高速铁路施工控制网的若干问题分析

高速铁路施工控制网的若干问题分析

高军林晓

1．清华大学土木工程系;2.沧州渤海石油技术学院

摘要：截止2016年底，我国高速铁路通车里程数突破2.2万公里，位居世界第一。随着高速铁路建设规模的不断增加和施工技术水平的日趋成熟，人们对高铁质量也提出了更加严格的要求。与普通铁路相比，高铁施工中对测量精度的要求更高，不断革新高速铁路控制网施工测量技术，成为保障高铁运行安全和提高施工质量的关键。文章首先概述了国内外高铁施工控制网的发展现状，随后在分析控制网测量存在问题的基础上，就如何进一步精确测量结果、消除误差影响提出了几点建议。

关键词：高速铁路；控制网；存在问题；解决措施

为了切实保证高速铁路施工质量和行车安全，要求在施工之前必须开展严格的测量工作，以便于为施工平面控制提供必要的数据参考。在以往的施工中，经常会发现因为测量误差过大，导致控制网测量数据不匹配的现象，不仅延误了正常的施工进度，还有可能导致整条线路无法正常联通。因此，必须要积极革新技术、引进设备，推动控制网测量的现代化发展，提高测量结果的精确度。

一、高速铁路施工控制网测量的现状分析

高速铁路施工中，目前所用的测量控制技术虽然也能够为工程施工提供必要的数据支持，但是随着我国高速铁路建设项目的快速增长，无论是数据的获取速率还是精确程度，都难以满足现有工作的要求。近年来，国内外许多国家在控制网测量技术方法投入了大量的人力、物力和财力，极大地推动测量技术的发展。

1、国外高速铁路测量技术

不同国家由于在发展历史、经验积累和支持力度等方面的不同，因此高铁测量技术的实际水平也有很大差异。本文仅以部分发达国家为例，就其高铁测量技术现状进行简单概述。其中法国、德国等老牌资本主义国家由于高铁建设历史较久，多年来积累了相对丰富的经验，包括现场测量管理体系和后期数据复检等方面，都有相对成熟和完善的制度做保障；日本是近年来高铁技术发展最快的国家之一，早在20世纪80年代，日本高铁最快速度就可以达到200km/h，高铁控制网测量技术也长期位居世界前列；进入21世纪后，韩国、印度等国家也加强了对高速铁路建设的重视，在国家资金和技术支持的推动下，控制网测量技术也取得了较为明显的发展。

2、我国高速铁路测量技术

1999年始建的秦沈客运专线被认为是国内高速铁路的开端，历经近20年的发展，我国高速公路不仅通车里程数位居世界第一，而且高速铁路施工的相关技术水平也走在世界前列。早在2009年铁道部颁布的《高速铁路工程测量规范》中，就对施工控制网测量流程、标准参考和技术要求作出了明确要求。随着现代测量设备的升级，其适用性和精确度都有了很大程度的提升，为技术人员开展全面的控制网测量提供了数据支持。例如用全站仪代替经纬仪，利用电子设备、信息设备代替传统的光学设备等。当然，我们也应当树立发展的眼光，紧跟高速铁路建设需求，不断进行技术革新，推动控制网测量工作更进一步。

二、高速铁路控制网测量存在的问题

1、平面控制网测量误差偏大

根据《高速铁路桥涵工程施工技术指南》中的相关说明，我国高速铁路平面控制网主要分为四级布设，分别是CP0（框架控制网）、CPI（基础平面控制网）、CPII（线路平面控制网）和CPIII（轨道控制网）。其技术要求如表1所示。

本文主要在施工单位的角度浅析高速铁路线下控制网Ⅰ和Ⅱ的相关测量问题。因为铁路建设为线状的特殊性导致控制网需要布设成条带状，并且有较大的跨度，有时甚至跨越好几个投影带。而Ⅰ控制网为沿线路周围一次性布网，统一观测并整体平差，施工复测时同样要尽可能完成全线复测。在线路施工测量过程中复测线路平面控制网一般交由各施工单位独立完成，各标段间的线路遇到平面控制网跨带的情况时极易产生线路接头误差。

2、控制网测量误差的成因分析

在高速铁路现场施工中，施工队伍虽然严格按照相关的作业标准，或是采取了一系列的控制措施，但是仍然会出现控制网测量误差。结合以往的施工测量经验，可能引起这些误差的因素有以下几种：

首先，测量仪器自身存在问题，导致测量结果不精确。技术人员在进行控制网测量时，需要借助于各种各样的测量仪器，其中部分仪器由于长时间没有得到更新，可能会存在不同程度的磨损问题。这些测量仪器往往精密化程度较高，即便是出现细小的磨损问题，也会导致测量结果出现很大的误差。例如在使用水准仪时，水准仪的视准轴和水平轴没有完全对其，就会造成测量误差。

其次，外界环境变化造成的误差。高速铁路施工中，受外界环境因素变化的影响，也会给实际测量结果造成干扰影响。例如现阶段仍然有些施工单位使用光学仪器进行测量，在测量过程中，大气折光就会干扰光学仪器的精度，导致误差较大。另外，像风力变化、温度变化和空气湿度等，也会在不同程度上增加最终的测量误差，致使测量结果的实际应用价值不高。

三、高速铁路控制网测量问题的解决措施

提高控制网测量精度成为现阶段高速铁路施工中需要重点关注的问题。在分析导致测量误差因素的基础上，提出一些几种可行性的解决措施：第一是使用先进测量仪器，提高测量中的抗干扰能力。与时俱进的更新测量设备是减小测量误差的有效手段，随着近年来相关技术的发展和信息测量设备的广泛使用，各铁路建设部门也需要根据实际工作需要，引进这些电子化、信息化测量设备，例如全站仪、水准仪等；第二是进行控制网的复测。在首次测量后，可能会因为数据丢失或数据错误而引发误差，通过结果复测能够及时改正这些错误，从而显著提高控制网测量的精确度。

参考文献：

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