1、精密工程測量在高速鐵路工程中的應用1 概述精密工程測量的含義和目的工程測量中一個重要的分支是精密工程測量，精密工程測量是指絕對測量精度達到毫米或亞毫米級、相對精度達到10-6,以先進的測量方法、儀器和設備，在特殊條件下進行的測量工作。它在大型工程、特種工程和高新技術規(guī)程等精密 工程建設中應用廣泛。高速鐵路建設過程中精密工程測量要根據工程的實際情況，合理設計各級平面高程控制網，從而在根本上提高高速鐵路建設的工程質量，保證鐵路安全和快 捷地行駛。由于高速鐵路建設要求較為嚴格，因此，在進行精密工程測量時，首 先根據工程的實際情況，嚴格按照設計要求對線路進行施工；其次，測量精度要 控制在毫米級范圍內，

2、以此來確保高鐵在行進過程中的安全性和舒適性。精密工程測量的種類精密工程測量分為很多種，例如按照工程對測量精度需求的不同可以分為： 普通精密工程測量和特種精密工程測量。精密工程測量包括各種大型特種工程測量，變形觀測、三維工業(yè)測量，大型設備的安裝、監(jiān)測和質量控制測量、在軍事 領域的應用等。精密工程測量在高速鐵路中測量的內容就我國目前高速鐵路建設的現(xiàn)狀來看，無論是鐵路勘測的設計、施工，還是 最后的驗收和維護，都離不開精密工程的測量?？梢哉f，該項工作貫穿于高速鐵 路建設的整個過程中，對工程的建設具有重要意義。其測量的內容也包括了多個 方面，比如說對高速鐵路平面高程控制的測量、對軌道施工的測量以及對鐵路

3、運 行維護的測量等。其中施工階段的測量工作責任主體均在施工單位，監(jiān)理單位負 責監(jiān)督檢查，對一些與線路密切相關的施工控制測量工作，如線下工程結構變形 監(jiān)測和CPin軌道控制網測量工作，一般均由建設單位委托第三方專業(yè)測量單位 進行咨詢評估及第三方檢測，確保高鐵建設工程中的重要環(huán)節(jié)和重點部位滿足合同和驗收要求。從設計單位和施工單位方面具體來講，設計單位：負責全線 cpo cpi、CPn平面控制網及線路水準基點高程控制 網的首次建網測量 （含隧道貫通后的洞內 CPn導線網）、CPin建網前的全線精測 網全面復測以及竣工驗收前的精測網全面復測。另外，設計單位還可根據建設單 位的委托對施工階段精密測量各環(huán)

4、節(jié)進行技術指導、咨詢評估及第三方檢測。施工單位：負責精測網的定期及不定期復測，施工單位進場接樁后的首次復測、施工過程中精測網 （含隧道貫通后的洞內 CPn導線網）及施工加密導線點的 半年期復測和不定期復測；線上、線下加密測量控制網白建網與定期復測；隧道工程 洞外獨立控制網建網與復測以及洞內施工導線測量；結構變形監(jiān)測網建網、復測及構筑物結構變形監(jiān)測；CPin軌道控制網建網與復測；無柞軌道精調測量及其平順性檢測；鋼軌鋪設后的長軌精調測量及其平順性檢測；軌道竣工測量。精密工程測量特點精密工程測量的特點主要表現(xiàn)在三個方面：一是在工程精度的選擇上，一定要根據工程的需求來進行。而且由于作業(yè)環(huán)境的特殊性，對

5、測量的精度有了更高的 要求；二是精密工程測量對儀器以及設備也有很高的要求，甚至在一些特殊的情 況下，還需要對數據進行處理；三是在布設控制網的整個過程中，同普通工程測 量相比，精密工程測量很是不同，它只選擇一個控制點以及一個參考方向，這樣可以最大程度的保障精密工程測量工作的測量精度。精密工程測量在高速鐵路中的特點(1)高速鐵路各級平面高程控制網精度能夠滿足多方面的勘測要求。我國高速鐵路精密工程測量技術是隨著我國社會經濟發(fā)展不斷完善起來的，在過去的時間里，國家相關部門對于鐵路建設并沒有提出較高的要求，無論是對軌道的線型還 是軌道的平順度。此外，由于當時科學技術和管理水平較落后，對于工程測量的 勘測

