高铁轨道施工测量技术在地铁项目中的应用分析

张韶强

（中铁二十二局集团第二工程有限公司，北京 100041）

1 引言

城市发展中，地铁成为城市范围内交通轨道运营的重要组成部分。但在建设地铁项目时，由于地铁建设环境的特殊性，项目施工中的测量难度较大。为确保地铁项目的测量质量，测量人员将高铁轨道施工测量技术应用在地铁项目中，借此通过CPⅢ控制网的合理布设，精准地完成地铁项目的测量任务，满足地铁建设中轨道铺设、平面及高程测量的基本要求。

2 工程概况

某城市的地铁17号线工程，全线共包含150个曲线段，最小曲线段半径约为300 m。该项目在建设中采用高铁轨道测量技术。CPⅢ控制网分别布设在地铁隧道（分为盾构、暗挖、明挖）区间、地铁标准车站内，且CPⅢ控制点成对布设，纵向间距约为35～55 m，一般直线为50 m，曲线为40 m，道岔和小半径地段为30 m，保证前全站仪前后至少能看到4对CPⅢ控制点。

3 高铁轨道施工测量技术相关概述

高铁轨道施工测量技术是新时期高铁项目建设中，轨道工程施工测量的重要工艺。基本原理是通过在施工区域内布设固定参照物的方式测量该区域的轨道位置。在此过程中，施工人员会利用CPⅢ控制点上的坐标高程分析轨道铺设中各管线设备的实际位置，判断轨道垂直、位移情况，提前预防轨道变形风险。随着高铁轨道施工测量技术的成熟，测量理论、测量方法更为成熟，并逐步应用在地铁项目建设中[1]。

地铁项目中，高铁轨道施工测量技术的基本应用思路是在选定地铁调线调坡后的控制点后建立地铁CPⅢ控制网，然后依据控制网上的测量点位复测地铁工程中的基标数据。在高铁轨道测量技术的应用下，测量人员可依此保证地铁铺轨精度，增强轨道的平稳性。在此期间，测量人员可利用测量控制网的辅助功能，对地铁导线点进行约束平差，确保地铁轨道工程施工质量，更可靠地控制地铁项目中的各项设备工程参数。

4 地铁项目中高铁轨道施工测量的基本方向

地铁项目建设中，高铁轨道施工测量技术在具体应用时，测量人员可利用该技术方案中的CPⅢ控制网加强地铁铺轨施工中的平面控制，具体包括以下两方面：（1）施工人员可推进地铁铺轨工程中的平面测量，测量前可根据地铁内轨道线路设计方案，分别在地铁轨道线路上有效安排测量点，并根据控制网的分布情况调节纵向轨道的铺设距离。（2）基于高铁轨道施工测量技术，施工人员可借助轨道面钻孔的方式定位地铁铺轨的施工位置，或应用CPⅢ控制网加强施工进度管理，在精确测量、准确控制的基础上有序完成地铁铺轨任务，提升轨道施工中的精准水平。此外，随着计算机、大数据、自动化控制等技术的推广与应用，地铁项目建设中CPⅢ控制网中的测量数据可实现实时分析，测量人员可利用该数据在铺轨工程建设中进行联动测量，保障测量精度，提升地铁项目建设中铺轨工程测量水平。从而满足新时期城市轨道交通项目中基础测量的质量要求，降低建设风险，使地铁项目如期竣工。

5 高铁轨道施工测量技术在地铁项目中的具体应用

5.1 建设地铁CPⅢ控制网

基于高铁轨道施工测量技术，测量人员在地铁项目施工设计中还应结合地铁轨道铺设要求提前布设CPⅢ控制点，建设CPⅢ控制网。相较于高铁工程项目，地铁轨道的曲线半径较小，所以通常情况下，地铁项目中的CPⅢ控制点需埋设在地铁隧道侧壁上。在上述工程项目中，外业观测时每个地铁站设有5对CPⅢ控制点，轨道工程中的控制点约为165个，相邻测站中CPⅢ控制点的间距控制在120 m以内，同时间隔约800 m联测高级控制点。

