn)生曲線偏角超過極限值的問題，會(huì)對(duì)行車的安全和舒適度形成較大的影響。此外，傳統(tǒng)測(cè)量方式還會(huì)使鋪軌基準(zhǔn)出現(xiàn)缺陷，進(jìn)而使軌道的鋪設(shè)出現(xiàn)質(zhì)量上的問題。

2 高速鐵路工程測(cè)量的特點(diǎn)分析

2.1 三網(wǎng)合一

所謂三網(wǎng)合一，主要是指高速鐵路工程測(cè)量將施工控制網(wǎng)、勘測(cè)控制網(wǎng)和軌道控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了融合。由于這三個(gè)控制網(wǎng)在高速鐵路中的施工階段、功能和施工目的均不同，將其實(shí)現(xiàn)融合可以最大程度確保高速鐵路在勘測(cè)、施工和維護(hù)這三個(gè)階段的測(cè)量工作切實(shí)可靠。實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一，必須要將相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。也就是將軌道控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)和勘測(cè)控制網(wǎng)按照CPI作為基準(zhǔn)，以二等、三等水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng)構(gòu)建高程控制網(wǎng)。

2.2 三級(jí)布設(shè)

在高速鐵路中對(duì)軌道的幾何線形要求很高，都是以毫米級(jí)作為精度控制的標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量控制網(wǎng)不僅要在精度上滿足施工測(cè)量的基本要求，還應(yīng)該符合鋪設(shè)軌道的標(biāo)準(zhǔn)要求，將軌道的設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際的幾何參數(shù)之間的誤差控制在最小范圍內(nèi)，在最大程度上保證兩者的一致性。高速鐵路軌道的幾何尺寸是對(duì)其在空間環(huán)境中高程和位置的表現(xiàn)，其功能也和周圍的建筑物具有直接的關(guān)系，需要通過相應(yīng)的空間坐標(biāo)進(jìn)行定位。而對(duì)軌道的外部幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量也可以將其稱為對(duì)軌道的絕對(duì)定位，可以通過不同級(jí)別的高程控制網(wǎng)得以實(shí)現(xiàn)，以確保線下站臺(tái)、隧道、橋梁和路基的空間位置和軌道相匹配。需要注意的是高等級(jí)控制網(wǎng)如果一次建成，那么必將耗費(fèi)大量的資金，也無法發(fā)揮其全部功能。所以，應(yīng)該依照分級(jí)控制的基本原則建立測(cè)量控制網(wǎng)，即以基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)作為第一級(jí)，以線路控制網(wǎng)作為第二級(jí)，以軌道控制網(wǎng)作為第三級(jí)。

2.3 獨(dú)立工程坐標(biāo)系

高速鐵路對(duì)測(cè)量精度的要求很高，在實(shí)際的施工中又主要是通過坐標(biāo)反算的方法對(duì)邊長(zhǎng)值和實(shí)測(cè)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行確定，以保證尺度的統(tǒng)一。由于地球本身是一個(gè)球體，在地面進(jìn)行測(cè)量時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)投影到平面，必將產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的形變。如果使用國(guó)家投影坐標(biāo)系統(tǒng)，其邊長(zhǎng)投影的最大變形值可能達(dá)到340mm/km，這對(duì)高速鐵路的施工將產(chǎn)生很大影響。而根據(jù)相關(guān)理論，投影變形值越大，對(duì)實(shí)際施工造成的影響也就越大。因此，應(yīng)該盡量將投影產(chǎn)生的變形值控制在最低水平。所以，高速鐵路工程測(cè)量可以采用獨(dú)立的工程坐標(biāo)系，對(duì)投影產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正，將其控制在10mm/km的范圍內(nèi)，確保和全站儀的精度相符。

2.4 相對(duì)定位和絕對(duì)定位的結(jié)合

在軌道鋪設(shè)的測(cè)量定位中，傳統(tǒng)的方法是絕對(duì)定位，這就導(dǎo)致在某些時(shí)候出現(xiàn)了施工實(shí)際和設(shè)計(jì)不符的現(xiàn)象，給造成施工困難。目前采用相對(duì)定位的方式進(jìn)行軌道鋪設(shè)，可以很好地處理軌道短波不平順的問題，但是卻無法有效解決長(zhǎng)波不平順的問題。對(duì)于某些曲線半徑較大，彎道較長(zhǎng)的軌道鋪設(shè)施工而言，相對(duì)定位的方式就會(huì)出現(xiàn)一定的缺陷。所以需要將相對(duì)定位和絕對(duì)定位結(jié)合起來，從根本上確保軌道的線形。

