論我國高速鐵路精密工程測量技術體系及特點

論我國高速鐵路精密工程測量技術體系及特點

盧建康摘要：本文對我國高速鐵路精密工程測量技術體系的特點進行研究，重點對高速鐵路精密工程測量的內容，高速鐵路軌道的內部幾何尺寸定位精度，高速鐵路精密工程測量的布網原則、坐標基準，“三網合一”的測量體系進行了體系的論述。提出了高速鐵路測量平面控制網應在框架控制網（CPO）基礎上分三級布設、高程控制網分二級布設的方法，平面坐標系統應采用邊長投影變形值≤10mm/km的工程獨立坐標系以及應按“三網合一”的原則進行高速鐵路精密工程測量的觀點。

關鍵詞：高速鐵路；精密測量；技術體系前言

我國的高速鐵路工程測量技術體系是伴隨著我國高速鐵路無砟軌道工程的建設而逐步建立完善的。

201*年，中鐵二院與西南交大合作在遂渝線開展了無砟道鐵路工程測量技術的研究，并建立了遂渝無線無砟道綜合試驗段精密工程測量控制網。

201*年隨著京津城際、武廣、鄭西客運專線無砟軌道鐵路的全面開工建設，原有的鐵路測量體系和技術標準已不能適應客運專線無砟軌道建設的形勢，根據鐵建設函【201*】1026號《關于編制201*年鐵路工程建設標準計劃的通知》的要求，在鐵道部建設管理司和鐵道部經濟規(guī)劃院主持下，由中鐵二院主編完成了《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》，由鐵道部于201*年10月16日發(fā)布實施。初步形成了我國高速鐵路精密工程測量的技術標準體系。

201*年根據鐵道部經濟規(guī)劃院《關于委托編制201*年鐵路工程建設標準及標準設計的函》（經規(guī)計財函【201*】8號）的要求，由中鐵二院主編，中鐵一院、鐵三院、中鐵四院、中鐵咨詢院、中鐵二局、中鐵大橋勘測設計院、西南交通大學等單位參編，在現行《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》的基層上，以近年來高速鐵路工程測量科研成果為支撐，認真總結京津、武廣、鄭西、哈大、京瀘、廣深等高速鐵路高速工程測量的實踐經驗，于201*年8月完成了《高速鐵路工程測量規(guī)定》（TB10601-201*）的編制，由鐵道部于201*年12月1日發(fā)布實施。《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-201*）的發(fā)布實施，形成了一套具有自主知識產權的高速鐵路工程測量技術標準。

由于高速鐵路行車速度高（250～350km/h），為了達到在高速行駛條件下，旅客列車的安全和舒適性，高速鐵路軌道必須具有非常高的平順性和精確的幾何線性參數，精度要保持在毫米級的范圍以內。要求高速鐵路測量精度達到毫米級，傳統的鐵路工程測量技術已不能滿足高速鐵路建設的要求。高速鐵路的測量方法、測量精度與傳統的鐵路工程測量完全不同。我們把適合高速鐵路工程測量的技術稱為高速鐵路精密工程測量；把高速鐵路測量中的各級平面高程控制網稱為高速鐵路精密測量控制網，簡稱“精測網”。

2、高速鐵路精密工程測量的內容和目的2.1高速鐵路精密工程測量的內容

高速鐵路精密工程測控貫穿于高速鐵路工程勘測設計、施工、竣工驗收及運營維護測量全過程，包括以下內容：

（1）高速鐵路平面高程控制測量；（2）線下工程施工測量；（3）軌道施工測量；（4）運營維護測量。

2.2高速鐵路精密工程測量的目的

高速鐵路精密工程測量的目的是通過建立各級平面高程控制網，在各級精密測量控制網的控制下，實現線下工程按設計線型準確施工和保證軌道鋪設的精度能滿足旅客列車高速、安全行駛。

高速鐵路旅客列車行駛條件下，旅客列車的安全性和舒適性，要求：（1）線路嚴格按照設計的線型施工，即保持精確的幾何線型參數；（2）軌道必須具有非常高的平順性，精度要保持在毫米級的范圍以內。為了滿足上述要求，應根據線下工程和軌道鋪設的精度要求設計高速鐵路的各級平面高程控制網測量精度。

