铁路工程测量规范范文

导语：如何才能写好一篇铁路工程测量规范，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：三角高程测量；对向观测法；新建铁路

0 引言

目前，水准测量大多采用的是水准仪，其有着精度高，简便直观的优点，但却受地形限制较大难以发挥效率。随着全站仪精度的不断提高，在很多工程应用中，三角高程测量已经一步步展现出其便捷快速的优势，特别是在高差起伏较大、距离偏长的河流、山谷等区域。现阶段，三角高程测量的主要方式有单向观测，对向观测及中间点观测等，其都有着各自不同的优势和特点，本文主要以新建当阳至远安铁路为例，探讨对向观测法在新建普通铁路高程控制测量中的应用。因新建当阳至远安铁路等级为II级，设计时速为120km/h。按《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）的技术要求，高程控制等级为四等，所以本文主要探讨对向观测法三角高程测量能否满足四等水准测量的精度要求。

1 对向观测法三角测量的原理

在三角高程测量时，我们需要使用全站仪测量出两点之间的距离（水平距离或者斜距）和高度角，以及测量时的仪器高和棱镜高，然后根据三角高程测量的公式推算出待测点的高程。如图1所示。

通过其三角关系，可求得AB两点间高差的公式为：

在实际的三角高程测量中，地球曲率、大气折光等因素对测量结果精度的影响非常大，必须纳入考虑分析的范围。对向观测法三角测量的原理是在A点设站进行观测，同时还在B点设站，对A进行对向观测。从而就可以得到两个观测量。

S为A、B间的距离（斜距），α为A、B间观测时的高度角，i为仪器高，v为棱镜高，c为地球曲率改正；r为大气折光改正。

然后对两次观测所得高差的结果取平均值，就可以得到A、B两点之间的高差值。因为实际观测时，往返观测几乎在同一时间段，同一区域进行，气候环境和地球曲率的影响也是几乎相同的。因而，可以认为在观测过程中，地球曲率和大气折光对往返两次观测的影响相同。所以在对向观测法中可以将它们消除掉。

在《工程测量规范》（GB50026-2007）中对四等水准测量规定闭合差为20 ，三角高程测量时边长不大于1km。以本文作者工作中常用的徕卡TS06型号全站仪为例，测角精度ma=±2"，测距精度ms=±（3+3*10-6S）mm。在相关文献中，人们一般根据测量经验，取mi=mv=±2mm作为仪器高和棱镜高的量取误差。极限误差按照2倍中误差进行计算，计算结果与四等水准限差对照如表1。

由表1可知，在测量规范规定的三角测量允许最大边长1km内，采用对象观测法三角测量的极限误差均在限差范围内，所以其精度可以满足四等水准测量的精度要求。

3 对向观测法三角测量在铁路工程中的实际应用

为更好论证上述结论的准确性，现选取当阳至远安铁路工程中高差较大，通视条件良好的两对控制点采用全站仪进行对向观测法三角高程测量对其进行观测。观测结果如表2。

通过计算G07与G08，G13与G14间高差可得表3（单位均为mm）。另在《工程测量规范》（GB50026-2007）中规定，四等三角高程测量中对向观测高差较差限差为40。现视往返测时地球曲率及大气折光对测量结果影响相同，可计算出G07，G08在往返测时所得的高差较差为9mm，G13，G14在往返测时所得的高差较差为-6mm.结果均小于40。

通过以上结果可知，在本项目中，采用全站仪进行的对向观测法三角高程测量所得的测量结果均在《工程测量规范》（GB50026-2007）中规定的限差范围内，精度均能满足要求。

4 总结

三角高程测量精度受诸多外界因素影响较大，采用对向观测法三角测量可以最大化消除地球曲率及大气折光对其精度的影响。现在随着高精度测角测距仪器的广泛应用，对向观测法三角高程测量完全可以在某些特殊环境下替代四等水准测量，其结果完全能够满足水准精度要求。因此，在很多传统水准测量难以进行的工作环境下采用对向观测法三角高程测量可以大大提高劳动生产率，值得大家在今后的工程实践中推广应用。

参考文献

[1] 孔元，梅是义. 控制测量[M]. 武汉：武汉大学出版社，2008

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[关键词]三角高程测量；水准测量；测量精度

中图分类号：P216 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）13-0170-02

1.引言

京沪高铁工程86.5%段落为桥梁段，桥梁段落大部分都为高度在3m以上的高墩，在桥梁线路上建立CPIII网必须将桥下的二等水准点引上桥梁，如果用钢尺传递按照常规的二等水准测量，由于桥墩过高、风力影响会使精度难以控制，因此，采用三角高程测量方法，简便可行。

2.测量原理

2.1对仪器、棱镜的要求：

角度测量精确度：≤± 1″

距离测量精确度：≤± 1mm +2ppm

棱镜：徕卡园棱镜配徕卡对中脚架，为减少误差，测量中只使用一套棱镜

2.2几何关系如下图：

2.4读数要求

垂直角读、记至0.1″，计算至0.1″；

距离读、记至0.1mm，计算至0.1 mm；

气温读、记至0.2°；

气压读、记至1Pa；

2.5高差较差要求

① 两次变换仪器高测得的高差较差应≤±1.0mm。

② 不同测站测得的相同两点的高差的较差应≤±1.0mm。

（接上页）

2.6实际操作注意事项

1）严格按照三角高程测量技术要求进行三角高程的观测，将高程引上桥梁。三角高程观测过程中，为消除地球曲率对高差的影响，要求前后视距差≤3m。

2）为消除量取棱镜高度的误差，测量中必须使用一套棱镜，棱镜杆长度不能抽出来，置镜点的点位选在仪器能同时观测到梁上梁下的棱镜，前后视距离均要小于150m，垂直角小于28°。

3）一般在桥上2公里左右同时埋设两个水准基点，用三角高程上桥测得两点高程后，在桥梁上用二等水准进行联测，测得的水准高差和三角高程之差应控制在1mm以内，如果超限，三角高程上桥应重新测量。

3.精度分析

三角高程测量的主要误差来源于测距误差、测角误差、地球曲率的影响、大气折光影响、温度气压、量取仪器高和棱镜高。

根据2.5对置镜点的要求，我们取S=150m，垂直角α=28°，TC2003全站仪标称精度1mm+1ppmD，测角标称精度为0.5"进行分析。

光电测距三角高程误差来源：

由于围绕地球的大气层受重力影响，低层空气的密度大于高层空气的密度，观测垂直角时的视线穿过密度不均匀介质，成为一条上凸的曲线，使视线的切线方向向上抬高，测得的垂直角偏大。我们在作业过程中时在地球表面，且前后视距差

3.5温度气压的影响

影响光速的大气折射率n为光的波长λ、气温t和气压ρ的函数。对于某一型号的仪器，采用一定的光源，λ为一定值。因此，根据距离测量时测定的温度、气压，可以计算出测距时的气象改正。

一般在测量时温度、气压要输到仪器里边，仪器可以自动改正这项值。所以在这里不考虑它对测距的影响。

3.6仪器高和棱镜高的误差影响

在观测时采取特殊方法，不量取仪器高和棱镜高，因此，此两项误差为零。

综上所述，三角高程测量的高差误差为测距和测角所引起的误差：

5.结语

根据国家一、二等水准测量规范GB/T12897-2006中规定，二等水准测量要求每公里高差中误差不大于1mm。而采用本方法三角高程测量时的高程中误差约等于±0.52mm。通过实践证明，三角高程测量可满足二等水准测量的精度要求。

参考文献

[1]国家一、二等水准测量规范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.

关键词：GPS RTK 应用 流程

中图分类号：F530.32 文献标识码：A 文章编号：

1 GPS测量有以下优点：

GPS测量有以下优点是具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。

2 GPS系统工作原理

工作原理就是在选好基准点和参考站之后,连续观测GPS卫星上的动态,并通过相关设备接收卫星所传回的数据,精确计算出所要测定的数据。通过这样的设置,用户节能了解和监测到待测点的数据和结果,采用RTK技术进行测量,能够减少许多繁杂的观测项目,提高测量工作效率。

3 RTK在铁路定测中的作业流程

3.1选择作业时段

铁路沿线地物地貌复杂多变，为获取完整的数据，必须根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段。卫星的几何分布越好，定位精度就越高，卫星的分布情况可用用Planning软件查看多项预测指标，根据预测结果合理安排工作计划。

3.2建立测区平面控制网

根据中线放样资料，用GPS静态测量方法建立测区控制网，相邻点间间距5－8公里，并与国家点联测，求出各控制点平面坐标，同时投影变形不得不考虑，变形的程度与测区地理位置和高程有关，铁路线路短则数十公里，长则上千公里，跨越范围广，线路走向地形情况千差万别，长度变形各不相同。在3o投影带的边缘，导致中线桩由图上反算的放样长度与实地测量长度不一致，无法满足放样要求。因此必须采取相应的措施消弱长度变形。使用静态或快速静态测量方法进行国家三角点加密在铁路和公路测量中，首级控制网用来控制线路走向，为下一流程测量提供方便，是等级相对较高的控制网。对于一般等级铁路，铁路测量规范没有规定要进行首级控制网测量。但是，现在国家三角点毁损严重，在使用全站仪进行导线测量时，往往30km 之内，找不到国家三角点来进行联测。因此，首先要在较为稀少的国家三角点上，进行较高精度的补充加密测量，得到新的比国家三角点等级稍低的加密点，然后，铁路导线点再联测到加密的等级点。现在，公路测量、高速铁路测量中，规定了要进行首级控制网测量。

3.3高程控制测量

GPS得到的高程是大地高，而实际采用的是正常高，需要将大地高转化为正常高。而测区的高程异常是未知数，且高程异常的变化较复杂，特别在山区精度较差。完全用GPS替代等级水准难度大。因此等级水准仍采用水准仪作业模式。

3.4求取地方坐标转换参数

①要选测区四周及中心的控制点，均匀分布；

②为提高转化精度，最好选3个以上的点，利用最小二乘法求解转换参数。

3.5基准站选定

基准站应设在满足GPS静态观测的地势较高，四周开阔，便于电台的发射的位置上。

3.6 外业操作

将基准站接收机设在基准点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输入工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数，再进行流动站的设置和初始化工作。通常公布的坐标系统和大地水准面模型不考虑投影中的当地偏差，因此要通过点校正来减少这些偏差，获得更精确的当地网格坐标，且确保作业区域在校正的点范围内。

3.7碎部点测绘

应当说，无论是用动态GPS、还是用全站仪进行碎部测图，就碎部点坐标而言，其精度是保证的，而且有足够的精度余量。用动态GPS进行碎部测图时，由于卫星信号、天线外形影响，加之无法进行偏心观测，针对居民地和地物较多的大比例尺测区宜持保守态度。用全站仪采集碎部数据时应当根据使用的仪器及成图精度要求限制视线长度，对于大比例尺测图必要时还须进行偏心观测。

4 内业数据处理

设置专门的数据处理人员，将每天的测量文件导出，采用高程拟合的方式求解出高程值，通过相应的数据流程处理，打印为正式的报告，提交给相应的线路工作人员，其中大部分数据处理工作可由软件完成，减少了人工记算误差，同时也加快了工程进度

5 结束语

RTK技术不仅能达到较高的定位精度，而且大大提高了测量的工作效率，随着RTK技术的提高，这项技术已经逐步应用到测图工作中。通过相应的数据处理程序，可大大减轻了测量人员的内外业劳动强度，对于铁路工程测量来说,GPS技术的应用无疑是一种很有效的手段，我们可对有效的工作方法和作业流程制定相应的规范和细则，使之在外业测量中可操作性强，数据处理更方便。通过以上对GPS 测量的应用事例的探讨及其设想，可以看出GPS 在铁路工程的测量上具有很大的发展前景。

参考文献

[1] 王晓磊.GPS在铁路工程测量中的应用[J].中国新技术新产品,2011,3:8.

