高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用

高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用

杨少飞

中铁二十局集团第三工程有限公司重庆400065

摘要：作为现阶段当中的交通要点，高速铁路获得了国家和社会的广泛关注。我们在日后的工作当中，必须进一步健全高速铁路精密工程测量技术体系，在技术上实现更大的突破。另外，随着社会的不断进步，高速铁路遇到的难题会更多，我们要在建立高速铁路精密工程测量技术体系的过程中，不断的加入一些新的元素，帮助技术体系更好的应用到实际工作中，既要保证高速铁路的修建速度，同时还要保证修建质量，让我国的交通实现一个更大的突破。本文结合高速铁路控制测量案例分析了高速铁路精密工程测量技术标准的研究与应用。

关键词：高速铁路；精密工程；测量技术标准；应用；

在高速铁路工程建设中，精密工程测量是高速铁路建设的核心技术之一，是铁路质量、运行安全的重要保证。与国外相比，我国高速铁路建设起步相对较晚，理论知识与实践经验较为欠缺，曾经在工程建设过程中遇到了诸多困难与挑战。经过相关工作人员长期不懈的研究与实践，现阶段高速铁路建设与运营实践验证了我国高速铁路精密工程测量技术标准的科学性、先进性、适用性和可靠性，精密工程测量技术得到了显著提高。

一、高速铁路精密工程测量技术标准的研究

1.要选择平面控制测量的基准，就是要选择平面控制测量的平差参考系，也就是给控制网的平差提供一系列必须的起始数据来求平差问题的唯一解。要确定这个基准，主要包括平面起算数据的确定以及平面坐标系的确定这两个内容。高速铁路工程测量施工因为其较高的精度需求，要求现场实测值和由坐标反算的边长值一致，这就是尺度统一的意思。但传统铁路运用的是北京五四坐标系的投影，因为存在高程投影变形以及高斯投影变形，导致现场实测值和由坐标反算的边长值不一样，无法满足高速铁路工程测量的要求。为了保证高速铁路各阶段测量成果的一致性以及铁路平面控制网的稳定性，高速铁路的工程测量要用强基准固定数据平差。点为坐标在测量控制网中是一个待估参数。观测量在对于测角网来说是角度或者方向。就需要两个点的纵横坐标或者是一个点的位置，一个尺度基准以及一个方位。观测量对于边角网、测边网或者导线网来说，是方向和边长。要在平差的时候得出待定坐标参数的最优估计值，一般都要用不同的方法给出控制网基准。

2.除此之外，以拟稳平差以及自由网平差的监测网也属于强基准。配置和滤波中的信号（待估参数）的一准一般都是以信号的随机信息（先验方差以及先验期望）确定的，信号全部或者部分是随机量，被称为弱基准。这种托基准会在平

差后得到一定程度上的修正。强基准问题中的测量控制网优化设计问题一般有自由网平差和经典平差之分，自由网平差是秩亏平差，方程没有唯一解，而经典平差有足够的起算数据，误差方程系数矩阵为列满秩。高速铁路平面控制测量一般分三级布网测量。第一级（基础平面控制网）主要为了施工、勘测、运营维护等提供坐标基准；第二级（线路控制网）主要为施工和勘测提供控制基准，第三级（轨道控制网）一般为运营维护和轨道施工提供控制基准。

二、应用分析

1.建立线路控制网和高程控制网。线路控制网建立主要目的是为后续勘察、施工提供测量控制基准，其是在基础控制网的基础上建立的。在建立线路控制网的同时，必须结合水准基点，并引入高程控制网。建立线路控制网和高程控制网，主要是为勘察测量进行定测服务。在前期勘察工作顺利完成后，则应结合基础控制网、线路控制网进行施工测量，并建立变形监测网。在施工阶段，基于框架控制网的基础上，建立轨道控制网，为轨道施工、运营维护提供测量的控制基准。同时，根据轨道铺设测量、变形监测测量，开展高速铁路日常运营维护测量工作，以保证高速铁路运营的安全性、稳定性。由于地球面是个椭球曲面，椭球曲面的测量数据需投影到高斯平面上，曲面上的几何图形在投影到平面时，不可避免会产生变形，该投影变形称为高斯投影变形△。根据《测量学》其式为：

