高速鐵路測量控制體系建設(shè)與常見問題

高速鐵路測量控制體系建設(shè)與常見問題分析【摘要】筆者在京滬高速鐵路經(jīng)歷了從征地、打樁、架梁、軌道板鋪設(shè)到軌道精調(diào)等各測量工序，測量工作自始至終在高速鐵路建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，其主要特點是精度要求高、工作強度大、整體銜接性強。我重點從測量控制體系、測量常見問題方面來談下高速鐵路工程測量的工作特色，希望對從事高速鐵路工程測量行業(yè)的同事們能有所借鑒?！咀髡邌挝弧俊倦娮余]箱】【關(guān)鍵詞】高速鐵路測量控制體系測量常見問題京滬高速鐵路概況京滬高速鐵路線路自北京南站西端南側(cè)引出，經(jīng)過天津、濟南、徐州、蚌埠、南京、鎮(zhèn)江、蘇州、終到上海虹橋高速站。北京南站站中心至虹橋站站中心正線運營長度1308.598km。京滬高鐵設(shè)計時速為350公里/小時，即將于2011年6月建成通車。全線路基段長235.5Km，占正線長度的17.9%；橋梁共268座（不含公路及框構(gòu)橋），長1117.5折合雙延米，占正線長度的80.9%；隧道20座，長度15.7km，占正線長度的1.2%。首期三級測量控制網(wǎng)概況京滬高速鐵路首期建立了三級控制網(wǎng)，其一是框架控制網(wǎng)（CP0），對整個工程提供首級控制。其二基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPⅠ），主要為勘測和施工時段提供控制基準(zhǔn)；其三是線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ），同樣是為勘測和施工時段提供控制基準(zhǔn)?？刂泣c精度及間距如下：CP0：相鄰點相對中誤差20mm；點間距50KM；CPⅠ：相鄰點相對中誤差10mm；點間距800M；CPⅡ:相鄰點相對中誤差8mm；點間距800M。施工工序介紹（僅以橋梁、路基、站場為例）施工進場、征地施工進場、征地車站施工路基施工橋梁施工車站施工路基施工橋梁施工站場涵洞、通道、擋土墻、站臺墻等施工樁基、承臺施工站場涵洞、通道、擋土墻、站臺墻等施工樁基、承臺施工路基開挖、基礎(chǔ)處理路基基床填筑墩身、墊石施工路基基床填筑墩身、墊石施工預(yù)制梁架設(shè)、現(xiàn)澆梁澆筑堆載預(yù)壓、卸載預(yù)制梁架設(shè)、現(xiàn)澆梁澆筑堆載預(yù)壓、卸載梁面打磨、防水層、防護墻、風(fēng)及聲屏障、兩布一膜等路基表層填筑、接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、風(fēng)及聲屏障、兩布一膜等梁面打磨、防水層、防護墻、風(fēng)及聲屏障、兩布一膜等路基表層填筑、接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、風(fēng)及聲屏障、兩布一膜等底座板或支承層澆筑底座板或支承層澆筑軌道板或道岔板鋪設(shè)軌道板或道岔板鋪設(shè)軌道鋪設(shè)軌道鋪設(shè)軌道調(diào)整軌道調(diào)整動檢動檢不合格驗收驗收測量控制體系建設(shè)前期準(zhǔn)備階段此階段測量主要是服務(wù)于征地、橋梁基礎(chǔ)打樁工作。利用已有的CP0~CPⅡ等級控制網(wǎng)點，采用GPS方法進行測量。若以現(xiàn)有的三級控制網(wǎng)點是遠不能滿足施工工作需要的，所以提前開展加密控制點工作。加密控制網(wǎng)，主要為線下各項施工提供控制基準(zhǔn)?？刂泣c一般沿著施工便道埋設(shè)，點間距100~150米，相互之間保持通視，埋深>60cm，基地夯實，澆筑上砼并加以圍護，測量方法平面一般要求用四等導(dǎo)線測量,每5KM左右進行分段測量，每相鄰段導(dǎo)線有一條公共邊相互聯(lián)系，中間聯(lián)測到CP級控制點加以約束，有約束整體性強，若與不約束時的結(jié)果比較有3cm左右的差異。