[2] 飞.GPS在铁路工程测量中的应用[J].工程技术,2010,4:73.

[3] GPS测量原理及应用.武汉大学出版社，2001.

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关键词：无砟轨道；CRTSII型板；测量；CPⅢ；加密基桩

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

中图分类号：F530.3文献标识码：A 文章编号：

一、概述

2005年，我国系统引进了德国博格板式无砟轨道设计、制造、施工、养护维修及工装、工艺等成套技术。在铁道部“引进、消化、吸收、再创新”的战略部署下，通过高速铁路的工程实践，无砟轨道系统技术总结、系统技术再创新工作，已经形成了我国CRTSⅡ型板式无砟轨道系统成套技术。

1.1结构组成

主要由钢轨、配套扣件、预制轨道板、砂浆调整层、连续底座板、滑动层、侧向挡块等部分组成，每孔梁固定支座上方设置剪力齿槽，梁缝处设置硬泡沫塑料板，台后路基上设置摩擦板、端刺及过渡板等部分组成。

1.2桥梁直线地段II型板式无砟轨道设计横断面图

1.3桥梁曲线地段II型板式无砟轨道设计横断面图

二、精密控制网测设

高速铁路平面控制网分三级布设，包括基础平面控制网（CPⅠ）、线路控制网（CPⅡ）、轨道控制网（CPIII）。

1.基础平面控制网（CPⅠ）主要为勘测设计、施工、运营维护提供坐标基准，应沿线路走向布设，并在勘测阶段完成；

2.线路控制网（CPⅡ）主要为勘测设计和施工提供控制基准，CPⅡ测量应在CPⅠ的基础上采用GPS测量或导线测量方法施测，控制点的布设一般选在距线路中线50～100m，且不易破坏的范围内，点间距应为800～1000m,相邻点之间应通视；

3.轨道控制网（CPⅢ）的建立基于CPII，主要为铺设无碴轨道提供控制基础，（如加密基桩测设、放样轨道板定位锥，底座板的放样和验收、CRTSII型板竣工测量等）。精确地布设和施测CPIII网是保证CRTS II型无砟板式轨道系统质量的关键。该网的布设和施测，充分考虑利用了全站仪在特定条件下测角具有极高的精度这一特定。

CPⅢ高程测量的测量等级为精密水准测量，测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点。

CPⅢ平面控制测量应使用自动跟踪的全站仪，仪器水平角测量方向中误差不应大于1＂，距离测量中误差不应大于1mm+2D×10-6(D为测距)。水准测量使用的水准仪等级不应低于DS1级，水准尺应为铟瓦水准尺。

三、CRTS II型板加密基桩和安置点的测设

在每块板接缝处通过CPIII测设加密基桩，相邻加密基桩相对精度应满足：水平位置±0.2mm，高程±0.1mm。加密基桩高精度满足CRTS II型板安装施工要求的测量工作，加密基桩点保证了CRTS II型板的几何位置，同时亦保证了轨道的设计位置和线路参数。

加密基桩和安置点放样

（1）首先根据铁路线路设计参数和加密基桩点的设计位置，使用专用的软件计算设计坐标。

（2）桥上底座板施工完后，利用CPⅢ点，使用全站仪放样加密基桩，放样精度要求小于5。放样加密基桩的同时应对轨道铺设锥加以量出和标志，轨道铺设锥可以采用全站仪坐标放样，或用尺量出锥体的位置。轨道铺设锥和基准点的连线垂直于轨道轴线，分别向左和向右离开轨道轴线0.100m。下图为CRTS II型板安置点及加密基桩点的测量钉。

（3）在有超高的路段，基准点应设在地势较低的一边，轨道铺设锥设在地势较高的一边。

2、加密基桩平面坐标测量

加密基桩平面坐标测量应使用测角标称精度不应大于1″、测距标称精度不应大于1mm+1ppm的全站仪，点位对中误差不应大于0.5mm。全站仪任意设站，通过对线路两侧不少于4对CPⅢ控制点的联测，最终达到确定加密基桩坐标的目的。

（1）对加密基桩的测量要按组进行，每组从65到85米不等，视大气影响而定。为了控制误差，左、右线加密基桩的测量，应分别设站观测

（2）同一测站每个测回加密基桩观测都应由远及近依次进行观测。

（3）每一测站重复观测上一测站的 CPⅢ控制点不应少于 2 对，重复观测上一测站观测的加密基桩不应少于 3 个。

（4）测量结果处理，使用专用软件进行平差计算。加密基桩平面测量数据平差计算后，对不满足精度要求的组重新进行测量。

3、加密基桩高程测量

加密基桩的高程测量应该在CRTSII型板粗铺之后进行，以防止二期荷载对加密基桩高程造成影响。为保证 GRP 高程测量的精度，GRP 高程测量应采用高精度电子水准仪和一把配套条码水准尺施测，施测时采用附合水准路线的方法进行。下图为水准尺及水准尺底部的适配器。

（1）左右线加密基桩高程应分别测量。

（2）对加密基桩进行高程测量时，需要使用适配器，且测量之前将测量钉的对中点内杂物清理干净。

（3）每 300m 左右应与线路同侧稳定的 CPⅢ控制点闭合一次；同一测段应进行往返测。

（4）不同测段间重复观测的 GRP 不应少于 3 个。

（5）高程测量结果处理，使用专用平差软件进行平差计算，对不满足精度要求的测段重新进行观测。

四、CRTS II型板安装测量

CRTSⅡ型板精调的基础是：每块CRTSⅡ型板结构上具有10对在工厂经过精确打磨过的承轨槽；调板时控制点为相对精度能够达到平面0.2mm、高程0.1mm的加密基桩。全站仪架设在加密基桩上，通过测量安置在承轨槽上测量标架的棱镜，利用轨道板精调软件计算实测值与理论值的偏差，进而进行调整，直到高程为±0.3mm，中线为±0.3mm的精度，完成轨道板的精调。如上图5.1 CRTSⅡ型板精调示意图。

2、CRTSⅡ型板精调前的准备工作

1）精调系统参数设置检查。

2）检查精调爪的丝扣是否在中间位置，否则将其调整到中间；同时将精调爪安放在相应的CRTSⅡ型板下面。下图为两种类型的精调爪。

3）将全站仪和后视棱镜架设在加密基桩上。

4）将测量标架放置于CRTSⅡ型板的固定位置，要防止标架的滑动，特别是在有超高的线路段，必须采用绷带将测量标架绷紧在轨道固定件上，如下图。

轨道板精调作业步骤

1）首先调整板头板尾，用程序控制的全站仪测量放置在板头板尾标架上的棱镜，获取调整量。按照显示器上的调整量，用扭力扳手调整精调爪，将轨道板调整到设计位置。

2）调整板中央处的高程。

3）采用完整的测量方式，对6个棱镜进行完整测量，如果个别棱镜的测量结果超出误差要求，可以对单个棱镜进行补测，再进行完整测量；最后将满足CRTSⅡ型板铺设允许偏差要求的数据存储，这样就完成了一块板的精调作业。

五、CRTS II型板铺设精度复测

由于视线距离较大和仪器架设方法不同，这类测量无法达到精调系统所能达到的绝对和相对精度的。因此，该检测应首先用来发现并由此避免轨道板精调和灌浆作业引起的周期性误差。此外，还可用来对相关的精调小组工作质量进行检测。

检测方法，将CRTSⅡ型板测量标架置于与精调作业相同的承轨台上，测量标架上棱镜坐标，并保存测量结果。用分析软件对轨道板所对应轨顶的轨向、高低和扭曲进行偏差计算和平顺度分析，给出超限部分的调整作业方案。

六、技术依据

1、《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]189号；

2、《客运专线铁路轨道工程施工技术指南》（TZ211-2005）；

3、《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》（铁建设函 [2009]674 号）；

4、《新建铁路工程测量规范》TB10101-9；

5、《国家一、二等水准测量规范》GB12897-91；

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【关键词】精密工程平面控制网；复测；精度控制

由于高速铁路的行车速度快，采用的是双线无碴轨道，而无碴轨道对桥梁、涵洞、路基等线下工程的工程质量、平面线形的要求非常严格，所以施工前及施工过程中应对精密工程控制网进行复测，复测的周期为半年，复测时精密工程控制网能否满足施工精度显得尤为重要。本文以**高铁**标段精密工程平面控制网复测精度控制为例，谈谈如何做好精密工程控制网复测精度控制问题。

1 仪器的配置及外业数据的采集

1.1 测量仪器的配置应符合下列规定

（1）GPS接收机：CPⅠ控制测量应采用双频接收机，CPⅡ控制测量可采用单频接收机，其标称精度应不低于5mm+1×10-6×D；同步观测的接收机数量应不少于3台。

（2） 全站仪标称精度应不低于2″、2mm+2×10-6×D。

（3）水准仪标称精度应不低于DS05并配备相应的因瓦尺。

1.2 GPS测量外业除应遵照《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》、《新建铁路工程测量规范》的有关规定执行外，还应满足《客运专线无碴轨道铁路工程测暂行规定》中表3.1.2-1、3.1.4及3.2.4的要求。

2 基础平面控制网CPⅠ复测

（1）复测CPⅠ时应采用边联结方式构网，并组成三角形或大地四边形相连的带状网。重复观测时应重新对仪器进行整平对中一次，一般需要在180度方向上。

（2）用于基线解算点的WGS-84绝对坐标精度应不低于15mm，各时段的基线解算应采用同一起算点推算所得WGS-84坐标。解算的基线向量结果应满足该仪器以及解算软件的质量指标。

（3）完成基线向量解算后，应检查同步环和独立环的闭合差以及重复观测基线的较差，并应符合其限差的相关规定。

（4）坐标转换时，应使用WGS-84参考椭球参数为基础，采用工程椭球直接投影法将大地坐标系转换为高斯平面坐标系成果。复测后的坐标计算应使用与设计坐标系相同的基准，如中央子午线经度、坐标系投影面高程和高程异常值等。

（5）CPⅠ控制点复测成果与设计成果比较可采用点间距离、方位、坐标比较的方法，以判别控制点是否满足精度要求。当X、Y坐标较差超过限差20mm时，应再次测量确认。当核实复测精度符合相应等级要求后，应将复测成果报设计单位认定。满足精度要求时，应采用设计成果。

3 线路控制网CPⅡ GPS复测

（1）复测线路控制网CPⅡ的构网应以边联方式为主，组成大地四边形、三角形，并附合到就近的CPⅠ控制点上。

（2）基线解算、基线质量控制、坐标转换等应按照基础控制网CPⅠ复测处理的方法和要求进行。

（3）计算复测控制网平面坐标时，可采用满足精度要求的CPⅠ控制点数据对CPⅡ进行约束平差。

（4）当复测与设计的坐标X、Y较差超过20mm时，应再次测量确认。

4 线路控制网CPⅡ导线复测

（1）线路控制网CPⅡ的复测和加密测量可同时进行。

（2）导线水平观测应采用方向观测法，其技术要求及限差应满足规范要求。导线边长测量应进行仪器加常数、乘常数和气象改正，距离应归算至工程设计的投影高程面上。

（3）导线的测角精度和测边精度估算应符合下列要求.