2.3高速鐵路軌道鋪設的精度要求

高速鐵路軌道施工的定位精度決定著高速鐵路的平順性，高速鐵路軌道鋪設應滿足軌道內部幾何尺寸（軌道自身的幾何尺寸）和外部幾何尺寸（軌道與周圍建筑物的相對尺寸）的精度要求。其中內部尺寸描述軌道的幾何形狀，外部幾何尺寸體現軌道的空間位置和標高。

2.3.1軌道的內部幾何尺寸

軌道內部幾何尺寸體現出軌道的形狀，根據軌道上相鄰點的相對位置關系就可以確定，表現為軌道上各點的相對位置。軌道內部幾何尺寸的各項規(guī)定是為了給列車的平穩(wěn)運行提供一個平順的軌道，即通常提到的平順性。因此，除軌距和水平之外，還規(guī)定了軌道縱向高低和方向的參數，這些參數能保證軌道的實際形狀是否與設計形狀相符，軌道內部幾何尺寸的測量也稱之為軌道的相對定位。高速鐵路軌道鋪設內部幾何尺寸精度標準如表1所示。

表1高速鐵路軌道靜態(tài)平順度允許偏差序項目號1軌距允許偏差±1mm1/15002mm2軌向2mm/8α10mm/240α2mm3高低2mm/8α10mm/240α45水平扭曲（基長3m）2mm2mm檢測方法相對于1435mm變化率弦長10m基線長48α基線長480α弦長10m基線長48α基線長480α----允許偏差±1mm1/15002mm2mm/5α10mm/150α2mm2mm/5α10mm/150α2mm2mm檢測方法相對于1435mm變化率弦長10m基線長48α基線長480α弦長10m基線長48α基線長480α----無砟軌道有砟軌道注：表中α為軌枕/扣件間距

2.3.2軌道的外部幾何尺寸

軌道的外部尺寸是軌道在空間三維坐標系中的坐標和高程，由軌道中線與周圍相鄰建筑物的關系來確定。軌道外部幾何尺寸的測量也稱之為軌道的絕對定位，軌道的絕對定位必須與路基、橋梁、隧道、站臺等線下工程的空間位置坐標和高程相匹配協調。軌道的絕對定位精度要求如表2所示。

軌道的絕對定位精度必須滿足軌道相對定位精度的要求，即軌道平順性的要求。由此可見，高速鐵路各級測量控制網測量精度應同時滿足足線下工程施工和軌道工程施工的精度要求，即必須同時滿足軌道絕對定位和相對定位的精度要求。

3高速鐵路精密工程測量的特點

3.1高速鐵路各級平面高程控制網精度應滿足勘測設計、線下工程施工、軌道施工及運營養(yǎng)護的要求

表2高速鐵路軌道軌面高程、軌道中線、線間距允許偏差序號項目一般路面1軌面高程與設計比較在建筑物上緊靠站臺23軌道中線與設計中線線間距允許偏差（mm）+4-6+4010+100由于過去鐵路建設的速度目標值較低，對軌道的線型和平順性要求不高，傳統的鐵路工程測量在勘測、施工中沒有要求建立一套適合勘測、施工、運營維護的完善的控制測量系統�？刂凭W測量的精度指標主要是根據滿足線下土建工程的施工控制要求而制定，軌道的鋪設不是以控制網為基準按照設計的坐標定位，而是按照線下工程的施工現狀采用相對定位進行鋪設，這種鋪軌方法由于測量誤差的積累，往往造成軌道的幾何參數與設計參數相差甚遠。

3.2高速鐵路精密測量控制網按分級布網的原則布設

高速鐵路工程測量平面控制網應在框架控制網（CPO）基礎上分三級布設，第一級為基層平面控制網（CPI），主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；第二級為線路平面控制網（CPⅡ），主要為勘測和施工提供控制基準；第三級為軌道控制網（CPⅢ），主要為軌道鋪設和運營維護提供控制基準。三級平面控制網之間的相互關系如圖1所示。

CPOCPⅠCPⅡCPⅢCPⅢCPⅠCPⅢCPⅡCPⅠ路基中線CPOCPⅠ圖1高速鐵路三級平面控制網示意圖

高速鐵路工程測量高程控制網分二級布設，第一級線路水準基點控制網，為高速鐵路工程勘測設計、施工提供高程基準；第二級軌道控制網（CPⅢ），為高速鐵路軌道施工、維護提供高程基準。

