铁路工程中平面控制复测与加密的工程测量分析

2022-04-29孙靖伟

运输经理世界 2022年18期

孙靖伟

（中铁二十局集团第五工程有限公司，云南昆明 650200）

0 引言

当代科技发展速度飞快，道路交通受到了越来越多的重视，所以铁路工程中的施工测量工作自然随之得到优化，有利于促使铁路工程整体工作质量进一步提升。平面控制点的复测工作和加密工作能够对铁路工程的质量产生重要影响，因此，针对铁路工程中平面控制的复测与加密的工程测量开展分析工作具有重要意义。

1 工程概况

新建铁路西成客运专线（西安至江油段）XCQZ-8标（DgK253+434 至DgK286+961），由中铁二十局集团有限公司承担施工任务。该标段位于陕西省南郑县和勉县境内，线路全长33.527km，其中包含特大桥1座、大桥1 座、隧道3 座，长度分别为16250.87m、204.8m、9015.32m、5814m、2251.34m。

2 控制网复测

2.1 平面控制网

平面控制网是测量中建立控制平面测量精度的一种方式。国家平面控制网是确定地貌地物平面位置的坐标体系，按控制等级和实测精度分为一、二、三、四等网。目前提供使用的国家平面控制网为1954北京坐标系和1980 西安坐标系两套系统。

2.2 高程控制网

高程控制网主要由水准路线组成的水准网（即高程控制网）来体现。高程控制测量分为一、二、三、四等水准测量。测定控制网平面坐标的工作称为平面控制测量，与高程控制测量合成形成控制网，为施工测量提供实施依据。

2.3 导线控制网复测的必要性

在开展实际施工的过程中，如果出现设计周期较长的情况，控制点则可能出现稀松或丢失的现象，由此，需要针对平面控制点开展复测工作以及合理的加密工作。

3 复测工作步骤

3.1 控制点及导线布设

在开展平面控制点的布设工作过程中，多数设计单位选择首先布设两个GPS 控制点，二者之间可以相互实现通视，且两个GPS 控制点之间的距离在5km 左右，应该将该控制点作为基础，开展导线布设工作。对次级导线进行布置的过程中，应以一级导线整体情况作为依据，且需注重对其中的限差进行控制，见表1。也就是说，首先对局部导线进行布设，之后再根据局部情况合理完善整体的布设工作。并且，以测量规范中的行为要求为基础，在开展复测工作的过程中，应尽量将原导线网中具有较高精度的起闭点应用于复测导线网之中，并同样作为平面起闭点。所以在开展复测工作的过程中，应该首先全面掌握设计单位方面提出的精度等级、投影带划分、投影面确定以及控制点布设等各方面的要求，同时全面掌握复测区域内的地理情况，以能为测绘工作质量的提升提供重要基础。

表1 水准观测的测站限差（mm）

3.2 现场的补点及勘察

在开展导线复测工作之前，应首先对沿线原始水准点以及导线点的情况进行全面检查和有效掌握，确认其中是否存在位置移动、原本位置的准确程度、相邻导线点之间能否实现相互的通视等。提出复测方案的过程中，必须完全以现场的实际情况为依据，如果出现丢失导线点的现象，则应及时重新增设控制点，控制点的位置以及数量应该能够有效满足铁路工程放样工作的需求，同时应保障其与相关施工原则一致，以能够促使整体精度、安全性得到提升。

3.3 GPS 网数据处理

应用GPS 接收机自带的转换软件对数据进行转换，将数据传输至电脑，在通过TBC 软件开展统一的基线解算工作。根据相关要求，剔出率应在10% 以下。在完成解算工作之后，还应针对基线向量文件开展平差计算工作，计算过程中则使用CosaGPS。

3.4 确认导线点状态

首先确认当前的导线点基本处于稳定的状态，再开始进行复测工作，复测方法为，针对相邻的点位距离以及夹角，采用相同的精度进行测量，根据设计单位控制成果对相邻的边长和夹角进行计算，并将相邻点位之间、相对边长之间存在的误差以及计算结果中的差值整理成为表格，以进行细致的对比工作，如果边长和夹角中存在的差值均处于允许范围之内，原有导线点即为可以应用的导线点。

3.5 布设平面控制方案

一般来说，应该借助附合导线法开展布网工作，且导线网起闭点应该与相邻标段搭接2～3 个导线点，以保证工程线路的连续性。必须根据相关要求之中针对一级导线网提出的设置要求，保障边数与导线长度以及控制点同时相邻的距离以及位置均能够与相关要求相符合，必须保障导线电网具有较高的精准度和良好的可靠性。另外，平面网型自身应该具备充分的检核条件，以大型构造物设置位置为基础，对布设方案以及点位位置进行合理设置，且复测工作的精度应该至少与原测精度一致，不可低于原测精度。

3.6 附合导线形状

对现存的原有导线点进行检测，可以进行布置的导线形状有两种：一是单向定边附合导线，中心位置有3 个点，末端点位导线终点，起始导线边位于始端，并且，因为终点仅为1 个导线点，所以角度闭合差不能发生变化，进行内业计算工作时，也仅能够对坐标增量闭合差进行改正再计算各中心点坐标。二是双定边附合导线，该类型导线中间也有3 个点，并且在始端以及末端分别占有两条边，在开展内业计算工作时，应该采用近似平差法，对于坐标增量以及角度的闭合差进行合理更改，且需针对各点坐标进行分别计算。