3）测角中误差应按下式估算：

mβ =√1/N〔fβfβ/n〕

式中： fβ-附合导线或闭合导线的角度闭合差（″）。

n-计算fβ时的测站数。

N-附合导线或闭合导线环的个数。

2）测距中误差应按下式估算：

MD=√a2+（b×D）2

式中：a-固定误差（mm）

b-比例误差（mm/km）

D-测距边长度（km）

（4）CPⅡ导线复测和加密控制导线测量的测角精度、测边精度、以及导线全长相对闭合差的限差和方位角闭合差的限差，应符合规范规定。CPⅡ复测和加密控制导线的外业结束时，应进行上述各项精度和限差的检验。

（5）平差时，应将CPⅡ作为附合导线在CPⅠ的约束下进行平差，CPⅡ复测的平差成果满足精度要求后，再对加密点进行平差。

按验后精度估算的CPⅡ相邻点位中误差不应大于14mm。CPⅡ加密点相邻点位中误差不应大于7mm。

（6）完成CPⅡ控制导线复测后，应将复测成果与设计单位成果进行比较。复测与设计的导线水平角、导线边长和导线点坐标较差应符合表1的要求。

表1 CPⅡ导线复测成果限差要求

水平角限差（″） 边长限差（mm） X、Y坐标限差（mm）

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关键词：高速铁路CPⅢ网 ;CRTSⅡ型板式无砟轨道 ;轨道精调 ;建成与复测

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

中图分类号： U238 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、CPⅢ网测量前的工作要求

轨道控制网CPⅢ建网测量前首先应对沿线CPI、CPⅡ和二等水准网进行全面复测。其次，CPⅢ建网测量前应制定实施方案，经建设单位审批后执行，且CPⅢ成果应进行评估，合格后用于无砟轨道铺设。最后，CPⅢ控制网外业测量精度要求高，施测难度大，测量方式新，技术要求高，施测单位应做好技术、人员、仪器设备等各方面的准备。

二、CPⅢ网建设的工作流程

CPⅢ网的建设主要包括：CPⅡ控制网加密、线路水准基点加密、CPⅢ布设、CPⅢ平面和高程控制测量等几项主要工作。

精测网加密

CPⅢ测量前，应对CPⅡ点进行加密，确保沿线可用的CPⅠ或（加密）CPⅡ点间距在600m左右。加密、观测、数据处理要求同精测网原网要求。本工区CPⅡ测量采用南方灵锐S86，加密点采用强制对中标，沿线路前进方向左右交替埋设于桥梁的固定支座上方防护墙顶部。

线路加密水准基点埋设于桥梁固定支座上方防护墙顶部，按二等水准测量的技术要求进行，并保证可用的（加密）线路水准基点间距在1000m左右。加密水准点采用天宝DINI03电子水准仪配条码水准尺进行测量，观测数据采用仪器内置储存记录，并转化成电子手簿。

2、CPⅢ点的埋标与布设

1）本工区CPⅢ点强制对中标为中铁四院的国家专利产品。桥梁上每隔60m左右在固定支座正上方的防护墙顶埋设一对CPⅢ标预埋件，要求每对CPⅢ点之间的连线应与此处铁轨的延伸方向大致垂直。CPⅢ预埋件在浇筑防护墙混凝土前预埋，若有遗漏，则采取打孔植筋的方式埋设。

2）CPⅢ点采用7位数的编号形式，前四位采用连续里程的公里数，第5位正线部分为“3”，第6、7位为流水号，01～99号数循环，由小里程向大里程顺次编号，下行线轨道左侧的标记点编号为奇数，上行线轨道右侧的标记点编号为偶数。CPⅢ点丢失或破坏后补埋的点，新点号一般可通过修改原点号中的第1位得到。

CPⅢ测量过程中的自由设站点编号根据连续里程和测站号等相关信息进行编制，如1212C101。前4位为里程，第5位C代表初次建网测量，B代表补测，F代表复测，J代表竣工测量，第6位1代表第一次测量，第7位和第8位代表测站编号，01～99号数循环。

3、CPⅢ测量与数据处理

CPⅢ控制网应采用自由设站边角交会法施测。要求平面独立测量两次，一般情况下第一次从小里程向大里程方向，第二次从大里程向小里程方向。

CPⅢ平面网应附合于CPⅠ、CPⅡ控制点上，每600m左右应联测一个CPⅠ或CPⅡ控制点，当CPⅡ点位密度和位置不满足CPⅢ联测要求时，应按同精度扩展方式加密CPⅡ控制点。

1）CPⅢ布网形式

CPⅢ测量布网形式见图1.1所示。

因遇施工干扰或观测条件稍差时，CPⅢ平面控制网可采用图1.2所示的构网形式，平面观测测站间距应为60m左右，每个CPⅢ控制点应有四个方向交会。

在自由站上测量CPⅢ的同时，将靠近线路的全部CPⅡ点进行联测，纳入网中。每个CPⅢ测量组中需使用同一种棱镜，并做好棱镜常数等参数的设置工作，且应注意联测CPI、CPⅡ采用网形的优先顺序。

2）CPⅢ网平面测量

我工区CPⅢ网平面测量采用徕卡TCRP1201+全站仪，并通过中国地震局第一监测中心计量检定站检定。该全站仪具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，其标称精度为：方向测量中误差不大于±1″，测距中误差不大于±（1mm+2ppm），满足规范要求。配套使用电子测温计，量测精度为±0.1℃，气压计量测精度不低于±5hpa，符合规范要求。

平面观测前，应对全站仪进行检验和校正。

①观测要求

CPⅢ网每个自由测站，一般以前后各3对CPⅢ点为测量目标，每个CPⅢ点至少从3个测站上分别联测。应尽量选择无风的阴天进行或夜间进行观测，并准确测定每站测量时的温度和气压。自由测站间距一般约为120m，最远观测距离不应大于180m。

CPⅢ控制网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测，全圆方向观测应满足表《CPⅢ平面网水平方向观测技术要求》的规定。

CPⅢ平面网距离测量应满足表《CPⅢ平面网距离观测技术要求》的规定。

当CPⅢ平面网外业观测的水平方向和距离观测不满足以上技术要求时，该测站外业观测值应部分或全部重测。

②技术指标

CPⅢ平面网的主要技术指标应满足表《CPⅢ平面网的主要技术指标》的规定。

CPⅢ平面自由网平差后，方向改正数的限差为±3″，距离改正数的限差为±2mm。

CPⅢ平面约束平差后的精度指标应满足表《CPⅢ平面网平差后的主要精度指标》的规定，单位权中误差宜为0.7～1.3，可靠性指标最小为0.15，平均为0.25。

CPⅢ平面网的平差计算取位，应按表《CPⅢ平面网平差计算取位》的规定执行。

③CPⅢ网分段与测段衔接

CPⅢ可以根据施工需要分段测量，分段测量的测段长度不宜小于4km。测段间应重复观测不少于6对CPⅢ点，作为分段重叠观测区域以便进行测段衔接。

测段之间衔接时，前后测段独立平差重迭点坐标差值应满足≤±3mm。在坐标换带处CPⅢ平面网计算时，应分别采用相邻两个投影带的CPⅠ、CPⅡ坐标进行约束平差，并分别提交相邻投影带两套CPⅢ平面网的坐标成果。两套坐标成果都应该满足上面的精度要求，两套坐标的CPⅢ测段长度不应小于800m。

④外业记录

在现场测量时应记录各测站的实际情况，它是CPⅢ测量的重要原始数据，应认真填写，对于特殊情况在备注栏中加以说明，结束后装订存档。

⑤内业数据处理

CPⅢ点的平面数据处理软件采用铁道部评审通过的TSDI_HRSADJ软件。观测数据存储之前，必须对观测数据的质量进行检核。观测数据经检核不满足要求时，及时重测。用该软件进行平差计算时，要对各项精度作出评定。平差处理按照数据传输及预处理、坐标概算及距离改化、粗差的剔除、边、角权比、起算点兼容性、平差计算、提交成果七步程序进行。

3）CPⅢ网高程测量

CPⅢ控制点水准测量可按矩形环单程水准网或往返测水准网构网观测。CPⅢ水准网与（加密）线路水准基点联测时，应按精密水准测量要求进行往返观测。

①联测网形

CPⅢ控制点间的水准路线，可选如下水准路线形式中的一种进行。

a）往返测水准网

每一测段应至少与2个二等水准点进行联测，形成检核。联测时，往测以轨道一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，另一侧的CPⅢ水准点在进行贯通水准测量摆站时就近观测。返测时以另一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，对面的水准点作为间视点在摆站时就近观测，计算时不参与平差计算，只是把测量结果和平差结果进行对比。

b）单程矩形闭合环

外业测量时，各闭合环的4个高差应该由2个测站完成，按照后-前-前-后或前-后-后-前的顺序测量。

②主要技术要求

②CPⅢ高程控制网测量要求

CPⅢ高程控制网精密水准测量的主要技术要求，应符合表《精密水准测量的主要技术标准》的规定。

精密水准测量精度要求应符合表《 精密水准测量精度要求》的规定。

CPⅢ高程网精密水准测量测站的主要技术要求，应符合表《CPⅢ高程网精密水准测量测站的主要技术标准》的规定。

CPⅢ高程网的外业观测值不满足要求时，应该部分或全部重测。

③桥面高程传递

当桥面与地面间高差大于3m，线路水准基点高程直接传递到桥面CPⅢ控制点上困难时，可采用三角高程测量法传递，观测两遍，且要求仪器变换仪器高，每次要求手工观测四个测回。

中间设站三角高程测量的主要技术要求，应满足表《中间设站三角高程测量的技术要求》的要求。测量中，前后视必须是同一个棱镜。观测时，棱镜高不变；仪器与棱镜的距离不宜大于100m，最大不应超过150m。前、后视距应尽量相等，一般距离差值不宜超过5m。观测时，要准确测量温度、气压值，以便进行边长改正。