6、和施工等工作，相關部門并沒有建立一套科學完善體系，工作中所采取的測 量方法也不科學，從而導致軌道的幾何參數與設計參數往往相差較遠，對于軌道 的整體質量造成了巨大影響。當前高速鐵路精密工程測量，主要是根據軌道設計 的線型采取科學合理的技術進行施工放樣，在對軌道進行運行維護的時候，也應 該根據上級單位下發(fā)的軌道線型采取合理的措施。由此可見，高速鐵路精密工程 測量如果想要將其作用在鐵路建設中充分發(fā)揮出來，不但要滿足線下工程施工、軌道施工定位，而且還要滿足軌道的運行維護要求。(2)高速鐵路精密測量控制網按分級布網的原則布設。就我國目前高速鐵路精 密測量控制網的整體布設來看，主要可以分為三個層次，即基礎

7、平面控制網、線 路平面控制網和軌道控制網，每一層次都有其各自的功能。其中，基礎平面控制 網主要負責為軌道施工的勘測、施工以及運營維護等提供坐標基準。線路平面控制網主要為勘測和施工提供控制基準，而軌道控制網則主要是為軌道鋪設和后期的運營提供控制基準。對于這三個層次的布設，工作人員必須要按照分級布網 的原則來進行設置，以此來確保其功能能夠充分發(fā)揮出來。(3)高速鐵路工程測量平面坐標系統(tǒng)應采用邊長投影變形值w10mm/km的工程獨立坐標系。近幾年來，國家相關部門對于高速鐵路工程施工質量的要求越來越 高，對工程勘測數值與實際數值之間存在的偏差要求也越來越高。從理論上來 說，邊長投影變形的數值越小，對軌

8、道平順度的提升就越有利。目前，我國京津城際高速鐵路工程測量中，平面坐標系統(tǒng)投影變形值按1/100000控制，并且取得了良好的效果，可見，高速鐵路工程測量平面坐標系統(tǒng)應采用邊長投影變形值 10mm/km的工程獨立坐標系也是高速鐵路工程測量的一個主要特點。(4)高速鐵路精密工程測量“三網合一”的測量體系高速鐵路工程測量的平面、 高程控制網，按施測階段、施測目的及功能不同分為了勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網。我們把高速鐵路工程測量這三個階段的控制網，簡稱“三 網”。其中，勘測控制網包括：CPI控制網、CPII控制網、二等水準基點控制網。 施工控制網包括：CPI控制網、CPH控制網、水準基點控

9、制網、CPII控制網。運營維護控制網包括：CPH控制網、水準基點控制網、CRD控制網、加密維護基標。 高速鐵路精密工程測量所采用的體系就是將以上三個階段的控制網合為一體，從而更好得實現(xiàn)鐵路的精密工程測量工作。精密工程測量精度指標高速鐵路精密工程測量技術標準核心是研究確定平面和高程控制網的精度要求，以滿足高速鐵路施工控制要求，進而保證高速鐵路的安全平穩(wěn)運行。根據高速鐵路軌道平順性精度高的要求，結合我國高速鐵路工程建設實際，研究確定平面及高程控制的相關精度指標，成為解決高速鐵路建設的關鍵問題之一。平面控制測量基準基準的選擇，即平差的參考系選擇，就是給控制網的平差提供一組必要的起始 數據，以便求得平

10、差問題的唯一解?；鶞拾ㄆ矫孀鴺讼到y(tǒng)和平面起算數據的確 定，如何選擇起始數據才能滿足高速鐵路控制測量的要求，是平面控制測量基準研究所要解決的問題。考慮到高速鐵路對工程測量精度指標的嚴格要求，因此需要保障實際施工中基本尺度的統(tǒng)一性（主要是指現(xiàn)場測定數據與坐標反算邊長數值的一致性）。當中，需要注意以下兩個方面的問題：高斯投影邊長變形指標高斯投影邊長變形指標以地球曲面的橢圓形態(tài)為依據，在曲面幾何 圖形投影至平面的過程當中，產生變形是在所難免的。 在測量學研究視角下，高斯投影邊長變形指標的計算方式為：測量邊中點與中央子午線間隔距離（單位：km） /2*地球曲率半徑（單位：km ） *測量邊長（m）高程