高速鐵路建立框架控制網CPO，是在總結京津城際鐵路、鄭西、武廣、哈大、京瀘、石武高速鐵路平面控制測量實踐經驗基礎上提出的。由于高速鐵路線路長、地區(qū)跨越幅度大且平面控制網沿高速鐵路呈帶狀布設，為了控制帶狀控制網的橫向擺動，沿線必須每隔一段距離聯測高等級的平面控制點。但是由于沿線國家的高級控制點之間的精度較低，基礎平面控制網CPI經國家點約束后使高精度的CPI控制網發(fā)生扭曲，大大降低了CPI控制點間的相對精度，個別地段經國家點約束后的CPI控制點間甚至不能滿足1/180000的要求。在測量中不得不采用一個點和一個方向的約束方式進行CPI控制網平差，但這種平差方式給CPI控制網復測帶來不便。為此在京津城際鐵路、哈大、京滬、石武高速鐵路平面控制測量中首先采用GPS精密定位測量方法建立高精度的框架控制網CP0，作為高速鐵路平面控制測量的起算基準，不僅提高了CPI控制網的精度，也為平面控制網復測提供了基準。

高速鐵路工程測量平面控制網應在框架控制網（CPO）基礎上分三級布設，是因為測量控制網的精度在滿足線下工程施工控制網測量要求的同時必須滿足軌道鋪設的精度要求，使軌道的幾何參數與設計的目標位置之間的偏差保持在最小。而軌道的鋪設施工和線下工程路基、橋梁、隧道、站臺等工程的施工放樣是通過由各級平面高程控制網組成的測量系統來實現的，為了保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、站臺的空間位置坐標、高程相匹配協調。必須按分級控制的原則建立高速鐵路測量控制網。

3.3高速鐵路工程測量平面坐標系統應采用邊長投影變形值≤10mm/km的工程獨立坐標系

高速鐵路工程測量精度要求高，施工中要求由坐標反算的邊長值與現場實測值應一致，即所謂的尺度統一。由于地球是個橢球曲面，地面上的測量數據需投影到施工面上，由曲面的幾何圖形在投影到平面時，不可避免會產生變形。采用國家3°帶投影的坐標系統，在投影帶邊緣的邊長投影變形值達到340mm/km，這時無砟軌道的施工是很不利的，對工程施工的影響呈系統性。從理論上來說，邊長投影變形值越小越有利。德國高速鐵路采用MKS定義的特殊技術平面坐標系統。MKS可根據需要把地球表面正形投影到設計和計算平面上，發(fā)生的（不可避免的）長度變形限定在10mm/km的數量級上，即投影變形誤差控制在1/100000以內。在京津城際高速鐵路工程測量中，平面坐標系統投影變形值按1/100000控制。根據武廣線、鄭西線無砟軌道CPⅢ控制網的測量實踐表明，在滿足邊長投影長度變形值不大于10mm/km的條件下，線下工程施工時，可不進行邊長投影改正直接利用坐標反算距離進行施工放線，CPⅢ觀測距離不需進行投影改化進行平差計算就可以滿足CPⅢ控制網的精度要求。

3.4高速鐵路精密工程測量“三網合一”的測量體系

高速鐵路工程測量的平面、高程控制網，按施測階段、施測目的及功能不同分為了勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網。我們把高速鐵路工程測量這三個階段的控制網，簡稱“三網”

勘測控制網包括：CPⅠ控制網、CPⅡ控制網、二等水準基點控制網。

施工控制網包括：CPⅠ控制網、CPⅡ控制網、水準基點控制網、CPⅢ控制網。運營控制網包括：CPⅡ控制網、水準基點控制網、CPⅢ控制網、加密維護基標為保證控制網的測量成果質量滿足高速鐵路勘測、施工、運營維護三個階段測量的要求，適應高速鐵路工程建設和運營管理的需要，三階段的平面、高程控制測量必須采用統一的基準。即勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網均采用CPⅠ為基礎平面控制網，以二等水準基點網為基礎高程控制網。簡稱為“三網合一”。“三網合一”的內容和要求如下：3.4.1勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網坐標高程系統的統一在高速鐵路的勘測設計、線下施工、軌道施工及運營維護的各階段均采用坐標定位控制。因此必須保證三網的坐標高程系統的統一，才能使高速鐵路發(fā)勘測設計、線下施工、軌道施工即運營維護工作順利進行。

