湖北省国土测绘院 湖北省 武汉市 430010
摘要：近年来,随着我国经济实力以及科学技术水平的不断提高与发展,我国的高速铁路建设也处于快速发展的时期。规模越来越大的高速铁路测量工作，对高速铁路工程的测量工作精准度提出了更高的标准和要求。在如此的环境下，传统的测量方法已经不能满足如此庞大的高速铁路测量工作。引进国外先进的测量技术后，目前高速铁路工程测量主要采取的是工程独立坐标系统。我国高铁的安全运行验证了高速铁路精密工程测量技术的科学性、先进性、适用性和可靠性。
关键词：高速铁路;精密工程;测量技术
1.我国交通工程发展现状
我国交通基础设施近年来得到高速发展，截至2016年末，全国高速公路通车里程达到130000㎞，高速铁路运营里程超过20000㎞。随着道路/轨道的投入使用，必须要对其进行经常性的检测和测量，以确保其处于正常的使用状态。高精度、高效率和高细致测量是道路/轨道等大型基础设施检测的3个基本要求。传统的精密工程测量采用人工静态离散观测和几何模型解算方法，虽然可以达到高精度和高可靠性的要求，但是无法满足交通基础设施的大范围、连续、高效和细致的检测与测量要求。
2.高速铁路测量误差产生的原因
2.1GPS的测量误差
在高速铁路工程测量活动中采用GPS工具进行测量，通过研究分析可以发现，GPS测量出现误差大概有三个原因：
1）与控制环节相关的误差产生，具体是指在GPS卫星在传播的过程中，由于某种参数值产生的误差，包括卫星时钟误差和星历误差两种。
2）与卫星传播信号相关的误差产生，具体是指GPS的信号受到卫星以及接收设备间传播介质的影响，包括信号折射、波的传播以及电离层延迟和对流层的延迟等导致的误差产生。
3）与接收设备相关的误差产生。具体是指由于接收设备自身的噪音或其他原因而产生的误差。
2.2CP3控制测量阶段产生的测量误差
高速铁路测量工程中，使用CP3的阶段时，主要采用后方交会全站仪自由设站的形式进行测量，在这期间，产生误差的主要原因是：
1）全站仪测量的轨道各个要点的误差。
2）两相邻测站在平面位置和高程产生的相对误差。
3）由观测收集的数据产生的误差而导致的自由设站点位置的误差,这主要是由方向观测方面的错误引起。
3.高速铁路精密工程测量以及技术应用
3.1高速铁路精密工程测量技术标准
（1）高铁控制网的布设方案
我国高铁轨道测量平面控制网是以ITRF2005为基础建立起来的，所参考的椭球体为西安80或者北京54。根据地区的具体情况，可选择抵偿带坐标系统、任意中央子午线系统及其UTM投影平面，而此平面控制网又具体分为以下三级：
第一，CPⅠ。通过B级GPS静态测量进行布设的方式，在设计过程中，网点间距约为50～100㎞，在联测基准网点设置完毕的基础上，每隔3～4㎞需再布设一个单点，即使是在布设相对困难的地段，点间距也不得小于1000m。在特大桥梁或者特长隧道处，应结合具体实际情况增设相应的CPⅠ控制点，同时，确保相邻点之间具备良好的透视性，各个透视点之间需具备一个相邻的透视方向，最终达到“三网合一”的目标。在转换关系的简化问题上，需要考虑CPⅠ控制网至少联测三个国家或者是城市的控制点。CPⅠ控制网的作用主要为工程勘测、施工及运维提供准确的坐标基准。
第二，CPⅡ。在工程勘测与施工过程中，需要建立CPⅡ，即CPⅡ主要为工程勘测与施工提供基准，在布设过程中，可采用全站仪或者是C级GPS静态控制测量相结合布设的方法。具体网点的间距约为800～1000m。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆需要注意的是，布设相对困难的地段网点间距不得低于600m。网点的布设要依据线路的走向来设置，线路中线与布设位置之间的间距为50～100m。在设置网点时，需考虑布设点的具体位置是否为符合要求的最佳地点。