11、投影邊長變形指標在將高程投影面作為參考橢圓體面的狀態(tài)下，參考橢圓體面所接收 到的地面測量邊長投影也同樣會產生一定的變形，這即所謂的高程投影 邊長變形。該指標的計算方式為 ：測量邊平均高程（單位：m）投影面高程（單位：m） /地球曲率半徑 （單位：km）由于過大的邊長投影變形數值會對高速鐵路施工及后期運行產生不 良的影響，因此在工程測量中，必須針對邊長投影變形構建獨立的坐標系 統(tǒng)。結合上述指標的計算方式，為充分保障高速鐵路工程建設的相關要求， 就需要按照如下指標加以控制：邊長投影變形值w10mm/km。高程控制測量基準現(xiàn)階段，全國性統(tǒng)一采納的高程基準為1985國家高程基準。考慮到高速鐵路在線路長

12、度、線路跨越管線等方面的特殊性，也為了保障高速鐵路自身與周邊 相關交叉建筑物在高程關系上測量的準確與可靠，高程控制測量基準指標同樣需要以1985年國家高程基準為準。對于個別無 1985國家高程基準水準點的施工 區(qū)域，可采取獨立高程進行計算。但需要注意的是：在高速鐵路全線高程測量貫 通后，需要及時進行消除斷高處理，并對獨立高程進行計算與轉換。高速鐵路建設中精密工程測量管理關鍵控制環(huán)節(jié)及對策在高速鐵路建設過程中，作為鐵路建設基礎性工作的精測網測量中的CP。CPI、CPn平面控制網及線路水準基點高程控制網測量由鐵路設計單位完成，鐵路設計單位均具有測繪甲級資質，具有良好的質量控制體系，測量成果質量有保

13、證； 相比勘察設計階段的測量工作，施工階段的測量和監(jiān)測工作內容多，工作繁雜，持續(xù)的時間長，而施工單位一般測量資質等級較低，加之部分施工單位為路外單位，人員及技術能力不足， 很多測量和監(jiān)測工作均低價委外，過程監(jiān)控不嚴格或難以監(jiān)控，從而使得測量及監(jiān)測質量難以保證，其后果小則造成工期拖延或者埋下隱患，大則直接造成工程浪費或返工， 最終對建設工期、質量和投資等造成影響。因此，加強建設階段測量和監(jiān)測工作管理， 特別是重點測量工序的質量管控是保證工程順利建設的基礎。高速鐵路建設中精密工程測量管理關鍵控制環(huán)節(jié)有精測網復測與加密測量、隧道工程洞外洞內測量、線下工程結構變形測量、CPin軌道控制網測量、無柞軌道

14、施工測量、長軌精調測量。精測網復測與加密測量（1）抓好組織結構建設，對全線精測網復測與加密測量工作按照組織統(tǒng)一、標準統(tǒng) 一、措施統(tǒng)一的原則進行集中管理和控制，并跟蹤至全線建成通車；委托專業(yè)測量單 位對精測網復測與加密測量工作進行咨詢評估，編制全線精測網復測與加密測量管理 辦法、評估細則及技術方案；對測量全過程進行咨詢指導， 解決測量過程中的疑難問題， 獨立對測量成果進行驗算評估，編制評估驗收報告作為下一工序開展的依據文件。(2)咨詢評估單位應加強施工單位人員技術能力的培訓、技術交底和指導，并做好 精密測量實施方案、控制點布網埋石、外業(yè)測量數據質量、平差計算數據處理、測量成果精度及可靠性、資料完

