胡曉輝

【摘 要】本文主要分析了高鐵精密控制網(wǎng)的布設問題，分析了高鐵精密控制網(wǎng)應該如何更好的進行布設，分析了布設的方法和要點，最后，論述了控制網(wǎng)的觀測方法和精度分析。

【關(guān)鍵詞】高鐵；精密控制網(wǎng)；布設；觀測；精度分析

一、前言

我國高鐵線路發(fā)展迅速，在高鐵事業(yè)不斷發(fā)展的同時，高鐵精密控制網(wǎng)的布設成為了其中一個極為關(guān)鍵的工作，只有做好了精密控制網(wǎng)的布設工作，才能夠為高鐵安全運行提供充分的數(shù)據(jù)依據(jù)。

二、高鐵測量技術(shù)的基本要求分析

高鐵的軌道是其核心部分，也是工程建設的重點環(huán)節(jié)。大體上可將高鐵軌道分為兩種，一種是有砟，另一種是無砟。其中無砟軌道屬于整體軌式結(jié)構(gòu)，由于它是以鋼混或瀝青混凝土道床取代有砟軌道的散顆粒體道床，故此，其較之有砟軌道的穩(wěn)定性更高，連續(xù)性與平順性也更好，這使得軌道本身的耐久性大幅度提升。但必須指出的是，無砟軌道對基礎的要求相對較高，若是基礎出現(xiàn)質(zhì)量問題，如變形下沉等，不但修復比較困難，而且還會影響行車安全。所以在無砟軌道施工建設的過程中，對測量精度提出了更高的要求。

三、精密控制網(wǎng)創(chuàng)建

1、勘測設計階段精測布網(wǎng)建立

勘測控制網(wǎng)包括：CP0控制網(wǎng)、CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準基點控制網(wǎng)。勘測階段在平面控制測量工作控制前，首先采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS方法）獲得高速鐵路框架控制網(wǎng)CP0，并建立CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準基點控制網(wǎng)。具體建立分兩個階段：初測和定測。

初測階段，建立高速鐵路框架控制網(wǎng)CP0，建立坐標框架并在此基礎上建立初測平面控制網(wǎng)，同時開展初測高程控制測量，滿足初測收集資料的需要。

定測階段，建立CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準基點控制網(wǎng)，并以CPⅡ控制網(wǎng)和二等水準基點為基準開展定測放線及專業(yè)調(diào)查測繪工作。困難地區(qū)若工期緊張，可先用四等水準取代二等水準作為高程控制基準，但在施工前須貫通二等水準。

勘測設計階段應做好CP0控制網(wǎng)、CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準基點維護工作。

2、工程施工階段控制精測重點

（一）開工前復測

施工階段首先做好CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、水準基點控制網(wǎng)的技術(shù)交底和復測工作。技術(shù)交底含控制網(wǎng)成果資料驗交、現(xiàn)場交樁和復測復核過程；是由勘測設計部門向工程施工單位過渡的重要環(huán)節(jié)，工程施工單位復核確認后才能完成。復測工作主要是對控制網(wǎng)成果精度的綜合評估驗收，為高速鐵路建設提供重要技術(shù)依據(jù)和施工階段控制標準。

（二）控制網(wǎng)加密

施工控制網(wǎng)加密按同精度內(nèi)插方式進行加密。在進行平面控制網(wǎng)加密時應將相鄰CPⅡ控制點作為已知點進行加密；在進行高程控制網(wǎng)加密時應將相鄰二等水準點作為已知點進行加密。這樣既保證施工控制網(wǎng)與勘測控制網(wǎng)具有相同的起算基準，又保持了施工加密點與勘測網(wǎng)相鄰點間精度的連續(xù)和匹配。

（三）定期復測網(wǎng)

高速鐵路建設周期長，施工過程還會對CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、二等水準基點控制網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此施工期間應對精密控制網(wǎng)開展定期復測，保證施工期間平面高程控制基準的穩(wěn)定。應每年進行一次全面復測，對于區(qū)域沉降地區(qū)，增加高程控制網(wǎng)的復測頻次。

（四）運營階段精測網(wǎng)的維護使用

高速鐵路峻工驗交后，運營期間主要做好運營維護測量控制網(wǎng)的維護、線路及構(gòu)筑物幾何狀態(tài)觀測與評估工作。運營維護控制網(wǎng)包括：CPⅠ控制網(wǎng)、CPⅡ控制網(wǎng)、水準基點控制網(wǎng)、CPⅢ控制網(wǎng)、加密維護基標。運營維護控制復測頻次應視線路所處地形地質(zhì)條件等具體情況研究確定，每年應不少于一次，以保證高速鐵路在運營期間有一個穩(wěn)定可靠的測量控制與變形觀測評價基準。

四、測設方式

CPⅢ自由設站采用全站儀進行網(wǎng)點的測量，其精密控制采用了邊角交會網(wǎng)施測辦法。

在使用全站儀對軌道進行測量前，應當保證全站儀具備與測量功能相適應的功能，能夠自動進行目標搜索、照準、觀測以及記錄，其標稱精度應當具備以下條件標準：在測量方向上誤差應當小于±1″，測距的誤差應當小于±（1mm+2ppm），在觀測時應當將氣壓值以及溫度值進行輸入。同測量相配套的溫度計精度應當大于±0.5℃，并且測量氣壓值的計量表精度應當在正負5hPa以上。且保證每臺設備設置棱鏡14個以上，并在使用前檢測每一個對應棱鏡，對相同的點進行觀測則使用固定的棱鏡，這就需要對棱鏡進行適當?shù)木幪枴?/p>

