武广客专测量控制系统网概述

客运专线测量控制网概述1、客运专线铁路精密工程测量客运专线铁路精密工程测量是相对于传统的铁路工程测量而言，为了保证客运专线铁路非常高的平顺性，轨道测量精度要达到毫米级。

其测量方法、测量精度与传统的铁路工程测量完全不同。

我们把适合于客运专线铁路工程测量的技术体系称为客运专线铁路精密工程测量。

由于客运专线铁路速度高（200km/h～350km/h），为了达到在高速行驶条件下，旅客列车的安全性和舒适性，要求客运专线铁路必须具有非常高的平顺性和精确的几何线性参数，精度要保持在毫米级的围以。

从表中对比可知，为了适应客运专线铁路高速行车对平顺性、舒适性的要求，客运专线铁路轨道必须具有较高的平顺度标准，对于时速200km/h以上无碴和有碴铁路轨道平顺度均制定了较高的精度标准。

对于无碴轨道，轨道施工完成后基本不再具备调整的可能性，由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整。

客运专线扣件技术条件中规定扣件的轨距调整量为±10mm，高低调整量－4、＋26mm，因此用于施工误差的调整量非常小，这就要求对施工精度有着较有碴轨道更严格的要求。

要实现客运专线铁路的轨道的高平顺性，除了对线下工程和轨道工程的设计施工等有特殊的要求外，必须建立一套与之相适应的精密工程测量体系。

纵观世界各国铁路客运专线铁路建设，都建立有一个满足施工、运营维护的需要的精密测量控制网。

精密工程测量体系应包括勘测、施工、运营维护测量控制网。

二、传统的铁路工程测量方法及其不足之处由于过去我国铁路建设的速度目标值较低，对轨道平顺性的要求不高，在勘测、施工中没有要求建立一套适应于勘测、施工、运营维护的完整的控制测量系统。

各级控制网测量的精度指标主要是根据满足线下工程的施工控制要求而制定，没有考虑轨道施工和运营对测量控制网的精度要求，其测量作业模式和流程如下：1）初测：平面控制测量---初测导线：坐标系统：1954坐标系；测角中误差12.5″（25″），导线全长相对闭合差：光电测距1/6000，钢尺丈量1/2000。

高程控制测量---初测水准：高程系统：1956年黄海高程/1985国家高程基准，测量精度：五等水准（30）。

2）定测：以初测导线和初测水准点为基准，按初测导线的精度要求放出交点、直线控制桩、曲线控制桩（五大桩）。

3）线下工程施工测量以定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩（五大桩）。

作为线下工程施工测量的基准。

4）铺轨测量直线用经纬仪穿线法测量；曲线用弦线矢距法或偏角法进行铺轨控制。

平面坐标系投影差大，采用1954年坐标系3°带投影，投影带边缘边长投影变形值最大可达340㎜/km，不利于采用采用GPS 、全站仪等新技术采用坐标法定位发法进行勘测和施工放线。

没有采用逐级控制的方法建立完整的平面高程控制网，线路施工控制仅靠定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩（五大桩）进行控制，线路测量可重复性较差，当出现中线控制桩连续丢失后，就很难进行恢复。

测量精度低，由于导线方位角测量精度要求较低（25″），施工单位复测时，经常出现曲线偏角超限问题，施工单位只有以改变曲线要素的方法来进行施工。

在普通速度条件下，不会影响行车安全和舒适度，但在高速行车条件下，就有可能影响行车安全和舒适度。

轨道的铺设不是以控制网为基准按照设计的坐标定位，而是按照线下工程的施工现状采用相对定位进行铺设，这种铺轨方法由于测量误差的积累，往往造成轨道的几何参数与设计参数相差甚远。