15、整性等關鍵環(huán)節(jié)的咨詢評估驗收工作，保證全過程的咨詢質量和評估驗收結論的正確可靠。(3)委托專業(yè)的精測網復測與加密測量單位：精測網復測與加密測量主體責任在施 工單位，如施工單位不具備測量資質及能力，應選擇有資質有經驗的測量單位來保證工期和質量。建設單位可要求施工單位委托專業(yè)測量單位完成本標段的精測網復測與加 密測量工作，或通過要求各標段委托一部分給專業(yè)測量單位，其余部分由專業(yè)測量單位對各標段進行技術指導和數據處理，來加強精測網復測與加密測量工作，確保精測網復測與加密測量質量達到規(guī)范的要求。隧道工程洞外洞內測量(1)抓好組織結構建設，委托專業(yè)測量單位對隧道工程洞外洞內測量工作進行咨詢 評估，編制全

16、線隧道測量管理辦法、洞外洞內控制測量評估細則及技術方案；對隧道測量的洞外控制測量、洞外控制復測、貫通誤差預計和洞內測量設計、洞內施工控制測量、 貫通誤差的測定與調整等環(huán)節(jié)進行咨詢指導，解決測量過程中的疑難問題，獨立對測量成果進行驗算評估，編制評估驗收報告作為下一工序開展的依據文件。(2)充分發(fā)揮監(jiān)理單位在隧道施工測量過程中的監(jiān)督管理職能，要求監(jiān)理單位配備 足夠的專業(yè)監(jiān)理人員，加強現(xiàn)場隧道施工測量的監(jiān)控力度，對隧道測量的前期準備、測量作業(yè)、后期檢測以及竣工驗收等一系列工作進行全面、詳細、合理、有序的監(jiān)督管理。首先是對隧道測量前期準備工作進行監(jiān)督和控制，保證測量各個方面準備就緒；其次是監(jiān)督施工單位

17、測量人員分配的合理性，要求施工單位執(zhí)行隧道測量責任制，將每個階段隧道測量責任劃分到相應的測量人員身上；再次是要求監(jiān)理單位加強現(xiàn)場旁站和監(jiān)督 檢查，對隧道測量各環(huán)節(jié)進行質量監(jiān)督和控制，嚴格要求施工人員精準測量，將測量誤差減低到最小；最后是對隧道測量工作進行抽檢，及時發(fā)現(xiàn)測量中的大誤差和粗差，及時進行糾正。(3)隧道工程洞外控制測量工作需要以保證貫通為原則建立隧道洞外獨立控制網， 同時還需根據隧道貫通長度進行控制網優(yōu)化設計并預計貫通誤差，通過將線路中線定 測控制樁、隧道進出口及輔助坑洞納入到隧道洞外獨立控制網中，使進出口控制點、 輔助坑洞控制點基準統(tǒng)一。隧道洞外獨立控制網設計、測量專業(yè)性較強，建設

18、單位可要求施工單位委托專業(yè)測量單位完成本標段隧道洞外控制測量工作，確保隧道施工測量 基準統(tǒng)一，進洞聯(lián)系測量誤差最小，從而為隧道準確貫通奠定良好的基礎。(4)隧道洞內施工導線測量主要是為隧道貫通服務的，其測量方法、精度除了要滿 足正確貫通外，還要兼顧到與隧道貫通后統(tǒng)一布設的洞內CPn貫通導線控制網測量方法、精度的協(xié)調，既保證隧道的準確貫通，又保證與洞內CPn控制網和二等水準控制網的一致性，避免洞內施工控制網因施測精度低、可靠性差，使得測量成果與洞內CPn控制網和二等水準控制網測量成果差異大，導致按洞內施工控制網劃定的構筑物限 界不滿足設計條件而造成返工。因此，為了確保隧道洞內施工導線測量精度和可

19、靠性滿足要求，建設單位可委托專業(yè)的第三方檢測單位對隧道洞內施工導線測量進行平行檢 測，平行檢測量應達到測量總量的 20%,對施工過程中的測量問題及時發(fā)現(xiàn)及時分析處 理，保證隧道準確貫通并滿足設計條件。線下工程結構變形測量(1)抓好組織結構建設，委托專業(yè)的結構變形監(jiān)測咨詢評估單位，制定結構 變形觀測評估細則及其結構變形觀測管理辦法，做好各施工單位測量人員、設備到位的監(jiān)督和審查工作。(2)咨詢評估單位應加強施工單位人員技術能力的培訓和技術交底，并加強 過程巡視及檢查，加強重點工序、重點地段的咨詢力度，確保全過程咨詢的質量。(3)充分發(fā)揮監(jiān)理單位在結構變形觀測過程中的監(jiān)督管理職能，要求監(jiān)理單 位加強