如果勘測控制網與線下工程施工控制網坐標高程系統不統一，則無法按照設計的坐標高程施工，線位偏離設計位置，高程凈空限界不足：

在武廣、鄭西客專建設中，由于原勘測控制網的精度和邊長投影變形值不能滿足無砟軌道施工測量的要求，后來按《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》的要求建立了CPⅠ、CPⅡ平面控制網和二等水準高程應急網。采用了利用新舊網相結合使用的辦法，即對滿足精度的舊控制網仍用其施工；對不滿足精度要求的舊控制網則采用CPⅠ、CPⅡ平面施工控制網與施工切線聯測，分別更改每個曲線的設計進行施工，待線下工程竣工后再統一貫通測量進行鋪軌設計的方法。由于工程已開工，新舊兩套坐標在精度和尺度上都存在較大的差異，只能通過單個曲線的坐標轉換和線型擬合的方法來啟用新網，給設計施工都造成了極大的困難。

如果線下施工與軌道施工控制網坐標高程系統不統一，將會導致線下工程與軌道工程錯開，無法按照設計的要求鋪設軌道：

在遂渝線無砟軌道試驗段建設中，由于線下工程勘測設計和施工均按照《新建鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101-99）要求的測量精度施測，即平面坐標系采用1954年北京坐標系3°帶投影，邊長投影變形值大210mm/km，導致測量按初測導線1/6000的精度要求施測，施工時，除全長5km的龍鳳隧道按C級GPS測量建立施工控制網外，其余地段采用勘測階段施測的導線及水準點進行施工測量。鐵道部決定在該段進行鋪設無砟軌道試驗時，線下工程已基本完成，為了保證無砟軌道的鋪設安裝，在該段線路上采用B級GPS和二等水準進行平面高程控制測量，平面坐標采用工程獨立坐標，邊長投影變形值≤3mm/km。高程系統采用與勘測高程系統一致的1985高程基準，以初測水準點BM19為起算基準形成二等水準閉合環(huán)。

施工單位在無砟軌道施工時，采用新建的B級GPS平面控制網和二等水準高程控制網進行施工。由于勘測階段平面控制網精度與無砟軌道平面控制網精度和投影尺度不一致，致使按無砟軌道高精度平面控制網測量的線路中線和線下工程中線橫向平面位置相差達到50cm。為了不廢棄既有工程，施工單位不得不反復調整線路平面設計，最終將曲線偏角變更了17″，將線路橫向平面位置誤差調到路基段進行消化。使路基段的線路橫向平面位置誤差消化量最大達到70～80mm，這樣才滿足了無砟軌道試驗段的鋪設要求。由此可見，線下工程施工平面控制網精度相差太大，會給高速鐵路軌道施工增加很多困難遂渝線無砟軌道試驗段的速度目標值為200km/h，而且線路只有12.5km，有大量的路基段可以消化誤差，調整起來比較容易。當速度目標值為250～350km/h時，線路均為橋隧相連，沒有路基段消化誤差，誤差調整工作更困難。當誤差調整消化不了時，就會造成局部工程報廢。3.4.2勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網起算基準的統一

高速鐵路勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網平面測量應以基礎平面控制網CPⅠ為平面控制基準，高程測量應以二等水準基點為高程控制測量基準。

在京津城際鐵路建設中，由于線下工程施工以勘測的四等水準控制網為基準，鋪軌時以二等水準基點為高程控制測量基準。線下工程施工高程基準與軌道施工高程基準不一致，造成了部分墩臺頂部施工報廢重新施工的情況。

“三網合一”是高速鐵路采用坐標進行線路的勘測設計、工程施工以及運營維護管理的前提。在“三網合一”基礎上，線路及其附屬建筑物的里程和坐標一一對應，每一個里程只有一個唯一的坐標（x、y、h），使施工和運營維護能夠嚴格按照設計的線型進行施工和養(yǎng)護，保證高速鐵路軌道的平順性，同時也為工務管理信息化和構建數字化鐵路創(chuàng)造了條件�！叭�網合一”是高速鐵路工程測量技術體系的基礎和核心。