3 高速鐵路工程測(cè)量的重點(diǎn)

3.1 沉降觀測(cè)

對(duì)于高速鐵路工程測(cè)量而言，沉降觀測(cè)是一項(xiàng)重點(diǎn)工作。這是因?yàn)楦咚勹F路在建成之后，軌道具有不可調(diào)的特點(diǎn)。因此必須確保在進(jìn)行軌道鋪設(shè)之前沉降就已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。在高速鐵路的工程測(cè)量工作中，必須加強(qiáng)沉降測(cè)量的相關(guān)工作。就實(shí)際情況而言，進(jìn)行沉降觀測(cè)應(yīng)該在建成墩臺(tái)之后就立即開展：①需要選定沉降觀測(cè)的點(diǎn)位；②設(shè)置沉降觀測(cè)的標(biāo)志；③對(duì)其進(jìn)行連續(xù)地測(cè)量，根據(jù)得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，繪制出對(duì)應(yīng)的沉降曲線，并對(duì)其最終的沉降量進(jìn)行預(yù)測(cè)。當(dāng)實(shí)際沉降達(dá)到預(yù)測(cè)值并穩(wěn)定之后，方可進(jìn)行軌道的鋪設(shè)施工。

3.2 實(shí)例分析

在京滬高速鐵路的施工中，大部分標(biāo)段所用的儀器是天寶DiNi0.3電子水準(zhǔn)儀，個(gè)別使用的是徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀。對(duì)沉降進(jìn)行觀測(cè)主要是通過垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行的，該垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的等級(jí)屬于三級(jí)，相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高誤差在1mm，每站高差中誤差0.3mm，檢測(cè)已測(cè)高差較差為對(duì)墩臺(tái)進(jìn)行觀測(cè)，在施工完成后對(duì)載荷變化的前后分別進(jìn)行一次觀測(cè)，或者直接觀測(cè)一周。在預(yù)制梁橋時(shí)，架梁前進(jìn)行一次一周的沉降觀測(cè)，在預(yù)制梁架設(shè)的前后分別進(jìn)行一次觀測(cè)，在進(jìn)行附屬設(shè)施施工時(shí)，在載荷變化前后分別進(jìn)行一次觀測(cè)或是進(jìn)行一周觀測(cè)。此外，在橋位施工、架橋機(jī)通過、軌道鋪設(shè)等多個(gè)環(huán)節(jié)，均需對(duì)其進(jìn)行沉降觀測(cè)。

沉降觀測(cè)所使用的儀器是精度不低于1mm/km的電子水準(zhǔn)儀，通過觀測(cè)得到了大量的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對(duì)沉降變化有了精準(zhǔn)的判斷。在進(jìn)行沉降觀測(cè)的過程中，充分尊重了五固定的基本原則，對(duì)工作基點(diǎn)、測(cè)量?jī)x器、監(jiān)測(cè)環(huán)境、線路方法和人進(jìn)行了固定，不僅確保了沉降觀測(cè)的精度，還提高了觀測(cè)效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

高速鐵路工程測(cè)量的意義重大，必須將其與傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量區(qū)別開來，詳細(xì)了解特點(diǎn)的形成。只有在高速鐵路工程測(cè)量中加強(qiáng)三網(wǎng)融合、分級(jí)布設(shè)以及使用獨(dú)立工程坐標(biāo)系，才能切實(shí)保證高速鐵路工程的測(cè)量質(zhì)量。

[1]丁建華.高速鐵路工程測(cè)量特點(diǎn)[J].鐵道勘察，2009（05）：1～4..

[2]盧建康.論我國(guó)高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)體系及特點(diǎn)[J].高速鐵路技術(shù)，2010（01）：31～35.

[3]張偉強(qiáng).精密測(cè)量技術(shù)在高速鐵路工程中現(xiàn)狀分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（01）：136.

U238

A

1673-0038（2015）46-0188-02

2015-11-1

盛洪亮（1983-），男，遼寧開原人，工程師，本科，從事工程測(cè)量工作。