④内业数据处理

内业数据处理包括：测站数据检核、水准路线数据检核。当CPⅢ水准网的环数超过20个时还应进行每千米水准测量的高差全中误差的计算。外业观测数据全部合格后，方可进行内业平差计算，且应以联测的稳定线路水准基点的高程作为起算数据进行固定数据平差计算。

⑤CPⅢ高程区段接边处理

CPⅢ高程测量分段方式与CPⅢ平面测量分段方式保持一致，前后段接边时应联测另外一段2对CPⅢ点。区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点高程差值应≤±3mm。满足该条件后，后一区段CPⅢ网平差，应采用本区段联测的线路水准基点及重叠段前一区段连续1～2对CPⅢ点高程成果进行约束平差。

⑥CPⅢ高程成果的取用

相邻CPⅢ点高差中误差不应大于±0.5mm。CPⅢ高程点复测时与原测成果的高程较差≤±2mm，且相邻点的复测成果高差与原测成果高差较差≤±1mm时，采用原测成果。较差超限时应分析判断超限原因，确认复测成果无误后，应对超限的CPⅢ点采用同级扩展方式更新成果。

三、CPⅢ网的复测与维护

为了保证无砟轨道施工的精度，在施工过程中应根据无砟轨道板、轨道精调等施工阶段及施工组织计划安排对CPⅢ网进行复测，CPⅢ网在竣工验收时必须进行一次复测。

1、CPⅢ网复测要求

在区域沉降漏斗区CPⅢ网测量完成与轨道基准点的测量、铺板和轨检开始的时间不宜相隔太长，以减少桥梁或路基可能发生沉降对CPⅢ点精度的影响。

2、复测精度指标

1）平面

CPⅢ平面网复测采用的观测方法、精度指标及联测上一级控制点CPⅠ、CPⅡ的数量均应与原测相同。CPⅢ点复测与原测成果的坐标较差应≤±3mm，且相邻点的复测与原测坐标增量较差应≤±2mm。较差超限时应结合线下工程结构和沉降评估结论进行分析判断，并根据分析结论采取补测或重测措施。坐标增量较差按下式计算：

Δxij＝（Xj―Xi）复―（Xj―Xi）原

ΔYij＝（Yj―Yi）复―（Yj―Yi）原

2）高程

CPⅢ高程网复测采用的精度指标、计算软件及联测上一级线路水准基点的方法和数量均应与原测相同。CPⅢ点复测与原测成果的高程较差应≤±3mm，且相邻点的复测与原测高程成果增量较差应≤±2mm。较差限时应结合线下工程结构和沉降评估结论进行分析判断，并根据分析结论采取补测或重测措施。高程增量较差应按下式计算：

ΔHij＝（Hj―Hi）复―（Hj―Hi）原

3）成果选用

复测完成后，应对CPⅢ网复测精度进行评价，满足要求后，对复测数据和原测数据进行对比分析和评价，对超限的点位认真进行原因分析，确认复测成果无误。为保证CPⅢ点位的相对精度，对超限的CPⅢ点应按照同精度内插的方式更新CPⅢ点的坐标。最终应选用合格的复测成果和更新成果进行后续作业。

3、CPⅢ网维护

由于CPⅢ网布设于桥梁防撞墙上，会受线下工程的稳定性等原因的影响，为确保CPⅢ点的准确、可靠，在使用CPⅢ点进行后续轨道安装测量时，每次都要与周围其它点进行校核，特别是要与地面上稳定的CPⅠ、CPⅡ点进行校核，以便及时发现和处理问题；同时应加强对永久CPⅢ点的维护，为京沪高速铁路建成后的养护维修提供控制基准。

1）补设CPⅢ标志：在施工或运营过程中应检查标石的完好性，对丢失和破损较严重的标石应按原测标准，并在原标志附近重新埋设。

2）补设CPⅢ点的编号：同新设CPⅢ编号一样，采用7位编号形式（0000400）。

3）外业测量及数据处理：当有CPⅢ点丢失时，应补测此CPⅢ点临近的两个CPII点之间的所有CPⅢ，并约束这两个CPII点进行平差，平差后CPⅢ点复测与原测成果的坐标较差应≤±3mm，当满足3毫米要求后应约束此点周围的五个点和两端的CPII点，并保证各观测的方向与距离的残差满足规范要求，且以本次平差结果为该点的最后成果。

如果不能满足上述要求应结合具体情况分析，如果满足规范要求可对其它点成果进行调整。

【参考文献】：

(1)《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；

(2)《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；

(3)《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）；

(4)《铁路工程卫星定位测量规范》（TB10054-2010）；

篇7

关键词：高铁；测量；管理

1测量工作技术要点

1.1控制测量

控制测量是工程测量工作的重中之重，一定要引起高度重视！

1.1.1CPⅠCPⅡ控制网复测

控制网复测包括平面控制网复测和高程控制网复测，平面控制网一般采用GPS测量方法，按照铁路等级和相关规范的要求对设计院所交控制点进行复测，复测成果精度满足规范要求。复测数据应换手复核，确保准确无误。当复测成果和设计交桩成果的较差不满足规范要求时，应对存在差异的控制点及相邻区域的控制点进行重测。若重测成果和设计成果较差满足要求，则采用重测成果；若不满足要求且重测成果和复测成果一致，则应向业主反映该问题，要求设计院对存在差异的控制点进行复测和确认，设计院更新成果后方能使用。切勿当复测成果和设计交桩成果不一致时，擅自更改设计坐标！在某高铁项目CPⅢ测量时，A标段和B标段交接处存在CPⅠ007控制点，A标段测量时根据所测水准测量数据，怀疑CPⅠ007存在下沉现象。在未征得设计院同意的情况下，CPⅢ控制网平差时擅自将CPⅠ007的高程下调20mm，且未与B标段沟通，导致A标段CPⅢ控制点成果与B标段相邻CPⅢ高程存在20mm左右偏差（验标要求1mm）。然而根据最新设计院最新复测成果，CPⅠ007点并不存在下沉。此问题完全是由于A标段测量人员擅自修改设计高程造成。CPⅠ、CPⅡ的平面控制复测频率为一年一次，高程控制网复测频率为半年一次

1.1.2施工加密网的建立和复测

当CPⅠ、CPⅡ控制网复测完成后，则应进行施工加密网的测量

1.1.2.1施工加密网的布设和控制点的埋设

在路基和桥梁地段，平面加密点一般相邻点间距在300米左右，沿线路布设。在南方地区，控制点宜布设在征地红线外15米以上，以避免受到施工干扰。在北方地区由于种植玉米，玉米长高后将影响通视，因此加密点宜布设于征地红线内1米左右，但是由于受到施工影响，加密点应加强保护和检核。加密点的尺寸和埋设深度参照CPⅡ点的埋设标准，南方及中原地区埋深不小于1.4米，北方冻土地区埋深应达到2米。高程加密点沿线路布置，埋设间距一般不大于200米，埋设深度和平面加密点一致，平面加密点和高程加密点可以共点。控制点的标心采用不锈钢圆头，并刻画十字中心。隧道区域的加密点应埋设在隧道进口和出口区域及横洞和斜井附近，在一个洞口附近埋设不少于3个平面控制点，呈等边三角形布置。1个点离洞口近，另外两个点离洞口远，3个点的间距不宜小于500米，以保证方向精度且方便互相检核。在洞口附近应设置不少于3个高程控制点，沿线路布置，其中一个控制点和离洞口最近的平面控制点共点。

1.1.2.2施工加密网测量

平面控制网测量采用GPS测量方法，加密点和CPⅠ、CPⅡ控制点联测，测量要求参照CPⅡ控制网。高程控制测量采用水准测量方法，精度满足二等水准测量规范。高程加密网的控制点可预先布置，纳入高程控制网的测量过程中，利用测量数据平差即可得到加密点的高程。平面加密控制网一年复测一次，高程加密控制网半年复测一次，高程加密网复测可以纳入CPⅠ、CPⅡ高程控制网复测的过程中。一次完成。

1.1.2.3施工加密控制网的使用

施工加密控制网使用前须对相邻控制点之间的位置关系用全站仪和水准仪进行复核，无误后方能使用，若存在问题应及时查找原因。若加密点的坐标存在问题应局部复测并更新成果并再次复核无误后方能使用。

1.1.3隧道施工控制测量

隧道施工控制测量一般采用导线测量的方法，在隧道施工开始前根据所测洞口GPS点的点位偏差，网形以及仪器误差估计隧道贯通误差。隧道贯通后需进行洞内控制网贯通测量，修正控制点的坐标。目前洞内导线控制点一般设置在仰拱上，不易保存。一个新的思路是在隧道边墙上浇注混凝土支架，支架上安装强制对中基座，按照CPⅡ导线测量的精度和方法进行。控制点设置在边墙上易于保存，采用强制对中基座有助于提高对中精度。

1.2线路中线和红线放样及路基原地面复测

控制网复测完成后，首先须进行中线及红线放样，现场复核中线标高，并与设计高程进行比较。现场复核线路和可能影响的管线、道路、电缆、建筑物等与线路之间的关系，若与设计不符则进行详细测量，为设计变更提供测量数据及图形。对于路基地段，需按照设计图纸断面里程，放出中线桩和边线桩，并按垂直中线的方向采集原地面标高。内业计算并绘制路基原地面的横断面图，再根据路基标准横断面图和地面线利用autocad软件绘制路基横断面图。测量每个横断面的面积，并根据每个横断面面积和断面间距计算路基土方量。计算所得土方量和横断面图对业主和设计院可以作为土方设计变更的基础数据，对路基协作队可作为土方验工的基础数据。路基横断面图中路基坡脚的偏距和标高还可以作为路基边坡放样的基础数据。笔者在某单位哈大高铁项目部从事测量工作时发生过这样的事情：哈大线于2007年8月底开工，笔者于2008年4月来到该项目二分部进行铁路工程测量，该段存在较多路基。

当时由于路基协作队实力欠缺，施工进度无法满足进度要求，项目部决定清退该路基队伍。在进行土方验工时，由于在开工前项目部测量队原地面复测数据不足，因此在和路基协作队结算谈判时陷入被动，只能以路基队所运出的土方为基础进行验方。由于运出的土方存在较多间隙，数量远大于实际土方，因此在清退该队伍过程中项目部承受了较大经济损失。笔者来到该项目后，对现场的路基按设计断面进行了断面测量，后续验方以该数据为基准，再未出现超验的现象。在该项目笔者对未开挖路基实测的原地面数据进行核对时发现，路基挖方段原地面设计图纸标高低于实测标高，因此实际进行挖方的工程量大于设计量。对此笔者对实测的土方量进行详细计算，计算结果显示，该分部管段内实测的路基挖方工程总量和设计挖方总量的差异在100万元以上。因此测量队将测量计算资料交给工程部和总工处，并将情况进行了汇报。但是该问题未引起领导的足够重视，错过了设计变更的最佳时期。该项目通车一年多后，由于项目存在亏损，领导希望通过土方变更挽回部分损失。但是由于时间久远，项目部经过数次搬家，测量资料部分已遗失，设计单位对该问题也不予确认，因此未能实现变更。线路原地面复测工作往往被忽视，但该工作十分重要，将极大的影响后期工程进度和工程效益。