根据有关报道在浙赣线提速改造中已出现类似问题。

（如浙赣线出现的圆曲线半径与设计半径相差几百米，大半径长曲线变成了很多不同半径圆曲线的组合，缓和曲线、夹直线长度不够，曲线五大桩位置与设计位置相差太大，纵断面整坡变成了很多碎坡等）。

综上所述，过去的铁路测量规及体系已不能适应中国铁路现代化建设的要求，必须建立一套适合中国铁路客运专线建设的工程测量体系。

下面举例说明“三网合一”的重要性在武广客专建设中，由于原勘测控制网的精度和边长投影变形值不能满足无碴轨道施工测量的要求，后来按《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》的要求建立了CPⅠ、CPⅡ平面控制网和二等水准高程应急网。

采用了利用新旧网相结合使用的办法，即对满足精度的旧控制网仍用其施工；对不满足精度要求的旧控制网则采用CPⅠ、CPⅡ平面施工控制网与施工切线联测，分别更改每个曲线的设计进行施工，待线下工程竣工后再统一贯通测量进行铺轨设计的方法。

由于工程已开工，新旧两套坐标在精度和尺度上都存在较大的差异，只能通过单个曲线的坐标转换来启用新网，给设计施工都造成了极大的困难。

在京津城际铁路建设中，由于线下工程施工高程精度与轨道施工高程控制网精度不一致，造成了部分墩台顶部施工报废重新施工的情况。

遂渝线无碴轨道试验段线路长12.5km，最小曲线半径为1600m，勘测设计阶段采用《新建铁路工程测量规》要求的测量精度施测，即平面坐标系采用1954年坐标系3°带投影，边长投影变形值满足达210mm/km，导线测量按《新建铁路工程测量规》初测导线要求1/6000的测量精度施测，施工时，除全长5km的龙凤隧道按C 级GPS测量建立施工控制网外，其余地段采用勘测阶段施测的导线及水准点进行施工测量。

铁道部决定在该段进行铺设无碴轨道试验时，线下工程已基本完成，为了保证无碴轨道的铺设安装，在该段线路上采用B级GPS和二等水准进行平面高程控制测量，平面坐标采用工程独立坐标，边长投影变形值满足≤3mm/km，施工单位在无碴轨道施工时，采用新建的B级GPS和二等水准点进行施工。

由于勘测阶段平面控制网精度与无碴轨道平面控制网精度和投影尺度不一致，致使按无碴轨道高精度平面控制网测量的线路中线与线下工程中线横向平面位置相差达到50cm。

为了不废弃既有工程，施工单位不得不反复调整线路平面设计，最终将曲线偏角变更了17秒，将线路横向平面位置误差调到路基段进行消化，使路基段的线路横向平面位置误差消化量最大达到70～80cm，这样才满足了无碴轨道试验段的铺设条件。

由此可见，线下工程施工平面控制网精度与无碴轨道施工平面控制网精度相差太大，会给无碴轨道施工增加很多困难，遂渝线无碴轨道试验段的速度目标值为200km/h，而且线路只有12.5km，有大量的路基段可以消化误差，调整起来比较容易。

当速度目标值为250km/h～350km/h时，线路均为桥隧相连，没有路基段消化误差，误差调整工作更困难。

当误差调整消化不了时，就会造成局部工程报废。

客运专线铁路轨道必须具有非常精确的几何线性参数，精度要保持在毫米级的围以，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必须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。

轨道的外部几何尺寸体现出轨道在空间中的位置和标高，根据轨道的功能和与周围相邻建筑物的关系来确定，由其空间坐标进行定位。

轨道的外部几何尺寸的测量也可称之为轨道的绝对定位。

轨道的绝对定位通过由各级平面高程控制网组成的测量系统来实现，从而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。