第三，CPⅢ。第三级控制网的主要作用是为高铁轨道铺设及运营提供良好的控制基准，其是在CPⅡ的基础之上建立起来的。在具体设置时，其平面常采用沿线路两侧布设五等导线测量的方式进行设置。高程控制选用三等水准，具体控制点采用嵌入式，要保证嵌入墙体侧面的点位与高程位置均高于高铁轨道标记螺栓前缘的上侧。
（2）无砟轨道安装中的精密测量
加密基桩的测量。无砟轨道安装测量过程中，要按照CPⅢ对基桩进行加密处理。安装测量。在无砟轨道安装过程中，具体安装测量工作包括以下几个方面：轨道底座施工测量、轨道板安装测量、轨排测量、支撑层施工测量等。衔接测量。无砟轨道安装中的衔接测量要求先设置贯通作业面，然后以此为依据设置高程控制点及共用中线。
线路整理测量。在开展轨安装实际测量之前，应首先对CPⅢ控制点进行复测，在需要设置临时辅助轨道基桩时，可将CPⅢ控制点作为线路中心线与基准点测设依据。
铺设竣工测量。在无砟轨道铺设之前，首先要对轨道闲暇构建筑进行变形评估，以帮助确定最佳铺设时间。通过建立水平位移和垂直位移监测网的方式对线路以下的构建建筑物变形情况进行检测控制。竣工测量的具体内容包括：线路中线位置测量、钢轨轨面高程测量、点坐标、扭曲、水平测量等，具体的测量步长应为一个轨枕间距。
3.2高铁精密测量技术
按照工程建设阶段可以将高速铁路的精密工程测量分为以下内容：
3.2.1勘察设计阶段
勘察设计阶段的精密工程测量主要包括框架控制网CP0、CPI测量，线路水准高程控制测量。
3.2.2施工阶段
施工阶段的精密工程测量主要利用CPICPII和线路水准基点加密控制网测量、建立并定期复测轨道控制网CPIII和全线二等水准高程控制网、加密基标测量、线下工程结构变形测量等。
3.2.3竣工阶段
竣工阶段的精密工程测量主要包括轨道竣工测量和线下工程结构变形监测。
3.2.4运营阶段
运营阶段的精密工程测量主要包括变形监测及相关的复测。
3.3高铁轨道施工测量
3.3.1线路中线测量
高速铁路中线测量，必须在基础平面控制网和线路水准基点控制网的基础上进行测量。当已有控制点的密度不能满足中线测量要求时，平面应按五等GPS或一级导线加密，导线长度应小于5㎞，高程测量精度按五等水准要求进行加密。基准站应设置在已有平面、高程控制点上，平面残差应不大于2.0cm，高程残差应不大于3.0cm。在进行线路放样测量前，流动站应对已知点进行测量并保存，平面互差应小于2.5cm，高程互差应小于4.0cm。参考站移动重新设站后，对最后两个中线桩应进行平面坐标及高程检查，平面互差应小于2.5cm，高程互差应小于5.0cm。
3.3.2隧道测量
目前，我国的高速铁路一般都使用GPS静态测量技术进行铁路隧道的洞外控制网测量，首先需要做的是要结合实际情况，选择好隧道进洞洞口的方向边，然后在进洞导线观测时，一般都要选择在天气比较阴的情况下进行，最后就是当隧道进出口高差较大时，投影变形不能满足小于10mm/㎞的要求时，则需要对导线边长进行高程改化。
结束语
近几年来，我国的高速铁路取得了较大的发展，加强高速铁路建设的质量，具有十分重大的意义，高速铁路对于测量技术的要求越来越高，越来越严格，要求的内容也随之增多。为了保证铁路建设的质量，确保其安全、顺利地运行，则需要不断地优化工程的测量技术，严格按照有关的标准进行测量工作，促进高速铁路建设进一步发展。
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论文作者:朱清坚
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
标签：测量论文; 精密论文; 高程论文; 误差论文; 工程论文; 轨道论文; 高速铁路论文; 《防护工程》2017年第28期论文;