高速鐵路工程測量特點
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引言
高速鐵路的建設(shè)要求較高，對各個環(huán)節(jié)的控制測量也非常精準，一點細小的誤差都可能引發(fā)重大的安全事故。因此，必須加強高速鐵路工程測量的相關(guān)工作，尤其是沉降變形等方面的測量必須高度重視，這樣才能保證高速鐵路的建設(shè)符合標準，質(zhì)量可靠。
1對比分析高速鐵路的工程測量與傳統(tǒng)鐵路的工程測量
1.1高速鐵路工程測量
從實際情況來看，高速鐵路工程測量涉及的主要測量內(nèi)容包括了三個方面：①設(shè)計控制網(wǎng)；②建立基礎(chǔ)控制網(wǎng)和框架控制網(wǎng)；③建立線路控制網(wǎng)。對第一個方面的內(nèi)容而言，關(guān)鍵是進行精準的工程測量。控制網(wǎng)的設(shè)計涉及到平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，平面設(shè)計網(wǎng)要全面考慮高程投影的邊長變形和高斯投影的邊長變形，合理選擇平差基準。而高程控制網(wǎng)需要依照國家高程基準水平點展開設(shè)計，如果沒有對應(yīng)的水平點，可以在測量的過程中自行建立，并按照相關(guān)的轉(zhuǎn)換關(guān)系將其換算成國家標準。對第二和第三個方面，基礎(chǔ)控制網(wǎng)主要是對高速鐵路工程測量提供必要的勘察、施工和維護的坐標信息。而線路控制網(wǎng)是在基礎(chǔ)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立的，在前期勘察中還需要高程控制網(wǎng)的參與，依照水準基點進行引用和建立。
1.2傳統(tǒng)鐵路的工程測量
傳統(tǒng)的鐵路工程測量流程主要可以分為初測、定測、線下測量和鋪軌測量這幾個部分。由于傳統(tǒng)鐵路的建設(shè)標準比較低，這也就導(dǎo)致其對應(yīng)的工程測量相關(guān)標準也比較低。通過和高速鐵路工程測量進行對比分析，可以明確傳統(tǒng)鐵路測量存在的不足之處。①傳統(tǒng)鐵路測量具有較大的高斯投影變形。②傳統(tǒng)鐵路工程測量會產(chǎn)生較大的高程投影邊長變形。③傳統(tǒng)的鐵路工程測量沒有建立其完善的平面高程控制網(wǎng)，僅僅是依靠直線控制樁、曲線控制樁等進行控制測量，不僅誤差較高，而且容易丟失。④傳統(tǒng)測量的精度比較低，導(dǎo)致在進行復(fù)測時容易產(chǎn)生曲線偏角超過極限值的問題，會對行車的安全和舒適度形成較大的影響。此外，傳統(tǒng)測量方式還會使鋪軌基準出現(xiàn)缺陷，進而使軌道的鋪設(shè)出現(xiàn)質(zhì)量上的問題。
2高速鐵路工程測量的特點分析
2.1三網(wǎng)合一
所謂三網(wǎng)合一，主要是指高速鐵路工程測量將施工控制網(wǎng)、勘測控制網(wǎng)和軌道控制網(wǎng)實現(xiàn)了融合。由于這三個控制網(wǎng)在高速鐵路中的施工階段、功能和施工目的均不同，將其實現(xiàn)融合可以最大程度確保高速鐵路在勘測、施工和維護這三個階段的測量工作切實可靠。實現(xiàn)三網(wǎng)合一，必須要將相關(guān)的標準進行統(tǒng)一。也就是將軌道控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)和勘測控制網(wǎng)按照CPI作為基準，以二等、三等水準基點網(wǎng)構(gòu)建高程控制網(wǎng)。
2.2三級布設(shè)
在高速鐵路中對軌道的幾何線形要求很高，都是以毫米級作為精度控制的標準。測量控制網(wǎng)不僅要在精度上滿足施工測量的基本要求，還應(yīng)該符合鋪設(shè)軌道的標準要求，將軌道的設(shè)計參數(shù)和實際的幾何參數(shù)之間的誤差控制在最小范圍內(nèi)，在最大程度上保證兩者的一致性。高速鐵路軌道的幾何尺寸是對其在空間環(huán)境中高程和位置的表現(xiàn)，其功能也和周圍的建筑物具有直接的關(guān)系，需要通過相應(yīng)的空間坐標進行定位。而對軌道的外部幾何尺寸進行測量也可以將其稱為對軌道的絕對定位，可以通過不同級別的高程控制網(wǎng)得以實現(xiàn)，以確保線下站臺、隧道、橋梁和路基的空間位置和軌道相匹配。需要注意的是高等級控制網(wǎng)如果一次建成，那么必將耗費大量的資金，也無法發(fā)揮其全部功能。所以，應(yīng)該依照分級控制的基本原則建立測量控制網(wǎng)，即以基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)作為第一級，以線路控制網(wǎng)作為第二級，以軌道控制網(wǎng)作為第三級。