在相鄰的基標點之間進行設站時，應當保證對同一站2-3個以上的網(wǎng)點進行測量，其觀測數(shù)應當大于兩測回，并且后視網(wǎng)點的數(shù)量應當大于三對。對每個網(wǎng)點應當進行至少3次的重疊觀測，使得全站儀設站間隔能夠更為準確，并保證其觀測視距為150至180米。

應當注意的是，通過自由設站對CPIII進行測量時，還應當對靠近線路所有的CPII點聯(lián)測，將其納入網(wǎng)中。并保證CPII在線路兩側(cè)的可視控制點達到400至800米的密度，如若不然，則按照相同精度對CPII控制點進行加密。此時，CPII點可以在路基或者橋梁固定端進行設置。

對CPⅢ點以及CPⅡ點進行聯(lián)測時，必須在與測站通視的CPII點、后視的CPII點安置棱鏡，使得采用的棱鏡保持一致。在聯(lián)測時應當保證CPII點同CPIII點之間有一對可以聯(lián)測，若是可能，則應當同CPIII點盡可能多的進行聯(lián)測，并控制聯(lián)測長度范圍在150米至200米之間；也可以通過自由設站觀測對CPII點進行直接的聯(lián)測，并保證聯(lián)測站數(shù)量大于二。

包括聯(lián)測的CPII控制點在內(nèi)的每一個CPIII測量組中，采用的棱鏡為同一種。

在對精密控制網(wǎng)點觀測完成后，其相關(guān)測量數(shù)據(jù)可以通過相關(guān)專業(yè)軟件進行平差。其施工基標的控制網(wǎng)點觀測水平測量角度應當符合相關(guān)規(guī)定，其觀測方法在水平上采用了全圓方向法。若是具有較多的觀測方向，則可以采用分組法進行全圓方向觀測。采用該種觀測方式時應當滿足相關(guān)技術(shù)要求。

五、觀測復測成果處理

1、基線解算和平差

首先將CPI和CPII原始觀測文件均轉(zhuǎn)換為標準RINEX文件，并對點號、天線量高方式、天線高復核后進行基線解算。基線向量解算采用廣播星歷和商用軟件，保證數(shù)據(jù)的一致性，統(tǒng)一應用商用軟件LGO7.0進行基線解算。平面控制網(wǎng)平差使用同濟大學測量系的TGPPS軟件計算。對CPI、CPII復測基線進行平差計算并檢查各項精度指標；“基線較差”、“最小獨立環(huán)閉合差”、“無約束平差基線向量各分量改正數(shù)的絕對值”、“相鄰點相對點位中誤差”、“基線邊方向中誤差”、“最弱邊相對中誤差”、“約束平差基線向量各分量改正數(shù)與無約束平差同名基線改正數(shù)較差的絕對值”均需滿足規(guī)范要求。

2、復測成果與原測成果的較差

根據(jù)哈大、京石等在建客專的經(jīng)驗，為了更好地滿足CPⅢ測量的技術(shù)要求，本次CPI復測對同精度復測較差限差的要求提高了等級。CPI同精度復測較差限差提高為15mm，CPI相鄰點間坐標差之差的相對精度限差為1/130000（執(zhí)行《高速鐵路工程測量規(guī)范》規(guī)定）。CPII同精度復測較差限差提高為10mm；CPII相鄰點間坐標差之差的相對精度限差為1/80000（執(zhí)行《高速鐵路工程測量規(guī)范》規(guī)定）。

3、復測結(jié)果分析

CPI控制網(wǎng)約束網(wǎng)平差后，對此次復測坐標和第二次復測成果進行比較，共比較89個點。其中坐標分量較差超過15mm限差的點有4個，占4.49%。CPII控制網(wǎng)約束網(wǎng)平差后，共分四段進行比較。其中第一段共比較58個點，坐標分量較差超過10mm限差的點有15個，占25.8%；第二段共比較65個點，坐標分量較差超過10mm限差的點有11個，占16.9%；第三段共比較41個點，坐標分最較差超過10mm限差的點有1個，占2.4%；第四段共比較32個點，坐標分量較差超過10mm限差的點有4個，占12.5%。

CPI控制網(wǎng)約束網(wǎng)平差后，比較此次復測坐標與第二次復測成果的相鄰點坐標差之差，共108個點，其中6個點不能滿足小于1/130000的限差要求，占5.56%。CPII控制網(wǎng)約束網(wǎng)平差后，共比較287個點，其中59個點不能滿足小于1/80000的限差要求，占20.5%。

對“坐標分量較差超限”、“相鄰點坐標差之差相對精度超限”的點和新設的點按照“同精度插點法計算”進行坐標計算，并提交新坐標。

六、結(jié)束語

綜上所述，高鐵精密控制網(wǎng)的布設一定要科學合理，從精密網(wǎng)布設的要求出發(fā)，不斷提升布設的水平，同時，一定要在布設完成之后進行重復的觀測，避免布設出現(xiàn)問題。

參考文獻：

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[2]李建.GPS在高速鐵路精密控制網(wǎng)復測中的應用研究[D].成都理工大學，2011（4）.