高速铁路隧道洞内无砟轨道CPⅢ控制网测设

卢 义

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

1 CPⅢ控制网概述

高速铁路无砟轨道所采用的工程测量平面控制网，宜按分级布网的原则分三级布设，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)。各级平面控制网的作用为:

①CPI主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准。

②CPⅡ主要为勘测和施工提供控制基准。

③CPⅢ主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准。

其中CPⅢ轨道控制网是沿线路布设的三维控制网，平面控制起闭于基础平面控制网(CPⅠ)或线路控制网(CPⅡ);高程控制起闭于线路水准基点并应在线下工程竣工，通过沉降变形评估后施测。

CPⅢ平面测量采用自由测站边角交会法测量;CPⅢ高程测量采用精密水准测量进行。

CPⅢ建网测量前应对CPI、CPⅡ和二等水准网进行全线复测，复测成果经评估合格后方可使用;同时应制定实施方案，经建设单位审批后执行。CPⅢ成果应进行评估，评估合格后才能用于无砟轨道铺设。

2 CPⅢ控制网应用实例

2.1 工程概述

吕梁山隧道是太中银铁路工程中最长的隧道，隧道设计为两座单线隧道，线间距30 m。隧道起止里程为DK119+145～DK139+930，全长20 785 m。

2.2 隧道CPⅢ控制网的测量条件

隧道洞内测量可以避免强烈日光对观测的影响，但应注意隧道洞口的测站应安排在夜晚或阴天进行。还应避免隧道洞内的灰尘和粉尘对CPⅢ测量的干扰。

2.3 CPⅢ平面网控制测量

(1)平面控制网的布设

在隧道洞内加密CPⅡ控制网的基础上布设CPⅢ控制网，为轨道铺设和运营维护提供控制基准。分别由隧道进口至出口按沿线路每隔约60 m布设一对CPⅢ控制点，采用强制对中标志，埋设为横式CPⅢ标志。

(2)CPⅢ平面网选点及埋石

CPⅢ点设置于隧道洞壁衬砌上，沿线路方向间隔约60 m，在隧道左右洞壁对称布设并高于排水沟顶面0.4 m，钻取直径35 mm延深100 mm的水平孔位，使用速凝水泥进行横式CPⅢ标志的埋设。位置如图1所示。

图1 CPⅢ标志位置(单位:mm)

(3)CPⅢ平面网控制点编号

CPⅢ点号按设计里程递增进行编制，为便于分辨左右洞及输入操作，左线的CPⅢ点，点号尾数使用1;右线的CPⅢ点，点号尾数使用2，如119 012，119表示DK119+…，01表示DK119 km第一个CPⅢ点，2表示此CPⅢ为右洞点。

(4)CPⅢ平面网测量

采用1″或0.5″级全站仪进行CPⅢ网观测。其水平方向观测值与距离观测值的各项限差如表1、表2所示。

表1 CPⅢ平面网水平方向观测技术要求

表2 CPⅢ平面网距离观测技术要求

CPⅢ平面网测量采用自由测站边角交会法施测。

每个自由测站，以6对CPⅢ点为测量目标，保证每个CPⅢ控制点测量3次以上。

本次CPⅢ平面测量采用Leica TCA2003测量机器人全站仪，测角标称精度为0.5″，测距标称精度为±(1±1×10－6D)mm。实施时采用机载程序伺服马达全自动模式测量并记录。施测前对仪器设备进行常规检校，施测期间进行经常性检校，施测时加强对中整平和照明工作。

(5)CPⅢ平面数据处理与精度评定

在自由设站CPⅢ测量中，测量时使用与全站仪能自动记录及计算的经评审合格的《多测回测角平差计算数据处理软件》，在处理外业数据时应严格设置各项参数。CPⅢ控制网的平面数据处理采用自主开发的专业软件《TSDI_HRSADJ精密工程测量平差处理系统》进行处理。计算处理前须进行各参数的正确设置。

CPⅢ控制网的平面数据处理结果的精度指标为:

相邻点相对点位误差＜1 mm;

距离观测值残差＜2 mm;

方向观测值残差＜4″。

以上精度指标为经赫尔默特方差分量估计平差后的成果要求，当采用该方式平差计算迭代不收敛时，采用经典平差方式进行成果所输出数据的精度也须满足以上要求。在计算处理过程中不进行拟稳平差和巴尔达粗差探测。

测量数据的整理和保存:保证数据信息能够从测量一直到评估验收和存档都完整一致，手工校验的修正参数，将记录在案。

本段隧道洞内CPⅢ控制网施测后精度统计如表3所示。

表3 CPⅢ平差后精度指标统计

从以上统计可以看出，CPⅢ各项精度指标均满足规范要求。

2.4 CPⅢ高程网控制测量

(1)高程控制网的布设

CPⅢ高程网与平面网控制点共用。

(2)CPⅢ高程网测量

施测采用Trimble Dini03电子水准仪配以3 m因瓦条码水准尺，自动记录。仪器需经过国家专业检测部门检定，并在开工前和作业期间进行常规检验和经常性检查，保证仪器工作状态良好。

CPⅢ高程控制网观测采用单程精密水准测量的方法进行。CPⅢ网的高程观测方法如图2所示。

图2 环形高程观测示意

CPⅢ控制点水准测量应按精密水准测量的要求施测。CPⅢ控制点高程测量工作在CPⅢ平面测量完成后进行，应确保线路两侧500 m范围内水准点的密度达到2000 m左右，否则应用同精度水准测量的方法加密水准点，并起闭于线路水准基点，且一个测段联测不应少于三个线路水准基点。

(3)CPⅢ高程网数据处理与精度评定

先进行测段往返高差不符值和每公里高差偶然中误差的计算及检核;由隧道洞内二等水准点形成的附合水准路线闭合差均满足精密水准限差要求，将隧道洞内二等水准点作为起算点进行严密平差。

通过上述的CPⅢ高程控制网的数据采集及内业处理，对本段隧道洞内CPⅢ高程控制网施测后精度统计如表4所示。

表4 吕梁山CPⅢ水准计算精度

从表4精度指标统计可以得出，吕梁山隧道洞内CPⅢ高程网均满足规范要求。

3 结束语

隧道洞内CPⅢ测量精度要求高，测量环境要求苛刻，在测量过程应严格依照各相关技术标准、规范执行并制定相应的测量技术方案，合理的进行CPⅢ控制点的布设。同时隧道洞内CPⅢ测量在进行外业生产计划安排时，应充分考虑隧道施工进度需求，随时针对出现的不利因素及时调整观测计划，将观测环境对测站数据精度的影响减弱到最低限度，以保障CPⅢ的测量成果满足无砟轨道的施工和设计要求。

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