1.3结构物放样三维坐标计算及复核

根据设计所交平曲线和竖曲线表，及结构物的设计图，计算结构物放样的平面坐标及高程。坐标计算的复核采用分级复核制度，计算坐标由工区内部复核无误后由工区测量队长和总工程师签字盖章，上报局经理部测量队长处复核，复核无误后局经理部测量队长签字，盖局项目经理部公章并下发。结构物放样坐标必须经过局项目经理复核确认后方能使用。

1.4特别注意换投影带，换大地高，断链和标段相邻处的坐标计算和施工测量

在换投影带，换大地高的地段，对同一结构物和控制点，需提供在两个投影带中的三维坐标，在使用时所使用的控制点和放样点的坐标必须统一于同一坐标系统内，不可以在一个测量作业过程中使用不同坐标系统内的坐标。在坐标换带或者换高区域CPⅢ平差计算必须分别在两个投影带进行平差计算，并提供两套坐标成果。在断链区域特别是长链的区域，在进行坐标计算和使用时要特别注意所计算里程是在断链前还是在断链后，以避免出错。在标段相邻区域特别注意和相邻标段的沟通和中线贯通测量工作，在进行CPⅠ、CPⅡ复测时平面控制测量需约定共用基线边，高程控制测量需约定共用高程控制点。某高铁高铁项目在A标段与B标段交界处存在投影换带的问题，A标段在该区段进行CPⅢ测量工作时需搭接B标段内的一个加密CPⅡ点进行测量和平差，该点应作为一个已知点进行约束平差。但是B标段仅提供了在其所在投影带内的坐标，我单位应进行投影换带计算将该点的坐标转换至我标段投影带内进行计算。但是由于A标段CPⅢ测量工作是外包给一家测量公司，该单位现场负责人由于技术水平较差，未能按要求在数据处理时对该点进行坐标投影转换及约束平差计算。另外和B标段沟通，B标段在进行平差计算时也未搭接我标段内控制点，导致相邻标段交界处的CPⅢ控制点存在10mm左右平面偏差（验标要求1mm）。该问题是由于对投影换带区段测量工作不重视，协作队伍技术实力弱，项目部测量队对协作队伍缺乏有效管理，相邻标段缺乏沟通，评估单位评估时疏忽等多种原因造成的。

1.5重视沉降观测工作

沉降观测控制对铁路工程质量和确保工后沉降满足设计要求至关重要，且沉降观测数据须通过沉降观测评估才能进入无砟轨道施工，沉降观测是影响工期节点的一项测量工作。由局项目经理部制定完善的观测技术方案和考核制度并要求工区严格执行。工区沉降观测工作需专人负责。测量人员的数量和观测设备的数量必须满足观测工作的需求。局项目经理部测量队长定期检查沉降观测资料并按照考核办法按月对各工区的沉降观测工作进行考核。

2测量工作管理要点

2.1建立完善的管理机构和考核制度

2.1.1两种健康的管理模式

下面介绍两种健康的管理模式，一种是传统的管理模式，另一种是高铁项目局经理部直管模式下的管理模式。第一种管理模式较为成熟，这里重点介绍第二种模式。局项目经理部直管模式对测量队管理能力提出了较高要求。第二种模式和第一种模式的共同点在于均设置了局项目经理部测量队长，该职务在高铁测量队管理中是不可或缺的。项目经理部测量队长的职能主要为管理职能，需具备较强理论水平和技术管理能力。负责测量方案制定，管理制度制定，具体技术方案和测量数据审核，测量工作考核，现场测量工作指导，施工测量过程中各种疑难问题解决等。项目经理部测量队长在测量队的地位类似于球队教练，主要进行技术指导和工作安排，不宜过多参与具体工作事务。在第二种管理模式中，测量队需建立完善的考核体系，考核制度由项目经理部测量队长编制，总工程师审核。具体实施由项目经理部测量队长牵头，实行分级考核。项目经理部测量队长对施工测量队，沉降观测测量队及外协测量队进行考核，施工测量队长和沉降观测队长对所属测量组进行考核，测量组组长对组员进行考核。每月考核表由项目经理部测量队长整理后交项目总工审核，测量队考核结果直接与测量人员收入挂钩。另外，第二种管理模式中，在无砟轨道施工期间，施工测量队队员和仪器设备较多，需增设一名后勤主管，后勤主管主要负责测量队员的生活环境、物资、测量设备等管理，为施工测量队提供较好的后勤保障。

2.1.2兰新高铁项目无砟轨道期间管理模式存在的问题

某高铁项目经理部在项目初期采用第一种模式，取得了较好的效果，长大隧道的贯通误差均满足要求。在无砟轨道施工期间，项目经理部直管测量队，但未采用第二种管理模式。经理部测量队长，施工测量队长，沉降观测队长由同一人担任，且考核制度未得到有效落实，导致技术管理较为混乱，测量工作出现较多问题。值得一提的是，即使采用第二种管理模式，其管理难度仍然较传统模式大。由于大型项目工作量大，局项目经理部人员较少，测量队临时拼凑，人员技术水平及责任心参差不齐，测量队内部缺乏磨合，人员短期内难以做到系统培训。面对诸如无砟轨道的大量测量工作往往力不从心。因此若非万不得已，大型项目不建议采用项目经理部测量队直管模式。

2.2施工测量工作的具体要求

2.2.1建立完善的测量数据复核和测量复测制度

对于用于现场的测量放样数据，需换手复核无误后方能使用。对于结构物的施工测量，必须经过放样———施工前复测———施工后竣工测量的步骤。在工序交接过程中，后一工序的测量员必须对前一工序已施工完成的结构物的坐标和标高进行复测，无误后方能进入下一道工序，若存在问题须及时向上级管理人员汇报。

2.2.2做好施工测量记录

在外业测量中，测量员需对测量部位，采用控制点，测量的角度，距离，气温，天气等数据准确记录，测量记录中必须记录参与测量的人员的分工。当天的测量工作完成后，测量员需对测量记录进行检查，复核，若存在问题须及时通知现场停工并及时再次前往施工现场对存在问题的数据进行复测。

2.3做好施工测量的配合工作

测量工作的顺利完成，不是仅靠测量队就能做好的。现场施工人员需做好施工测量的配合工作。施工现场由于环境复杂，往往出现控制桩被施工机械破坏，现场不具备测量条件就通知测量队员进行测量的情况，这样对测量工作的效率和质量都将产生负面影响。项目领导应重视施工测量的配合工作，对现场施工人员强调配合工作的重要性。确保测量工作能在一个较好的外部环境下进行。在某高铁项目无砟轨道施工期间，为了赶工期，存在CPⅢ复测尚未完成或复测成果尚未评估即要求测量队进行放样和轨枕精调的现象。此时测量队仅能用建网成果进行精调，甚至在部分地段建网成果未通过评估的情况下要求测量队进行精调。这些做法，严重违背了测量操作规程，严重影响测量工作质量。由于后期轨道精调和验收都是以CPⅢ复测成果为基准，而复测成果和建网成果存在差异。该项目后期验收时发现部分区段轨道绝对偏差超过10mm的现象，无砟轨道结构整体精度不高，大部分是由于赶进度忽视测量工作基本技术要求造成的。因此，无砟轨道施工期间，由于每一道工序都与测量工作相关，必须预留做够时间用于测量工作，不能因抢工期一味压缩测量工作时间，否则无法保证测量工作质量和施工精度。

2.4重视测量队资源配置需求

施工测量工作中往往存在车辆不足，人员不足，人员水平不足等问题。项目领导需根据现场的工作量和进度要求，合理配置的人员、车辆、仪器设备。对于技术难度较大的项目，测量人员需具备较强的技术水平和工作能力。资源配置的数量及质量满足项目的质量和进度需求。在某高铁项目前期，由于车辆配置不足，一个测量小组需要进行5公里管段范围内的桥梁桩基放样。工区的车辆仅能满足将测量人员上下班的接送，于是测量队员只能在5公里范围内依靠步行来回进行桩基放样，大量的时间浪费在路上。测量人员仅能进行桩基放样，无法完成打桩前的复测工作。结果后期承台开挖中发现某墩的桩基偏出承台，造成返工。

2.5外协测量队伍的选择与管理

施工项目中的某些专业测量工作，例如控制测量和沉降观测，在项目部人员和设备不足时往往采取技术分包模式。这些工作要么技术含量高，要么影响节点工期，因此外协测量队伍的选择和管理十分重要。在招标前期，项目经理部测量队队长应对竞标单位的资质，技术实力，单价等因素综合比较，分析各个单位的优点和缺点，给领导提供正确的建议。项目领导在决策时，需根据项目工期和测量单位实力，优先具备较强实力，且价格优惠的测量公司。在项目工期紧，任务重的时期，切忌仅考虑成本而选择报价低，实力弱的测量公司。实力较弱的测量公司，由于其设备和人员配置不足，技术力量薄弱，极有可能严重影响施工进度和质量。严重的可能导致测量质量事故的发生。测量公司选定后在合同中需明确甲乙双方的权利和义务，在合同中需明确项目经理部具备对测量公司的考核权，合同总额中的应包含一定比例考核费用。合同中应明确由于测量公司的原因导致项目部遭受损失时，测量公司应承担的赔偿责任。技术分包合同签订后，项目经理部测量队长应根据合同内容，制定对外协队伍的管理制度，并予以执行。项目经理部须对外协队伍的测量数据进行定期检查。对于控制测量数据需进行全面复核，无问题后再上报监理和业主。测量技术分包一定要加强技术管理，切忌以包代管或者包而不管。在1.4中已经提到，该项目由于外协队伍未能按要求进行投影换带导致在标段相邻处的CPⅢ平面存在偏差。协作测量公司组建时间较短，人员技术水平参差不齐，整体技术水平较弱，仅在投标时报价较低。在福川隧道进行CPⅢ的高程测量时，由于外协单位测量人员疏忽，隧道中间DK47+000里程附近漏测了两个环，在平差计算时也未发现该问题。该隧道的CPⅢ高程网未能形成一个整体，而是在漏测段的前后形成了两个独立的网。在两个网的交接处的CPⅢ点高程偏差达到30mm（验标要求1mm），导致轨道精调受阻，必须调整1公里的扣件才能满足平顺性要求。

2.6加强测量队的培训，鼓励技术创新

测量人员的技术实力，在工作中应逐步提高，以满足无砟轨道测量工作要求。测量队需针对现有测量人员的薄弱技术环节进行培训，以增强测量技术水平的专业知识和专业技能。经理部测量队长可根据测量队的实际情况组织内部培训，也可以邀请相关专家进行专业培训。测量队是由每一个测量技术人员组成的，测量人员技术水平的提高，有助于增强测量队的综合实力和工作效率。此外，测量队内部应鼓励学习，鼓励测量队员在测量方法和测量技术上进行创新，鼓励测量理论和工程实践相结合。对好的测量方法和技术成果应加以推广，对创新技术成果应进行奖励。

2.7测量队人员待遇设置建议

合理的薪酬，对测量队内部岗位公平性和提高工作积极性具有重要意义。测量队各岗位的工资待遇设置建议如下：

（1）项目经理部测量队长享受部门正职待遇；

（2）施工测量队长、沉降观测队长享受部门副职待遇；

（3）测量组长享受主管工程师待遇；

（4）测量组员根据技术职称的不同，享受助理工程师或技术员待遇。

参考文献

[1]高速铁路工程测量规范TB10601-2009,中华人民共和国铁道部,2009，10，31.