20、現(xiàn)場旁站和平行觀測，平行觀測應針對重點地段和不良地質地段實施。平 行觀測的數量要求一般地段為施工單位總測數的10%,地質復雜、結構變形變化大以及過渡段為施工單位總測數的20%。(4)評估單位按照建設單位的安排，進行現(xiàn)場巡檢工作，將現(xiàn)場巡檢和內業(yè) 檢查的結果提交給建設單位，作為建設單位考核的主要依據。同時在巡檢過程中 針對重點地段和不良地質地段應進行一定比例的抽檢測量工作，以檢核施工單位結構變形觀測數據的真實性和可靠性。(5)委托專業(yè)的第三方檢測單位進行平行檢測：除了加強監(jiān)理在現(xiàn)場旁站和 監(jiān)督檢查及平行檢測外，建設單位還可通過委托第三方檢測單位對一些重點地段 和不良地質地段進行平行檢測，平行檢測

21、量應達到在施無柞軌道測量總量的20%,對施工過程中的測量問題和數據偽造、篡改問題及時發(fā)現(xiàn)及時處理，避免施工單 位得出錯誤的無柞軌道鋪設時機。(6)重點控制工程、重點地段和不良地質地段的結構變形監(jiān)測等對鐵路工程 質量影響較大的重要測量環(huán)節(jié)，可通過委托專業(yè)測量單位進行結構變形監(jiān)測，確 保結構變形監(jiān)測數據真實可靠，真正反映構筑物的結構變形變化情況，準確掌握 無柞軌道鋪軌時機，為確保無柞軌道施工質量奠定良好的基礎。(7)不同構筑物的結構變形觀測頻次和觀測周期應按照高速鐵路相關規(guī)定嚴 格執(zhí)行(不得隨意壓縮)，特殊工程構筑物及特殊環(huán)境應研究制定特別的觀測方 案及處理方法，建設單位應組織專家組對評估單位編制

22、的區(qū)段工程綜合結構變 形評估報告進行評審，確認滿足無柞軌道鋪設條件。(8)無柞軌道鋪設后至正式工程驗收前(觀測應持續(xù)到工程驗收交由運營管理部門繼續(xù)觀測)，施工單位仍要按照有關規(guī)定，做好結構變形觀測相關工作， 包括資料整理及移交等相關工作，不得破壞結構變形測量標志，若發(fā)現(xiàn)破壞應及 時改移。建設單位、監(jiān)理單位和咨詢評估單位應加強對施工單位測量標志保護的 指導和管理工作。CPin軌道控制網測量(1)抓好組織結構建設，委托專業(yè)的測量單位對 CPin測量工作進行咨詢評估， 編制全線 CPin測量管理辦法、CPin咨詢評估細則及技術方案 ；統(tǒng)一全線的 CPm 標志、平差軟件、測設方法、銜接方法，對CPin

23、測量人員進行培訓考核；對測量過程進行檢查和指導，解決CPin測量過程中的疑難問題，獨立對測量成果進行驗算評估，編制評估驗收報告作為無柞軌道開工的依據文件。(2)施工單位按照建設單位和咨詢評估單位的安排，做好CPin控制網測量前期準備工作是非常重要的。CPin控制網測量前期準備檢核工作主要包括：線下工程構筑物結構變形測量穩(wěn)定；線下CPI、CPH測量控制網的穩(wěn)定性復核；線上CPH加密控制點及高程加密點測量；長大橋梁、隧道工程平面線位復測。(3)嚴格CPin測量申請、報批、審批管理程序：切實實行 “線下工程結構變 形評估通過后-進行 CPm測量-CPin測量評估通過后-報建設單位審批-審批 通過后辦

