鐵路工程測量規范范文

導語：如何才能寫好一篇鐵路工程測量規范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：三角高程測量；對向觀測法；新建鐵路

0 引言

目前，水準測量大多采用的是水準儀，其有著精度高，簡便直觀的優點，但卻受地形限制較大難以發揮效率。隨著全站儀精度的不斷提高，在很多工程應用中，三角高程測量已經一步步展現出其便捷快速的優勢，特別是在高差起伏較大、距離偏長的河流、山谷等區域。現階段，三角高程測量的主要方式有單向觀測，對向觀測及中間點觀測等，其都有著各自不同的優勢和特點，本文主要以新建當陽至遠安鐵路為例，探討對向觀測法在新建普通鐵路高程控制測量中的應用。因新建當陽至遠安鐵路等級為II級，設計時速為120km/h。按《鐵路工程測量規范》（TB10101-2009）的技術要求，高程控制等級為四等，所以本文主要探討對向觀測法三角高程測量能否滿足四等水準測量的精度要求。

1 對向觀測法三角測量的原理

在三角高程測量時，我們需要使用全站儀測量出兩點之間的距離（水平距離或者斜距）和高度角，以及測量時的儀器高和棱鏡高，然后根據三角高程測量的公式推算出待測點的高程。如圖1所示。

通過其三角關系，可求得AB兩點間高差的公式為：

在實際的三角高程測量中，地球曲率、大氣折光等因素對測量結果精度的影響非常大，必須納入考慮分析的范圍。對向觀測法三角測量的原理是在A點設站進行觀測，同時還在B點設站，對A進行對向觀測。從而就可以得到兩個觀測量。

S為A、B間的距離（斜距），α為A、B間觀測時的高度角，i為儀器高，v為棱鏡高，c為地球曲率改正；r為大氣折光改正。

然后對兩次觀測所得高差的結果取平均值，就可以得到A、B兩點之間的高差值。因為實際觀測時，往返觀測幾乎在同一時間段，同一區域進行，氣候環境和地球曲率的影響也是幾乎相同的。因而，可以認為在觀測過程中，地球曲率和大氣折光對往返兩次觀測的影響相同。所以在對向觀測法中可以將它們消除掉。

在《工程測量規范》（GB50026-2007）中對四等水準測量規定閉合差為20 ，三角高程測量時邊長不大于1km。以本文作者工作中常用的徠卡TS06型號全站儀為例，測角精度ma=±2"，測距精度ms=±（3+3*10-6S）mm。在相關文獻中，人們一般根據測量經驗，取mi=mv=±2mm作為儀器高和棱鏡高的量取誤差。極限誤差按照2倍中誤差進行計算，計算結果與四等水準限差對照如表1。

由表1可知，在測量規范規定的三角測量允許最大邊長1km內，采用對象觀測法三角測量的極限誤差均在限差范圍內，所以其精度可以滿足四等水準測量的精度要求。

3 對向觀測法三角測量在鐵路工程中的實際應用

為更好論證上述結論的準確性，現選取當陽至遠安鐵路工程中高差較大，通視條件良好的兩對控制點采用全站儀進行對向觀測法三角高程測量對其進行觀測。觀測結果如表2。

通過計算G07與G08，G13與G14間高差可得表3（單位均為mm）。另在《工程測量規范》（GB50026-2007）中規定，四等三角高程測量中對向觀測高差較差限差為40。現視往返測時地球曲率及大氣折光對測量結果影響相同，可計算出G07，G08在往返測時所得的高差較差為9mm，G13，G14在往返測時所得的高差較差為-6mm.結果均小于40。

通過以上結果可知，在本項目中，采用全站儀進行的對向觀測法三角高程測量所得的測量結果均在《工程測量規范》（GB50026-2007）中規定的限差范圍內，精度均能滿足要求。

4 總結

三角高程測量精度受諸多外界因素影響較大，采用對向觀測法三角測量可以最大化消除地球曲率及大氣折光對其精度的影響。現在隨著高精度測角測距儀器的廣泛應用，對向觀測法三角高程測量完全可以在某些特殊環境下替代四等水準測量，其結果完全能夠滿足水準精度要求。因此，在很多傳統水準測量難以進行的工作環境下采用對向觀測法三角高程測量可以大大提高勞動生產率，值得大家在今后的工程實踐中推廣應用。

參考文獻

[1] 孔元，梅是義. 控制測量[M]. 武漢：武漢大學出版社，2008

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[關鍵詞]三角高程測量；水準測量；測量精度

中圖分類號：P216 文獻標識號：A 文章編號：2306-1499（2014）13-0170-02

1.引言

京滬高鐵工程86.5%段落為橋梁段，橋梁段落大部分都為高度在3m以上的高墩，在橋梁線路上建立CPIII網必須將橋下的二等水準點引上橋梁，如果用鋼尺傳遞按照常規的二等水準測量，由于橋墩過高、風力影響會使精度難以控制，因此，采用三角高程測量方法，簡便可行。

2.測量原理

2.1對儀器、棱鏡的要求：

角度測量精確度：≤± 1″

距離測量精確度：≤± 1mm +2ppm

棱鏡：徠卡園棱鏡配徠卡對中腳架，為減少誤差，測量中只使用一套棱鏡

2.2幾何關系如下圖：

2.4讀數要求

垂直角讀、記至0.1″，計算至0.1″；

距離讀、記至0.1mm，計算至0.1 mm；

氣溫讀、記至0.2°；

氣壓讀、記至1Pa；

2.5高差較差要求

① 兩次變換儀器高測得的高差較差應≤±1.0mm。

② 不同測站測得的相同兩點的高差的較差應≤±1.0mm。

（接上頁）

2.6實際操作注意事項

1）嚴格按照三角高程測量技術要求進行三角高程的觀測，將高程引上橋梁。三角高程觀測過程中，為消除地球曲率對高差的影響，要求前后視距差≤3m。

2）為消除量取棱鏡高度的誤差，測量中必須使用一套棱鏡，棱鏡桿長度不能抽出來，置鏡點的點位選在儀器能同時觀測到梁上梁下的棱鏡，前后視距離均要小于150m，垂直角小于28°。

3）一般在橋上2公里左右同時埋設兩個水準基點，用三角高程上橋測得兩點高程后，在橋梁上用二等水準進行聯測，測得的水準高差和三角高程之差應控制在1mm以內，如果超限，三角高程上橋應重新測量。

3.精度分析

三角高程測量的主要誤差來源于測距誤差、測角誤差、地球曲率的影響、大氣折光影響、溫度氣壓、量取儀器高和棱鏡高。

根據2.5對置鏡點的要求，我們取S=150m，垂直角α=28°，TC2003全站儀標稱精度1mm+1ppmD，測角標稱精度為0.5"進行分析。

光電測距三角高程誤差來源：

由于圍繞地球的大氣層受重力影響，低層空氣的密度大于高層空氣的密度，觀測垂直角時的視線穿過密度不均勻介質，成為一條上凸的曲線，使視線的切線方向向上抬高，測得的垂直角偏大。我們在作業過程中時在地球表面，且前后視距差

3.5溫度氣壓的影響

影響光速的大氣折射率n為光的波長λ、氣溫t和氣壓ρ的函數。對于某一型號的儀器，采用一定的光源，λ為一定值。因此，根據距離測量時測定的溫度、氣壓，可以計算出測距時的氣象改正。

一般在測量時溫度、氣壓要輸到儀器里邊，儀器可以自動改正這項值。所以在這里不考慮它對測距的影響。

3.6儀器高和棱鏡高的誤差影響

在觀測時采取特殊方法，不量取儀器高和棱鏡高，因此，此兩項誤差為零。

綜上所述，三角高程測量的高差誤差為測距和測角所引起的誤差：

5.結語

根據國家一、二等水準測量規范GB/T12897-2006中規定，二等水準測量要求每公里高差中誤差不大于1mm。而采用本方法三角高程測量時的高程中誤差約等于±0.52mm。通過實踐證明，三角高程測量可滿足二等水準測量的精度要求。

參考文獻

[1]國家一、二等水準測量規范GB_T_12897-2006.

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GPS technique and its application in railway engineering career, provides great convenience for it to ensure the accuracy of the data. GPS systems have been widely used in geodesy, measurement of engineering surveying, aerial photography and topographic survey and other aspects. With the gradual deepening of railway leap-forward development, surveying instruments and methods are also changing, GPS technology in railway control measurement, measurement of the middle line and open loft, loft, and cross section survey in the requisition line, better display its superiority. This article on GPS set out principles and processes applied in railway survey.

關鍵詞：GPS RTK 應用 流程

中圖分類號：F530.32 文獻標識碼：A 文章編號：

1 GPS測量有以下優點：

GPS測量有以下優點是具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等。

2 GPS系統工作原理

工作原理就是在選好基準點和參考站之后,連續觀測GPS衛星上的動態,并通過相關設備接收衛星所傳回的數據,精確計算出所要測定的數據。通過這樣的設置,用戶節能了解和監測到待測點的數據和結果,采用RTK技術進行測量,能夠減少許多繁雜的觀測項目,提高測量工作效率。

3 RTK在鐵路定測中的作業流程

3.1選擇作業時段

鐵路沿線地物地貌復雜多變，為獲取完整的數據，必須根據衛星可見預報和天氣預報選擇最佳觀測時段。衛星的幾何分布越好，定位精度就越高，衛星的分布情況可用用Planning軟件查看多項預測指標，根據預測結果合理安排工作計劃。

3.2建立測區平面控制網

根據中線放樣資料，用GPS靜態測量方法建立測區控制網，相鄰點間間距5－8公里，并與國家點聯測，求出各控制點平面坐標，同時投影變形不得不考慮，變形的程度與測區地理位置和高程有關，鐵路線路短則數十公里，長則上千公里，跨越范圍廣，線路走向地形情況千差萬別，長度變形各不相同。在3o投影帶的邊緣，導致中線樁由圖上反算的放樣長度與實地測量長度不一致，無法滿足放樣要求。因此必須采取相應的措施消弱長度變形。使用靜態或快速靜態測量方法進行國家三角點加密在鐵路和公路測量中，首級控制網用來控制線路走向，為下一流程測量提供方便，是等級相對較高的控制網。對于一般等級鐵路，鐵路測量規范沒有規定要進行首級控制網測量。但是，現在國家三角點毀損嚴重，在使用全站儀進行導線測量時，往往30km 之內，找不到國家三角點來進行聯測。因此，首先要在較為稀少的國家三角點上，進行較高精度的補充加密測量，得到新的比國家三角點等級稍低的加密點，然后，鐵路導線點再聯測到加密的等級點。現在，公路測量、高速鐵路測量中，規定了要進行首級控制網測量。

3.3高程控制測量

GPS得到的高程是大地高，而實際采用的是正常高，需要將大地高轉化為正常高。而測區的高程異常是未知數，且高程異常的變化較復雜，特別在山區精度較差。完全用GPS替代等級水準難度大。因此等級水準仍采用水準儀作業模式。

3.4求取地方坐標轉換參數

①要選測區四周及中心的控制點，均勻分布；

②為提高轉化精度，最好選3個以上的點，利用最小二乘法求解轉換參數。

3.5基準站選定

基準站應設在滿足GPS靜態觀測的地勢較高，四周開闊，便于電臺的發射的位置上。

3.6 外業操作

將基準站接收機設在基準點上，開機后進行必要的系統設置、無線電設置及天線高等輸入工作。流動站接收機開機后首先進行系統設置，輸入轉換參數，再進行流動站的設置和初始化工作。通常公布的坐標系統和大地水準面模型不考慮投影中的當地偏差，因此要通過點校正來減少這些偏差，獲得更精確的當地網格坐標，且確保作業區域在校正的點范圍內。

3.7碎部點測繪

應當說，無論是用動態GPS、還是用全站儀進行碎部測圖，就碎部點坐標而言，其精度是保證的，而且有足夠的精度余量。用動態GPS進行碎部測圖時，由于衛星信號、天線外形影響，加之無法進行偏心觀測，針對居民地和地物較多的大比例尺測區宜持保守態度。用全站儀采集碎部數據時應當根據使用的儀器及成圖精度要求限制視線長度，對于大比例尺測圖必要時還須進行偏心觀測。

4 內業數據處理

設置專門的數據處理人員，將每天的測量文件導出，采用高程擬合的方式求解出高程值，通過相應的數據流程處理，打印為正式的報告，提交給相應的線路工作人員，其中大部分數據處理工作可由軟件完成，減少了人工記算誤差，同時也加快了工程進度

5 結束語

RTK技術不僅能達到較高的定位精度，而且大大提高了測量的工作效率，隨著RTK技術的提高，這項技術已經逐步應用到測圖工作中。通過相應的數據處理程序，可大大減輕了測量人員的內外業勞動強度，對于鐵路工程測量來說,GPS技術的應用無疑是一種很有效的手段，我們可對有效的工作方法和作業流程制定相應的規范和細則，使之在外業測量中可操作性強，數據處理更方便。通過以上對GPS 測量的應用事例的探討及其設想，可以看出GPS 在鐵路工程的測量上具有很大的發展前景。

參考文獻

[1] 王曉磊.GPS在鐵路工程測量中的應用[J].中國新技術新產品,2011,3:8.