3.7 确认起算点

导线精度整体的较弱点处于中部，一般来说，该位置的点位误差由起始数据的误差以及测量的误差共同引起，测量以及起始长度元素也能够导致导线点位在纵向上出现误差，与起始点之间的距离越大，导线点精度也就随之降低。以导线之中较弱点开始进行发展的导线，难以有效满足相关的精度要求，导致其精度大幅度降低，所以开展复测工作的关键即为合理确认起始点。

首先需要针对原测导线网与复测导线网之间的相同导线边长差以及导线边夹角差进行检核，之后据此合理选择起算点，只有保障其中的差值能够与相关要求相符合，才可将该点位视为起算点。起算点应尽量设定于等级较高的导线点，且应尽量保持复测导线网之中的起闭点与原测导线网之中的起闭点一致。如果等级较高的导线点出现丢失情况，则可借助相邻点边长相应的误差以及相关的点位误差，对起算点进行确认，以尽量保障其中的网型布设能够与原测网型布设情况基本相似，即使在标段衔接处以及相邻标段联测方面，也应尽量提高复测网型与原测网型的相似度。

3.8 导线点的边长及边数

如果不考虑导线起始点方面的误差，在测角误差一定的情况下，对坐标增量以及角度的闭合差进行合理调整，导线中点误差则能够在平差状态下划分成为横向和纵向两个方面的误差。如果导线点具有较大的边长，气象条件以及大气折光能够对测距产生更大的影响，慢会导致测距精准度相对较低，而如果附合导线的长度一定，边数越多，导线点较弱点方面能够出现的误差也就越大。所以，应该严格根据《公路勘测细则》（CJJ/T 202—2013）中的相关内容落实导线复测工作，坚决不可为了提升复测工作的便捷性，而采用无限制增加点数或边数的行为，并导致导线网整体精度受到不良影响，而是应该尽量避免短边数量的增加，同时保障相邻边长处于基本相同的状态中，以促使测距精度得到提升。

3.9 注意事项

如果设计单位方面给出的坐标与实际计算结果之间的差异性较大，则应根据设计单位方面给出的导线点精度等级重新考虑起算边。在对棱镜常数进行设置的过程中，最好能够避免一个反光镜在不同全站仪中进行混合应用，原因在于，不同全站仪所需的反光镜和棱镜具有不同的参数。如有必要，在棱镜进行应用之前，还应首先开展常数的实测工作。在对气象参数进行设置或更改时，应注意全面掌握气象元素能够对距离测量结果产生的不良影响，以避免出现测距误差结果较大的情况。

4 数据计算要求

4.1 归化

由设计部门方面给出的平面控制点，是以高斯平面为基础的平面控制点，但是从实际上来看，铁路通常距离较长，且在整体上呈现为带状，同时沿线地形存在较大幅度的起伏情况，部分地区还存在高海拔现象，所以在进行计算的过程中，必须充分考虑椭球面在高斯平面上出现的导线变形情况，根据实地勘测结果进行计算，并将计算结果投影至高斯平面上，为计算结果的准确性提供保障。

4.2 计算

根据近似平差方法开展计算工作，因为进行投影归化之后，实测角度以及相应的边长均能够作为计算各点坐标的基础，所以在此情况下，如果导线全长以及方位角二者的闭合差均处于允许范围中，则表示复测结果与规范要求内容相符。但是对于导线点坐标的设置，是以复测计算平差结果为基础，还是直接使用设计方所提供的数据，仍需进行进一步考量。一般来说，为了应对检测工作、交接工作、设计工作过程中的点位变化情况，应该选择借助复测计算平差结果对点位坐标进行确认，以保障导线点的实用性，也就更有利于提升放样精度。

5 控制点加密

在铁路工程建设工作中，加密控制点属于一项必然的工作。在进行前期勘察工作的过程中，通常将控制点间距设置为500～600m，但这一间距不能满足建设过程中施工放样点对于密度的要求，且原有点位存在位置不够理想、部分点位被损坏等情况，也就需要针对其合理进行加密处理，以保障放样点密度要求能够得到有效满足。

5.1 原控制点精度与加密控制点保持一致

在通常情况下，加密控制点时，应保持其与原有控制点精度处于一致的状态，所以需要使用附合导线针对导线点合理加密，且应保障附合的位置与原有的导线点重合，同时，还需注意控制加密点位与铁路中线间的距离，二者之间的距离应控制在80～100m 左右，不可与该范围存在过大的差异性。

5.2 布置点位

在对控制点进行加密处理时，应该保持点位与原设计点位相符，所以在进行点位布置工作时，应该注意以下几个方面：一是针对需要进行沉降观测工作的部分进行加密；二是选择稳固性良好的部分进行加密；三是为了保障点位的测设精准程度，应采用严密平差的方式对控制点进行加密；四是若遇桥梁，应于桥梁两侧加密。

5.3 桥梁控制点加密

针对桥梁开展控制点加密工作时，应首先对设计中的施工精度要求、桥梁的跨径要求以及形式要求均进行明确，根据实际情况决定应该重新布设控制点，或针对原有控制点进行加密处理。与此同时，还应确认桥梁、导线控制网精度以及测量工作的精度能否满足勘测设计规范的相关要求，针对设计文件之中，控制网精度相关内容以及控制点要求等，均应全面掌握，以保障桥梁控制网所对应的图形条件能够与规范完全相符。