精密控制测量技术在中低速磁浮交通中的应用

精密控制测量技术
在中低速磁浮交通中的应用
龚鹏程
中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600
中低速磁浮交通作为一种现代新型轨道交通工具，经过数十年的发展，已逐步从试验研究转向工程建设，陆续已有北京地铁S1线、长沙机场线等线路建成投入运营。

中低速磁浮交通凭借建设成本低的优势，具有一定的市场需求潜力。

目前，国内高速铁路建设发展迅猛，精密控制测量技术应用成熟。

精测网在勘察设计、施工建设、运营维护各阶段保持坐标基准统一稳定，起着重要作用。

但磁浮交通建造屈指可数，磁浮交通的施工工艺、结构构造与高速铁路存在较大区别。

将高速铁路精密控制测量技术应用于中低速磁浮交通设计、施工、运营中，将为磁浮交通提供稳定、可靠的坐标基准。

1.项目概况
清远市磁浮旅游专线一期工程里程范围 DK19+535 ～DK27+558，正线全长 8.014km，设计速度100 km/ h。

其中高架线路长度6.564km，低置结构线路长度0.609km，隧道长度 0.51km。

设银盏温泉、长隆大道、长岗站（预留）、长隆主题公园站4座车站，平均站间距为2.47km，其中最大站间距为 3.285km（银盏站至莲湖站），最小站间距为 1.506km（长岗站至长隆主题公园站），正线铺轨长度15.6km。

设银盏停车场 1座，停车场铺轨长度2.4km。

2.精密控制测量的实施
2.1坐标系统的选择
磁浮交通工程能够平顺建设、运营的关键在于轨排铺架的准确性。

地球球面向平面投影时，施工坐标反算的边长值与现场实测值存在投影变形差异。

参照高速铁路项目精测网CPⅢ测设经验，在满足边长投影长度变
中低速磁浮交通具有线路小半径、选线灵活的特点，作为新型轨道交通逐渐兴起。

以清远市磁浮旅游专线工程建设为例，建立精密控制网，为设计、施工、运营提供精确的位置基准。

本文详细介绍了精密控制测量技术在中低速磁浮交通中的应用，这对类似工程项目有较高的参考价值。

【关键词】中低速磁浮交通；控制测量；精测网；轨道控制网；CPⅢ测量
作者简介：龚鹏程，中铁第五勘察设计院集团有限公司工程师，工学学士。

研究方向：铁路工程测量。

形值不大于10mm/km的条件下，CPⅢ控制网观测距离不需进行投影改化进行平差计算就可满足控制网的精度要求。

本项目采用清远城市坐标系，经核算最大投影变形-3.9mm/km，满足投影变形控制要求。

2.2线下控制网的测设
线下平面控制网分级布设，分为CPⅠ控制网（基础平面控制网），CPⅡ控制网（线路控制网）。

线下高程控制网为线路水准基点控制网，水准点可与平面点共桩。

控制点选择地基坚实稳定、不受施工影响、利于标石长期保存与观测的位置埋设。

CPⅠ控制网每2km布设一点，隧道洞口和车站布设点对，采用GNSS静态测量按照二等要求施测。

CPⅠ控制网联测清远城市坐标系C级及以上平面控制点作为起算点。

CPⅡ按照400m～800m点间距布设，采用GNSS静态测量或导线测量按照三等要求施测。

线路水准基点控制网点间距不大于2km一个，采用水准测量方式按二等要求施测。

水准测量起算点为清远城市坐标系二等水准点。

2.3线上加密控制网测量
2.3.1线上加密CPⅡ测量
结合磁浮交通工程特点，线上CPⅡ网加密点按300～400m左右的间距沿线路布设，全线采用统一的强制对中标志，所有的线上加密CPⅡ点与CPⅢ点共点，且保证测点中心的一致性。

CPⅡ控制点布设时避开连续梁、过渡段等不稳定地段；各区段CPⅢ头尾搭接处6个CPⅢ的中间布设一个CPⅡ加密点。

路基段低置结构、桥梁段采用GNSS方式按照三等要求加密CPⅡ网。

隧道洞内CPⅡ控制网采用自由测站边角交会方法按边角网三等精度要求施测。

2.3.2线上加密水准测量
在进行CPⅢ高程测量前，开展线上水准基点加密工作，水准基点加密点间距不大于1km。

水准基点加密测量按照二等水准测量进行同精度加密。

高架段二等水准加密点布设在桥梁固定支座端，与加密CPⅡ共点。

轨排结构与地面间高差较大的区段，线路水准基点高程直接传递到轨排高程控制点上存在困难，采用不量仪器高和棱镜高的三角高程测量法传递至线上。

2.4轨排控制网布设
磁浮交通线路曲线半径小，高架段只能将仪器架设在承轨梁上观测，如CPⅢ控制点布设间距大，则自由设站边角交会法难以同时观测到6对点。

本项目承轨梁长25m，故双线并行段沿线路纵向每隔25m左右布设一对CPⅢ控制点，左线绕行段落单线沿线路纵向每隔25m 左右布设一个CPⅢ控制点，最远不超过60m，简支梁每片梁在固定端埋设一个，连续梁按距离要求埋设，路基段埋设于承轨梁中部，每片梁埋设一个。

车辆段等多条股道布点时结合现场条件布设CPⅢ控制点，以满足各条股道施工测量使用。

2.4.1高架结构CPⅢ埋设位置
桥梁简支梁段布置在桥梁固定支座端，连续梁段每隔25～50m左右布设一对，尽可能布设在固定支座端。

CPⅢ辅助立柱埋设于两轨枕间，埋设前在承轨梁上预埋或植筋4根，保证立柱与基础牢固连接；外套直径200mm的PVC管后浇筑混凝土，立柱高度低于轨面10cm，将不锈钢套筒垂直放入，套筒高于混凝土面1mm。