4結束語

目前，我們通過引用、消化吸收、再創(chuàng)造，已掌握了高速鐵路工程建設測量技術�！陡咚勹F路工程測量規(guī)范》已編制完成并頒布實施，形成了一套具有自主知識產權的高速鐵路工程測量技術標準體系，并大規(guī)模地開展高速鐵路建設。但是，隨著我國多條高速鐵路的相繼竣工，大規(guī)模地投入運營。高速鐵路的運營及養(yǎng)護維修測量將是一個迫切需要我們解決的問題，而如何利用已有的CPⅢ控制網和鋪軌基標快速完成高速鐵路的運營和養(yǎng)護維修測量，目前還是一個空白，需要進行進一步的研究。同時應通過對京津城際鐵路養(yǎng)護維修測量和鄭西、武廣客運專線無砟軌道鐵路運營及養(yǎng)護維修測量的總結和開展科研，研究一套適合我國客運專線鐵路軌道的運營維護測量保障體系，確保高速鐵路的安全運行。

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高速鐵路工程測量技術

摘要

高速鐵路的建設是現階段國家的一項重要任務。本文對傳統測量方法進行了簡單描述，總結了傳統測量方式的缺點。同時，通過對《高速鐵路工程測量規(guī)范》技術要點的總結，從“三網合一”、分級布網、軌道控制網等方面分析了現代鐵路工程測量技術，闡述了高速鐵路工程測量技術體系較傳統測量方法的進步，是我國高速鐵路工程建設的技術基礎和有力支撐。

關鍵字：高速鐵路，工程測量，測量標準

Abstract

Theconstructionofhigh-speedrailwayisanimportanttaskofpresentstate.Inthispaper,thetraditionalmeasuringmethodhascarriedonthebriefdescription,summarizesthetraditionalmeasurementmethodsoffaults.Atthesametime,throughthemeasurementofthehighspeedrailwayengineering,theendofthemaintechnicalpointsfromthe"threenets",classificationandnet,orbitcontrolnetworkandotheraspectsanalyzesthemodernmeasuring

technologyofrailwayengineering,thispaperexpoundsthehigh-speedrailwayengineeringsurveytechnologysystemistheprogressofthetraditional

measurementmethod,isChina"shighspeedrailwayconstructiontechnologyfoundationandstrongsupport.

Keywords:highspeedrailway,engineeringsurveying,measuringstandard

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目錄

第一章引言..................................................................................................................1第二章我國的高速鐵路工程測量技術體系..............................................................2第三章傳統的鐵路工程測量................................................33.1傳統的鐵路工程測量方法.................................................................................33.2傳統的鐵路工程測量方法的缺陷.....................................................................3第四章高速鐵路精密測量體系..................................................................................54.1高速鐵路精密工程測量的內容.........................................................................54.2速鐵路精密工程測量的目的.............................................................................54.3速鐵路軌道鋪設的精度要求.............................................................................54.3.1軌道的內部幾何尺寸...................................................................................54.3.2軌道的外部幾何尺寸...................................................................................64.4高速鐵路精密測量體系的特點.........................................................................64.4.1“三網合一”的測量體系...........................................................................64.4.2建立框架控制網CP0...................................................................................64.4.3高速鐵路平面控制網的分級布網...............................................................74.4.4CPⅢ自由測站邊角交會網測量...................................................................74.5筑物變形監(jiān)測.....................................................................................................8第五章結束語..............................................................................................................9參考文獻......................................................................................................................10

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第一章引言

交通問題一直是國家關注的重要部分，然而隨著經濟發(fā)展的加大，城市交通壓力也開始增大。為了緩解城市交通壓力，為人們提供出行方便，高速鐵路迅速的發(fā)展起來。高速鐵路旅客列車行駛速度高(250350km／h)，所以高鐵的交通安全不容忽視。保證高速鐵路安全的行駛，需要大量的前期工程投入，高新技術的加入是必不可少。

第二章我國的高速鐵路工程測量技術體系

我國的高速鐵路工程測量技術體系是伴隨著我國鐵路客運專線無砟軌道工程的建設而逐步建立和完善的。

201*年，鐵道部決定在遂渝線開展無砟軌道綜合試驗后，在施工過程中就發(fā)現原有的測量控制網精度及控制網布設不能滿足無砟軌道施工要求。為此，中鐵二院與西南交通大學合作在遂渝線開展了無砟軌道鐵路工程測量技術的研究，并建立了遂渝線無砟軌道綜合試驗段精密工程測量控制網。

201*年隨著京津城際、武廣、鄭西客運專線無砟軌道鐵路的全面開工建設，原有的鐵路測量體系和技術標準已不能適應客運專線無砟軌道建設的要求。為了適應我國客運專線無砟軌道建設的形勢，在鐵道部建設管理司和鐵道部經濟規(guī)劃研究院主持下，開始編制《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》。初步形成了我國高速鐵路工程測量技術標準體系。