1）测量人员应科学地布设CPⅢ控制点，并同步进行平面、高程测量工作，获取完整的测量数据后进行质量检验，核查无误后对CPⅢ控制网进行约束平差。测量人员应采用自由测站边角交会测量的方式，分别计算CPⅢ控制网上的距离测量误差、可重复测量误差、方向观测测量误差、相对点位测量精度。其中，方向观测测量误差应控制在±1.8 mm，相对点位精度为±1 mm，可重复测量精度与距离测量误差分别为±1.5 mm、±1.0 mm。

2）建设地铁CPⅢ控制网，同时确保地铁CPⅢ控制网中的技术参数符合相关要求，见表1。正式测量时，测量人员还应联合应用平面测量、三角高程测量技术，合并测量地铁轨道，轨道基础CPⅢ控制网自由测点中外业观测时，测回数应≥3，测回间距离较差≤1 mm。自由测站三角高程平差后，高差改正数应小于1 mm，高差观测值中的误差≤0.5 mm，平差后相邻点高差中误差为±0.5 mm。

表1 地铁CPⅢ轨道控制网中约束平差后的技术要求mm

3）正式布设CPⅢ控制网时，测量人员应在地铁轨道工程的路基区域，成对地将CPⅢ控制网点布设在相应的点桩上。隧道桥梁区域的点位应布设在桥墩顶部固定支座上，该区域相邻CPⅢ控制点的纵向距离约为50～70 m。除此之外，布设CPⅢ控制点时，还应将控制点成对地布设在隧道侧墙、站台廊檐上，小曲线区域中的间距约为20～25 m，控制点应高于地铁轨道面0.8～1.2 m，其他区域控制点的纵向间距为25～60 m。需要注意的是，选用CPⅢ控制标志时，施工人员应灵活地使用水准测量杆、预埋件、棱镜测量杆件，各杆件加工时的实际精度应控制在约0.02 mm，插入对应位置后，平面误差、高程误差应分别控制在0.168 mm、0.161 mm。

5.2 平面测量

平面测量地铁项目建设是高铁轨道施工测量技术的重要步骤。通常情况下，地铁轨道基础CPⅢ控制网布设完毕后，施工人员应采用自由测站边角交会的方式测量，每一测点应使用3～4对控制点，测量地铁轨道地下平面CPⅢ控制网点时，施工人员可沿地铁轨道沿线分别布设控制网点，然后每隔约300 m，在该区域联测高等级线路的CPⅢ控制网点。而在既有线路CPⅢ控制网点出现问题后，测量人员可凭借车站通道上的既有控制网点完成测量任务。在此过程中，施工人员还应在地铁车站两端确定地下平面起算点，并依据GB/T 50308—2017《城市轨道交通工程测量规范》中的相关要求规范应用GPS测点。

除此之外，基于高铁隧道施工测量技术，在地铁铺轨施工中，该技术的平面测量可有效控制铺轨变化差异，帮助施工人员更准确地在地铁CPⅢ控制网的布设区域对地铁轨道进行联动测量，高效获取测量点的现有数据，满足地铁项目建设中铺轨施工的精度要求。比如，为提升地铁铺轨测量精度，还应利用CPⅢ控制点纠正铺轨长度、方向等基本数据，控制测量误差，使铺轨施工中的各项数据符合地铁铺轨工程的质量要求。

5.3 高程测量

地铁项目建设中高程测量的主要方法包括气压高程测量、水准高程测量、三角高程测量等。其中，水准高层测量是利用CPⅢ控制网上测量点之间的高差，对轨道高程进行测量，三角高程测量则是对3个CPⅢ测点高差进行计算，此种测量方式不受地形限制，但精度明显低于水准测量。地铁铺轨施工中，气压高程测量则是通过分析测量期间大气压力的方式，用气压计测量CPⅢ控制点之间的气压差，然后以此推算铺轨高程。