高程用二等水準(zhǔn)高程測量（部分點要做沉降監(jiān)測網(wǎng)點用，所以一起用二等水準(zhǔn)聯(lián)測比較好），同樣聯(lián)測到CP級控制點并加以約束。線下施工階段進入樁基、承臺、橋墩、路基處理及路基填筑等施工階段，考慮到便道施工車輛擾動多，采取對沿線的加密點每半年進行一次全線復(fù)測的措施，平時則針對擾動多的地段單獨進行復(fù)測或增補一些控制點。進行墊石的施工前，因為墊石澆筑及下道架梁工序?qū)⑹褂脡|石上的放樣點為測量基準(zhǔn)，所以對加密控制點進行了復(fù)測后才用于放樣。線上施工階段之一（施工測量）在橋梁梁體架設(shè)完畢后，梁面施工進入打磨、防護墻的工序，此時使用線下施工便道旁的各等級控制點已不便于梁面施工測量，在梁面建立梁面控制點成為必然，主要是為梁面打磨、防護墻施工提供測量基準(zhǔn)。防護墻施工驗收時嚴格檢查墻體的間距是否滿足規(guī)范要求，避免后期吊軌道板的運行吊車通過時卡住?？刂泣c布置在梁體固定端處且不打磨的部位，控制測量時符合到線下的CP級控制網(wǎng)點中，中間同樣也用CP級控制網(wǎng)點加以約束。在橋梁部分防護墻施工開始到進入底座板施工前、路基的接觸網(wǎng)基礎(chǔ)澆筑完畢后，就開始建立軌道控制網(wǎng)（CPⅢ），此網(wǎng)主要是為軌道板鋪設(shè)和運營維護時段提供控制基準(zhǔn)。埋設(shè)于防護墻頂，路基處埋設(shè)于接觸網(wǎng)立柱旁、隧道埋設(shè)在洞壁處。CPⅢ的精度為相鄰點相對中誤差1mm，點間距為50～80M，由我方觀測。整個工程施工前后進行了三次CPⅢ的復(fù)測，主要提供給底座板（支承層）施工、軌道板及軌道的精調(diào)使用，同時起到將全線的測量基準(zhǔn)相互間統(tǒng)一銜接的作用。橋梁的底座板、路基的支承層都使用CPⅢ控制點為測量基準(zhǔn)，底座板及支承層砼對高程的控制要求為0～-15mm，若是澆筑超高就會影響灌板的厚度，需耗費大量的人工進行打磨處理，所以在工藝上可采用降低1cm來進行控制。驗收時對線路內(nèi)側(cè)模板進行體態(tài)控制，外側(cè)用固定撐桿或鋼卷尺來控制體態(tài)寬度。線上施工階段之二（精密測量）此階段時橋梁的底座板、路基的支承層陸續(xù)在完成，對完工的部分進行體態(tài)測量，檢查是否存在超高現(xiàn)象，若是合格的工作面即可進入到GRN網(wǎng)建設(shè)階段，不合格的就要等打磨處理完后再進行GRN網(wǎng)的建設(shè)。GRN網(wǎng)（軌道基準(zhǔn)網(wǎng)），主要為軌道板精調(diào)提供測量基準(zhǔn)。精度要求：相鄰軌道基準(zhǔn)點間的高程相對精度不大于0.1mm，相鄰點平面相對精度不大于0.2mm，點間距6.5m。GRN網(wǎng)經(jīng)過放樣、打孔、埋設(shè)后，利用CPⅢ的二次復(fù)測新成果進行GRN網(wǎng)的觀測。軌道板精調(diào)作業(yè)，測量人員使用帶自動馬達的儀器及內(nèi)置精調(diào)軟件的儀器，利用GRP(軌道基準(zhǔn)點)作為基準(zhǔn)點進行測量作業(yè)。精度要求：相鄰軌道板間橫向偏差0.4mm，相鄰軌道板間豎向偏差0.4mm。軌道板調(diào)整到位后進行灌板作業(yè)，在拆除壓板摳件后，對軌道板灌板后進行復(fù)測，并提交驗收。方法是正倒鏡式自由測站+標(biāo)架，采集承軌臺坐標(biāo)數(shù)據(jù)。軌道板驗收完畢之后，進入軌道鋪設(shè)工序階段，就對CPⅢ控制網(wǎng)點進行第三次復(fù)測，再次將全線軌道精調(diào)的測量基準(zhǔn)相互統(tǒng)一銜接起來。