[2]高速铁路工程测量规范条文说明TB10601-2009,中华人民共和国铁道部,2009，10，31.

[3]郑洪达,刘学海,基于高铁工程中测量管理制度浅论[J].黑龙江水利科技,2014(7).

篇8

关键词：独立控制网 建立 数据处理 贯通误差 估算

1.工程概况

大西铁路客运专线全长678.4km，本线位于山西南北客运交通主轴上，向西进入陕西省的关中平原东部，是沿线城市内部及对外旅客交流的主通道，同时，通过与石太客专、陇海客专的衔接，形成了华北与西南、西北地区旅客交流的辅助快速客运通道。

干庆隧道是大西铁路客运专线工程中长大隧道之一，隧道设计为双线单洞隧道。起讫里程为：DK586+051～DK592+745，全长6694m；隧道进口至DK588+709.923位于半径7000m的右偏曲线上， DK588+709.923至DK590+931.3位于直线上， DK590+931.3至出口位于半径8000m的右偏曲线上。隧道自进口至DK586+900为6‰的上坡，自DK586+900至出口为10.6‰的上坡；隧道设斜井3座，分别为1#斜井（454.270m）、2#斜井(697.570m)、3#斜井(420.889m)。

2.干庆隧道工程独立坐标系的建立

2.1采用的参考椭球

控制网采用2000国家大地坐标系参考椭球，椭球参数为：长半轴a=6378137m，

扁率f=298.257222101，Utm为1.0。

2.2工程独立坐标系的建立

干庆隧道采用工程独立坐标系，首先根据线路控制网采用全站仪放样隧道线路上一点G04，其对应里程为DK586+303.4743，在隧道第二组曲线交点位置放样一点G12。在进行隧道洞外控制测量时把G04和G12纳入隧道控制网中，以G04为坐标起算原点；线路前进方向即G04到G12方向为X轴的正方向，顺时针旋转90°为Y轴，建立干庆隧道工程独立坐标系。

X坐标加常数：586303.4743m；Y坐标加常数:3000.0000m；投影面大地高为532米，高程异常取值：0米。

高程系统采用1985国家高程基准。

2.3精度指标

隧道平面、高程控制应根据贯通误差要求进行隧道平面、高程控制测量设计，隧道洞外、洞内平面和高程控制测量误差对贯通面上的贯通误差影响应符合表1要求。

表1 隧道洞外、洞内控制测量贯通误差规定

项 目 横向贯通误差 高程贯通误差

相向开挖长度（Km） L＜4 4≤L＜7 7≤L＜10 10≤L＜13

洞外贯通中误差（mm） 30 40 45 55 18

洞内贯通中误差（mm） 40 50 65 80 17

综合贯通中误差（mm） 50 65 80 100 25

贯通限差（mm） 100 130 160 200 50

3.平面控制网设计

3.1平面控制网的等级

平面控制网按高铁一等网精度要求，采用GPS静态测量模式测量， GPS接收机的精度指标符合5mm±1ppm。

3.2 GPS控制网的布设

干庆隧道平面GPS控制网的布设首先考虑了控制隧道线路平面和洞口(斜井)位置的需要，由洞口子控制网和洞口子网间的联系网组成，同时考虑GPS观测对控制点周围环境的要求。洞口子网由三角形、大地四边形、中点多边形等强度较高的网形构成，子网内相互通视的边采用GPS直接观测基线，联系网均由图形强度较高的大地四边形构成。共组成子网五个，分别为：隧道进口控制网、隧道出口控制网、1#斜井子控制网、2#斜井子控制网和3#斜井子控制网。控制点选择是考虑控制网精度观测要求，每个子控制网控制点不少于四个，布设时考虑进洞方便而且选择较长边。

4.独立控制网的建立及坐标转换

根据在实地GPS所测基线长度以及方位，，以G04为坐标起算原点；线路前进方向即G04到G12方向为X轴的正方向，顺时针旋转90°为Y轴，建立干庆隧道独立控制网。

首先对外业观测成果以独立基线向量组成的闭合环在WGS84坐标系下进行三维无约束平差计算，得到三维自由网坐标。根据三维自由网平差结果可以查看独立控制网的内符合精度和粗差。

为保证与线路的平顺衔接，按照设计院交桩资料，在2000国家大地坐标系下进行整网约束平差，中央子午线111°24′，投影面大地高：500m，起算点采用B级GPS控制点CPI4202、GQ11、GQ21、GQ22、GQ32和CPI4204，提供一套控测施工坐标系坐标。

5.平面控制网精度分析

5.1 GPS平差精度统计

根据规范要求，本次GPS控制网外业数据采集使用8台Trimble 5800/R8双频GPS接收机，观测时严格按《高速铁路工程测量规范》中一等GPS控制网，并参照《全球定位系统(GPS)铁路测量规范》要求执行。

经过对干庆隧道约束平差精度统计数据可知：基线向量最弱边相对中误差、最弱基线向量坐标方位角中误差、最弱点中误差全部满足《高速铁路工程测量规范》中基线边方向中误差≤0.9″、最弱边相对中误差≤1/250000、最弱点位中误差≤10mm的精度要求。

5.2全站仪实测数据与GPS控制网比较

为了检验平面控制网可靠性，在干庆隧道进口和出口两个洞口控制网中分别选择了一个三角形进行角度和距离检查，并进行比较和分析。水平角观测6测回，距离往返观测各两个测回，观测距离投影到隧道独立坐标系的投影面上。

使用全站仪实测角度值与GPS成果计算值比较：最大较差2.05″，最小较差为0.44″，较差算术平均值1.28″。实测边长与GPS成果计算值比较：最大较差为8mm，最小较差为1mm，较差算术平均值5mm。对比结果表明GPS平面控制网测量精度满足施工要求。

6.洞外控制测量对隧道横向中误差影响值的计算

洞外控制对隧道横向贯通中误差影响值是隧道洞外平面控制网的一项重要指标，采用武汉大学测绘学院研制的科傻系统(COSA)系列软件之四 ----“GPS工程测量网通用平差软件包(简称COSAGPS)”进行计算，通过控制网的平差计算获得各点坐标的方差―协方差阵，根据现场可能使用的进洞定向边计算两开挖洞口的隧道洞外控制对横向中误差影响值。

根据相邻开挖洞口子网中进洞定向边和相对应贯通面位置组成计算文件。共组成4个文件，计算洞外控制影响值22个；表2仅列出了计算的各贯通面洞外控制对横向中误差最大影响值及限差。

表2 洞外控制测量对隧道横向中误差影响值

序号 两开挖洞口位置 开挖洞口距离（Km） 洞外控制影响最大值（mm） 限差（mm）

1 进口---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

7.洞内导线测量横向贯通误差估算及技术要求

特长隧道对洞内、外控制测量提出了较高的要求，虽然洞外控制测量计算的贯通误差不大，但洞内控制测量产生的横向贯通误差也是不容忽视的。我们按照洞外控制点的布设情况，根据洞内导线的测量起算位置、测量等级、测角精度和测边精度，按导线对贯通误差的影响理论估算洞内控制测量对横向贯通误差的影响值，采用洞外控制测量对横向误差最大影响值，综合估算隧道洞内外控制测量对横向贯通误差影响之和，并对洞内导线测量提出主要技术要求。

洞内导线应在洞外控制测量的基础上，结合洞内施工的特点布设。洞内导线应在以洞口投点为起始点，宜沿线路中线布设，也可侧移中线适当距离布设；若洞口投点未纳入洞口控制网时，可以直接将洞口控制点作为起算点。洞内导线均应布设两组导线进行测量，布设成多边形闭合导线环。

洞内导线边长，应根据测量设计的要求并考虑到实际通视条件，宜选择长边，导线边不宜短于200m。导线点应布设在施工干扰小、稳固可靠的地方，点间视线应离开洞内设施0.2m以上。水平角观测宜在测回间采用仪器和觇标多次置中的方法，并采用双照准法(两次照准，两次读数)观测，由洞外引向洞内的测角工作，宜在夜晚或阴天进行；洞内导线边长应采用Ⅱ级及以上等级全站仪进行观测。洞内导线平差采用条件平差方法进行严密平差计算。

8.结论与建议

(1)由于 G P S定位技术具有较高的相对定位精度、控制点间无须通视、网形布设简单、可全天候作业和建网速度快、效率高等优点，因此是目前隧道施工洞外平面测量控制的主要方法。

(2)特长隧道工程的控制测量是隧道施工控制和顺利贯通的关键技术之一，建立高精度的控制网是必须的。干庆隧道施工测量控制网采用的控制网设计、施测和数据处理方法，能有效地保证控制网的精度和可靠性，在保证该隧道施工和顺利贯通中起了重要的作用。

(3)该工程属重大工程，施工周期较长，精度要求较高，应重视其各点位的稳定性监测，必要时应进行定期或不定期的全面复测工作，从而确保该工程的施工质量。另外，在施工期间应切实做好各控制点的保护工作。

参考文献：

[1]杨友涛，刘成龙，北天山隧道施工GPS控制网的建立及其贯通误差预计，四川测绘，2006；

[2] 吴连雄，徐一鸣，刘成龙，罗峰隧道施工GPS控制网建网及其贯通误差预计，黑龙江工程学院学报，2002；

[3] 顾利亚，GPS隧道控制网横向贯通精度估算，西南交通大学学报，2004；

[4] 姚连璧，刘大杰，周全基，等，隧道GPS网对横向贯通误差的影响，测绘学报， 1997；

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关键词：客运专线; 无砟轨道; CPⅢ精密控制网;

1．前言

无砟轨道CPⅢ控制网测量需要运用后方交会法，将控制点点间距离控制在60米左右，精度高于导线测量，一般称为自由设站边角交会法。自由设站边角交会法无论对于勘察设计单位，还是各行业施工单位来说，都是一种新的高精度的测量方法。其测量方法、观测数据的检验、内业计算均有新的要求。

