高速铁路工程测量有关技术问题的探讨

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1、*5 监测精度要求变形观测的基准点， 是测定检验工作基准点稳定性和直接测量变形监测的依据； 因此， 区间应设置一定数量的基准点， 并定期检查其稳定性。变形量测采用变形测量二等标准。水平位移监测网采用导线网， 按两级布设。由控制点组成首级网， 由观测点和所联测的控制点组成扩展网。按照 地下铁道、 轻轨交通工程测量规范（GB503081999） 对变形监测的要求， 各车站观测精度见表 7。6 结束语由以上论证可以看出监测技术设计的重要性， 通过工程资料调研， 分析研究地表沉降和基坑周边围护结构位移产生的原因及变形规律； 利用经验公式、 工程类比和理论计算相结合的方法， 预设量测监控值， 制定满足本

2、工程结构稳定和施工安全的技术标准； 并以此为据， 合理选择监测项目， 布设测点， 正确确定监测频率， 同时， 做出切实可行的监测管理体系。表 7 变形测量的等级及精度要求变形测 量等级垂直位移测量水平位 移测量变形点高 程 中 误 差/ mm相邻变形 点高差中 误差/ mm变形点位 移 中 误 差/ mm适用范围二等0. 50. 33. 0线路沿线高层、 高大建筑物； 地铁施工中的支护、 结构、 管 线， 隧道拱顶下沉、 结构收敛 和运营中结构线路变形注： 变形点的高程中误差和点位中误差， 系相对于最近基准点而言。参考文献1 GB503081999. 地下铁道、 轻轨交通工程测量规范收稿日期：

3、 20050415 作者简介： 周玉辉 （1966） ， 男， 1998 年毕业于西南交通大学铁道工程 专业， 工程师。高速铁路工程测量有关技术问题的探讨周玉辉（铁道第二勘察设计院， 四川成都 610031）Disscussion about the Engineeing Measure of High - Speed RailwayZhou YuHui摘 要 通过对 京沪高速铁路测量暂行规定 及 京沪高速铁路设计暂行规定 的学习理解， 探讨工程测量中的导线测量、 水准测量、 控制桩测量、 GPS RTK 技术、 航测立体模型测量横断面等方面存在的问题， 并提出初步意见。关键词 导线测量 水准

4、测量 贯通测量 GPSRTK 横断面测量铁道部于2003 年颁布了 京沪高速铁路测量暂行规定 及 京沪高速铁路设计暂行规定 ， 目前开展的高速铁路勘测设计均按这两个 “暂行规定” 执行。笔者通过对 京沪高速铁路测量暂行规定 的学习及福州厦门线、 武汉广州线、 郑州西安客运专线的勘测工作实践， 提出一些看法， 供大家探讨。1 对 京沪高速铁路测量暂行规定 的学习 理解铁路工程测量指在铁路工程建设勘测设计、 施工和管理阶段所进行的各种测量工作的总称。按工作顺序和性质分为： 勘测设计阶段的控制测量和地形测量、初测、 定测等， 铁路施工阶段的施工测量和设备安装测量， 铁路运营管理阶段的变形观测和维修养

5、护测量等。下面就铁路勘测设计各阶段的导线测量、 水准测量及控制桩贯通测量等谈谈自己的看法。 1. 1 导线测量在过去， 我们所建设的铁路大多为 Vmax140km/ h， 既有测量技术标准及测量方法是与之适应的， 但它不适用于高速铁路的工程测量工作。设计时速 Vmax140 km/ h 的铁路勘测导线测量技术标准如表1 所示。82铁 道 勘 察2005 年第 3 期表 1 Vmax140 km/ h 铁路导线测量技术要求仪器型号 项目DJ2DJ6水 平 角检测时较差/ （“）2030闭 合 差 / （“）附合和闭合导线25n30n延伸导线两端测真北25n+1630n+10 一端测真北25n+8