[2] 飛.GPS在鐵路工程測量中的應用[J].工程技術,2010,4:73.

[3] GPS測量原理及應用.武漢大學出版社，2001.

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關鍵詞：無砟軌道；CRTSII型板；測量；CPⅢ；加密基樁

Abstract: the frantic jumble no track with very good smooth, high stability and continuously even flexibility. For this purpose, must provide a high precision CeLiangWang, using the high accuracy of pure tone system CRTSII board position.

Key words: no frantic jumble tracks; CRTSII type board; The survey; CP Ⅲ;Encryption the foundation pile

中圖分類號：F530.3文獻標識碼：A 文章編號：

一、概述

2005年，我國系統引進了德國博格板式無砟軌道設計、制造、施工、養護維修及工裝、工藝等成套技術。在鐵道部“引進、消化、吸收、再創新”的戰略部署下，通過高速鐵路的工程實踐，無砟軌道系統技術總結、系統技術再創新工作，已經形成了我國CRTSⅡ型板式無砟軌道系統成套技術。

1.1結構組成

主要由鋼軌、配套扣件、預制軌道板、砂漿調整層、連續底座板、滑動層、側向擋塊等部分組成，每孔梁固定支座上方設置剪力齒槽，梁縫處設置硬泡沫塑料板，臺后路基上設置摩擦板、端刺及過渡板等部分組成。

1.2橋梁直線地段II型板式無砟軌道設計橫斷面圖

1.3橋梁曲線地段II型板式無砟軌道設計橫斷面圖

二、精密控制網測設

高速鐵路平面控制網分三級布設，包括基礎平面控制網（CPⅠ）、線路控制網（CPⅡ）、軌道控制網（CPIII）。

1.基礎平面控制網（CPⅠ）主要為勘測設計、施工、運營維護提供坐標基準，應沿線路走向布設，并在勘測階段完成；

2.線路控制網（CPⅡ）主要為勘測設計和施工提供控制基準，CPⅡ測量應在CPⅠ的基礎上采用GPS測量或導線測量方法施測，控制點的布設一般選在距線路中線50～100m，且不易破壞的范圍內，點間距應為800～1000m,相鄰點之間應通視；

3.軌道控制網（CPⅢ）的建立基于CPII，主要為鋪設無碴軌道提供控制基礎，（如加密基樁測設、放樣軌道板定位錐，底座板的放樣和驗收、CRTSII型板竣工測量等）。精確地布設和施測CPIII網是保證CRTS II型無砟板式軌道系統質量的關鍵。該網的布設和施測，充分考慮利用了全站儀在特定條件下測角具有極高的精度這一特定。

CPⅢ高程測量的測量等級為精密水準測量，測量工作應在CPⅢ平面測量完成后進行，并起閉于二等水準基點。

CPⅢ平面控制測量應使用自動跟蹤的全站儀，儀器水平角測量方向中誤差不應大于1＂，距離測量中誤差不應大于1mm+2D×10-6(D為測距)。水準測量使用的水準儀等級不應低于DS1級，水準尺應為銦瓦水準尺。

三、CRTS II型板加密基樁和安置點的測設

在每塊板接縫處通過CPIII測設加密基樁，相鄰加密基樁相對精度應滿足：水平位置±0.2mm，高程±0.1mm。加密基樁高精度滿足CRTS II型板安裝施工要求的測量工作，加密基樁點保證了CRTS II型板的幾何位置，同時亦保證了軌道的設計位置和線路參數。

加密基樁和安置點放樣

（1）首先根據鐵路線路設計參數和加密基樁點的設計位置，使用專用的軟件計算設計坐標。

（2）橋上底座板施工完后，利用CPⅢ點，使用全站儀放樣加密基樁，放樣精度要求小于5。放樣加密基樁的同時應對軌道鋪設錐加以量出和標志，軌道鋪設錐可以采用全站儀坐標放樣，或用尺量出錐體的位置。軌道鋪設錐和基準點的連線垂直于軌道軸線，分別向左和向右離開軌道軸線0.100m。下圖為CRTS II型板安置點及加密基樁點的測量釘。

（3）在有超高的路段，基準點應設在地勢較低的一邊，軌道鋪設錐設在地勢較高的一邊。

2、加密基樁平面坐標測量

加密基樁平面坐標測量應使用測角標稱精度不應大于1″、測距標稱精度不應大于1mm+1ppm的全站儀，點位對中誤差不應大于0.5mm。全站儀任意設站，通過對線路兩側不少于4對CPⅢ控制點的聯測，最終達到確定加密基樁坐標的目的。

（1）對加密基樁的測量要按組進行，每組從65到85米不等，視大氣影響而定。為了控制誤差，左、右線加密基樁的測量，應分別設站觀測

（2）同一測站每個測回加密基樁觀測都應由遠及近依次進行觀測。

（3）每一測站重復觀測上一測站的 CPⅢ控制點不應少于 2 對，重復觀測上一測站觀測的加密基樁不應少于 3 個。

（4）測量結果處理，使用專用軟件進行平差計算。加密基樁平面測量數據平差計算后，對不滿足精度要求的組重新進行測量。

3、加密基樁高程測量

加密基樁的高程測量應該在CRTSII型板粗鋪之后進行，以防止二期荷載對加密基樁高程造成影響。為保證 GRP 高程測量的精度，GRP 高程測量應采用高精度電子水準儀和一把配套條碼水準尺施測，施測時采用附合水準路線的方法進行。下圖為水準尺及水準尺底部的適配器。

（1）左右線加密基樁高程應分別測量。

（2）對加密基樁進行高程測量時，需要使用適配器，且測量之前將測量釘的對中點內雜物清理干凈。

（3）每 300m 左右應與線路同側穩定的 CPⅢ控制點閉合一次；同一測段應進行往返測。

（4）不同測段間重復觀測的 GRP 不應少于 3 個。

（5）高程測量結果處理，使用專用平差軟件進行平差計算，對不滿足精度要求的測段重新進行觀測。

四、CRTS II型板安裝測量

CRTSⅡ型板精調的基礎是：每塊CRTSⅡ型板結構上具有10對在工廠經過精確打磨過的承軌槽；調板時控制點為相對精度能夠達到平面0.2mm、高程0.1mm的加密基樁。全站儀架設在加密基樁上，通過測量安置在承軌槽上測量標架的棱鏡，利用軌道板精調軟件計算實測值與理論值的偏差，進而進行調整，直到高程為±0.3mm，中線為±0.3mm的精度，完成軌道板的精調。如上圖5.1 CRTSⅡ型板精調示意圖。

2、CRTSⅡ型板精調前的準備工作

1）精調系統參數設置檢查。

2）檢查精調爪的絲扣是否在中間位置，否則將其調整到中間；同時將精調爪安放在相應的CRTSⅡ型板下面。下圖為兩種類型的精調爪。

3）將全站儀和后視棱鏡架設在加密基樁上。

4）將測量標架放置于CRTSⅡ型板的固定位置，要防止標架的滑動，特別是在有超高的線路段，必須采用繃帶將測量標架繃緊在軌道固定件上，如下圖。

軌道板精調作業步驟

1）首先調整板頭板尾，用程序控制的全站儀測量放置在板頭板尾標架上的棱鏡，獲取調整量。按照顯示器上的調整量，用扭力扳手調整精調爪，將軌道板調整到設計位置。

2）調整板中央處的高程。

3）采用完整的測量方式，對6個棱鏡進行完整測量，如果個別棱鏡的測量結果超出誤差要求，可以對單個棱鏡進行補測，再進行完整測量；最后將滿足CRTSⅡ型板鋪設允許偏差要求的數據存儲，這樣就完成了一塊板的精調作業。

五、CRTS II型板鋪設精度復測

由于視線距離較大和儀器架設方法不同，這類測量無法達到精調系統所能達到的絕對和相對精度的。因此，該檢測應首先用來發現并由此避免軌道板精調和灌漿作業引起的周期性誤差。此外，還可用來對相關的精調小組工作質量進行檢測。

檢測方法，將CRTSⅡ型板測量標架置于與精調作業相同的承軌臺上，測量標架上棱鏡坐標，并保存測量結果。用分析軟件對軌道板所對應軌頂的軌向、高低和扭曲進行偏差計算和平順度分析，給出超限部分的調整作業方案。

六、技術依據

1、《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規定》鐵建設[2006]189號；

2、《客運專線鐵路軌道工程施工技術指南》（TZ211-2005）；

3、《高速鐵路無砟軌道工程施工精調作業指南》（鐵建設函 [2009]674 號）；

4、《新建鐵路工程測量規范》TB10101-9；

5、《國家一、二等水準測量規范》GB12897-91；

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【關鍵詞】精密工程平面控制網；復測；精度控制

由于高速鐵路的行車速度快，采用的是雙線無碴軌道，而無碴軌道對橋梁、涵洞、路基等線下工程的工程質量、平面線形的要求非常嚴格，所以施工前及施工過程中應對精密工程控制網進行復測，復測的周期為半年，復測時精密工程控制網能否滿足施工精度顯得尤為重要。本文以**高鐵**標段精密工程平面控制網復測精度控制為例，談談如何做好精密工程控制網復測精度控制問題。

1 儀器的配置及外業數據的采集

1.1 測量儀器的配置應符合下列規定

（1）GPS接收機：CPⅠ控制測量應采用雙頻接收機，CPⅡ控制測量可采用單頻接收機，其標稱精度應不低于5mm+1×10-6×D；同步觀測的接收機數量應不少于3臺。

（2） 全站儀標稱精度應不低于2″、2mm+2×10-6×D。

（3）水準儀標稱精度應不低于DS05并配備相應的因瓦尺。

1.2 GPS測量外業除應遵照《全球定位系統（GPS）鐵路測量規程》、《新建鐵路工程測量規范》的有關規定執行外，還應滿足《客運專線無碴軌道鐵路工程測暫行規定》中表3.1.2-1、3.1.4及3.2.4的要求。

2 基礎平面控制網CPⅠ復測

（1）復測CPⅠ時應采用邊聯結方式構網，并組成三角形或大地四邊形相連的帶狀網。重復觀測時應重新對儀器進行整平對中一次，一般需要在180度方向上。

（2）用于基線解算點的WGS-84絕對坐標精度應不低于15mm，各時段的基線解算應采用同一起算點推算所得WGS-84坐標。解算的基線向量結果應滿足該儀器以及解算軟件的質量指標。

