CPⅢ点位变化对轨道线形的影响

2019-08-01葛玉辉

铁道勘察 2019年4期

葛玉辉

(中国铁路设计集团有限公司，天津 300251)

1 概述

为确保高速铁路安全、平稳、高速的运行，加强高速铁路精密控制网复测及基础变形监测方面的研究尤为重要。基于CPⅢ控制点的稳定性检测方法[14]，可发现存在较大点位误差的控制点，确保参与监测的CPⅢ控制点精度。分析轨道(桥梁段)CPⅢ横向、垂向变化对轨道线形的影响，解决了只用沉降观测数据来判断沉降变化量的单一监测手段。通过安伯格轨道监测软件来分析CPⅢ横向、垂向变形对轨道线形的影响，并结合工务段提供的重点地段综合变形情况，发现两者具有较好的吻合性，为后期运营期重点监测段落的划分和沉降分析提供了一种新方法。

2 精密工程控制网复测

2.1 平面及高程系统

(1)采用工程独立坐标系，平面坐标系统(线下CPⅠ、线上CPⅡ)为国家2000大地坐标系。

(2)高程系统为1985国家高程系统。

2.2 精密控制测量技术要求

CPⅠ、CPⅡ基础平面控制网布设：复测分为线下CPⅠ、线上CPⅡ两级测量，线下CPⅠ网形与上一次的网形一致；使用边连接方式构网；对于安装声屏及其它无GPS观测条件的地段，应根据CPⅢ控制网的平差精度确定是否对相应的加密CPⅡ点进行改移，或选择满足条件的其他CPⅢ点进行测量。

CPⅠ、CPⅡ解算精度要求见表1[1]。

表1 CPⅠ、CPⅡ解算技术要求

高程控制网技术要求见表2[1]。

表2 二等水准测量技术要求

2.3 精测网数据处理和精度分析

(1)起算点稳定性分析

通过无约束平差得出的相邻点之间距离来进行起算点的稳定性分析。共选取起算点8个，每个相邻点坐标差之差的相对精度均满足规范要求(见表3)[1]。

表3 线下CPⅠ控制网起算点稳定性分析

(2)基础平面控制网测量

①CPⅠ、CPⅡ平面数据解算

线下CPⅠ：将上述相对稳定的8个控制点作为起算点，采用整体平差。线上CPⅡ：以联测的线下CPⅠ点(本次复测更新后线下CPⅠ点成果)作为起算点，共分为7段进行平差计算，段之间接头处取2个或2个以上的公共点进行搭接，各项指标均满足测量规范的限差要求[1]。

②成果分析

依据技术方案，将本次线下CPⅠ、线上CPⅡ网的复测坐标与最近一次复测坐标进行比较，若满足限差的要求，采用最近一次复测坐标成果；否则对超限点进行分析并给予更新。对于超限点和新补设的控制点，采用同精度内插法更新。

(3)高程控制测量

①外业测量及测段分析

本次高程复测采用二等水准测量，在原水准网的基础上，每隔800 m应有一个线下水准基点。考虑本标段线下工程维护需求及区域地面沉降发展趋势等情况，对原复测高差较差不满足检测限差≤要求的水准点及新设点，采用“内插法”更新[1-3]。

②水准测量平差及精度

采用武汉大学“科傻”测量平差处理软件进行插网平差，由于原资料中国家水准点丢失严重，大里程处没有附和条件，考虑与原高程的吻合性，起算点以复测成果为基准，各段选取均满足各附(闭)合水准路线闭合差的限差，说明各起算点间相对稳定。

3 CPⅢ精密工程控制网复测

3.1 CPⅢ平面控制测量复测

(1)外业测量

CPⅢ外业测量作业前，首先应对仪器设备、棱镜、连接杆进行逐项的检查。每个CPⅢ测量点和线上CPⅡ点至少有三个自由测站的观测值，再把正确的气象元素(温度、气压)输入仪器设备中，方可进行作业。

CPⅢ平面测量观测示意如图1[1]所示。

图1 CPⅢ平面测量观测示意

测量作业基本技术要求[1]见表4及表5。

表4 方向测量法水平角测量精度

表5 距离观测技术要求

(2)数据处理

CPⅢ平面计算采用TSDI_HRSADJ精密工程测量平差处理软件系统，平差的起算数据使用本次复测的线上CPⅡ成果，各区段搭接、精度指标均满足测量规范要求[1]。

CPⅢ平网计算应满足表6～表8的要求[1]。

表6 CPⅢ平面网的主要技术要求

表7 CPⅢ平面自由网平差后的主要技术要求

表8 CPⅢ平面网约束平差后的主要技术要求

3.2 CPⅢ高程精密控制测量

(1)CPⅢ外业测量

CPⅢ高程测量采用矩形法进行单程观测，其原理示意与单程观测形成的闭合环示意如图2和图3。

图2 矩形法CPⅢ水准测量原理示意

图3 CPⅢ水准网单程观测形成的闭合环示意

精密水准测量主要技术规定见表9。

表9 CPⅢ水准测量精度要求 mm

注：表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位为km。

(2)数据处理

CPⅢ高程测量起算点采用线下水准基点和线上加密水准点的贯通平差，再解算出加密水准点高程，其闭合差均满足二等水准限差要求。CPⅢ高程测量数据处理采用TSDI_HRSADJ精密工程测量平差处理软件，分网进行平差计算，搭接处应进行整体平差，实现CPⅢ网的平顺过渡搭接，各段搭接精度满足规范要求[1]，测量成果合格。

4 CPⅢ变化对轨道线形的影响

对特殊结构、位于特殊地质条件下的地段，除加强工程结构下部基础沉降监测、加密监测周期外，还需进行轨道平顺性检测，重点段范围如表10所示。

表10 工务段提供重点段范围

依据上述材料，结合现场踏勘及既有测量成果，确定初期重点段范围并对其实施重点监测。

结合工务段提供的重点地段综合变形情况，重点对K61+300～K102+000段、K102+000～K142+100段、K230+000～K270+000段CPⅢ的横向变化量对轨道线形的影响进行分析(如表11)。

表11 CPⅢ横向变化量对轨道线形的影响分析

通过对CPⅢ的垂向变化量对轨道线形的影响进行分析，同时结合工务段提供的重点地段综合变形情况，现对几处沉降情况分析(如表12)。

由表12可以看出，K110+000～K112+000、K267+800～K269+50段CPⅢ点垂向变形量较大，与工务段提供的重点段落较为吻合。由表11可以看出，K96+800-K98+700、K106+453～K107+650、K114+000～K114+900段CPⅢ点横向变形量较大，与工务段提供的重点段落较为吻合。

表12 CPⅢ垂向变化量对轨道线形的影响分析

CPⅢ的横向、垂向变化量对轨道线形的影响分析见图4～图9。

图4 K61+300-K102+000CPⅢ横向变化对轨道线形的影响分析

图5 K61+300-K102+000CPⅢ垂向变化对轨道线形的影响分析

图6 K102+000-K142+100CPⅢ横向变化对轨道线形的影响分析

图7 K102+000-K142+000CPⅢ垂向变化对轨道线形的影响分析

图8 K230+000-K270+000CPⅢ横向变化对轨道线形的影响分析

图9 K230+000-K270+000CPⅢ垂向变化对轨道线形的影响分析

从图4～图9可以明显看出沉降变化的趋势，K96+800～K98+700、K106+000～K108+000、K110+000～K112+000、K114+000～K114+900、K236+000～K240+500、K255+000～K256+400、K257+500～K258+300、K261+700～K265+700、K267+800～K269+500段应加强轨道控制网复测及重点沉降监测。