6、30n+5长度检测 较差光电测距仪和全站仪/ mm2 2mD2 2mD其他测距方法1/2 0001/2 000相 对 闭 合 差光电测距仪 和全站仪水平角平差1/6 0001/4 000水平角不平差1/3 0001/2 000其他测距方法水平角平差1/4 000水平角不平差1/2 0001/2 000附合导线长度/ km3030注： n/置镜点总数； mD/光电测距仪或全站仪的标称精度， 附合导线的长度相对闭合差应为量化改正后的值。从表 1 可以看出， 导线的测量精度是很低的， 不能满足高速铁路工程测量的要求。因此高速铁路的测量必须自成一套技术标准， 用以指导高速铁路的勘测、 施工等工作。铁道

7、部颁布的 京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 2. 1 规定， 导线测量应在 GPS 测量加密国家大地点的基础上， 按五等规定精度进行。根据 工程测量规范（GB5002693） ， 有关导线测量的技术参数要求如表 2、 表 3、 表 4 所示。表 2 导线测量的技术要求等级附和导 线长度 / km平均边 长/ km每边测 距中误 差/ mm测角中 误差 / （“）导线全 长相对 闭合差方位角 闭合差 / （“）测回数DJ1DJ2DJ6三等143. 0201. 81/55 0003. 6n610四等91. 5182. 51/35 0005n46五等51. 01531/20 00010n22一级4

8、0. 5155. 01/15 00010n24二级2. 40. 25158. 01/10 00016n13三级1. 20. 11512. 01/5 00024n12注： 表中 n 为测站数。表 3 水平角方向观测的各项限差等级四等及以上一级及以下经纬仪 型号光学测微器 两次重合读 数差/ （“）半测回归 零差/ （“）一测回中两 倍照准差 （2c） 较差/ （“）同一方向 各测回间 较差/ （“）DJ11696DJ238139DJ2121812DJ61824从导线测量的有关技术要求看， 各等级的导线测量精度同相应的平角、 边长、 竖直角测量要求是相匹配的。但在实际定测工作中， 由于没有可以借鉴

9、的经验，对 京沪高速铁路测量暂行规定 的理解容易走入一个误区， 以为导线的精度越高越好， 比如福厦线定测技术要求中， 明确要求导线测量按四等规定精度进行， 而导线水平角、 边长、 竖直角测量要求及限差按 京沪高速铁路测量暂行规定 执行， 因此出现导线精度与水平角、 边长、 竖直角测量不匹配的问题。在野外条件较差的情况下， 按五等测量要求测量就不能达到四等精度， 而为了人为地满足精度要求不得不进行返工， 将造成人力物力的浪费， 增加生产成本。表 4 光电测距的技术要求平面控制 网等级二、 三等四等一级二级测距仪精 度等级观测次数往返111111总测回数一测回读数 较差/ mm单程各测 回较差/

10、mm657810154 6574 8101521015420301 21015220301. 2 水准测量京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 3. 1 规定， 水准高程测量应与国家三等或四等以上水准点， 或者相当于国家三等或四等以上水准点联测， 一般 30 km 宜联测 1 次， 困难条件下， 不应大于 80 km 联测 1 次， 形成附和水准路线。京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 3. 3 规定， 水准点高程测量按四等水准测量的要求进行。根据地形情况， 在平原地区可采用水准测量， 在山岳、 丘陵地区可采用光电测距三角高程测量。在勘测设计阶段， 采用三等、 四等或其他等级的水准基点， 对设计

11、及工程数量的控制并无多大的区别， 但在施工特别是铺轨工作中却不一样。如果路基顶面不平顺， 高程误差较大， 将导致道床厚度不一， 道床弹性和残余变形积累不均匀， 极易形成中长波高低不平顺。如日本和法国高速铁路要求， 在线路延长方向上， 路基顶面高程每 20 m 测点误差不得大于 25 mm。现阶段， 在高速铁路施工方面经验不足， 各施工单位的施工技术水平参差不齐及管理水平相对较低， 在勘测设计及施工阶段提高水准测量的等级是有必要的。 1. 3 交点及控制桩测量京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 5. 1 规定， 定测放线应根据初测 GPS 点、 导线点或其他等级的大地点， 采用极坐标法进行放设测