（3）完成基線向量解算后，應檢查同步環和獨立環的閉合差以及重復觀測基線的較差，并應符合其限差的相關規定。

（4）坐標轉換時，應使用WGS-84參考橢球參數為基礎，采用工程橢球直接投影法將大地坐標系轉換為高斯平面坐標系成果。復測后的坐標計算應使用與設計坐標系相同的基準，如中央子午線經度、坐標系投影面高程和高程異常值等。

（5）CPⅠ控制點復測成果與設計成果比較可采用點間距離、方位、坐標比較的方法，以判別控制點是否滿足精度要求。當X、Y坐標較差超過限差20mm時，應再次測量確認。當核實復測精度符合相應等級要求后，應將復測成果報設計單位認定。滿足精度要求時，應采用設計成果。

3 線路控制網CPⅡ GPS復測

（1）復測線路控制網CPⅡ的構網應以邊聯方式為主，組成大地四邊形、三角形，并附合到就近的CPⅠ控制點上。

（2）基線解算、基線質量控制、坐標轉換等應按照基礎控制網CPⅠ復測處理的方法和要求進行。

（3）計算復測控制網平面坐標時，可采用滿足精度要求的CPⅠ控制點數據對CPⅡ進行約束平差。

（4）當復測與設計的坐標X、Y較差超過20mm時，應再次測量確認。

4 線路控制網CPⅡ導線復測

（1）線路控制網CPⅡ的復測和加密測量可同時進行。

（2）導線水平觀測應采用方向觀測法，其技術要求及限差應滿足規范要求。導線邊長測量應進行儀器加常數、乘常數和氣象改正，距離應歸算至工程設計的投影高程面上。

（3）導線的測角精度和測邊精度估算應符合下列要求.

3）測角中誤差應按下式估算：

mβ =√1/N〔fβfβ/n〕

式中： fβ-附合導線或閉合導線的角度閉合差（″）。

n-計算fβ時的測站數。

N-附合導線或閉合導線環的個數。

2）測距中誤差應按下式估算：

MD=√a2+（b×D）2

式中：a-固定誤差（mm）

b-比例誤差（mm/km）

D-測距邊長度（km）

（4）CPⅡ導線復測和加密控制導線測量的測角精度、測邊精度、以及導線全長相對閉合差的限差和方位角閉合差的限差，應符合規范規定。CPⅡ復測和加密控制導線的外業結束時，應進行上述各項精度和限差的檢驗。

（5）平差時，應將CPⅡ作為附合導線在CPⅠ的約束下進行平差，CPⅡ復測的平差成果滿足精度要求后，再對加密點進行平差。

按驗后精度估算的CPⅡ相鄰點位中誤差不應大于14mm。CPⅡ加密點相鄰點位中誤差不應大于7mm。

（6）完成CPⅡ控制導線復測后，應將復測成果與設計單位成果進行比較。復測與設計的導線水平角、導線邊長和導線點坐標較差應符合表1的要求。

表1 CPⅡ導線復測成果限差要求

水平角限差（″） 邊長限差（mm） X、Y坐標限差（mm）

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關鍵詞：高速鐵路CPⅢ網 ;CRTSⅡ型板式無砟軌道 ;軌道精調 ;建成與復測

Song typeface EIIa abstract: orbit control network (CP Ⅲ) is a three dimensional control network in along the way, the closed in the plane control network (CPI) or line control network (CP Ⅱ) and base line level, after the completion of frantic jumble track laying and operating maintenance provide three-dimensional benchmark. In the construction of CRTS Ⅰ type plate without a frantic jumble orbit, CRTS Ⅱ type slab without a frantic jumble track in the process, from the construction of the base plate line lofting fine adjustment to the rail, rail board fine adjustment is needed to CP Ⅲ control network, when later in the line maintenance, also need to use the CP Ⅲ control network, so the CP Ⅲ control network construction is very important in the construction.

Key words: high-speed rail CP Ⅲ network; CRTS Ⅱ type plate without a frantic jumble orbit; Orbital fine adjustment; Built and retest

中圖分類號： U238 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

一、CPⅢ網測量前的工作要求

軌道控制網CPⅢ建網測量前首先應對沿線CPI、CPⅡ和二等水準網進行全面復測。其次，CPⅢ建網測量前應制定實施方案，經建設單位審批后執行，且CPⅢ成果應進行評估，合格后用于無砟軌道鋪設。最后，CPⅢ控制網外業測量精度要求高，施測難度大，測量方式新，技術要求高，施測單位應做好技術、人員、儀器設備等各方面的準備。

二、CPⅢ網建設的工作流程

CPⅢ網的建設主要包括：CPⅡ控制網加密、線路水準基點加密、CPⅢ布設、CPⅢ平面和高程控制測量等幾項主要工作。

精測網加密

CPⅢ測量前，應對CPⅡ點進行加密，確保沿線可用的CPⅠ或（加密）CPⅡ點間距在600m左右。加密、觀測、數據處理要求同精測網原網要求。本工區CPⅡ測量采用南方靈銳S86，加密點采用強制對中標，沿線路前進方向左右交替埋設于橋梁的固定支座上方防護墻頂部。

線路加密水準基點埋設于橋梁固定支座上方防護墻頂部，按二等水準測量的技術要求進行，并保證可用的（加密）線路水準基點間距在1000m左右。加密水準點采用天寶DINI03電子水準儀配條碼水準尺進行測量，觀測數據采用儀器內置儲存記錄，并轉化成電子手簿。

2、CPⅢ點的埋標與布設

1）本工區CPⅢ點強制對中標為中鐵四院的國家專利產品。橋梁上每隔60m左右在固定支座正上方的防護墻頂埋設一對CPⅢ標預埋件，要求每對CPⅢ點之間的連線應與此處鐵軌的延伸方向大致垂直。CPⅢ預埋件在澆筑防護墻混凝土前預埋，若有遺漏，則采取打孔植筋的方式埋設。

2）CPⅢ點采用7位數的編號形式，前四位采用連續里程的公里數，第5位正線部分為“3”，第6、7位為流水號，01～99號數循環，由小里程向大里程順次編號，下行線軌道左側的標記點編號為奇數，上行線軌道右側的標記點編號為偶數。CPⅢ點丟失或破壞后補埋的點，新點號一般可通過修改原點號中的第1位得到。

CPⅢ測量過程中的自由設站點編號根據連續里程和測站號等相關信息進行編制，如1212C101。前4位為里程，第5位C代表初次建網測量，B代表補測，F代表復測，J代表竣工測量，第6位1代表第一次測量，第7位和第8位代表測站編號，01～99號數循環。

3、CPⅢ測量與數據處理

CPⅢ控制網應采用自由設站邊角交會法施測。要求平面獨立測量兩次，一般情況下第一次從小里程向大里程方向，第二次從大里程向小里程方向。

CPⅢ平面網應附合于CPⅠ、CPⅡ控制點上，每600m左右應聯測一個CPⅠ或CPⅡ控制點，當CPⅡ點位密度和位置不滿足CPⅢ聯測要求時，應按同精度擴展方式加密CPⅡ控制點。

1）CPⅢ布網形式

CPⅢ測量布網形式見圖1.1所示。

因遇施工干擾或觀測條件稍差時，CPⅢ平面控制網可采用圖1.2所示的構網形式，平面觀測測站間距應為60m左右，每個CPⅢ控制點應有四個方向交會。

在自由站上測量CPⅢ的同時，將靠近線路的全部CPⅡ點進行聯測，納入網中。每個CPⅢ測量組中需使用同一種棱鏡，并做好棱鏡常數等參數的設置工作，且應注意聯測CPI、CPⅡ采用網形的優先順序。

2）CPⅢ網平面測量

我工區CPⅢ網平面測量采用徠卡TCRP1201+全站儀，并通過中國地震局第一監測中心計量檢定站檢定。該全站儀具有自動目標搜索、自動照準、自動觀測、自動記錄功能，其標稱精度為：方向測量中誤差不大于±1″，測距中誤差不大于±（1mm+2ppm），滿足規范要求。配套使用電子測溫計，量測精度為±0.1℃，氣壓計量測精度不低于±5hpa，符合規范要求。

平面觀測前，應對全站儀進行檢驗和校正。

①觀測要求

CPⅢ網每個自由測站，一般以前后各3對CPⅢ點為測量目標，每個CPⅢ點至少從3個測站上分別聯測。應盡量選擇無風的陰天進行或夜間進行觀測，并準確測定每站測量時的溫度和氣壓。自由測站間距一般約為120m，最遠觀測距離不應大于180m。

CPⅢ控制網水平方向應采用全圓方向觀測法進行觀測，全圓方向觀測應滿足表《CPⅢ平面網水平方向觀測技術要求》的規定。

CPⅢ平面網距離測量應滿足表《CPⅢ平面網距離觀測技術要求》的規定。

當CPⅢ平面網外業觀測的水平方向和距離觀測不滿足以上技術要求時，該測站外業觀測值應部分或全部重測。

②技術指標

CPⅢ平面網的主要技術指標應滿足表《CPⅢ平面網的主要技術指標》的規定。

CPⅢ平面自由網平差后，方向改正數的限差為±3″，距離改正數的限差為±2mm。

CPⅢ平面約束平差后的精度指標應滿足表《CPⅢ平面網平差后的主要精度指標》的規定，單位權中誤差宜為0.7～1.3，可靠性指標最小為0.15，平均為0.25。

CPⅢ平面網的平差計算取位，應按表《CPⅢ平面網平差計算取位》的規定執行。

③CPⅢ網分段與測段銜接

CPⅢ可以根據施工需要分段測量，分段測量的測段長度不宜小于4km。測段間應重復觀測不少于6對CPⅢ點，作為分段重疊觀測區域以便進行測段銜接。

測段之間銜接時，前后測段獨立平差重迭點坐標差值應滿足≤±3mm。在坐標換帶處CPⅢ平面網計算時，應分別采用相鄰兩個投影帶的CPⅠ、CPⅡ坐標進行約束平差，并分別提交相鄰投影帶兩套CPⅢ平面網的坐標成果。兩套坐標成果都應該滿足上面的精度要求，兩套坐標的CPⅢ測段長度不應小于800m。

④外業記錄

在現場測量時應記錄各測站的實際情況，它是CPⅢ測量的重要原始數據，應認真填寫，對于特殊情況在備注欄中加以說明，結束后裝訂存檔。

⑤內業數據處理

CPⅢ點的平面數據處理軟件采用鐵道部評審通過的TSDI_HRSADJ軟件。觀測數據存儲之前，必須對觀測數據的質量進行檢核。觀測數據經檢核不滿足要求時，及時重測。用該軟件進行平差計算時，要對各項精度作出評定。平差處理按照數據傳輸及預處理、坐標概算及距離改化、粗差的剔除、邊、角權比、起算點兼容性、平差計算、提交成果七步程序進行。

3）CPⅢ網高程測量

CPⅢ控制點水準測量可按矩形環單程水準網或往返測水準網構網觀測。CPⅢ水準網與（加密）線路水準基點聯測時，應按精密水準測量要求進行往返觀測。

①聯測網形

CPⅢ控制點間的水準路線，可選如下水準路線形式中的一種進行。

a）往返測水準網

每一測段應至少與2個二等水準點進行聯測，形成檢核。聯測時，往測以軌道一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量，另一側的CPⅢ水準點在進行貫通水準測量擺站時就近觀測。返測時以另一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量，對面的水準點作為間視點在擺站時就近觀測，計算時不參與平差計算，只是把測量結果和平差結果進行對比。

b）單程矩形閉合環

外業測量時，各閉合環的4個高差應該由2個測站完成，按照后-前-前-后或前-后-后-前的順序測量。

②主要技術要求

②CPⅢ高程控制網測量要求

CPⅢ高程控制網精密水準測量的主要技術要求，應符合表《精密水準測量的主要技術標準》的規定。

精密水準測量精度要求應符合表《 精密水準測量精度要求》的規定。

CPⅢ高程網精密水準測量測站的主要技術要求，應符合表《CPⅢ高程網精密水準測量測站的主要技術標準》的規定。

CPⅢ高程網的外業觀測值不滿足要求時，應該部分或全部重測。

③橋面高程傳遞

當橋面與地面間高差大于3m，線路水準基點高程直接傳遞到橋面CPⅢ控制點上困難時，可采用三角高程測量法傳遞，觀測兩遍，且要求儀器變換儀器高，每次要求手工觀測四個測回。