隨著高速鐵路建設大規(guī)模地展開，在《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》的基礎上，結合我國高速鐵路建設特點和現代測繪技術的發(fā)展，開展了《高速鐵路CPIII測量標準及軟件研制》和《基于自由測站的高速鐵路CPlII高程網測量及其標準的研究》，對京津、武廣、鄭西、京滬、哈大、合寧、合武、石太等高速鐵路工程測量經驗進行系統的總結，按照原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新的原則，對《客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》進一步完善，編制完成了《高速鐵路工程測量規(guī)范》，形成具有自主知識產權的我國高速鐵路工程測量技術標準。

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第三章傳統的鐵路工程測量

3.1傳統的鐵路工程測量方法

傳統的鐵路工程是以線路中線控制樁作為鐵路勘測設計和施工的坐標基準，其測量作業(yè)模式和流程為：初測定測線下工程施工測量鋪軌測量。

(1)初測

平面控制測量一初測導線：坐標系統為1954北京坐標系；測角中誤差12．5”(25”√n)，導線全長相對閉合差：光電測距1／6000，鋼尺丈量1／201*。高程控制測量一初測水準：高程系統為1956黃海高程／1985國家高程基準；測量精度：五等水準(30√￡)。

(2)定測

以初測導線和初測水準點為基準，按初測導線的精度要求放出交點、直線控制樁、曲線控制樁(五大樁)。

(3)線下工程施工測量

平面測量以定測放出交點、直線控制樁、曲線控制樁(五大樁)作為線下工程施工測量的基準；高程測量以初測水準點為基準。

(4)鋪軌測量

直線用經緯儀穿線法測量；曲線用弦線矢距法或偏角法進行鋪軌控制。

3.2傳統的鐵路工程測量方法的缺陷

傳統的鐵路測量方法，在過去主要靠經緯儀、鋼尺丈量測距的年代，是一種行之有效的方法，適合于普通速度鐵路工程測量。但是在測量已廣泛采用GPS、全站儀、電子水準儀新技術的今天，這一傳統的鐵路工程測量方法已不能適應我國現代化鐵路建設的要求。它存在著以下的不足。

(1)平面坐標系投影差大。

采用1954年北京坐標系30帶投影，投影帶邊緣邊長投影變形值最大可達340mm／km，不利于GPS、RTK、全站儀等新技術采用坐標定位法進行勘測和施工放線。

(2)線路平面測量可重復性較差。

以線路中線控制樁作為鐵路勘測設計和施工的坐標基準，沒有采用逐級控制

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的方法建立完整的平面高程控制網，線路施工控制僅靠定測放出交點、直線控制樁、曲線控制樁(五大樁)進行控制，當出現中線控制樁連續(xù)丟失后，就很難進行恢復；由于路基地段沒有分級建立平面控制網，沒有穩(wěn)固的平面控制基準，施工后線路中線控制樁就被破壞，只是在路基工程施工期間根據中線控制樁設置護樁進行平面控制。無法使用統一的平面控制基準進行線下工程和軌道工程施工。

(3)測量精度低。

由于導線方位角測量精度要求較低，施工單位復測時，經常出現曲線偏角超限問題，施工單位只有以改變曲線要素的方法來進行施工。在普通速度條件下，不會影響行車安全和舒適度，但在高速行車條件下，就有可能影響行車安全和舒適度。

(4)軌道鋪設精度難以滿足設計線形和平順度要求。

軌道的鋪設不是以測量控制網為基準按照設計的坐標定位，而是按照線下工程的施工現狀采用相對定位進行鋪設，這種鋪軌方法由于測量誤差的積累，往往造成軌道的幾何參數與設計參數相差甚遠。在浙贛線提速改造時，采用定位進行鋪軌就出現了圓曲線半徑與設計半徑相差太大、大半徑長曲線變成了很多不同半徑圓曲線的組合、曲線五大樁位置與設計位置相差太大、縱斷面整坡變成了很多碎坡等問題。