式中，Ym为测量边中点距中央子午线的距离，km；R为地球曲率半径，km；S为测量边长，m；△，的单位为m，在投影带边缘的边长投影变形值。布设高程控制网主要采取分级布网、逐级控制的方式，布设基岩标必须根据二等水准路线联测间隔50~100km左右，将其与线路中心的距离控制在200m左右；同时，将深埋水准点布设在联测沿线每间隔距离25km左右的地方，将其与线路中心的距离控制在150m左右。建设高程控制网的过程中，必须联测至少2个以上不低于国家二等水准测量精度规定的水准点，将高程联测到1985高程国家基准，并在此基础上布设三等水准路线，同时对浅埋水准点进行联测。

2.建立框架控制网。

（1）高速铁路平面控制网的分级布网。平面控制网分级布网的原则是高速铁路工程测量平面控制网上建立框架控制网。基础网分三级布设，第一级为基础平面控制网(CPI)，主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准;第二级为线路平面控制网(CPII），主要为勘测和施工提供控制基准;第三级为轨道高速铁路工程测量平面控制网（应在框架控制网)。这样就能保证测量控制网的精度在满足线下工程施工控制测量要求的同时能满足轨道铺设的精度要求，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小。而轨道的铺设施工和线下工程路基、桥梁、隧道、站台等工程的施工放样，是通过由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现的，为了保证轨道与线下工程路基、桥梁、隧道、站台的空间位置坐标、高程相匹配协调，必须按分级控制的原则建立铁路测量控制网。

（2）控制高程控制网与平面控制网的精度。在进行高速铁路施工时，可以根据轨道工程和线路工程的绝对坐标情况，结合预设的线型几何参数进行施工放样测量，同时根据工程交接的线型几何参数来进行高速铁路工程的运营维护管理工作。为了确保高程控制网与各级平面的精确度符合线路工程施工与工程勘测设计及后期运营的要求，管理人员首先要制定一套高程、平面控制网的测量精度标准。因此地面上的测量边长投影到参考椭球体面上，就会产生变形，该投影变形称为高程投影变形△z，其式为：，式中，Hm为测量边的平均高程，m；HO为投影面高程，m；R为地球曲率半径，km；△2单位为m／kin。高速铁路工程测量不能采用传统的坐标系统，必须建立单独的工程坐标系。高程控制网主要为线路施工、轨道施工维护提供高程基准数据处。建立线路控制网必须保证其相邻点位之间距离在800m以内，以防影响轨道控制网的精度。轨道控制网是测量控制网中非常关键的部分，其会直接影响轨道铺设过程的测量精度，最佳的点位间距应该保持在60m左右。同时将基础控制网的点位间距控制在4000m以内，有利于降低基础平面控制网点位间距对线路控制网精确度的影响。

（3）建立框架控制网CPO。由于高速铁路线路长、地区跨度大，同时平面控制网沿高速铁路呈现出带状布设的特点，很多的地方都没有办法实现一个全面的控制。经过大量的讨论和研究，技术人员决定建立框架控制网CPO,此项工作属于高速铁路精密工程测量技术体系的一个重要组成部分，同时也是决定性的环节。通过建立框架控制网CPO,能够在工作的时候，更加便利。第一，建立框架控制网CPO，提高了控制点的相对精度，在日常工作当中，不必反复的进行计算;第二，为平面控制网复测提供了基准。由此可见，建立框架控制网CPO，一举解决了传统工作当中的问题，同时在工作当中实现了更大的进步。

总而言之，随着我国不断加快交通工程建设进程，高速铁路建设取得了蓬勃发展。在高速铁路工程建设过程中，对铁路测量的要求越来越高，对精密工程测量技术越来越受重视。为了保证工程建设质量、安全以及稳定运营，需要不断优化完善高速铁路精密工程测量技术体系，严格按照标准进行测量，保证数据的精确程度，为保证高速铁路工程建设质量、安全、运营奠定良好的基础，推动高速铁路建设进一步发展，给高速铁路精密测量技术带来了新的机遇和挑战。

参考文献

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