埋设位置及断面图如图1所示。

图1 CPⅢ控制点及立柱埋设位置示意图
（单位：mm）
2.4.2低架结构CPⅢ埋设位置
区别于高铁路基段在路肩上布设辅助立柱，低置结构CPⅢ埋设位置与桥梁简支梁段相同，布设在承轨梁上。

低置结构与桥相接处埋设于承轨梁近桥台端的端头，
其它埋设于每节承轨梁中间部位。

布设位置示意图如图2所示。

图2 低置结构CP Ⅲ埋设位置示意图
2.4.3隧道段 CP Ⅲ埋设位置
隧道内CP Ⅲ控制点布设于隧道洞壁双侧墙上（见
图3）。

CP Ⅲ控制点成对布设，距离布置一般约为25m 左右。

CP Ⅲ控制点布设高于轨排顶面20cm 以上且大致
等高。

图3 隧道段CP Ⅲ埋设位置示意图
2.5轨排控制网平面测量
在双线并行的段落，CP Ⅲ平面控制点为点对布设形
式。

CP Ⅲ平面控制网的构网形式为点对形式，构网形式参照图 4.
图4 点对形式CP Ⅲ平面网观测网形示意图
CP Ⅲ控制网采用自由设站交会网的方法测量，自由
测站以1×6个CP Ⅲ点为测量目标。

CP Ⅲ控制点间距离
为25m 左右，CP Ⅲ施测时自由设站点距CP Ⅲ控制点距离为一般为50 m 左右。

除首尾两对CP Ⅲ控制点有3个
测站的方向和距离观测值，其余每个CP Ⅲ控制点有4个测站的方向和距离观测值。

在左右线分开的段落，左右线CP Ⅲ控制点点对不能
通视的，按照单点布设形式的CP Ⅲ平面控制网测量，构
网形式参照图5。

平面观测测站间距为50m 左右，除首尾两个CP Ⅲ控制点有3个测站的方向和距离观测值，其
余每个CP Ⅲ控制点有4个测站的方向和距离观测值。

图5 单点布设形式CP Ⅲ平面网观测网形示意图
CP Ⅲ平面控制网无约束平差精度统计如表1。

表1 CP
Ⅲ自由网平差精度统计表
CP Ⅲ平面控制网约束平差后的精度如表2。

表2 CP
Ⅲ约束网平差精度统计表
2.6轨排控制网高程测量
CP Ⅲ高程控制点与平面控制点共桩，由于中低速磁
浮交通工程轨道梁结构的特殊性，采用水准测量方法较为困难。

CP Ⅲ高程控制点与平面控制点共桩，采用自由测站三角高程测量方法施测。

CP Ⅲ自由测站三角高程测量采用不同测站所测得的
相邻点的高差，按图6的规定构网。

图6 CPⅢ自由测站三角高程网示意图
CPⅢ高程网测量完成后进行环高差闭合差和附合路线高差闭合差检核，并计算每千米高差偶然中误差和每千米高差全中误差，本项目CPⅢ高程网精度统计如表3。

表3 CP Ⅲ高程网测量精度统计表
CPⅢ高程网采用线路水准基点为起算点进行严密平差，平差后的各项精度指标如表4。

表4 CP Ⅲ高程网平差后的精度统计表
3.磁浮交通精密控制测量的关键点3.1选择坐标系统
高速铁路线路长、多位于城区外围，磁浮交通位于城市建成区，采用满足投影变形要求的城市独立坐标系统，能够与相关市政工程保持基准统一，方便工程实施。

3.2梁体安装精调到位
磁浮交通线上工程对线下基础工程的定位要求非常严格，要求梁体吊装完成后对梁体进行精调，满足绝对安装精度小于10mm。

因此CPⅢ测量前，必须完成梁体精调并固定梁体，CPⅢ开始测量后，不得再对梁体进行调整。

3.3 CPⅢ点位布设稳定
桥梁简支梁段CPⅢ控制点布置在桥梁固定支座端。

低置结构与桥相接处埋设于承轨梁近桥台端的端头，其它埋设于每节承轨梁中间部位。

隧道内CPⅢ控制点布设于隧道洞壁双侧墙上。

3.4 CPⅢ控制网测设前精测网全面复测与线下工程沉降和变形评估
为保证精测网的稳定性、现势性，在轨排控制网建网前应对精测网进行全面复测一次。

由于磁浮轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，CPⅢ控制网测量前，线下工程沉降和变形应稳定并通过评估。

3.5平面和高程线位复测
对竣工的线下工程在铺设轨道前应进行平面和高程线位的复测，以提前处理施工放样引起的误差超限，为铺设轨道奠定良好的基础。

即铺设轨排前对线下工程进行平面、纵断面贯通测量。

3.6高架段安全施测
区别于铁路工程梁体较宽、施测作业空间大，磁浮交通承轨梁宽仅1.2m，高架段高空作业场地有限，需搭建安全作业平台，做好安全防护措施，确保施测安全。

4.结语
本文以清远磁浮旅游专线工程为实例，结合高速铁路精密控制测量实施经验，通过分级建立精密控制测量网，为本项目勘察设计、建设施工、运营维护提供了准确、稳定的坐标基准，保障了本工程的顺利实施。

了解与高速铁路控制测量的区别，把握磁浮交通精密控制测量的关键点，能够迅速掌握磁浮交通精密控制测量技术。

参考文献
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