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第四章高速鐵路精密測量體系

傳統鐵路測量方法采用定測中線控制樁作為聯系鐵路勘測設計與施工的線路平面測量控制基準，中線控制樁在線路竣工后已不復存在，鐵路平面控制基準已經失去，因而在竣工和運營階段的線路復測只能通過相對測量的方式進行，這種方式只適合測量精度要求低的普速鐵路測量。而高速鐵路軌道必須具有非常精確的幾何參數，使軌道的幾何參數與設計的目標位置之間的偏差保持在最小，精度要保持在毫米級范圍以內。僅僅依靠相對測量方法對線路進行維護是遠遠不夠的，必須引入絕對測量系統，建立一套完整精密測量系統。

4.1高速鐵路精密工程測量的內容

高速鐵路精密工程測量貫穿于高速鐵路工程勘測設計、施工、竣工驗收及運營維護測量全過程，包括以下內容：

(1)高速鐵路平面高程控制測量；(2)線下工程施工測量；(3)軌道施工測量；(4)運營維護測量。

4.2速鐵路精密工程測量的目的

高速鐵路精密工程測量的目的是通過建立各級平面高程控制網，在各級精密測量控制網的控制下，實現線下工程按設計線型準確施工和保證軌道鋪設的精度能滿足旅客列車高速、安全行駛。為了達到在高速行駛條件下，旅客列車的安全性和舒適性，那么線路嚴格按照設計的線型施工，即保持精確的幾何線性參數；軌道必須具有非常高的平順性，精度要保持在毫米級的范圍以內。

4.3速鐵路軌道鋪設的精度要求

高速鐵路軌道施工的定位精度決定著高速鐵路的平順性，高速鐵路軌道鋪設應滿足軌道內部幾何尺寸(軌道自身的幾何尺寸)和外部幾何尺寸(軌道與周圍建筑物的相對尺寸)的精度要求。其中內部尺寸描述軌道的幾何形狀，外部幾何尺寸體現軌道的空間位置和標高。4.3.1軌道的內部幾何尺寸

軌道內部幾何尺寸體現出軌道的形狀，根據軌道上相鄰點的相對位置關系就

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可以確定，表現為軌道上各點的相對位置。軌道內部幾何尺寸的各項規(guī)定是為了給列車的平穩(wěn)運行提供一個平順的軌道，即通常提到的平順性。因此，除軌距和水平之外，還規(guī)定了軌道縱向高低和方向的參數，這些參數能保證軌道有正確的形狀。利用這些參數可以檢查軌道的實際形狀是否與設計形狀相符，軌道內部幾何尺寸的測量也稱之為軌道的相對定位。4.3.2軌道的外部幾何尺寸

軌道的外部幾何尺寸是軌道在空間三維坐標系中的坐標和高程，由軌道中線與周圍相鄰建筑物的關系來確定。軌道外部幾何尺寸的測量也稱之為軌道的絕對定位，軌道的絕對定位必須與路基、橋梁、隧道、站臺等線下工程的空間位置坐標和高程相匹配協調。軌道的絕對定位精度必須滿足軌道相對定位精度的要求，即軌道平順性的要求。由此可見，高速鐵路各級測量控制網測量精度應同時滿足線下工程施工和軌道工程施工的精度要求，即必須同時滿足軌道絕對定位和相對定位的精度要求。

4.4高速鐵路精密測量體系的特點

4.4.1“三網合一”的測量體系

高速鐵路工程測量的平面、高程控制網，按施測階段、施測目的及功能不同分為：勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網。我們把高速無砟軌道鐵路工程測量的這三個階段的測量控制網，簡稱“三網”。

勘測控制網包括：CPI控制網、CPⅡ控制網、二等水準基點控制網。施工控制網包括：CPI控制網、CPⅡ控制網、水準基點控制網、CPm控制網。

運營維護控制網包括：CPlI控制網、水準基點控制網、CPm控制網、加密維護基標。

為保證三階段的測量控制網滿足高速鐵路勘測、施工、運營維護3個階段測量的要求，在設計、施工和運營階段構建和保持高速鐵路軌道空間幾何形位的一致性，滿足高速鐵路工程建設和運營管理的需要，3階段的平面、高程控制測量必須采用統一的基準。即勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網均采用CPI為基礎平面控制網，以二等水準基點網為基礎高程控制網。簡稱為“三網合一”。4.4.2建立框架控制網CP0

