高速铁路CPⅢ测量技术在变形监测中的应用

■曾祥兵 王兴东

（安徽二水测绘院安徽芜湖241000）

高速铁路CPⅢ测量技术在变形监测中的应用

■曾祥兵 王兴东

（安徽二水测绘院安徽芜湖241000）

CPⅢ控制网是直接控制无碴轨道施工的最后一级平面、高程控制网，已经在高速铁路建设中大量采用，其数据采集和数据处理技术已日趋成熟。文中结合某桥墩变形监测项目，介绍将CPⅢ技术应用于变形监测工程的操作流程。监测结果表明，CPⅢ后方交会测量精度达毫米级，能够满足大部分变形监测工程的精度要求。

CPⅢ控制网 后方交会 变形监测 数据处理 测量精度

1　CPIII平面控制测量的布设和测量

基于后方交会测量的CPⅢ控制网应采用独立自由网平差，CPⅢ平面网是一个非常规则的测量控制网，所有CPⅢ点在网中的交互强度很高而且分布均匀，图形强度高，网本身基本没有最弱点的存在。

CPⅢ平面网观测时采用全站仪自由设站的方法，因此不存在仪器对中误差。测站间距大致相等，均匀分布在线路中线附近。在高铁建设中，CPⅢ点采用特殊的强制固定装置，保证了目标点重复安装的精度，也最大程度消减了棱镜安装时的对中误差。

2　工程实例

2.1工程概况

由于连续特大暴雨袭击，某段隔离带出现较大裂痕，经现场踏勘，该路段以隔离带为界，靠江一侧为桥梁，另一侧为实地，桥梁与实地的交界处为一个L型构筑物，L型构筑物顶部已出现明显裂缝。桥下靠实地一侧的桥墩与L型构筑物紧密连接，可能受L型构筑物的变形影响较大。为获取桥墩和L型构筑物的变形情况，需要对该区域开展变形监测抢险工作。

抢险工程共分为三部分：L型构筑物的沉降监测、裂缝监测、桥墩的平面及沉降变形监测。其中桥墩变形观测采用CPⅢ技术，其余部分为常规测量方法。本文介绍桥墩的平面及沉降变形观测。

2.2监测点布设及外业测量

为了满足变形监测的要求，根据现场情况，将4个基准点选定在变形区域外的桥墩上，编号为K1～K4。在变形区域内的桥墩上共布设20个监测点，编号为Z1～Z20，采用CPⅢ技术平面位移监测、沉降监测同时进行，测站架设在L型构筑物与护坡间的人行过道上，测站间距离大致相等，约为20m，每一期观测测站架设位置相同。

变形监测基准控制网采用“一点一方位”建立，假定K1 (500.000，500.000，100.000)为已知点，K1～K3为零方向建立坐标基准，采用高精度全站仪联测，求出K2～K4坐标，作为本次变形监测抢险工程的基准网。监测点观测使用TCA2003智能型全站仪(0.5″，1mm+1ppm)自动观测，水平角及垂直角均观测4测回，距离测量8测回。全站仪与PDA建立实时通讯，数据传入PDA后立即进行近似坐标计算，并将数据初步对比，全部观测完成后需要进行严密平差和坐标转换。

2.3数据处理及变形分析

本工程数据处理采用自由网平差结合坐标转换完成。首先把监测网中各网点Z1～Z20同与其联测的K1～K4一起进行自由网平差，这样K1～K4点就有了两套坐标：一套是自由网平差的坐标，另一套是它们在变形监测网坐标基准下的坐标。

利用4个基准点，按最小二乘原理，可以求得两套坐标系统的转换参数，通过坐标转换参数实现将监测网网点坐标转换到假定的坐标基准下。

本抢险工程于8月2日开始，至8月24日加固工程完成后结束，转入常规变形观测，共观测23期。其中8月2日至8月6日暴雨期间每天观测2期；8月7日至8月14日L型构筑物支护工程已完成，每天观测1期；8月15日～24日护坡加固期间每两天观测1期。

结果表明

（1）Z1、Z2点变化趋势基本一致，这是因为Z1、Z2两点分别位于同一桥墩的两侧。

（2）Z1、Z2点在第8期(8月5日，19：00)发生突变，其中沿Y负方向变化尤其明显，平均变化量为22.1mm。经现场踏勘，8月5日中午完成了L型构筑物及桥墩的支护工作，对L型构筑物和桥墩有顶推施工。

（3）Z1、Z2点在第8期至第32期之间无明显变化。

8月5日至8月24日间，主要支护工作完成，降雨结束，各点位趋于稳定。将应用CPⅢ技术得到的监测数据与裂缝观测(使用游标卡尺测量)、L型挡墙沉降观测(直接水准测量)对比，分析结果完全一致。

Z1、Z2点平面位移及沉降观测统计

3　结束语

本文叙述了采用CPⅢ技术进行桥墩平面位移及沉降监测的点位布设、数据采集、变形分析等过程，通过对比布设在桥墩两侧的监测点各期观测数据，分析桥墩的变形趋势。经过综合对比，应用CPⅢ技术得到的桥墩变形监测数据与裂缝观测、L型挡墙沉降观测的分析结果完全一致，并且观测数据的变化情况与现场施工进程相符合，说明观测数据可靠性强，能够准确反映监测对象的形变。

[1]中华人民共和国铁道部.铁建设 [2006]189号客运专线铁路无碴轨道工程测量技术暂行规定 [S].北京：中国铁道出版社，2006：5～16.

[2]李毛毛.无砟轨道CPⅢ控制网数据处理方法研究及其软件的集成 [D].成都：西南交通大学，2005：6～20.

P2[文献码]B

1000～405X（2016）～4～280～1