中間設站三角高程測量的主要技術要求，應滿足表《中間設站三角高程測量的技術要求》的要求。測量中，前后視必須是同一個棱鏡。觀測時，棱鏡高不變；儀器與棱鏡的距離不宜大于100m，最大不應超過150m。前、后視距應盡量相等，一般距離差值不宜超過5m。觀測時，要準確測量溫度、氣壓值，以便進行邊長改正。

④內業數據處理

內業數據處理包括：測站數據檢核、水準路線數據檢核。當CPⅢ水準網的環數超過20個時還應進行每千米水準測量的高差全中誤差的計算。外業觀測數據全部合格后，方可進行內業平差計算，且應以聯測的穩定線路水準基點的高程作為起算數據進行固定數據平差計算。

⑤CPⅢ高程區段接邊處理

CPⅢ高程測量分段方式與CPⅢ平面測量分段方式保持一致，前后段接邊時應聯測另外一段2對CPⅢ點。區段之間銜接時，前后區段獨立平差重疊點高程差值應≤±3mm。滿足該條件后，后一區段CPⅢ網平差，應采用本區段聯測的線路水準基點及重疊段前一區段連續1～2對CPⅢ點高程成果進行約束平差。

⑥CPⅢ高程成果的取用

相鄰CPⅢ點高差中誤差不應大于±0.5mm。CPⅢ高程點復測時與原測成果的高程較差≤±2mm，且相鄰點的復測成果高差與原測成果高差較差≤±1mm時，采用原測成果。較差超限時應分析判斷超限原因，確認復測成果無誤后，應對超限的CPⅢ點采用同級擴展方式更新成果。

三、CPⅢ網的復測與維護

為了保證無砟軌道施工的精度，在施工過程中應根據無砟軌道板、軌道精調等施工階段及施工組織計劃安排對CPⅢ網進行復測，CPⅢ網在竣工驗收時必須進行一次復測。

1、CPⅢ網復測要求

在區域沉降漏斗區CPⅢ網測量完成與軌道基準點的測量、鋪板和軌檢開始的時間不宜相隔太長，以減少橋梁或路基可能發生沉降對CPⅢ點精度的影響。

2、復測精度指標

1）平面

CPⅢ平面網復測采用的觀測方法、精度指標及聯測上一級控制點CPⅠ、CPⅡ的數量均應與原測相同。CPⅢ點復測與原測成果的坐標較差應≤±3mm，且相鄰點的復測與原測坐標增量較差應≤±2mm。較差超限時應結合線下工程結構和沉降評估結論進行分析判斷，并根據分析結論采取補測或重測措施。坐標增量較差按下式計算：

Δxij＝（Xj―Xi）復―（Xj―Xi）原

ΔYij＝（Yj―Yi）復―（Yj―Yi）原

2）高程

CPⅢ高程網復測采用的精度指標、計算軟件及聯測上一級線路水準基點的方法和數量均應與原測相同。CPⅢ點復測與原測成果的高程較差應≤±3mm，且相鄰點的復測與原測高程成果增量較差應≤±2mm。較差限時應結合線下工程結構和沉降評估結論進行分析判斷，并根據分析結論采取補測或重測措施。高程增量較差應按下式計算：

ΔHij＝（Hj―Hi）復―（Hj―Hi）原

3）成果選用

復測完成后，應對CPⅢ網復測精度進行評價，滿足要求后，對復測數據和原測數據進行對比分析和評價，對超限的點位認真進行原因分析，確認復測成果無誤。為保證CPⅢ點位的相對精度，對超限的CPⅢ點應按照同精度內插的方式更新CPⅢ點的坐標。最終應選用合格的復測成果和更新成果進行后續作業。

3、CPⅢ網維護

由于CPⅢ網布設于橋梁防撞墻上，會受線下工程的穩定性等原因的影響，為確保CPⅢ點的準確、可靠，在使用CPⅢ點進行后續軌道安裝測量時，每次都要與周圍其它點進行校核，特別是要與地面上穩定的CPⅠ、CPⅡ點進行校核，以便及時發現和處理問題；同時應加強對永久CPⅢ點的維護，為京滬高速鐵路建成后的養護維修提供控制基準。

1）補設CPⅢ標志：在施工或運營過程中應檢查標石的完好性，對丟失和破損較嚴重的標石應按原測標準，并在原標志附近重新埋設。

2）補設CPⅢ點的編號：同新設CPⅢ編號一樣，采用7位編號形式（0000400）。

3）外業測量及數據處理：當有CPⅢ點丟失時，應補測此CPⅢ點臨近的兩個CPII點之間的所有CPⅢ，并約束這兩個CPII點進行平差，平差后CPⅢ點復測與原測成果的坐標較差應≤±3mm，當滿足3毫米要求后應約束此點周圍的五個點和兩端的CPII點，并保證各觀測的方向與距離的殘差滿足規范要求，且以本次平差結果為該點的最后成果。

如果不能滿足上述要求應結合具體情況分析，如果滿足規范要求可對其它點成果進行調整。

【參考文獻】：

(1)《國家一、二等水準測量規范》（GB12897-2006）；

(2)《高速鐵路工程測量規范》（TB10601-2009）；

(3)《鐵路工程測量規范》（TB10101-2009）；

(4)《鐵路工程衛星定位測量規范》（TB10054-2010）；

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關鍵詞：高鐵；測量；管理

1測量工作技術要點

1.1控制測量

控制測量是工程測量工作的重中之重，一定要引起高度重視！

1.1.1CPⅠCPⅡ控制網復測

控制網復測包括平面控制網復測和高程控制網復測，平面控制網一般采用GPS測量方法，按照鐵路等級和相關規范的要求對設計院所交控制點進行復測，復測成果精度滿足規范要求。復測數據應換手復核，確保準確無誤。當復測成果和設計交樁成果的較差不滿足規范要求時，應對存在差異的控制點及相鄰區域的控制點進行重測。若重測成果和設計成果較差滿足要求，則采用重測成果；若不滿足要求且重測成果和復測成果一致，則應向業主反映該問題，要求設計院對存在差異的控制點進行復測和確認，設計院更新成果后方能使用。切勿當復測成果和設計交樁成果不一致時，擅自更改設計坐標！在某高鐵項目CPⅢ測量時，A標段和B標段交接處存在CPⅠ007控制點，A標段測量時根據所測水準測量數據，懷疑CPⅠ007存在下沉現象。在未征得設計院同意的情況下，CPⅢ控制網平差時擅自將CPⅠ007的高程下調20mm，且未與B標段溝通，導致A標段CPⅢ控制點成果與B標段相鄰CPⅢ高程存在20mm左右偏差（驗標要求1mm）。然而根據最新設計院最新復測成果，CPⅠ007點并不存在下沉。此問題完全是由于A標段測量人員擅自修改設計高程造成。CPⅠ、CPⅡ的平面控制復測頻率為一年一次，高程控制網復測頻率為半年一次

1.1.2施工加密網的建立和復測

當CPⅠ、CPⅡ控制網復測完成后，則應進行施工加密網的測量

1.1.2.1施工加密網的布設和控制點的埋設

在路基和橋梁地段，平面加密點一般相鄰點間距在300米左右，沿線路布設。在南方地區，控制點宜布設在征地紅線外15米以上，以避免受到施工干擾。在北方地區由于種植玉米，玉米長高后將影響通視，因此加密點宜布設于征地紅線內1米左右，但是由于受到施工影響，加密點應加強保護和檢核。加密點的尺寸和埋設深度參照CPⅡ點的埋設標準，南方及中原地區埋深不小于1.4米，北方凍土地區埋深應達到2米。高程加密點沿線路布置，埋設間距一般不大于200米，埋設深度和平面加密點一致，平面加密點和高程加密點可以共點。控制點的標心采用不銹鋼圓頭，并刻畫十字中心。隧道區域的加密點應埋設在隧道進口和出口區域及橫洞和斜井附近，在一個洞口附近埋設不少于3個平面控制點，呈等邊三角形布置。1個點離洞口近，另外兩個點離洞口遠，3個點的間距不宜小于500米，以保證方向精度且方便互相檢核。在洞口附近應設置不少于3個高程控制點，沿線路布置，其中一個控制點和離洞口最近的平面控制點共點。

1.1.2.2施工加密網測量

平面控制網測量采用GPS測量方法，加密點和CPⅠ、CPⅡ控制點聯測，測量要求參照CPⅡ控制網。高程控制測量采用水準測量方法，精度滿足二等水準測量規范。高程加密網的控制點可預先布置，納入高程控制網的測量過程中，利用測量數據平差即可得到加密點的高程。平面加密控制網一年復測一次，高程加密控制網半年復測一次，高程加密網復測可以納入CPⅠ、CPⅡ高程控制網復測的過程中。一次完成。

1.1.2.3施工加密控制網的使用

施工加密控制網使用前須對相鄰控制點之間的位置關系用全站儀和水準儀進行復核，無誤后方能使用，若存在問題應及時查找原因。若加密點的坐標存在問題應局部復測并更新成果并再次復核無誤后方能使用。

1.1.3隧道施工控制測量

隧道施工控制測量一般采用導線測量的方法，在隧道施工開始前根據所測洞口GPS點的點位偏差，網形以及儀器誤差估計隧道貫通誤差。隧道貫通后需進行洞內控制網貫通測量，修正控制點的坐標。目前洞內導線控制點一般設置在仰拱上，不易保存。一個新的思路是在隧道邊墻上澆注混凝土支架，支架上安裝強制對中基座，按照CPⅡ導線測量的精度和方法進行。控制點設置在邊墻上易于保存，采用強制對中基座有助于提高對中精度。

1.2線路中線和紅線放樣及路基原地面復測

控制網復測完成后，首先須進行中線及紅線放樣，現場復核中線標高，并與設計高程進行比較。現場復核線路和可能影響的管線、道路、電纜、建筑物等與線路之間的關系，若與設計不符則進行詳細測量，為設計變更提供測量數據及圖形。對于路基地段，需按照設計圖紙斷面里程，放出中線樁和邊線樁，并按垂直中線的方向采集原地面標高。內業計算并繪制路基原地面的橫斷面圖，再根據路基標準橫斷面圖和地面線利用autocad軟件繪制路基橫斷面圖。測量每個橫斷面的面積，并根據每個橫斷面面積和斷面間距計算路基土方量。計算所得土方量和橫斷面圖對業主和設計院可以作為土方設計變更的基礎數據，對路基協作隊可作為土方驗工的基礎數據。路基橫斷面圖中路基坡腳的偏距和標高還可以作為路基邊坡放樣的基礎數據。筆者在某單位哈大高鐵項目部從事測量工作時發生過這樣的事情：哈大線于2007年8月底開工，筆者于2008年4月來到該項目二分部進行鐵路工程測量，該段存在較多路基。