高铁轨道施工测量技术在实际应用中，测量人员可结合不同测量手段，提前测量高铁铺轨时的实际高程，更精确地铺设地铁基线，发挥地铁铺轨施工中高程测量的基本价值。但是为减少高程测量数对地铁轨道铺设质量的影响，测量人员还应明确高铁轨道施工测量技术要点，严格控制高程测量中误差、偏差，让施工人员能够安全、有序地完成地铁铺轨工作。比如，本文地铁项目中，在CWY28-WFY10、CWY28-WLY3、CWY28-WLY1等起止点位上，CPⅢ控制网测量时高程测量的二等水准限差分别控制在3.63 mm、5.09 mm、5.85 mm，高差闭合差分别为5.78 mm、3.31 mm、1.28 mm，符合地铁项目建设中高程测量精度控制要求。

5.4 轨排粗调与精调

基于高铁轨道施工测量技术，测量人员应依据CPⅢ控制网布设后所获取的测量数据，针对性地对地铁项目中的轨排进行粗调、精调。具体包括以下方面：（1）施工人员可根据地铁轨道道床类型，分别在隧道侧边埋设基准标，基准标与轨道中心线的距离约为1.3～1.6 m，每隔约5 m应按照轨排线路分布布设基准标[2]。施工人员可依据CPⅢ控制点，逐步测量基准标的三维坐标，然后计算基准标的顶面标高、偏距等参数。正式施工中，测量人员可使用相应的测量工具计算基准标、曲线内轨高差值等数据，灵活调整轨排高低、距离等施工参数。（2）精调轨排时，施工人员应在粗调轨排的基础上，分别使每一测站处的CPⅢ控制点有5～6个参与平差，同时利用远端全站仪的测量内容，控制轨检小车，配合自由测站实时测量，测站测量距离为5～55 m。外业测量结束后，可利用CPⅢ控制测量相关的自动化软件处理平差，树立各测点、测站坐标的关系，逐步地测出轨排施工中的高低值、超高量，以便于施工人员在正式施工中准确地控制轨排平面、轨距、高程等核心参数，逐步达成地铁轨排精调目标。

5.5 铺轨完成后用全站仪和精调小车利用CPⅢ精调线路

地铁铺轨完毕后，测量人员可基于CPⅢ控制网，灵活应用全站仪、精调小车对地铁轨道线路进行精调，具体流程包括：全站仪自由设站→检查设站精度→采集轨道数据→现场指导调轨→精调铺轨线路等。（1）在全站仪自由设站，若地铁铺轨通视条件良好，应将站间距控制在60 m相邻两站共设置16个CPⅢ点。设站结束后，检查CPⅢ控制点误差，使其误差控制在1 mm以内。（2）运用轨检小车采集轨道数据，并现场指导轨排施工人员调轨，将轨排误差控制在2 mm以内。（3）启动轨道检小车进行线路精调。用小车采集轨枕区域的轨道数据，逐一地对轨枕进行编号，每隔100 m可将轨枕归为一段，现场精调时每5根轨枕可标识一次。将轨道数据上交，用数据软件编制精调方案，为轨排施工人员提供每根轨枕的调整量，指导其完成线路精调任务。精调结束后，再次采集轨道线路上的数据信息，直至地铁铺轨的各项精度符合验标要求。

6 结语

综上所述，高铁轨道施工测量技术在地铁项目中有着不可忽视的应用价值。测量人员可基于该技术，在地铁建设中布设CPⅢ控制网，以此确保地铁轨道铺设的平顺性，满足地铁运营期间的基本要求。但是为发挥高铁轨道施工测量技术的实践优势，还应根据地铁项目的特点、测量要求，严格利用CPⅢ控制网确保地铁轨道测量的精度，同时加强地铁轨道的后期维护，延长地铁项目的使用年限，为城市轨道交通系统的完善创造有利条件。