2.3獨立工程坐標系
高速鐵路對測量精度的要求很高，在實際的施工中又主要是通過坐標反算的方法對邊長值和實測值的對應(yīng)關(guān)系進行確定，以保證尺度的統(tǒng)一。由于地球本身是一個球體，在地面進行測量時將測量數(shù)據(jù)投影到平面，必將產(chǎn)生對應(yīng)的形變。如果使用國家投影坐標系統(tǒng)，其邊長投影的最大變形值可能達到340mm/km，這對高速鐵路的施工將產(chǎn)生很大影響。而根據(jù)相關(guān)理論，投影變形值越大，對實際施工造成的影響也就越大。因此，應(yīng)該盡量將投影產(chǎn)生的變形值控制在最低水平。所以，高速鐵路工程測量可以采用獨立的工程坐標系，對投影產(chǎn)生的誤差進行修正，將其控制在10mm/km的范圍內(nèi)，確保和全站儀的精度相符。
2.4相對定位和絕對定位的結(jié)合
在軌道鋪設(shè)的測量定位中，傳統(tǒng)的方法是絕對定位，這就導(dǎo)致在某些時候出現(xiàn)了施工實際和設(shè)計不符的現(xiàn)象，給造成施工困難。目前采用相對定位的方式進行軌道鋪設(shè)，可以很好地處理軌道短波不平順的問題，但是卻無法有效解決長波不平順的問題。對于某些曲線半徑較大，彎道較長的軌道鋪設(shè)施工而言，相對定位的方式就會出現(xiàn)一定的缺陷。所以需要將相對定位和絕對定位結(jié)合起來，從根本上確保軌道的線形。
3高速鐵路工程測量的重點
3.1沉降觀測
對于高速鐵路工程測量而言，沉降觀測是一項重點工作。這是因為高速鐵路在建成之后，軌道具有不可調(diào)的特點。因此必須確保在進行軌道鋪設(shè)之前沉降就已經(jīng)達到穩(wěn)定。在高速鐵路的工程測量工作中，必須加強沉降測量的相關(guān)工作。就實際情況而言，進行沉降觀測應(yīng)該在建成墩臺之后就立即開展：①需要選定沉降觀測的點位；②設(shè)置沉降觀測的標志；③對其進行連續(xù)地測量，根據(jù)得到的觀測數(shù)據(jù)，繪制出對應(yīng)的沉降曲線，并對其最終的沉降量進行預(yù)測。當(dāng)實際沉降達到預(yù)測值并穩(wěn)定之后，方可進行軌道的鋪設(shè)施工。
3.2實例分析
在京滬高速鐵路的施工中，大部分標段所用的儀器是天寶DiNi0.3電子水準儀，個別使用的是徠卡DNA03電子水準儀。對沉降進行觀測主要是通過垂直位移監(jiān)測網(wǎng)進行的，該垂直位移監(jiān)測網(wǎng)的等級屬于三級，相鄰基準點高誤差在1mm，每站高差中誤差0.3mm，檢測已測高差較差為0.8姨nmm。對墩臺進行觀測，在施工完成后對載荷變化的前后分別進行一次觀測，或者直接觀測一周。在預(yù)制梁橋時，架梁前進行一次一周的沉降觀測，在預(yù)制梁架設(shè)的前后分別進行一次觀測，在進行附屬設(shè)施施工時，在載荷變化前后分別進行一次觀測或是進行一周觀測。此外，在橋位施工、架橋機通過、軌道鋪設(shè)等多個環(huán)節(jié)，均需對其進行沉降觀測。沉降觀測所使用的儀器是精度不低于1mm/km的電子水準儀，通過觀測得到了大量的測量數(shù)據(jù)，通過計算機對這些數(shù)據(jù)進行處理分析，對沉降變化有了精準的判斷。在進行沉降觀測的過程中，充分尊重了五固定的基本原則，對工作基點、測量儀器、監(jiān)測環(huán)境、線路方法和人進行了固定，不僅確保了沉降觀測的精度，還提高了觀測效率。
4結(jié)束語
高速鐵路工程測量的意義重大，必須將其與傳統(tǒng)的鐵路工程測量區(qū)別開來，詳細了解特點的形成。只有在高速鐵路工程測量中加強三網(wǎng)融合、分級布設(shè)以及使用獨立工程坐標系，才能切實保證高速鐵路工程的測量質(zhì)量。
作者：盛洪亮 單位：中鐵十七局集團第五工程有限公司