這里列舉我們第二次與第三次復(fù)測CPⅢ的部分高程數(shù)據(jù)對比如下：CPⅢ復(fù)測高程成果比比較表二次成果三次成果較差/mm相鄰點高差較差差/mm點號高程/m點號高程/m53131982.0051153131982.00488-0.2553132081.9998853132081.99977-0.130.1253132182.0015553132182.00111-0.35-0.2253132281.9995553132282.000330.851.253132382.0002253132382.000550.31-0.5453132481.9987753132481.998990.19-0.1253132582.0183353132582.01799-0.4-0.5953132682.0089953132682.00877-0.20.253132782.0015553132782.0015500.253132881.9979953132881.9980.10.153132982.0062253132982.006220-0.153133082.0055553133082.00544-0.1-0.153230182.35353230182.35300.153230282.3421153230282.34188-0.3-0.353230382.3647753230382.364880.10.453230482.33653230482.336110.1053230582.3415553230582.341550-0.153230882.3699953230882.36988-0.10.153230982.3528853230982.35255-0.3-0.253231082.3798853231082.380.20.553231182.3682253231182.36766-0.6-0.853231282.3353353231282.33499-0.40.253231582.3469953231582.34688-0.10.353231682.3269953231682.32655-0.4-0.353231782.0355553231782.035660.10.553231882.0237753231882.023770-0.153232382.3153353232382.314-1.3-0.753232482.3258853232482.32544-0.40.953232582.3104453232582.30933-1.1-0.753232682.29753232682.29599-1.1053232782.3438853232782.34355-0.30.853232882.3301153232882.330440.30.653232982.4056653232982.40522-0.4-0.753233082.3173353233082.31711-0.20.253233182.36953233182.369550.50.753233282.3549953233282.355660.70.253233382.3296653233382.329880.2-0.553233482.3096653233482.310.40.2可以看出點位的沉降變化量比較小，比較穩(wěn)定。軌道精調(diào)是采用正倒鏡式自由測站后視4對CPⅢ進行設(shè)置，利用專業(yè)精調(diào)軟件及軌道幾何狀態(tài)測量儀對每個承軌臺所對應(yīng)的軌道部位逐枕采集數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理后，再在現(xiàn)場對側(cè)向擋塊及墊塊根據(jù)分析的數(shù)據(jù)進行針對性地調(diào)整更換。這是個反復(fù)的過程，調(diào)整、采集、再調(diào)整、再采集。直至軌道精調(diào)驗收合格，主體工作就基本上結(jié)束了。測量問題及相應(yīng)措施內(nèi)業(yè)計算方面高鐵測量數(shù)據(jù)計算量大，各個環(huán)節(jié)都容易出現(xiàn)計算上或這或那的問題。因此，校核工作十分重要，必須進行200%的數(shù)據(jù)校核。內(nèi)業(yè)計算主要有：全線加密控制網(wǎng)、橋梁基礎(chǔ)、墩身、墊石、防護墻、底座板（路基上稱支承層）數(shù)據(jù)、CPⅢ控制網(wǎng)、GPN控制網(wǎng)、軌道板（站場設(shè)置道岔板）布板、軌道鋪設(shè)參數(shù)(線路平面、縱斷面設(shè)計參數(shù)和曲線超高值)等計算。質(zhì)量意識方面從線下到線上，給每個工序留的容許誤差空間不多。