高速鐵路建立框架控制網CP0，是在總結京津城際鐵路，鄭西、武廣、哈大、

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京滬、石武高速鐵路平面控制測量實踐經驗基礎上提出的。由于高速鐵路線路長、地區(qū)跨越幅度大且平面控制網沿高速鐵路呈帶狀布設。為了控制帶狀控制網的橫向擺動，沿線必須每隔一定間距聯測高等級的平面控制點，但是由于沿線國家高級控制點之間的兼容性差，基礎平面控制網CPI經國家點約束后使高精度的cPI控制網發(fā)生扭曲，大大降低了CPI控制點間的相對精度，個別地段經國家點約束后的CPI控制點問甚至不能滿足規(guī)范要求的CPI控制點相對中誤差≤1／80000。在測量中不得不采用一個點和一個方向的約束方式進行cPI控制網平差，但這種平差方式給CPI控制網復測帶來不便。為此，在京津城際鐵路、哈大、京滬、石武高速鐵路平面控制測量首先采用GPS精密定位測量方法建立高精度的框架控制網CP0，作為高速鐵路平面控制測量的起算基準，不僅提高了CPI控制網的精度，也為平面控制網復測提供了基準。4.4.3高速鐵路平面控制網的分級布網

高速鐵路工程測量平面控制網應在框架控制網CP0基礎上分三級布設，第一級為基礎平面控制網CPI，主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；第二級為線路平面控制網CPlI，主要為勘測和施工提供控制基準；第三級為軌道控制網CPⅢ，主要為軌道鋪設和運營維護提供控制基準。三級平面控制網之間的相互關系如圖1所示。

圖1高速鐵路三級平面控制網示意圖

4.4.4CPⅢ自由測站邊角交會網測量

CPIll為軌道控制網，是鋪軌加密基標和軌道精調的基準，為了保證鋪軌加密基標和軌道精調測量的精度，其點位間距以60m為宜。CPⅢ控制網應采用自由測站邊角交會網進行構網測量，以CPI或CPII作為基準進行固定數據約束平差。CPⅢ自由測站邊角交會網如圖2所示，自由測站間距為120m左右，每個

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CPⅢ控制點有3個自由測站點的距離、方向交會。CPⅢ自由測站邊角交會網測量與常規(guī)導線網測量比較具有以下優(yōu)點：

(1)點位分布均勻，有利于鋪軌加密基標和軌道精調作業(yè)精度的控制；(2)網形均勻對稱，圖形強度高，每個CPIII控制點有3個方向交會，多余觀測量多，有利于提高網的可靠性和測量精度；

(3)相鄰點間相對精度高，兼容性好，能有效控制軌道的平順性；(4)控制點采用強制對中標志，自由測站沒有對中誤差，消除了點位對中點誤差對控制網精度的影響。

圖2CPⅢ控制網示意圖

4.5筑物變形監(jiān)測

高速鐵路線路長，路基、橋梁、涵洞、隧道工程量大，沿線復雜地質條件對工程建設影響大，線下構筑物變形是無砟軌道鐵路的重要參數，一直貫穿于設計、施工、運營養(yǎng)護、維修各階段。高速鐵路構筑物的變形監(jiān)測與控制是高速鐵路建設成敗和安全運營的關鍵，為使變形監(jiān)測所獲取的數據科學、可靠并連續(xù)，因此在《高速鐵路工程測量規(guī)范》中，專門作為一章對構筑物變形測量的監(jiān)測網構網、測量精度、監(jiān)測點的布設及測量方法進行了規(guī)范。這是高速鐵路精密工程測量體系的一個特點。

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第五章結束語

目前，我們通過引進、消化吸收、再創(chuàng)新，已掌握了高速鐵路工程建設測量技術�！陡咚勹F路工程測量規(guī)范》已編制完成并頒布實施，形成了一套具有自主知識產權的高速鐵路工程測量技術標準體系，并大規(guī)模地開展高速鐵路建設。但是，隨著我國多條高速鐵路的相繼竣工，大規(guī)模地投入運營。高速鐵路的運營及養(yǎng)護維修測量將是一個迫切需要我們解決的問題。而如何利用已有的CPIII控制網和鋪軌基標快速完成高速鐵路的運營及養(yǎng)護維修測量，目前還是一個空白，需要進行進一步的研究。同時應通過對京津城際鐵路養(yǎng)護維修測量和鄭西、武廣客運專線無砟軌道鐵路運營及養(yǎng)護維修測量的總結和開展科研，研究一套適合我國客運專線鐵路軌道的運營維護測量技術，逐步完善高速鐵路運營維護測量保障體系，確保高速鐵路的安全運行。

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參考文獻

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