高铁工程建设中的精密工程测量技术

高铁工程建设中的精密工程测量技术

邵凤辉

武汉中德天佑勘察设计有限公司湖北武汉430000

摘要：通常来说，速度至少达到250km/h的专线铁路或达到200km/h的既有线铁路被称为高速铁路。高铁凭借其安全性高、稳定性好、速度快的优势迅速在我国交通运输中占领重要地位，要想继续提升高铁运行的平稳舒适，则需要在轨道的平整度、施工工艺、材质和尺寸的精准上精益求精，而传统的测量技术已无法满足发展的需求，一定程度上阻碍了高铁的发展。因此需要运用精密工程测量技术来弥补方法与精度上的缺陷。本文对高铁工程建设中精密工程测量技术的内容、要求和具体应用进行简要分析，了解精密工程测量技术在高铁工程建设中的重要性。

关键词：高铁工程建设；精密工程；测量技术

1精密工程测量技术概述

1.1精密工程测量技术的内容

精密工程测量技术广泛应用于高速铁路工程建设的前期设计、中期施工和后期运营验收维护。测量内容涵盖平面高程控制、高铁轨道建设、运营维护等测量，高铁建设项目占地面积大、跨度大，经常受地形地质影响。为了实现相关参数的精确测量，需要在设计过程中根据特性制定设计方案，并对坐标系和基准进行精确预测，以确保精确测量的准确性。

1.2应用精密工程测量技术的目的

在高速铁路建设中应用精密工程测量技术的目的是使开发人员和技术人员能够在高速铁路运营前通过高速铁路平面高程控制网的设计和调整，研究和解决高速铁路工程中的具体问题，以保证高速铁路轨道的位置精度和平顺性。同时，要求高铁项目建设必须严格遵循线性设计，保持几何线性设计方案的参数和精度。通常，参数范围以毫米为单位。如果要求偏差控制在10mm以内，则需要确保高铁建设的高要求，提高高铁运营的舒适性和安全性，并协助我国的高铁运输项目。

1.3传统测量技术与精密工程测量技术的比较

在铁路工程，传统的测量方法采用的是以位置测量中心线控制桩作为坐标数据，但随着施工的结束，中心线控制桩便会损坏，若想重新测量则要重新构造测量方法。对于普通铁路工程建设来说，这一缺陷并无大碍，但高铁工程建设涉及范围较广，外部环境复杂，测控数据变数较多且测控数据通常要超过规定的精度数据的范围，精密工程测量技术可以通过构建精确的精密测量和控制系统来实现随时随地可操纵的测量，以实现毫米水平测量和控制的目标。

2高速铁路高程控制测量

2.1线路水准基点控制网测量

选择1个线级基点。铺设水平基点的高速铁路线也有些标准化，通常水平点铺设间隔2 km。在隧道项目施工、桥梁穿越和多层结构施工过程中，严格执行实际施工项目的施工特点，导致布局基点。水平基点布局一般应与轴线位置保持50-300m的距离，构成符合施工规范和国家标准的高程控制网络，满足要求后，可对水平基点控制网络进行测量。2线路电平基点控制网络测量。线级基点应符合二级精度要求：i与国家标准水平点一起测量；其次，测量值必须在150至400公里的正中间；第三，测量整个过程的基点能够同步进行测量。如果无法实现二级标准化，则应采取适当的解决措施：遵循建筑施工项目的特点，确定标高的基点，以达到施工条件；提前建立符合要求的二级线级基点控制网络，然后开始测量过程。