如：墊石：0~-10mm、梁面：平整度≤3mm/4m,相鄰梁端橋面高差≤10mm、底座板（或支承層）：0～-20mm、軌道板（含道岔板）：0～-0.4MM、軌道（含道岔）：軌道中線和軌頂高程允許偏差均應(yīng)不大于2mm等等。一個工序環(huán)節(jié)超高，其余工序環(huán)節(jié)的調(diào)整空間就減小，修復(fù)工作難度就加大，這就要求全線上下的控制體系能良好地銜接、吻合，不得出現(xiàn)較大的突變，嚴格將每道工序的體態(tài)控制在容許范圍之內(nèi)。例如，底座板澆筑超高，打磨處理沒到位，則在軌道板精調(diào)時出現(xiàn)跳板現(xiàn)象，只能停下來待吊車開來將軌道板調(diào)開并打磨處理完后，將軌道板重新就位，才能再次進行精調(diào)，大大影響工作進度。這就要求我們每位測量人員及相關(guān)部門的管理人員都加強質(zhì)量觀念。外業(yè)工作方面CPⅢ測量方面腳架沒使用原裝匹配腳架，儀器與腳架就會出現(xiàn)共震情況，導(dǎo)致2C或豎盤指標(biāo)差超限。方法：使用原裝匹配腳架。測站經(jīng)常出現(xiàn)超限。方法：一是儀器使用前檢校；二是排除腳架、儀器原因外，可以前后左右移動一下，換個位置；或者換個時間段，推后幾個小時再進行觀測。底座板測量方面CPⅢ的數(shù)據(jù)成果沒經(jīng)過認真核對，沒有注意所用CPⅢ成果有沒有扣除10mm的水準(zhǔn)桿與棱鏡桿差值的情況，就會出現(xiàn)高程問題。方法：認真核對紙質(zhì)文件與儀器內(nèi)存數(shù)據(jù)的一致性?，F(xiàn)場作業(yè)時儀器沒進行檢校，不能確保儀器是否處于良好的狀態(tài)。方法：在測站進行儀器校核，對最遠的CPⅢ控制點進行正倒鏡檢查豎直角的指標(biāo)差，控制坐標(biāo)z值的較差在2mm之內(nèi)，超過則對儀器進行現(xiàn)場校正，忽視這點將影響我們對高程控制的精度。GRN測量方面儀器內(nèi)部設(shè)置不正確：記錄格式的設(shè)置，測量模式的設(shè)置、棱鏡常數(shù)設(shè)置、溫度氣壓設(shè)置等設(shè)置不正確，都會導(dǎo)致做無用功。方法：作業(yè)前檢查儀器內(nèi)部設(shè)置正確與否。全站儀、棱鏡小標(biāo)架、數(shù)字水準(zhǔn)儀、數(shù)碼尺及水準(zhǔn)測量桿未經(jīng)檢校就投入使用。方法：對儀器、工具全面檢校后方可使用。軌道板精調(diào)測量方面測站超限這個是GRP被破壞造成點號不對應(yīng)而引起的。方法：主要通過外業(yè)數(shù)據(jù)檢查來找出被破壞點，若僅有個別點位被破壞時，可以忽略跳過；若連續(xù)3個點被破壞時，就要重新埋設(shè)并觀測后方可使用；儀器因路途顛簸造成2C及豎直角指標(biāo)差等誤差超限。方法：作業(yè)前對儀器、檢校后方可使用。成果超限長期使用而沒有對測量標(biāo)架進行檢校。方法：采用塞尺對標(biāo)架在線路的直線段進行標(biāo)架校正，調(diào)至寬度較差在0.2mmm內(nèi)即可。測量標(biāo)架擺放不正確。方法：嚴格按要求正確擺放。出現(xiàn)跳板主要是底座板（支承層）成型超高，使板腔厚度超過要求的2～4cm。方法：在澆筑時嚴格控制好砼體態(tài)，一般采用降低1cm控制。復(fù)測超限對復(fù)測部位（承軌臺）上的水泥、浮碴沒清理干凈。方法：隨身攜帶小鏟等工具，認真清除軌道板上的雜物。軌道數(shù)據(jù)采集方面測站限差超限>0.7MM情況出現(xiàn)較多時，一方面會是控制點位移沉降問題。方法：可以換2個控制點作為后視點；另一方面會是儀器沒有檢校的問題，再一方面就會是測量標(biāo)沒有完全插入CPⅢ控制點孔內(nèi)，針對性一一查找并解決。軌道幾何狀態(tài)測量儀沒進行標(biāo)定及測量儀數(shù)據(jù)采集方法操作不當(dāng)，還有測量儀軌輪粘上過多的污垢沒有在測前及時清理，都會造成采集的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。結(jié)語：測量工作必須確保成果的穩(wěn)定、精確