當時由于路基協作隊實力欠缺，施工進度無法滿足進度要求，項目部決定清退該路基隊伍。在進行土方驗工時，由于在開工前項目部測量隊原地面復測數據不足，因此在和路基協作隊結算談判時陷入被動，只能以路基隊所運出的土方為基礎進行驗方。由于運出的土方存在較多間隙，數量遠大于實際土方，因此在清退該隊伍過程中項目部承受了較大經濟損失。筆者來到該項目后，對現場的路基按設計斷面進行了斷面測量，后續驗方以該數據為基準，再未出現超驗的現象。在該項目筆者對未開挖路基實測的原地面數據進行核對時發現，路基挖方段原地面設計圖紙標高低于實測標高，因此實際進行挖方的工程量大于設計量。對此筆者對實測的土方量進行詳細計算，計算結果顯示，該分部管段內實測的路基挖方工程總量和設計挖方總量的差異在100萬元以上。因此測量隊將測量計算資料交給工程部和總工處，并將情況進行了匯報。但是該問題未引起領導的足夠重視，錯過了設計變更的最佳時期。該項目通車一年多后，由于項目存在虧損，領導希望通過土方變更挽回部分損失。但是由于時間久遠，項目部經過數次搬家，測量資料部分已遺失，設計單位對該問題也不予確認，因此未能實現變更。線路原地面復測工作往往被忽視，但該工作十分重要，將極大的影響后期工程進度和工程效益。

1.3結構物放樣三維坐標計算及復核

根據設計所交平曲線和豎曲線表，及結構物的設計圖，計算結構物放樣的平面坐標及高程。坐標計算的復核采用分級復核制度，計算坐標由工區內部復核無誤后由工區測量隊長和總工程師簽字蓋章，上報局經理部測量隊長處復核，復核無誤后局經理部測量隊長簽字，蓋局項目經理部公章并下發。結構物放樣坐標必須經過局項目經理復核確認后方能使用。

1.4特別注意換投影帶，換大地高，斷鏈和標段相鄰處的坐標計算和施工測量

在換投影帶，換大地高的地段，對同一結構物和控制點，需提供在兩個投影帶中的三維坐標，在使用時所使用的控制點和放樣點的坐標必須統一于同一坐標系統內，不可以在一個測量作業過程中使用不同坐標系統內的坐標。在坐標換帶或者換高區域CPⅢ平差計算必須分別在兩個投影帶進行平差計算，并提供兩套坐標成果。在斷鏈區域特別是長鏈的區域，在進行坐標計算和使用時要特別注意所計算里程是在斷鏈前還是在斷鏈后，以避免出錯。在標段相鄰區域特別注意和相鄰標段的溝通和中線貫通測量工作，在進行CPⅠ、CPⅡ復測時平面控制測量需約定共用基線邊，高程控制測量需約定共用高程控制點。某高鐵高鐵項目在A標段與B標段交界處存在投影換帶的問題，A標段在該區段進行CPⅢ測量工作時需搭接B標段內的一個加密CPⅡ點進行測量和平差，該點應作為一個已知點進行約束平差。但是B標段僅提供了在其所在投影帶內的坐標，我單位應進行投影換帶計算將該點的坐標轉換至我標段投影帶內進行計算。但是由于A標段CPⅢ測量工作是外包給一家測量公司，該單位現場負責人由于技術水平較差，未能按要求在數據處理時對該點進行坐標投影轉換及約束平差計算。另外和B標段溝通，B標段在進行平差計算時也未搭接我標段內控制點，導致相鄰標段交界處的CPⅢ控制點存在10mm左右平面偏差（驗標要求1mm）。該問題是由于對投影換帶區段測量工作不重視，協作隊伍技術實力弱，項目部測量隊對協作隊伍缺乏有效管理，相鄰標段缺乏溝通，評估單位評估時疏忽等多種原因造成的。

1.5重視沉降觀測工作

沉降觀測控制對鐵路工程質量和確保工后沉降滿足設計要求至關重要，且沉降觀測數據須通過沉降觀測評估才能進入無砟軌道施工，沉降觀測是影響工期節點的一項測量工作。由局項目經理部制定完善的觀測技術方案和考核制度并要求工區嚴格執行。工區沉降觀測工作需專人負責。測量人員的數量和觀測設備的數量必須滿足觀測工作的需求。局項目經理部測量隊長定期檢查沉降觀測資料并按照考核辦法按月對各工區的沉降觀測工作進行考核。

2測量工作管理要點

2.1建立完善的管理機構和考核制度

2.1.1兩種健康的管理模式

下面介紹兩種健康的管理模式，一種是傳統的管理模式，另一種是高鐵項目局經理部直管模式下的管理模式。第一種管理模式較為成熟，這里重點介紹第二種模式。局項目經理部直管模式對測量隊管理能力提出了較高要求。第二種模式和第一種模式的共同點在于均設置了局項目經理部測量隊長，該職務在高鐵測量隊管理中是不可或缺的。項目經理部測量隊長的職能主要為管理職能，需具備較強理論水平和技術管理能力。負責測量方案制定，管理制度制定，具體技術方案和測量數據審核，測量工作考核，現場測量工作指導，施工測量過程中各種疑難問題解決等。項目經理部測量隊長在測量隊的地位類似于球隊教練，主要進行技術指導和工作安排，不宜過多參與具體工作事務。在第二種管理模式中，測量隊需建立完善的考核體系，考核制度由項目經理部測量隊長編制，總工程師審核。具體實施由項目經理部測量隊長牽頭，實行分級考核。項目經理部測量隊長對施工測量隊，沉降觀測測量隊及外協測量隊進行考核，施工測量隊長和沉降觀測隊長對所屬測量組進行考核，測量組組長對組員進行考核。每月考核表由項目經理部測量隊長整理后交項目總工審核，測量隊考核結果直接與測量人員收入掛鉤。另外，第二種管理模式中，在無砟軌道施工期間，施工測量隊隊員和儀器設備較多，需增設一名后勤主管，后勤主管主要負責測量隊員的生活環境、物資、測量設備等管理，為施工測量隊提供較好的后勤保障。

2.1.2蘭新高鐵項目無砟軌道期間管理模式存在的問題

某高鐵項目經理部在項目初期采用第一種模式，取得了較好的效果，長大隧道的貫通誤差均滿足要求。在無砟軌道施工期間，項目經理部直管測量隊，但未采用第二種管理模式。經理部測量隊長，施工測量隊長，沉降觀測隊長由同一人擔任，且考核制度未得到有效落實，導致技術管理較為混亂，測量工作出現較多問題。值得一提的是，即使采用第二種管理模式，其管理難度仍然較傳統模式大。由于大型項目工作量大，局項目經理部人員較少，測量隊臨時拼湊，人員技術水平及責任心參差不齊，測量隊內部缺乏磨合，人員短期內難以做到系統培訓。面對諸如無砟軌道的大量測量工作往往力不從心。因此若非萬不得已，大型項目不建議采用項目經理部測量隊直管模式。

2.2施工測量工作的具體要求

2.2.1建立完善的測量數據復核和測量復測制度

對于用于現場的測量放樣數據，需換手復核無誤后方能使用。對于結構物的施工測量，必須經過放樣———施工前復測———施工后竣工測量的步驟。在工序交接過程中，后一工序的測量員必須對前一工序已施工完成的結構物的坐標和標高進行復測，無誤后方能進入下一道工序，若存在問題須及時向上級管理人員匯報。

2.2.2做好施工測量記錄

在外業測量中，測量員需對測量部位，采用控制點，測量的角度，距離，氣溫，天氣等數據準確記錄，測量記錄中必須記錄參與測量的人員的分工。當天的測量工作完成后，測量員需對測量記錄進行檢查，復核，若存在問題須及時通知現場停工并及時再次前往施工現場對存在問題的數據進行復測。

2.3做好施工測量的配合工作

測量工作的順利完成，不是僅靠測量隊就能做好的。現場施工人員需做好施工測量的配合工作。施工現場由于環境復雜，往往出現控制樁被施工機械破壞，現場不具備測量條件就通知測量隊員進行測量的情況，這樣對測量工作的效率和質量都將產生負面影響。項目領導應重視施工測量的配合工作，對現場施工人員強調配合工作的重要性。確保測量工作能在一個較好的外部環境下進行。在某高鐵項目無砟軌道施工期間，為了趕工期，存在CPⅢ復測尚未完成或復測成果尚未評估即要求測量隊進行放樣和軌枕精調的現象。此時測量隊僅能用建網成果進行精調，甚至在部分地段建網成果未通過評估的情況下要求測量隊進行精調。這些做法，嚴重違背了測量操作規程，嚴重影響測量工作質量。由于后期軌道精調和驗收都是以CPⅢ復測成果為基準，而復測成果和建網成果存在差異。該項目后期驗收時發現部分區段軌道絕對偏差超過10mm的現象，無砟軌道結構整體精度不高，大部分是由于趕進度忽視測量工作基本技術要求造成的。因此，無砟軌道施工期間，由于每一道工序都與測量工作相關，必須預留做夠時間用于測量工作，不能因搶工期一味壓縮測量工作時間，否則無法保證測量工作質量和施工精度。

2.4重視測量隊資源配置需求

施工測量工作中往往存在車輛不足，人員不足，人員水平不足等問題。項目領導需根據現場的工作量和進度要求，合理配置的人員、車輛、儀器設備。對于技術難度較大的項目，測量人員需具備較強的技術水平和工作能力。資源配置的數量及質量滿足項目的質量和進度需求。在某高鐵項目前期，由于車輛配置不足，一個測量小組需要進行5公里管段范圍內的橋梁樁基放樣。工區的車輛僅能滿足將測量人員上下班的接送，于是測量隊員只能在5公里范圍內依靠步行來回進行樁基放樣，大量的時間浪費在路上。測量人員僅能進行樁基放樣，無法完成打樁前的復測工作。結果后期承臺開挖中發現某墩的樁基偏出承臺，造成返工。

2.5外協測量隊伍的選擇與管理

施工項目中的某些專業測量工作，例如控制測量和沉降觀測，在項目部人員和設備不足時往往采取技術分包模式。這些工作要么技術含量高，要么影響節點工期，因此外協測量隊伍的選擇和管理十分重要。在招標前期，項目經理部測量隊隊長應對競標單位的資質，技術實力，單價等因素綜合比較，分析各個單位的優點和缺點，給領導提供正確的建議。項目領導在決策時，需根據項目工期和測量單位實力，優先具備較強實力，且價格優惠的測量公司。在項目工期緊，任務重的時期，切忌僅考慮成本而選擇報價低，實力弱的測量公司。實力較弱的測量公司，由于其設備和人員配置不足，技術力量薄弱，極有可能嚴重影響施工進度和質量。嚴重的可能導致測量質量事故的發生。測量公司選定后在合同中需明確甲乙雙方的權利和義務，在合同中需明確項目經理部具備對測量公司的考核權，合同總額中的應包含一定比例考核費用。合同中應明確由于測量公司的原因導致項目部遭受損失時，測量公司應承擔的賠償責任。技術分包合同簽訂后，項目經理部測量隊長應根據合同內容，制定對外協隊伍的管理制度，并予以執行。項目經理部須對外協隊伍的測量數據進行定期檢查。對于控制測量數據需進行全面復核，無問題后再上報監理和業主。測量技術分包一定要加強技術管理，切忌以包代管或者包而不管。在1.4中已經提到，該項目由于外協隊伍未能按要求進行投影換帶導致在標段相鄰處的CPⅢ平面存在偏差。協作測量公司組建時間較短，人員技術水平參差不齊，整體技術水平較弱，僅在投標時報價較低。在福川隧道進行CPⅢ的高程測量時，由于外協單位測量人員疏忽，隧道中間DK47+000里程附近漏測了兩個環，在平差計算時也未發現該問題。該隧道的CPⅢ高程網未能形成一個整體，而是在漏測段的前后形成了兩個獨立的網。在兩個網的交接處的CPⅢ點高程偏差達到30mm（驗標要求1mm），導致軌道精調受阻，必須調整1公里的扣件才能滿足平順性要求。

2.6加強測量隊的培訓，鼓勵技術創新

測量人員的技術實力，在工作中應逐步提高，以滿足無砟軌道測量工作要求。測量隊需針對現有測量人員的薄弱技術環節進行培訓，以增強測量技術水平的專業知識和專業技能。經理部測量隊長可根據測量隊的實際情況組織內部培訓，也可以邀請相關專家進行專業培訓。測量隊是由每一個測量技術人員組成的，測量人員技術水平的提高，有助于增強測量隊的綜合實力和工作效率。此外，測量隊內部應鼓勵學習，鼓勵測量隊員在測量方法和測量技術上進行創新，鼓勵測量理論和工程實踐相結合。對好的測量方法和技術成果應加以推廣，對創新技術成果應進行獎勵。

2.7測量隊人員待遇設置建議

合理的薪酬，對測量隊內部崗位公平性和提高工作積極性具有重要意義。測量隊各崗位的工資待遇設置建議如下：

（1）項目經理部測量隊長享受部門正職待遇；

（2）施工測量隊長、沉降觀測隊長享受部門副職待遇；

（3）測量組長享受主管工程師待遇；

（4）測量組員根據技術職稱的不同，享受助理工程師或技術員待遇。

參考文獻

[1]高速鐵路工程測量規范TB10601-2009,中華人民共和國鐵道部,2009，10，31.