12、量。京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 5. 2 规定， 直线上的转点， 曲线上的交点或副交点， 直缓、 缓圆、 曲中、 圆缓、 缓直及加密点等控制桩的测设， 宜使用 I 级测距精度的全站仪、 光电测距仪直接观测定点， 并钉设92高速铁路工程测量有关技术问题的探讨： 周玉辉方桩及标志桩。对测点观测两测回取平均值， 计算测点坐标， 以便中线加桩测量。京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 5. 6 规定， 控制桩应作贯通测量， 并应与导线 （GPS） 点在不大于 5km 范围内进行联测， 联测时后视不得取用短边。京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 5. 8 规定， 控制桩贯通联测后， 应进行各桩平差

13、坐标与测放时各桩坐标的比较， 点位误差的限差每100 m 不应超过1 cm。京沪高速铁路测量暂行规定 第 3. 9. 1 及第3. 9. 6 规定， 施工前应对全线的 GPS 点、 导线点、 水准基点、 中线上的直线控制点、 曲线交点或副交点、 曲线五大桩等进行复测。现在设计单位及施工单位均配备了精度较高的全站仪， 通过对已完成的福州厦门高速铁路定测工作的调查， 在定测中按 京沪高速铁路测量暂行规定 的有关要求， 均采用极坐标放线， 在实地仅测设了曲线五大桩、 中线加桩、 中线200 400 m 的控制桩， 交点及副交点均未测设 （如图 1 所示） 。图 1 福州厦门高速铁路定测示意在福州厦门

14、高速铁路的定测中， 中线加桩、 曲线五大桩及控制桩均采用在 GPS 点或导线点设测站， 极坐标放线。如图 1 所示， 各桩在 GPS19、 GPS20、 C35、C36、 GPS21 等点上测设， 控制桩贯通测量路线： GPS19-控制桩 30-控制桩 31-控制桩 34-控制桩 35-GPS21 等。如福厦线 DK81 +700 DK165 +000 段， 控制桩共计 183 个点， 对贯通测量坐标平差成果与测放时坐标的较差进行了统计 （见表 5） 。表 5 贯通测量坐标与测放坐标的较差统计项目点位误差 / cm 0 1点位误差 / cm 1 2点位误差 / cm 2 3点位误差 / cm

15、3 4点位误差 / cm 4 7点数5865292110所占比例31. 7%35. 5%15. 8%11. 5%5. 5%点位误差在 0 4 cm 之间的控制桩占 94. 5%， 从中线测量看， 满足第 3. 6. 4 的规定。由于全站仪的大量使用， 在实际测量中， 控制桩仅起到中桩的作用， 并未从控制桩放其他中桩； 控制桩测设及贯通测量耗费大量的时间和人力。福厦线 DK81 + 700 DK165 +000 范围内 （计 84 km） 放控制桩及贯通测量， 4 个测量组 （16 人） 用了半个月时间才完成。目前， 施工单位已广泛使用全站仪， 设计单位只需提供 GPS 点或导线点、 线路逐桩坐

16、标表就能进行施工放线以恢复中线， 在勘测阶段耗费大量的人力物力而测设的控制桩， 在施工中并未起到什么作用， 贯通测量仅起到对中线控制桩检核的作用。在今后的高速铁路勘测中是否有必要测设， 或测设后是否还有必要进行贯通测量， 值得探讨。据了解， 有的设计院在高速铁路勘测中已经不要求测设控制桩及贯通测量， 若采用 GPS RTK 技术甚至连五等导线都不需要测设。施工时， 由施工单位根据工作的需要自己测设， 仅为施工单位提供 GPS 测量加密点及线路逐桩坐标表即可。2 新技术及新测量方法的运用2. 1 GPS RTK 技术现在国家的高精度 GPS 网已经建立， 它包括 GPS永久性跟踪站和 A、 B 级高精度 GPS 网。其中已建立永久性