2.2高铁工程控制网的布设

高铁工程测量采用独立坐标系统，其轨道测量平面控制网通过ITRF2005建立，具体在结构基础中可分为以下三级布置：(1)CPI。CPI是为测量、施工、运行和维护设备而服务的基础平面控制网。在设计过程中采用B级GPS静态的布设方式进行测量，各网点间距应在50～100km。联测基准网点设置完毕后，通常还会每隔3～4km设立一个单点，如果有地形、地势原因而造成布设困难的情况，地段点之间的间距应不超过1km。对于隧道及一些较长的道桥部分，应根据实际情况对布设点进行增减，原则上要求相邻布设点要保证良好的视点方向。(2)CPII。CPII是为测量、施工、运行和维护设备而提供控制标准的线路平面控制网。在设计过程中采用C级GPS静态布设和导线布设的方式进行测量，由于高铁工程通常在长大隧道内进行，单靠GPS无法完成CPII控制网的布设，因此需要加设复合导线网。隧道内的导线测量应起闭合于洞外CPI控制点，导线两端均应进行已知方位边观测。GPS各网点间距应在600～800m，导线布设点间距则在400～800m之间，如果有地形、地势原因而造成布设困难的情况，地段点之间的间距应不超过600m。CPII的网点一般按照线路走向进行设置，需要与线路中线的距离控制在50～100m，并要在路线中选择地理位置较好的网点进行布设。(3)CPIII。CPIII是在CPII的基础上为高铁轨道的铺设和运营维护而建立起来的轨道控制网。在设计过程中沿线路两侧布设导线，采用自由测站、边角交汇的方法进行测量，各布设点间距一般为50～70m，其控制点多为嵌入式，在高铁轨道标记螺栓前缘的上侧进行嵌入，嵌入位置是墙体上侧的点位和高程位置。需要注意的是，在CPIII高程传递测量时，如果地面与桥面之间距离过大，地面的基点无法传到桥面控制点上，需要合理运用三角高程测量法，通过切换不同高度、手工测量的方法取高度差值的平均值，此平均值即为传递高差。

2.3轨道控制网（CPⅢ）高程测量

铁路线轨道建筑施工、运行维护所需要的高程基点数据和信息属于CPⅢ高程控制网，其又称作轨道控制网，建筑施工工程竣工后混凝土裂缝和变形程度通过验收后再开始测量。CPⅢ高程控制网的测量方法有哪些“精密加工水准”，精密度等级都非常高。在测量操作前，处理每一个的二等电力线路水准基点进行二次测量，测量结果验收合格，按照建筑施工有关规定执行。并对CPⅢ高程控制网开展测量和计算平差时，需要在不一样的时间节点依次2次，并及时记录细致观察标值，确保施工成功开展。CPⅢ高程控制网采用DS1及以上测量精密度电子元器件水准仪等实验仪器测量，其测量流程为：“后-前-前-后”或“前-后-后-前”。观查方法有哪些“精密加工水准”观测法。测区域二等电力线路水准基点，与符合施工规范的二等电力线路水准基点开展联测时，按照独立往返精密加工水准测量法来测量。联测的标准是每区段要联测3个水准基点，每2km那就需要有一革联测的水准基点。CPⅢ点与CPⅢ点之间水准基点的布置，按照“中视法”或“正方形法”构思开展布局，以致4个CPⅢ点之间能够产生一个闭合环。CPⅢ测量点水准测量一定要对按照设计原则所产生的闭合环开展环闭合差核对，要求该环闭合差不得超过1mm。当遇到前后左右左右两个区段连接处时，要求两区段相交点处高程偏差应≤±3mm。判断其符合要求后，后一区段CPⅢ网平差，应选用本区段联测的线路水准基点及重叠，要求相邻基点存在的误差≤0.5mm。

3结论

综上所述，继续提升高铁运行的平稳舒适，需要在轨道的平整度、施工工艺、材质和尺寸的精准上精益求精，离不开精密工程测量技术的支撑。应用好精密工程测量技术，不仅要认真编制测量设计书，进行合理完善的坐标设计，还要掌握精度控制要领。高铁各级测量控制网的精度要求除了要满足线下施工精度的要求，还要满足高铁轨道工程运营维护要求，严格控制高铁轨道内部和外部的几何尺寸。本文所举高铁工程控制网布设以及轨道施工测量的例子印证了高铁工程建设对精密工程测量技术的需要。设计与施工人员需要依据实际情况，选择科学合理的精密测量技术完成对高铁轨道的设计、勘探、施工和运营维护工作，延长高铁的运行周期，保证高铁出行的安全平稳，为我国的高铁建设和经济发展助力。

参考文献：

[1]丁月峰.浅析精密工程测量技术及应用[J].市场调查信息(综合版),2021(5):254-256.

[2]樊立朋.精密工程测量技术在高铁方面的应用探究[J].数字化用户,2021(1):79.

[3]胥军均.高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用[J].智能城市,2021(4):99-100.