由此可见，必须按分级控制的原则建立铁路测量控制网。

客运专线铁路工程测量平面控制网第一级为基础平面控制网（CPⅠ），第二级为线路控制网（CPⅡ），第三级为基桩控制网（CP Ⅲ）。

各级平面控制网的作用和精度要求为：（1）CPⅠ主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准，采用GPS B级（无碴）/ GPS C级（有碴）网精度要求施测；（2）CPⅡ主要为勘测和施工提供控制基准，采用GPS C级（无碴）/ GPS D级（有碴）级网精度要求施测或采用四等导线精度要求施测；（3）CPⅢ主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准，采用五等导线精度要求施测或后方交会网的方法施测；客运专线铁路工程测量精度要求高，施工中要求由坐标反算的边长值与现场实测值应一致，即所谓的尺度统一。

由于地球面是个椭球曲面，地面上的测量数据需投影到施工平面上，曲面上的几何图形在投影到平面时，不可避免会产生变形。

采用国家3°带投影的坐标系统，在投影带边缘的边长投影变形值达到340mm/km，这对无碴轨道的施工是很不利的，它远远大于目前普遍使用的全站仪的测距精度（1~10mm/km），对工程施工的影响呈系统性。

从理论上来说，边长投影变形值越小越有利。

因此规定客运专线无碴轨道铁路工程测量控制网采用工程独立坐标系，把边长投影变形值控制在10mm/km，以满足无碴轨道施工测量的要求。

现行的《新建铁路工程测量规》、《既有铁路工程测量规》有碴轨道铁路测量规各级控制网测量的精度指标主要是根据满足线下工程的施工控制的要求而制定，没有考虑轨道施工对测量控制网的精度要求，轨道的铺设是按照线下工程的施工现状，采用相对定位的方法进行铺设。

即轨道的铺设是按照20m弦长的外矢距来控制轨道的平顺性，没有采用坐标对轨道进行绝对定位，相对定位的方法能很好的解决轨道的短波不平顺性，而对于轨道的长波不平顺性无法解决。

对于客运专线铁路，曲线的半径大，弯道长，如果仅采相对定位的方法进行铺轨控制，而不采用坐标进行绝对控制，轨道的线型根本不能满足设计要求。

现用一个弯道为例作一简要说明：我们知道，曲线外矢距F=C2/8R 式中C为弦长，R为半径。

现有一半径为2800m（时速200～250公里有碴轨道铁路的最小曲线半径）的弯道，铺轨时若按10m弦长3mm的轨向偏差（即用20m 弦长的外矢距偏差）的轨向偏差来控制曲线，则：当轨向偏差为0时，R=2800m；当轨向偏差为+3mm时，R=2397m；当轨向偏差为-3mm 时，R=3365m。

这一问题在浙赣线提速改造建设中已暴露出来，即一个大弯道由几个不同半径的曲线组成，且半径相差几百米。

由此可见，只采用10m弦长3mm（有碴）/10m弦长2mm （无碴）的轨向偏差来控制轨道的平顺性是不严密的，因此必须采用相对控制与坐标绝对控制相结合的方法来进行轨道铺轨控制。

客运专线无碴轨道铁路首级高程控制网应按二等水准测量精度要求施测。

铺轨高程控制测量按精密水准测量（每公里高差测量中误差2mm）要求施测。

四、客运专线无碴轨道铁路工程测量技术要求高程控制测量精度1、勘测高程控制网应优先采用二等水准测量，困难时可采用四等水准测量。

2、分两阶段实施水准测量时，线下工程施工完成后，全线按二等水准测量要求建立水准基点控制网，应允许对线路纵断面进行调整，即利用贯通的二等水准对线下工程高程进行测量，然后重新设计纵断面。

3、当线下工程为桥隧相连时，线路纵断面调整余地较小，此时应在工程施工前按二等水准测量要求建立水准基点控制网。

五、武广客运专线桥梁控制测量1、简介我单位施工的项目有西瓜地特大桥、乐城街大桥、昌山特大武广客运专线桥梁所占比例较大，线下土建段5标的高墩都集中在西瓜地特大桥中，最高墩身达32.5m。