[2]高速鐵路工程測量規范條文說明TB10601-2009,中華人民共和國鐵道部,2009，10，31.

[3]鄭洪達,劉學海,基于高鐵工程中測量管理制度淺論[J].黑龍江水利科技,2014(7).

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關鍵詞：獨立控制網 建立 數據處理 貫通誤差 估算

1.工程概況

大西鐵路客運專線全長678.4km，本線位于山西南北客運交通主軸上，向西進入陜西省的關中平原東部，是沿線城市內部及對外旅客交流的主通道，同時，通過與石太客專、隴海客專的銜接，形成了華北與西南、西北地區旅客交流的輔助快速客運通道。

干慶隧道是大西鐵路客運專線工程中長大隧道之一，隧道設計為雙線單洞隧道。起訖里程為：DK586+051～DK592+745，全長6694m；隧道進口至DK588+709.923位于半徑7000m的右偏曲線上， DK588+709.923至DK590+931.3位于直線上， DK590+931.3至出口位于半徑8000m的右偏曲線上。隧道自進口至DK586+900為6‰的上坡，自DK586+900至出口為10.6‰的上坡；隧道設斜井3座，分別為1#斜井（454.270m）、2#斜井(697.570m)、3#斜井(420.889m)。

2.干慶隧道工程獨立坐標系的建立

2.1采用的參考橢球

控制網采用2000國家大地坐標系參考橢球，橢球參數為：長半軸a=6378137m，

扁率f=298.257222101，Utm為1.0。

2.2工程獨立坐標系的建立

干慶隧道采用工程獨立坐標系，首先根據線路控制網采用全站儀放樣隧道線路上一點G04，其對應里程為DK586+303.4743，在隧道第二組曲線交點位置放樣一點G12。在進行隧道洞外控制測量時把G04和G12納入隧道控制網中，以G04為坐標起算原點；線路前進方向即G04到G12方向為X軸的正方向，順時針旋轉90°為Y軸，建立干慶隧道工程獨立坐標系。

X坐標加常數：586303.4743m；Y坐標加常數:3000.0000m；投影面大地高為532米，高程異常取值：0米。

高程系統采用1985國家高程基準。

2.3精度指標

隧道平面、高程控制應根據貫通誤差要求進行隧道平面、高程控制測量設計，隧道洞外、洞內平面和高程控制測量誤差對貫通面上的貫通誤差影響應符合表1要求。

表1 隧道洞外、洞內控制測量貫通誤差規定

項 目 橫向貫通誤差 高程貫通誤差

相向開挖長度（Km） L＜4 4≤L＜7 7≤L＜10 10≤L＜13

洞外貫通中誤差（mm） 30 40 45 55 18

洞內貫通中誤差（mm） 40 50 65 80 17

綜合貫通中誤差（mm） 50 65 80 100 25

貫通限差（mm） 100 130 160 200 50

3.平面控制網設計

3.1平面控制網的等級

平面控制網按高鐵一等網精度要求，采用GPS靜態測量模式測量， GPS接收機的精度指標符合5mm±1ppm。

3.2 GPS控制網的布設

干慶隧道平面GPS控制網的布設首先考慮了控制隧道線路平面和洞口(斜井)位置的需要，由洞口子控制網和洞口子網間的聯系網組成，同時考慮GPS觀測對控制點周圍環境的要求。洞口子網由三角形、大地四邊形、中點多邊形等強度較高的網形構成，子網內相互通視的邊采用GPS直接觀測基線，聯系網均由圖形強度較高的大地四邊形構成。共組成子網五個，分別為：隧道進口控制網、隧道出口控制網、1#斜井子控制網、2#斜井子控制網和3#斜井子控制網。控制點選擇是考慮控制網精度觀測要求，每個子控制網控制點不少于四個，布設時考慮進洞方便而且選擇較長邊。

4.獨立控制網的建立及坐標轉換

根據在實地GPS所測基線長度以及方位，，以G04為坐標起算原點；線路前進方向即G04到G12方向為X軸的正方向，順時針旋轉90°為Y軸，建立干慶隧道獨立控制網。

首先對外業觀測成果以獨立基線向量組成的閉合環在WGS84坐標系下進行三維無約束平差計算，得到三維自由網坐標。根據三維自由網平差結果可以查看獨立控制網的內符合精度和粗差。

為保證與線路的平順銜接，按照設計院交樁資料，在2000國家大地坐標系下進行整網約束平差，中央子午線111°24′，投影面大地高：500m，起算點采用B級GPS控制點CPI4202、GQ11、GQ21、GQ22、GQ32和CPI4204，提供一套控測施工坐標系坐標。

5.平面控制網精度分析

5.1 GPS平差精度統計

根據規范要求，本次GPS控制網外業數據采集使用8臺Trimble 5800/R8雙頻GPS接收機，觀測時嚴格按《高速鐵路工程測量規范》中一等GPS控制網，并參照《全球定位系統(GPS)鐵路測量規范》要求執行。

經過對干慶隧道約束平差精度統計數據可知：基線向量最弱邊相對中誤差、最弱基線向量坐標方位角中誤差、最弱點中誤差全部滿足《高速鐵路工程測量規范》中基線邊方向中誤差≤0.9″、最弱邊相對中誤差≤1/250000、最弱點位中誤差≤10mm的精度要求。

5.2全站儀實測數據與GPS控制網比較

為了檢驗平面控制網可靠性，在干慶隧道進口和出口兩個洞口控制網中分別選擇了一個三角形進行角度和距離檢查，并進行比較和分析。水平角觀測6測回，距離往返觀測各兩個測回，觀測距離投影到隧道獨立坐標系的投影面上。

使用全站儀實測角度值與GPS成果計算值比較：最大較差2.05″，最小較差為0.44″，較差算術平均值1.28″。實測邊長與GPS成果計算值比較：最大較差為8mm，最小較差為1mm，較差算術平均值5mm。對比結果表明GPS平面控制網測量精度滿足施工要求。

6.洞外控制測量對隧道橫向中誤差影響值的計算

洞外控制對隧道橫向貫通中誤差影響值是隧道洞外平面控制網的一項重要指標，采用武漢大學測繪學院研制的科傻系統(COSA)系列軟件之四 ----“GPS工程測量網通用平差軟件包(簡稱COSAGPS)”進行計算，通過控制網的平差計算獲得各點坐標的方差―協方差陣，根據現場可能使用的進洞定向邊計算兩開挖洞口的隧道洞外控制對橫向中誤差影響值。

根據相鄰開挖洞口子網中進洞定向邊和相對應貫通面位置組成計算文件。共組成4個文件，計算洞外控制影響值22個；表2僅列出了計算的各貫通面洞外控制對橫向中誤差最大影響值及限差。

表2 洞外控制測量對隧道橫向中誤差影響值

序號 兩開挖洞口位置 開挖洞口距離（Km） 洞外控制影響最大值（mm） 限差（mm）

1 進口---1#斜井 1.377 3.16 30

2 1#斜井---2#斜井 2.254 4.65 30

3 2#斜井---3#斜井 1.587 3.46 30

4 3#斜井---出口 1.477 2.22 30

7.洞內導線測量橫向貫通誤差估算及技術要求

特長隧道對洞內、外控制測量提出了較高的要求，雖然洞外控制測量計算的貫通誤差不大，但洞內控制測量產生的橫向貫通誤差也是不容忽視的。我們按照洞外控制點的布設情況，根據洞內導線的測量起算位置、測量等級、測角精度和測邊精度，按導線對貫通誤差的影響理論估算洞內控制測量對橫向貫通誤差的影響值，采用洞外控制測量對橫向誤差最大影響值，綜合估算隧道洞內外控制測量對橫向貫通誤差影響之和，并對洞內導線測量提出主要技術要求。

洞內導線應在洞外控制測量的基礎上，結合洞內施工的特點布設。洞內導線應在以洞口投點為起始點，宜沿線路中線布設，也可側移中線適當距離布設；若洞口投點未納入洞口控制網時，可以直接將洞口控制點作為起算點。洞內導線均應布設兩組導線進行測量，布設成多邊形閉合導線環。

洞內導線邊長，應根據測量設計的要求并考慮到實際通視條件，宜選擇長邊，導線邊不宜短于200m。導線點應布設在施工干擾小、穩固可靠的地方，點間視線應離開洞內設施0.2m以上。水平角觀測宜在測回間采用儀器和覘標多次置中的方法，并采用雙照準法(兩次照準，兩次讀數)觀測，由洞外引向洞內的測角工作，宜在夜晚或陰天進行；洞內導線邊長應采用Ⅱ級及以上等級全站儀進行觀測。洞內導線平差采用條件平差方法進行嚴密平差計算。

8.結論與建議

(1)由于 G P S定位技術具有較高的相對定位精度、控制點間無須通視、網形布設簡單、可全天候作業和建網速度快、效率高等優點，因此是目前隧道施工洞外平面測量控制的主要方法。

(2)特長隧道工程的控制測量是隧道施工控制和順利貫通的關鍵技術之一，建立高精度的控制網是必須的。干慶隧道施工測量控制網采用的控制網設計、施測和數據處理方法，能有效地保證控制網的精度和可靠性，在保證該隧道施工和順利貫通中起了重要的作用。

(3)該工程屬重大工程，施工周期較長，精度要求較高，應重視其各點位的穩定性監測，必要時應進行定期或不定期的全面復測工作，從而確保該工程的施工質量。另外，在施工期間應切實做好各控制點的保護工作。

參考文獻：

[1]楊友濤，劉成龍，北天山隧道施工GPS控制網的建立及其貫通誤差預計，四川測繪，2006；

[2] 吳連雄，徐一鳴，劉成龍，羅峰隧道施工GPS控制網建網及其貫通誤差預計，黑龍江工程學院學報，2002；

[3] 顧利亞，GPS隧道控制網橫向貫通精度估算，西南交通大學學報，2004；

[4] 姚連璧，劉大杰，周全基，等，隧道GPS網對橫向貫通誤差的影響，測繪學報， 1997；

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關鍵詞：客運專線; 無砟軌道; CPⅢ精密控制網;

1．前言

無砟軌道CPⅢ控制網測量需要運用后方交會法，將控制點點間距離控制在60米左右，精度高于導線測量，一般稱為自由設站邊角交會法。自由設站邊角交會法無論對于勘察設計單位，還是各行業施工單位來說，都是一種新的高精度的測量方法。其測量方法、觀測數據的檢驗、內業計算均有新的要求。