为把石武客专湖北段建设成为我国最好的客运专线，我们在石武客专湖北段无砟轨道CPⅢ网控制测量中，运用自由设站边角交会法，不断探索、灵活运用，取得了很好的效果。CPⅢ为轨道铺设和运营维护提供控制基准。

2．CPⅡ控制点复测与加密

为了确保轨道施工的质量和控制全线施工线路中线的平顺连接，为CPⅢ基桩控制网提供高精度的位置基准，首先需要对涉及到的CPⅠ、CPⅡGPS控制网点进行全面复测。同时，为后续建立CPⅢ控制网的需要及现场施工测量的需要，应在线路两侧按每500米左右1个控制点的间距加密一定数量的CPⅡGPS平面控制点。

3．CPⅢ控制网测量

CPⅢ自由设站边角交会测量方法在客运专线无碴轨道施工测量中首次应用。轨道相对平顺度包含轨距、高低、水平、轨向等4个主控项。因此，CPⅢ自由设站边角交会测量等级和精度必须满足无砟轨道铺设短波和长波平顺度的要求。

3.1 CPⅢ控制网的布设

石武客专湖北段CPⅢ控制网的固定点沿线路布置在路基两侧接触网基础的辅助立柱上、桥梁防撞墙上、隧道壁上，根据建筑物的结构情况，每隔60米左右布置一对点。这样，每个CPⅢ控制点有三个自由设站点的交会方向。CPⅢ平面控制网附合在CPⅠ、CPⅡ或加密的高级控制点上，约相隔500～800米在自由设站点上对附近的高级控制点进行方向、边长联测，以传递坐标和控制误差积累。常规CPⅢ自由设站边角交会控制网如图1所示。

当在自由设站点上不能直接观测高级控制点时，可设辅助设站点。

当布设自由设站点遇到特殊情况时，可隔60米加设一个测站点，在加站点上可仍观测12个方向。

当在正常的两个自由设站点之间加设一个测站点，在加站点上可只观测8个方向。

CPⅢ自由设站边角交会控制网按分段观测计算，分段长度一般为4Km左右。在分段观测连接处应有三条边8个CPⅢ控制点作为公共点进行观测。

3.2 CPⅢ测量标志

CPⅢ的相对精度要求较高，并且边长较短，因此测量标志必须采用强制对中标志。测量标志强制对中的误差一般不应大于0.2 mm，最大不超过0.4 mm。

路基地段的CPⅢ点应布设在接触网基础辅助立柱上；

隧道内布设在隧道内两侧电缆槽盖板上方高度30cm的二衬上。

桥上每隔约60m左右在桥梁固定支座端两侧防撞墙顶面上。

3.3 CPⅢ平面观测

CPⅢ自由设站边角交会是在自由设站点上对CPⅢ点进行方向和边长观测。CPⅢ自由设站边角交会控制网观测采用带自动照准功能的全站仪，全站仪的测角标称精度不低于1″，测距标称精度不低于2mm + 2ppm。观测的技术要求：半测回归零差不大于6秒，一测回中2倍照准差变动不大于9秒，同一方向值各测回较差不大于6秒，同一方向距离值各测回较差不大于3毫米。

CPⅢ在一个测站上观测方向一般为12个，为减少外界对观测的影响，可进行分组观测。另外，为减少气象条件对观测的影响，一般选择在夜间进行观测作业。

为保证每次测量时同一个点使用同一个棱镜，应对测量需要的12个棱镜进行编号1～12，并对每个CPⅢ点使用的棱镜号和连接器进行记录。

在自由站上测量CPⅢ的同时，应将靠近线路的CPI点及全部CPII点进行联测，纳入网中，CPI/CPII点应至少在两个自由站上进行联测，有可能时应联测3次，联测长度应控制在150米之内。当受观测条件限制，只能有一个自由站点和CPI/CPII通视时，应设置辅助点。

3.4 CPⅢ平面观测值的检验

CPIII自由设站边角交会控制网的点位误差分布很均匀，从单位权中误差和点位误差很难判定观测值是否存在粗差。因此，对于观测值的检验是保证CPIII自由设站边角交会控制网精度的关键。CPIII自由设站边角交会控制网按间接观测平差计算，由已知点、观测方向和边长解算设站点和CPIII点的近似坐标，列出观测方向和边长的误差方程式，组成法方程式，解算坐标改正数。

4． CPⅢ测量误差分析

CPⅢ控制点是铺轨时测量的依据。铺轨时根据CPⅢ控制点按自由设站方法测定测站的坐标和高程，对轨道进行测量。对于轨道铺设的长波误差主要是由CPⅢ的点位误差引起的，而放样测量引起的误差影响较小，一般可以忽略不计。

假设距离为60 米，方向中误差为2秒，则正矢误差为0.5毫米。不考虑放样测量误差，这时点位在线路横向上的误差等于相邻测站的相对横向误差。取放样测量点的平均位置来确定轨道位置。产生的正矢误差等于相邻测站相对横向误差的1/4。

轨道正矢的允许误差为2毫米，以2倍中误差为允许限差，则轨道正矢的中误差应为1毫米。轨道正矢误差由设站误差、测量放样误差以及轨检小车的检测误差产生，按等影响原则分配，则每一项中误差为：

(毫米)

测量轨道设站点相对横向误差对轨道正矢误差的影响等于相邻测站相对横向误差的1/4，因此，设站点相对横向中误差应不大于2毫米。因此，按120米间隔设站，假如放样测量的方向中误差不大于2.0秒，由方向中误差所产生的正矢中误差为0.50毫米，即小于0.57毫米，完全可以满足轨道测量的精度要求。

5． 结语

无砟轨道施工是高速铁路施工建设的核心，而CPⅢ控制测量是铺设无砟轨道的核心技术之一。在这种情况下，就需要加密CPⅡ，同时，要按规定对设计院提供的CPⅠ、CPⅡ进行复测。复测CPⅠ、CPⅡ与加密CPⅡ的工作任务重，精度要求高。CPⅢ控制测量虽然是以CPⅠ、CPⅡ为基础，但CPⅢ控制点点间距离过短，只能在60米左右，精度很难保证，而相对精度要求高，需要这一套科学的测量方法做保障。

参考文献

[1] 《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]189号（中华人民共和国行业标准）。

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关键词: 非接触量测；监控量测；全站仪；新方法中图分类号：U238 文献标识码：A

1概述

合肥至福州铁路客运专线（闽赣段）土建工程HFMG-1标段第四项目部施工范围: DK376+759～DIK386+366(含断链61.949米),线路长9.669正线公里。主要包括七座隧道，合计3043延米。其中Ⅴ级围岩2028延米（含明洞），Ⅳ级围岩695延米，Ⅲ级围岩320延米。线路所经地区地层岩性复杂，出露下元古界～第三系沉积岩及变质岩、各时期的岩浆岩和第四系松散地层。多为偏压浅埋隧道，设计采用了复合式衬砌形式。根据规范要求，设计的初期支护形式是否可以满足围岩的变形压力，模筑砼最佳浇注时间都是要通过监控量测来确定。隧道开挖后，对已开挖的围岩及时进行初期支护，对初期支护的受力进行监控量测。通过观测拱顶沉降与周边位移变化情况，掌握围岩和支护的变化信息并对量测数据运用概率论与数理统计学原理，通过数学公式计算进行分析评估，并预测出围岩以后的发展趋势，以达到以下目的：

(1)了解隧道围岩、支护变形情况，以便及时调整支护形式，保证开挖坑道的稳定。

(2)依据量测数据的分析资料采取相应的支护措施和应急措施，保证施工安全 。

(3)为二次衬砌施工提供依据 。

然而，传统的隧道监控量测方法，周边位移一般采用钢尺式收敛计进行观测，拱顶下沉一般采用水准仪、水平仪、钢尺或测杆进行观测。虽然该方法具有成本低、操作简单和适 应恶劣施工环境的优点，但在隧道现场实施过程中存在以下问题：

(1)监控量测工作难度大，由于双线设计，隧道半径大，拱脚部位的收敛往往无法量测，拱顶挂尺也非常困难；

(2)量测时间长，施工干扰大，虽然监控量测已作为一道工序被安排在施工组织设计中，但还是希望时间越短越好；

(3)隧道进入中间段后，通风问题、照明问题、洞内不平整及积水问题往往成为制约监控量测工作的重要因素。

(4)对于大断面隧道，如紧急停车带，接触量测几乎不可能，即使勉强能够实施，量测精度也差，而这些段落往往是施工最危险段落。

(5)一般无法进行三维观测，当要了解隧道周边点的三维变化时，上述传统方法显得无能为力。

为了解决常规监控量测中存在的问题，我们首次在高速铁路隧道的监控量测中，研究采用了非接触量测方法。提出了隧道变形监测新技术—采用全站仪进行非接触三维观测(无尺量测，即用反射膜片)的研究。

2 监控量测的目的

控量测分为必测项目和选测项目两类。必测项目是隧道工程应进行的日常监控量测项目。选测项目应根据隧道建设规模、围岩的性质、隧道埋置深度、开挖方式等特殊要求进行的监控量测项目。

表1 监控量测必测项目

序号 监测项目 测试方法和仪表 测试精度 备注

1 二次衬砌前

净空变化 收敛计、全站仪 0.1mm 全站仪采用

非接触观测法

2 二次衬砌后

净空变化 收敛计、全站仪 0.01mm

3 地表沉降 水准仪、铟钢尺或全站仪 1mm 浅埋隧道必测

（Ho≤2B）

4 拱顶下沉 水准仪、钢挂尺或全站仪 1mm 一般进行

水平收敛量测

5 沉降缝两侧底板不均匀沉降 三等水准测量 1mm 沉降缝两侧底板(或仰拱填充层面)沉降

6 洞口段与路基过渡段不均匀沉降观测 三等水准测量 1mm 洞口底板（或仰拱填充层面）与洞口过渡段的沉降

表2监控量测选测项目

序号 监测项目 测试方法和仪表 测试精度 备注

1 围岩压力 压力盒 0.001Mpa

2 钢架内力 钢筋计、应变计 0.1Mpa

3 喷混凝土内力 混凝土应变计 10με

4 二次衬砌内力 混凝土应变计、

钢筋计 0.1Mpa

5 初期支护与二次衬砌

接触压力 压力盒 0.001Mpa

6 锚杆轴力 钢筋计 0.1Mpa

7 围岩内部位移 多点位移计 0.1mm

9 爆破振动 振动传感器、记录仪 临近建筑物

10 孔隙水压力 水压计

11 纵向位移 多点位移计、全站仪 0.1Mpa

非接触量测方法采用全站仪自由设站原理远距离测量点位不同时段的三维坐标，经过处理输出测点的三维位移矢量或测点相对收敛值，可以代替传统的接触量测对拱顶下沉、周边收敛的量测。此方法可以方便、 准确、快速地为隧道施工提供参考数据。

