高速铁路CPⅢ控制网布设技术

2022-09-11

1. 概述

高速铁路无砟轨道对轨道平顺性要求高, 轨道测量精度一般保证在毫米级范围内。目前高速铁路线下施工完成后, 建立轨道控制网 (CPⅢ网) 。本文以某高速铁路CPⅢ控制网的布设、施测、平差及应用为例阐述。

2. CPⅢ平面控制网

无砟轨道施工的一项基础性、关键性工作是建立高精度的轨道控制网。各阶段的平面控制测量应具有同一个基准。

高速铁路无砟轨道平面控制网宜按分级布网原则分三级布设。第一级为基础平面控制网 (CPI) , 第二级为线路平面控制网 (CPII) , 第三级为轨道控制网 (CPⅢ) 。各级控制网的作用:CPI主要为勘察、施工、运营维护提供坐标基准:CPII主要为勘测和施工提供控制基准:CPⅢ主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准[1]。

2.1 CPⅢ点号编制原则

为保证每一个CPⅢ点点号唯一, 且便于无砟轨道施工测量使用, CPⅢ点号一般按公里数递增进行统一编号。位于线路左、右侧的点以奇、偶数进行区分, 如0109304, 0109表示DK0109+…, 3表示CPⅢ, 04表示CPⅢ点序号。

2.2 CPⅢ平面控制网测量方法及技术要求[2]

CPⅢ平面控制测量采用自由测站全圆观测方法施测, 测量时应保证每个点至少在3个测站上被测量, 观测距离不应超过180m, 见图1。

全站仪使用高精度测量仪器徕卡TS50, 其基本精度为:

角度测量标称精度:≤±0.5″

距离测量标称精度:≤±0.6mm+1ppm

全站仪带目标自动搜索及照准 (ATR) 功能, 每台仪器配13个棱镜。

测站配备温度计及气压计, 温度计读数精确至0.2℃, 气压计读数精确至0.5h Pa。

方向观测各项限差根据《高速铁路工程测量规范》 (TB10601—2009) 的要求不应超过下表的规定, 观测最后结果按等权进行测站平差。

2.3 CPⅢ平面网平差处理

本测区CPⅢ平面数据网平差采用中铁四院的《铁路工程精密控制网数据处理系统》软件进行计算, 平差计算基本流程为:选择改化后平差文件→往返距离较差检查→CPⅢ网第三边较差检查→自由网平差处理→约束网平差处理 (赫尔默特方式) 。

CPⅢ平面控制网根据施工需要需分段测量, 在每段的两端分别预留不应少于6对CPⅢ点作为搭接区域。搭接段CPⅢ先采用联测CPII成果独立约束, 将搭接段CPⅢ成果与相邻测段原CPⅢ成果进行坐标差值比较, 差值应≤±3mm。满足此条件后, 采用本测段所联测的CPI、CPII以及搭接段不少于少2~3对上测段CPⅢ成果进行联合约束, 再比较搭接段没参与联合约束的CPⅢ成果坐标差值, 应满足≤±1mm, 满足此要求的搭接点CPⅢ成果采用上段成果, 不满足此要求的搭接点CPⅢ成果采用本次测量成果, 并注明“坐标更新”。

CPⅢ平面控制网搭接段数据处理过程详解如下:

由表1可以看出搭接段落两次成果较差满足差值应≤±3mm的要求, 按照搭接段联合约束的相关要求, 选取连续的两对CPⅢ点066323、066324、066325、066326与CPII控制点作为联合约束的约束点进行联合约束平差计算。

由表2可以看出搭接段落两次成果较差满足差值应≤±1mm的要求, 两段落CPⅢ数据搭接成功。

若两段落CPⅢ搭接过程中有指标不满足规范要求, 一般以下两种方法进行处理。

1) 重测包含搭接段落的CPII以及CPⅢ所有测站。

2) 重测范围延伸至上一段落的第2个CPII点, CPⅢ的重测范围延伸至改CPII点之后3对即可。

3. CPⅢ高程控制网

本测区范围内CPⅢ高程网采用矩形环水准路线形式进行高程测量, 观测方法见图2。高程测量附和于线路水准基点, 附和长度不应大于2km, 按二等水准测量要求进行测量。

精密水准测量精度根据《高速铁路工程测量规范》 (TB10601—2009) 的要求执行。

水准测量作业结束后, 每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差;当水准网的环数超过20个时, 还应按环线闭合差计算。和应符合表《高速铁路工程测量规范》中精密水准测量精度的要求, 否则应对较大闭合差的路线进行重测。

本测CPⅢ高程数据网平差采用中铁四院的《铁路工程精密控制网数据处理系统》软件进行计算, 平差计算基本流程为:选择平差文件→往返测高差较差检查→附合/环闭合差检查→平差处理 (常规) 。

CPⅢ高程段落间搭接处理要求与平面搭接处理要求一致。

5. 结束语

本文通过在某客专的应用实例, 通过对无砟轨道CPⅢ控制网测设时的三网合一、CPⅢ控制网的编号规则、平面及高程测量的精度指标验证, 明确了CPⅢ控制测量的方法和仪器要求, 为类似工程控制网建立提供参考。

摘要：高速铁路无砟轨道测量轨道控制网 (CPⅢ网) 的布设是无砟轨道建设的基础步骤、是实现轨道的高平顺性和高精度的重要环节。CPⅢ网通常是分段建网, 相邻区段的搭接处理是CPⅢ建网的必然过程, 以保证段落间CPⅢ平顺衔接。本文通过两段CPⅢ控制网的建网实例, 总结了CPⅢ建网的一般过程, 并指出控制网成果的必要精度。

关键词：无砟轨道,CPⅢ网,建网方法,精度,搭接