為把石武客專湖北段建設成為我國最好的客運專線，我們在石武客專湖北段無砟軌道CPⅢ網控制測量中，運用自由設站邊角交會法，不斷探索、靈活運用，取得了很好的效果。CPⅢ為軌道鋪設和運營維護提供控制基準。

2．CPⅡ控制點復測與加密

為了確保軌道施工的質量和控制全線施工線路中線的平順連接，為CPⅢ基樁控制網提供高精度的位置基準，首先需要對涉及到的CPⅠ、CPⅡGPS控制網點進行全面復測。同時，為后續建立CPⅢ控制網的需要及現場施工測量的需要，應在線路兩側按每500米左右1個控制點的間距加密一定數量的CPⅡGPS平面控制點。

3．CPⅢ控制網測量

CPⅢ自由設站邊角交會測量方法在客運專線無碴軌道施工測量中首次應用。軌道相對平順度包含軌距、高低、水平、軌向等4個主控項。因此，CPⅢ自由設站邊角交會測量等級和精度必須滿足無砟軌道鋪設短波和長波平順度的要求。

3.1 CPⅢ控制網的布設

石武客專湖北段CPⅢ控制網的固定點沿線路布置在路基兩側接觸網基礎的輔助立柱上、橋梁防撞墻上、隧道壁上，根據建筑物的結構情況，每隔60米左右布置一對點。這樣，每個CPⅢ控制點有三個自由設站點的交會方向。CPⅢ平面控制網附合在CPⅠ、CPⅡ或加密的高級控制點上，約相隔500～800米在自由設站點上對附近的高級控制點進行方向、邊長聯測，以傳遞坐標和控制誤差積累。常規CPⅢ自由設站邊角交會控制網如圖1所示。

當在自由設站點上不能直接觀測高級控制點時，可設輔助設站點。

當布設自由設站點遇到特殊情況時，可隔60米加設一個測站點，在加站點上可仍觀測12個方向。

當在正常的兩個自由設站點之間加設一個測站點，在加站點上可只觀測8個方向。

CPⅢ自由設站邊角交會控制網按分段觀測計算，分段長度一般為4Km左右。在分段觀測連接處應有三條邊8個CPⅢ控制點作為公共點進行觀測。

3.2 CPⅢ測量標志

CPⅢ的相對精度要求較高，并且邊長較短，因此測量標志必須采用強制對中標志。測量標志強制對中的誤差一般不應大于0.2 mm，最大不超過0.4 mm。

路基地段的CPⅢ點應布設在接觸網基礎輔助立柱上；

隧道內布設在隧道內兩側電纜槽蓋板上方高度30cm的二襯上。

橋上每隔約60m左右在橋梁固定支座端兩側防撞墻頂面上。

3.3 CPⅢ平面觀測

CPⅢ自由設站邊角交會是在自由設站點上對CPⅢ點進行方向和邊長觀測。CPⅢ自由設站邊角交會控制網觀測采用帶自動照準功能的全站儀，全站儀的測角標稱精度不低于1″，測距標稱精度不低于2mm + 2ppm。觀測的技術要求：半測回歸零差不大于6秒，一測回中2倍照準差變動不大于9秒，同一方向值各測回較差不大于6秒，同一方向距離值各測回較差不大于3毫米。

CPⅢ在一個測站上觀測方向一般為12個，為減少外界對觀測的影響，可進行分組觀測。另外，為減少氣象條件對觀測的影響，一般選擇在夜間進行觀測作業。

為保證每次測量時同一個點使用同一個棱鏡，應對測量需要的12個棱鏡進行編號1～12，并對每個CPⅢ點使用的棱鏡號和連接器進行記錄。

在自由站上測量CPⅢ的同時，應將靠近線路的CPI點及全部CPII點進行聯測，納入網中，CPI/CPII點應至少在兩個自由站上進行聯測，有可能時應聯測3次，聯測長度應控制在150米之內。當受觀測條件限制，只能有一個自由站點和CPI/CPII通視時，應設置輔助點。

3.4 CPⅢ平面觀測值的檢驗

CPIII自由設站邊角交會控制網的點位誤差分布很均勻，從單位權中誤差和點位誤差很難判定觀測值是否存在粗差。因此，對于觀測值的檢驗是保證CPIII自由設站邊角交會控制網精度的關鍵。CPIII自由設站邊角交會控制網按間接觀測平差計算，由已知點、觀測方向和邊長解算設站點和CPIII點的近似坐標，列出觀測方向和邊長的誤差方程式，組成法方程式，解算坐標改正數。

4． CPⅢ測量誤差分析

CPⅢ控制點是鋪軌時測量的依據。鋪軌時根據CPⅢ控制點按自由設站方法測定測站的坐標和高程，對軌道進行測量。對于軌道鋪設的長波誤差主要是由CPⅢ的點位誤差引起的，而放樣測量引起的誤差影響較小，一般可以忽略不計。

假設距離為60 米，方向中誤差為2秒，則正矢誤差為0.5毫米。不考慮放樣測量誤差，這時點位在線路橫向上的誤差等于相鄰測站的相對橫向誤差。取放樣測量點的平均位置來確定軌道位置。產生的正矢誤差等于相鄰測站相對橫向誤差的1/4。

軌道正矢的允許誤差為2毫米，以2倍中誤差為允許限差，則軌道正矢的中誤差應為1毫米。軌道正矢誤差由設站誤差、測量放樣誤差以及軌檢小車的檢測誤差產生，按等影響原則分配，則每一項中誤差為：

(毫米)

測量軌道設站點相對橫向誤差對軌道正矢誤差的影響等于相鄰測站相對橫向誤差的1/4，因此，設站點相對橫向中誤差應不大于2毫米。因此，按120米間隔設站，假如放樣測量的方向中誤差不大于2.0秒，由方向中誤差所產生的正矢中誤差為0.50毫米，即小于0.57毫米，完全可以滿足軌道測量的精度要求。

5． 結語

無砟軌道施工是高速鐵路施工建設的核心，而CPⅢ控制測量是鋪設無砟軌道的核心技術之一。在這種情況下，就需要加密CPⅡ，同時，要按規定對設計院提供的CPⅠ、CPⅡ進行復測。復測CPⅠ、CPⅡ與加密CPⅡ的工作任務重，精度要求高。CPⅢ控制測量雖然是以CPⅠ、CPⅡ為基礎，但CPⅢ控制點點間距離過短，只能在60米左右，精度很難保證，而相對精度要求高，需要這一套科學的測量方法做保障。

參考文獻

[1] 《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規定》鐵建設[2006]189號（中華人民共和國行業標準）。

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關鍵詞: 非接觸量測；監控量測；全站儀；新方法中圖分類號：U238 文獻標識碼：A

1概述

合肥至福州鐵路客運專線（閩贛段）土建工程HFMG-1標段第四項目部施工范圍: DK376+759～DIK386+366(含斷鏈61.949米),線路長9.669正線公里。主要包括七座隧道，合計3043延米。其中Ⅴ級圍巖2028延米（含明洞），Ⅳ級圍巖695延米，Ⅲ級圍巖320延米。線路所經地區地層巖性復雜，出露下元古界～第三系沉積巖及變質巖、各時期的巖漿巖和第四系松散地層。多為偏壓淺埋隧道，設計采用了復合式襯砌形式。根據規范要求，設計的初期支護形式是否可以滿足圍巖的變形壓力，模筑砼最佳澆注時間都是要通過監控量測來確定。隧道開挖后，對已開挖的圍巖及時進行初期支護，對初期支護的受力進行監控量測。通過觀測拱頂沉降與周邊位移變化情況，掌握圍巖和支護的變化信息并對量測數據運用概率論與數理統計學原理，通過數學公式計算進行分析評估，并預測出圍巖以后的發展趨勢，以達到以下目的：

(1)了解隧道圍巖、支護變形情況，以便及時調整支護形式，保證開挖坑道的穩定。

(2)依據量測數據的分析資料采取相應的支護措施和應急措施，保證施工安全 。

(3)為二次襯砌施工提供依據 。

然而，傳統的隧道監控量測方法，周邊位移一般采用鋼尺式收斂計進行觀測，拱頂下沉一般采用水準儀、水平儀、鋼尺或測桿進行觀測。雖然該方法具有成本低、操作簡單和適 應惡劣施工環境的優點，但在隧道現場實施過程中存在以下問題：

(1)監控量測工作難度大，由于雙線設計，隧道半徑大，拱腳部位的收斂往往無法量測，拱頂掛尺也非常困難；

(2)量測時間長，施工干擾大，雖然監控量測已作為一道工序被安排在施工組織設計中，但還是希望時間越短越好；

(3)隧道進入中間段后，通風問題、照明問題、洞內不平整及積水問題往往成為制約監控量測工作的重要因素。

(4)對于大斷面隧道，如緊急停車帶，接觸量測幾乎不可能，即使勉強能夠實施，量測精度也差，而這些段落往往是施工最危險段落。

(5)一般無法進行三維觀測，當要了解隧道周邊點的三維變化時，上述傳統方法顯得無能為力。

為了解決常規監控量測中存在的問題，我們首次在高速鐵路隧道的監控量測中，研究采用了非接觸量測方法。提出了隧道變形監測新技術—采用全站儀進行非接觸三維觀測(無尺量測，即用反射膜片)的研究。

2 監控量測的目的

控量測分為必測項目和選測項目兩類。必測項目是隧道工程應進行的日常監控量測項目。選測項目應根據隧道建設規模、圍巖的性質、隧道埋置深度、開挖方式等特殊要求進行的監控量測項目。

表1 監控量測必測項目

序號 監測項目 測試方法和儀表 測試精度 備注

1 二次襯砌前

凈空變化 收斂計、全站儀 0.1mm 全站儀采用

非接觸觀測法

2 二次襯砌后

凈空變化 收斂計、全站儀 0.01mm

3 地表沉降 水準儀、銦鋼尺或全站儀 1mm 淺埋隧道必測

（Ho≤2B）

4 拱頂下沉 水準儀、鋼掛尺或全站儀 1mm 一般進行

水平收斂量測

5 沉降縫兩側底板不均勻沉降 三等水準測量 1mm 沉降縫兩側底板(或仰拱填充層面)沉降

6 洞口段與路基過渡段不均勻沉降觀測 三等水準測量 1mm 洞口底板（或仰拱填充層面）與洞口過渡段的沉降

表2監控量測選測項目

序號 監測項目 測試方法和儀表 測試精度 備注

1 圍巖壓力 壓力盒 0.001Mpa

2 鋼架內力 鋼筋計、應變計 0.1Mpa

3 噴混凝土內力 混凝土應變計 10με

4 二次襯砌內力 混凝土應變計、

鋼筋計 0.1Mpa

5 初期支護與二次襯砌

接觸壓力 壓力盒 0.001Mpa

6 錨桿軸力 鋼筋計 0.1Mpa

7 圍巖內部位移 多點位移計 0.1mm

9 爆破振動 振動傳感器、記錄儀 臨近建筑物

10 孔隙水壓力 水壓計

11 縱向位移 多點位移計、全站儀 0.1Mpa

非接觸量測方法采用全站儀自由設站原理遠距離測量點位不同時段的三維坐標，經過處理輸出測點的三維位移矢量或測點相對收斂值，可以代替傳統的接觸量測對拱頂下沉、周邊收斂的量測。此方法可以方便、 準確、快速地為隧道施工提供參考數據。

3、監控量測的技術要求

3.1測點布設

拱頂下沉測點及凈空水平收斂測點應布設在同一斷面，測點應盡量對稱布設，即“同面等高”，以便數據的相互驗證。拱頂下沉及周邊收斂量測的測點布設情況一般分為3種，如圖1所示。