3、监控量测的技术要求

3.1测点布设

拱顶下沉测点及净空水平收敛测点应布设在同一断面，测点应尽量对称布设，即“同面等高”，以便数据的相互验证。拱顶下沉及周边收敛量测的测点布设情况一般分为3种，如图1所示。

图1拱顶下沉及周边收敛量测的测点布设示意图

隧道监控量测的断面间距及净空变化量测的测线数，可参照表3、表4的要求来布置。

表3隧道监控量测的断面间距

围岩级别 断面间距(m)

V 5~10

Ⅳ 10 ~30

Ⅲ 30~50

注:Ⅱ级围岩视具体情况确定间距。

表4 净空变化量测的测线数

地段

开挖方法 一般地段 特殊地段

全断面法 一条水平测线 －

台阶法 每台阶一条水平测线 每台阶一条水平测线，两条斜测线

分部开挖法 每分部一条水平测线 CD或CRD法上部、双侧壁导坑法左右侧部，每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分部一条水平测线

3.2测点埋设

埋设测点时，应注意以下几点要求：

1.在布设测点处，用冲击钻钻出孔径为10 mm，深为150 mm的钻孔；

2.在钻孔中填满水泥砂浆后插入量测预埋件（见图2），尽量使左右两侧相对的预埋件处在“同面等高”的位置；

3.反射膜片应贴于经过清理和防锈处理后的钢板表面，以保证其与钢板紧密粘合，不易滑动、脱落；

4.将贴有反射膜片一面的钢板，朝向隧道出口，并尽量使其面向隧道中线，以保证监控量测时，全站仪能够接收到最强的反射信号；

5.待砂浆凝固后，即可量测，量测测点应牢固可靠、易于识别并妥善保护。

图2量测预埋件示意图

3.3全站仪自由设站方式工作原理

全站仪三维非接触围岩净空位移量测新技术，其基本原理是利用全站仪自由设站远距离测量点位不同时段的三维坐标，将测量数据输入算机通过软件进行后处理，最后输出测点的三维位移矢量或测点相对收敛值，准确、快速地为施工提供参考数据。即在监控量测中，将全站仪置于隧道中线附近的适当位置，采用极坐标测量的方法，直接对不同断面上的各监测点进行观测，获取各监测点在任意站心坐标系下的空间三维坐标，利用各监测点的空间三维坐标，间接得到同一断面上各监测点间的相对位置关系，并通过比较不同周期相同监测点间的相对位置关系的差异，来真实反映隧道的拱顶下沉及净空收敛变化量，如图3所示。

图3全站仪自由测站非接触量测示意图

3.4监控量测频率

根据传统的净空收敛、拱顶下沉的测定频率随着变位收敛的天数、变位量、开挖方法、日变位量、离掌子面距离的不同而变化， 大体上可根据位移速度及离开挖面的距离而定，见表 5。当采用台阶法进行隧道施工，下台阶到达时上面台阶测定频率要加大。本次试验三维位移量测频率采用与净空收敛、拱顶下沉的测定频率基本一致。

表5拱顶下沉及净空收敛量测频率

注：D 为隧道直径

3.5判定安全基准

从既有现场实测的位移一时间曲线可知，曲线有明显的负速率段、加速段、减速段和匀速段。从数据处理来看，若以位移量测信息作为施工监控的依据，则判断围岩稳 定性的依据应为位移量和位移速率，所以，在工程实践中根据实际情况规定容许位移 量和容许位移速率值是进行施工监控的基础，从而可根据位移一时间曲线来判断围岩 的稳定性。具体地说，基准值的设定方法见表 6。

表6变形管理基准的设定

注：U0—实测隧道周边位移值，拱顶为主要依据；Un—绝对位移控制基准值。

4 数据计算原理

4.1数据格式

根据量测数据及时绘制拱脚水平相对净空变化、拱顶相对下沉和地表下沉的时态曲线及其与开挖工作面距离的关系图。对初期支护的时态曲线应进行回归分析，选择与实例数据拟合性好的函数进行回归，预测可能出现的最大位移。

监控量测的原始数据为每测站量测的各监测点的空间三维坐标，案例如下表所示。

表7 某测站监控量测的原始数据

断面里程 日期： 2012.08.20 A B C D E

DK380+390 第一测回 盘左 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

盘右 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

第二测回 盘左 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

盘右 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

由于外业观察成果中不可避免得会引入误差或粗差，且各监测点在同一测站中有4个坐标观测值，因此，可采用具有一定抗差能力的中位数法来确定各监测点在同一测站中唯一的正确的空间三维坐标。

所谓中位数法，即是将同一测站各监测点的4个坐标观测值分别按三维坐标分量X、Y、Z从小到大或从大到小进行排序，如下所示：

，，

其中：、、为排序后，第个位置所对应的坐标分量观测值。舍去最小和最大的坐标分量观测值，将各坐标分量剩余的两个观测值取算术平均值，得各监测点在同一测站中唯一的空间三维坐标。加之，中位数只与观测值的排列顺序有关，不受观测极端值的影响，因此采用中位数法可得到各监测点在同一测站中唯一的正确的空间三维坐标。

监控量测的原始观测数据为每测站量测的各监测点的空间三维坐标，其直接以8位或16位字符的GSI格式进行存储，如图4所示。

图4隧道监控量测数据格式

由图4可以看出，各断面监测点都用“盘左”进行了两次照准、读数，因此，可采用取算术平均值的方法来确定各监测点在同一测站中唯一的空间三维坐标。

4.2净空变化计算原理

如图5所示，设A、B、C、D、E的空间三维坐标分别为、、、、，则净空水平收敛测线、

图5拱顶下沉及周边收敛量测的示意图

设第期净空水平收敛测线观测值为、，第期净空水平收敛测线观测值为、，则相邻两期净空水平收敛的变化量为、；而净空水平收敛的累积变化量 = 净空水平收敛测线的初始值 - 净空水平收敛测线的当前值。如遇特殊地段，应计算斜测线的变化量，其计算原理与净空水平收敛测线相同。

4.3拱顶下沉计算原理

设第期拱顶监测点C到净空水平收敛测线AE的空间距离为，则

其中：向量,向量为直线AE的方向向量，为向量的模，为两向量的叉积，可按下述过程计算：

设，，则

上式中分别表示X、Y、Z三个方向上的单位向量，则

为向量的模。

同理可得，第期拱顶监测点C到净空水平收敛测线AE的空间距离，则相邻两期拱顶下沉的变化量为，即拱顶下沉的变化量是通过不同周期拱顶监测点到最低净空水平收敛测线的空间距离的差值来反映的；而拱顶下沉的累积变化量 = 拱顶监测点到最低净空水平收敛测线的空间距离的初始值 - 拱顶监测点到最低净空水平收敛测线的空间距离的当前值。也可计算拱顶监测点相对于其他净空水平收敛测线的下沉变化量，以便数据的相互验证。

4.4地表下沉

对于地表下沉数据是将测量数据录入隧道沉降观测数据EXCEL表，绘制时间-沉降量散点图，根据散点图的数据进行回归分析。

5 案例分析

鉴于篇幅所限，本文就东岭隧道DK380+500断面的监测情况作一分析。

5.1 DK380+500断面数据采集

5.2 DK380+500断面拱顶下沉趋势图

东岭隧道DK380+500断面拱顶下沉趋势图

5.3 DK380+500、DK381+900、DK386+360断面净空水平收敛趋势图

东岭隧道DK380+500断面净空水平收敛趋势图

5.4 DK380+500断面斜测线变化敛趋势图

东岭隧道DK380+500断面斜测线变化敛趋势图

从图 5.2~图 5.4可以看出，DK380+500断面 拱顶下沉累计值开始增长比较明显，25天以后变化趋于稳定，这符合塘村隧道围岩区段断面的拱顶位移变化规律，与传统拱顶下沉变化规律相似。而隧道各测点在两个断面上的水平方向位移变深，相同围岩级别和相同开挖方式下隧道洞周位移变化规律一致。

从图 5.2~图 5.4可以看出，竖直方向绝对位移变化量累积值以拱顶的D点最大，而 水平方向绝对位移变化量累积值以拱顶的A点和G点最大，这是符合实际的。为了与传统洞周收敛位移量测数据进行更好的比较，把水平方向绝对位移以隧道同一高程上两个对应测点的绝对值之和作为在绝对坐标下测得相对收敛值（下同），再与传统位移量测洞周相对收敛值比较，可以很好的反映出隧道周边位移变化。

根据位移值、位移速率等分析、评定围岩和支护的稳定性。判别初期支护的工作状态安全，水平净空收敛、拱顶下沉量达到预测最终值的80%～90%，收敛速度小于0.1～0.2mm／天，拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm／天时，可认为围岩基本稳定进行下一道工序施工。

6 结语

由于隧道工程的特殊、复杂性和隧道围岩的不确定性，对隧道围岩及支护结构进行监控量测是保证隧道工程质量、安全必不可少的手段。应用全站仪自由设站非接触量测方式进行监控量测将取得事半功倍的效果。然而很多现有判定基准都是针对传统的拱顶下沉位移量和收敛相对位移值所制定的，在三维位移量测中我们所提取出来纵向位移速率还没有现成的判定基准，基于此合福铁路客运专线（闽赣段）土建工程HFMG-1标段第四项目部隧道工程实施实践中，根据总结的经验，控制隧道纵向稳定性的依据主要是纵向位移速率的变化情况。所以我们以纵向位移速率作为三维位移纵向判定基准来判断隧道纵向稳定性以及预测掌子面开挖前方围岩变化情况。

三维位移洞周收敛这种收敛位移的量测包括了传统的拱顶下沉及周边位移，且三 维位移量测利用全站仪一次性的把每个测点三个方向的变化量都测出来，这种方法较 之传统的方法简单易行，并具有可靠性，其量测精度能够满足量测目的的要求。在合福铁路客运专线（闽赣段）土建工程HFMG-1标段第四项目部隧道建设中，监控量测工作的开展实施主要工作便是三维位移洞周收敛量测，同时为了将量测得到的相关信息及时的反馈到施工中，在数据的处理中，针对不同的需要，处理重点也不同，对应的方法也不相同，在实际应用中，对于各种处理方法及相关标准的采用，都保证了隧道安全、合理的进行施工。

通过合福铁路客运专线（闽赣段）土建工程HFMG-1标段第四项目部隧道监控量测的现 场实施，选择全站仪自由设站非接触量测方式，进行量测是合理的，其测量速度快、对施工干扰小、量测精度高，并能实现隧道测点三维位移量测。同样能在公路隧道、水工隧道、城市地下通道、大基坑开挖、地下建筑、路基下沉、高边坡、高层建筑位移量测、水库库岸监测等领域有着广泛的应用前景。

参考文献

【1】《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；

【2】《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）条文说明；

【3】《客运专线无碴轨道铁路铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）；

【4】《精密工程测量规范》（GB/T 15314-94）；

【5】《铁路隧道监控量测技术规范》；TB10121-2007/ J721-2007

【6】《国家三角测量规范》GB/T 17942-2000；