24、理無柞軌道施工開工報告”的工作程序，堵住無柞軌道道床板施工未批 先做的漏洞。嚴禁施工單位將未經監(jiān)理審核、未通過評估的測量數據用于施工作 業(yè)中，避免無柞軌道施做錯誤造成返工。(4)嚴格規(guī)范相鄰線路、相鄰建設單位管段、相鄰標段以及相鄰工區(qū)分界地段的CRD控制網的搭接測量方法及測量成果的交接手續(xù)，并將分界地段無柞軌 道施工作為薄弱環(huán)節(jié)進行重點控制，嚴格要求無柞軌道先施工單位預留300m與后施工單位進行統(tǒng)一施工順接。(5)評估單位應對 CPni測量的布網、埋標、觀測、計算和評估全過程提供強有力的技術指導 (包括制定CPni復測成果合理的更新方法 )，監(jiān)理單位負責現(xiàn) 場旁站和監(jiān)理，評估單位應會同監(jiān)理單位

25、對施工單位線上CPn加密點和 CPni點的布設位置進行核實(特殊工程結構還需設計單位參與和配合)，確保點位布設 位置穩(wěn)定、抗沉降和防移動，為軌道工程提供穩(wěn)定可靠的控制基準，從而提高軌 道工程的建設質量。(6)軌道鋪設后至正式工程驗收前，施工單位仍要按照有關規(guī)定，充分做好 CPni點位的保護工作(特別是路基地段的輔助立柱容易遭接觸網立柱吊裝施工 碰撞)，不得破壞測量標志，若發(fā)現(xiàn)破壞應及時進行恢復，必要時進行復測。建 設單位、監(jiān)理單位和評估單位應加強對施工單位測量標志保護的管理工作。(7)長大混凝土連續(xù)梁及特殊橋梁結構地段的CPni測量及軌道工程施工應作為工程建設的專項進行管理，制定專門的觀測方案

26、及處理方法，建立CPni測量、軌道測量及軌道施工臺賬，確保無柞軌道施工過程始終處于可控狀態(tài)。無柞軌道施工測量(1)加強現(xiàn)場監(jiān)理的作用：監(jiān)理單位配備足夠的專業(yè)監(jiān)理人員，加強現(xiàn)場無 柞軌道施工測量及精調測量的監(jiān)控力度，充分發(fā)揮監(jiān)理咨詢單位在無柞軌道施工測量過程中的監(jiān)督管理職能，要求監(jiān)理單位加強現(xiàn)場旁站和監(jiān)督檢查，并在混凝 土澆筑前后進行平行檢測，檢測量應達到在施無柞軌道測量總量的10%。(2)委托專業(yè)的第三方檢測單位進行平行檢測：除了加強監(jiān)理在現(xiàn)場旁站和監(jiān)督檢查及平行檢測外，建設單位還可通過委托第三方檢測單位在混凝土澆筑 前后進行平行檢測，平行檢測的地段主要選擇在標段分界處、工區(qū)分界處、大跨 連續(xù)

27、梁、特 殊構筑物等容易產生問題的地段，平行檢測量應達到在施無柞軌道 測量總量的20%,對施工過程中的測量問題及時發(fā)現(xiàn)及時處理，避免施工單位發(fā) 現(xiàn)問題存在僥幸心里隱瞞不報造成隱患或導致總工期的延誤。(3)委托專業(yè)的無柞軌道施工測量單位：無柞軌道施工測量主體責任在施工單位，如施工單位不具備測量資質及能力，應選擇有資質有經驗的測量單位來 保證工期和質量。建設單位可要求施工單位委托專業(yè)測量單位完成本標段無柞軌道粗精調測量工作，或通過要求各標段委托一部分給專業(yè)測量單位，其余部分 由專業(yè)測量單位對各標段進行技術指導和數據處理，來加強無柞軌道施工測量工作，確保無柞軌道施工質量達到驗標的要求。(4)混凝土澆筑前的軌排精調測量和混凝土澆筑后的軌道復測是檢驗軌道施 工偏差是否滿足驗收要求的重要環(huán)節(jié)，要求施工單位應做好上述兩項工作，并將 無柞軌道施工采用的線形參數、混凝土澆筑前后每根軌枕的平面和高程偏差信息、軌距和超高及其相關幾何參數信息、