圖1拱頂下沉及周邊收斂量測的測點布設示意圖

隧道監控量測的斷面間距及凈空變化量測的測線數，可參照表3、表4的要求來布置。

表3隧道監控量測的斷面間距

圍巖級別 斷面間距(m)

V 5~10

Ⅳ 10 ~30

Ⅲ 30~50

注:Ⅱ級圍巖視具體情況確定間距。

表4 凈空變化量測的測線數

地段

開挖方法 一般地段 特殊地段

全斷面法 一條水平測線 －

臺階法 每臺階一條水平測線 每臺階一條水平測線，兩條斜測線

分部開挖法 每分部一條水平測線 CD或CRD法上部、雙側壁導坑法左右側部，每分部一條水平測線，兩條斜測線、其余分部一條水平測線

3.2測點埋設

埋設測點時，應注意以下幾點要求：

1.在布設測點處，用沖擊鉆鉆出孔徑為10 mm，深為150 mm的鉆孔；

2.在鉆孔中填滿水泥砂漿后插入量測預埋件（見圖2），盡量使左右兩側相對的預埋件處在“同面等高”的位置；

3.反射膜片應貼于經過清理和防銹處理后的鋼板表面，以保證其與鋼板緊密粘合，不易滑動、脫落；

4.將貼有反射膜片一面的鋼板，朝向隧道出口，并盡量使其面向隧道中線，以保證監控量測時，全站儀能夠接收到最強的反射信號；

5.待砂漿凝固后，即可量測，量測測點應牢固可靠、易于識別并妥善保護。

圖2量測預埋件示意圖

3.3全站儀自由設站方式工作原理

全站儀三維非接觸圍巖凈空位移量測新技術，其基本原理是利用全站儀自由設站遠距離測量點位不同時段的三維坐標，將測量數據輸入算機通過軟件進行后處理，最后輸出測點的三維位移矢量或測點相對收斂值，準確、快速地為施工提供參考數據。即在監控量測中，將全站儀置于隧道中線附近的適當位置，采用極坐標測量的方法，直接對不同斷面上的各監測點進行觀測，獲取各監測點在任意站心坐標系下的空間三維坐標，利用各監測點的空間三維坐標，間接得到同一斷面上各監測點間的相對位置關系，并通過比較不同周期相同監測點間的相對位置關系的差異，來真實反映隧道的拱頂下沉及凈空收斂變化量，如圖3所示。

圖3全站儀自由測站非接觸量測示意圖

3.4監控量測頻率

根據傳統的凈空收斂、拱頂下沉的測定頻率隨著變位收斂的天數、變位量、開挖方法、日變位量、離掌子面距離的不同而變化， 大體上可根據位移速度及離開挖面的距離而定，見表 5。當采用臺階法進行隧道施工，下臺階到達時上面臺階測定頻率要加大。本次試驗三維位移量測頻率采用與凈空收斂、拱頂下沉的測定頻率基本一致。

表5拱頂下沉及凈空收斂量測頻率

注：D 為隧道直徑

3.5判定安全基準

從既有現場實測的位移一時間曲線可知，曲線有明顯的負速率段、加速段、減速段和勻速段。從數據處理來看，若以位移量測信息作為施工監控的依據，則判斷圍巖穩 定性的依據應為位移量和位移速率，所以，在工程實踐中根據實際情況規定容許位移 量和容許位移速率值是進行施工監控的基礎，從而可根據位移一時間曲線來判斷圍巖 的穩定性。具體地說，基準值的設定方法見表 6。

表6變形管理基準的設定

注：U0—實測隧道周邊位移值，拱頂為主要依據；Un—絕對位移控制基準值。

4 數據計算原理

4.1數據格式

根據量測數據及時繪制拱腳水平相對凈空變化、拱頂相對下沉和地表下沉的時態曲線及其與開挖工作面距離的關系圖。對初期支護的時態曲線應進行回歸分析，選擇與實例數據擬合性好的函數進行回歸，預測可能出現的最大位移。

監控量測的原始數據為每測站量測的各監測點的空間三維坐標，案例如下表所示。

表7 某測站監控量測的原始數據

斷面里程 日期： 2012.08.20 A B C D E

DK380+390 第一測回 盤左 X 13.5025 15.1692 19.8017 24.5381 26.0333

Y -35.7187 -34.8692 -32.2811 -30.0114 -29.1477

Z 4.0582 7.5195 9.7136 7.4321 3.9803

盤右 X 13.5023 15.1694 19.8025 24.5378 26.0329

Y -35.7176 -34.8677 -32.2794 -30.0101 -29.1468

Z 4.0592 7.5187 9.7144 7.4328 3.9799

第二測回 盤左 X 13.5009 15.1671 19.800 24.5382 26.031

Y -35.7179 -34.8695 -32.2815 -30.0117 -29.1484

Z 4.0588 7.5182 9.7141 7.4285 3.9805

盤右 X 13.5002 15.1669 19.7999 24.5336 2.0286

Y -35.7174 -34.8684 -32.2823 -30.0124 -29.1485

Z 4.0597 7.5181 9.7150 7.4280 3.9796

由于外業觀察成果中不可避免得會引入誤差或粗差，且各監測點在同一測站中有4個坐標觀測值，因此，可采用具有一定抗差能力的中位數法來確定各監測點在同一測站中唯一的正確的空間三維坐標。

所謂中位數法，即是將同一測站各監測點的4個坐標觀測值分別按三維坐標分量X、Y、Z從小到大或從大到小進行排序，如下所示：

，，

其中：、、為排序后，第個位置所對應的坐標分量觀測值。舍去最小和最大的坐標分量觀測值，將各坐標分量剩余的兩個觀測值取算術平均值，得各監測點在同一測站中唯一的空間三維坐標。加之，中位數只與觀測值的排列順序有關，不受觀測極端值的影響，因此采用中位數法可得到各監測點在同一測站中唯一的正確的空間三維坐標。

監控量測的原始觀測數據為每測站量測的各監測點的空間三維坐標，其直接以8位或16位字符的GSI格式進行存儲，如圖4所示。

圖4隧道監控量測數據格式

由圖4可以看出，各斷面監測點都用“盤左”進行了兩次照準、讀數，因此，可采用取算術平均值的方法來確定各監測點在同一測站中唯一的空間三維坐標。

4.2凈空變化計算原理

如圖5所示，設A、B、C、D、E的空間三維坐標分別為、、、、，則凈空水平收斂測線、

圖5拱頂下沉及周邊收斂量測的示意圖

設第期凈空水平收斂測線觀測值為、，第期凈空水平收斂測線觀測值為、，則相鄰兩期凈空水平收斂的變化量為、；而凈空水平收斂的累積變化量 = 凈空水平收斂測線的初始值 - 凈空水平收斂測線的當前值。如遇特殊地段，應計算斜測線的變化量，其計算原理與凈空水平收斂測線相同。

4.3拱頂下沉計算原理

設第期拱頂監測點C到凈空水平收斂測線AE的空間距離為，則

其中：向量,向量為直線AE的方向向量，為向量的模，為兩向量的叉積，可按下述過程計算：

設，，則

上式中分別表示X、Y、Z三個方向上的單位向量，則

為向量的模。

同理可得，第期拱頂監測點C到凈空水平收斂測線AE的空間距離，則相鄰兩期拱頂下沉的變化量為，即拱頂下沉的變化量是通過不同周期拱頂監測點到最低凈空水平收斂測線的空間距離的差值來反映的；而拱頂下沉的累積變化量 = 拱頂監測點到最低凈空水平收斂測線的空間距離的初始值 - 拱頂監測點到最低凈空水平收斂測線的空間距離的當前值。也可計算拱頂監測點相對于其他凈空水平收斂測線的下沉變化量，以便數據的相互驗證。

4.4地表下沉

對于地表下沉數據是將測量數據錄入隧道沉降觀測數據EXCEL表，繪制時間-沉降量散點圖，根據散點圖的數據進行回歸分析。

5 案例分析

鑒于篇幅所限，本文就東嶺隧道DK380+500斷面的監測情況作一分析。

5.1 DK380+500斷面數據采集

5.2 DK380+500斷面拱頂下沉趨勢圖

東嶺隧道DK380+500斷面拱頂下沉趨勢圖

5.3 DK380+500、DK381+900、DK386+360斷面凈空水平收斂趨勢圖

東嶺隧道DK380+500斷面凈空水平收斂趨勢圖

5.4 DK380+500斷面斜測線變化斂趨勢圖

東嶺隧道DK380+500斷面斜測線變化斂趨勢圖

從圖 5.2~圖 5.4可以看出，DK380+500斷面 拱頂下沉累計值開始增長比較明顯，25天以后變化趨于穩定，這符合塘村隧道圍巖區段斷面的拱頂位移變化規律，與傳統拱頂下沉變化規律相似。而隧道各測點在兩個斷面上的水平方向位移變深，相同圍巖級別和相同開挖方式下隧道洞周位移變化規律一致。

從圖 5.2~圖 5.4可以看出，豎直方向絕對位移變化量累積值以拱頂的D點最大，而 水平方向絕對位移變化量累積值以拱頂的A點和G點最大，這是符合實際的。為了與傳統洞周收斂位移量測數據進行更好的比較，把水平方向絕對位移以隧道同一高程上兩個對應測點的絕對值之和作為在絕對坐標下測得相對收斂值（下同），再與傳統位移量測洞周相對收斂值比較，可以很好的反映出隧道周邊位移變化。

根據位移值、位移速率等分析、評定圍巖和支護的穩定性。判別初期支護的工作狀態安全，水平凈空收斂、拱頂下沉量達到預測最終值的80%～90%，收斂速度小于0.1～0.2mm／天，拱頂下沉速率小于0.07～0.15mm／天時，可認為圍巖基本穩定進行下一道工序施工。

6 結語

由于隧道工程的特殊、復雜性和隧道圍巖的不確定性，對隧道圍巖及支護結構進行監控量測是保證隧道工程質量、安全必不可少的手段。應用全站儀自由設站非接觸量測方式進行監控量測將取得事半功倍的效果。然而很多現有判定基準都是針對傳統的拱頂下沉位移量和收斂相對位移值所制定的，在三維位移量測中我們所提取出來縱向位移速率還沒有現成的判定基準，基于此合福鐵路客運專線（閩贛段）土建工程HFMG-1標段第四項目部隧道工程實施實踐中，根據總結的經驗，控制隧道縱向穩定性的依據主要是縱向位移速率的變化情況。所以我們以縱向位移速率作為三維位移縱向判定基準來判斷隧道縱向穩定性以及預測掌子面開挖前方圍巖變化情況。

三維位移洞周收斂這種收斂位移的量測包括了傳統的拱頂下沉及周邊位移，且三 維位移量測利用全站儀一次性的把每個測點三個方向的變化量都測出來，這種方法較 之傳統的方法簡單易行，并具有可靠性，其量測精度能夠滿足量測目的的要求。在合福鐵路客運專線（閩贛段）土建工程HFMG-1標段第四項目部隧道建設中，監控量測工作的開展實施主要工作便是三維位移洞周收斂量測，同時為了將量測得到的相關信息及時的反饋到施工中，在數據的處理中，針對不同的需要，處理重點也不同，對應的方法也不相同，在實際應用中，對于各種處理方法及相關標準的采用，都保證了隧道安全、合理的進行施工。

通過合福鐵路客運專線（閩贛段）土建工程HFMG-1標段第四項目部隧道監控量測的現 場實施，選擇全站儀自由設站非接觸量測方式，進行量測是合理的，其測量速度快、對施工干擾小、量測精度高，并能實現隧道測點三維位移量測。同樣能在公路隧道、水工隧道、城市地下通道、大基坑開挖、地下建筑、路基下沉、高邊坡、高層建筑位移量測、水庫庫岸監測等領域有著廣泛的應用前景。

參考文獻

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