高铁控制网中CPIII精密测量技术的应用

高铁控制网中CPIII精密测量技术的应用

何利刚

何利刚

(中铁十一局集团第二工程有限公司湖北十堰442013)

摘要：随着高铁建设的发展，人们对于高铁运行的速度、安全性和舒适度要求越来越高。要满足这些要求就离不开高质量的施工和高精密的测量工作。CPIII控制网作为高速铁路测量系统不可或缺的一部分，其作用极为重要。本文介绍了CPIII精密测量技术，并以实例为据，探讨了其在高铁工程中的应用。

关键词：高铁控制网；CPIII；精密测量

一、CPIII精密测量技术

CPⅢ控制网是沿线路布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网（CPI）或线路控制网（CPII）及线路水准基点，在线下工程竣工，通过无碴轨道线下工程沉降变形观测评估后施测，为无碴轨道铺设和运营维护的三维基准。

（一）CPIII控制点的布设方法

CPⅢ控制点距离布置一般为60m左右，且不应大于70m，CPⅢ控制点的布设纵向间距应与轨道面高度保持一致的高度间距。横向间距不超过结构宽度。

1、路基段CPⅢ控制点的布设

路基段CPⅢ可直接布置在接触网支柱上，若接触网未完成施工，在线路两侧的接触网底座上使用钢筋混凝土成对浇筑CPⅢ基桩，基桩直径25厘米为宜，基桩顶面高于外轨轨顶面30厘米左右，若接触网已完成施工，则可直接布置在接触网支柱上，相邻两对CPⅢ基桩在里程上相距约50米，待基桩稳定后，在基桩顶面埋设。

2、桥梁段CPⅢ控制点的布设

桥梁段CPⅢ控制点的布设可直接在梁固定端的防撞墙顶面，对于标准32米简支箱梁每两孔布置一对CPⅢ点，相邻两对CPⅢ点在里程上相距约64米；24米简支箱梁每两孔布置一对CPⅢ点，相邻两对CPⅢ点在里程上相距约49米，对于32+48+32的连续梁布置形式可与32米简支箱梁相同；对于40+64+40米连续梁，在每孔梁的固定端设置CPⅢ点对；对于64+100+64米的连续梁，在64米跨固定端防撞墙处布置CPⅢ点，100米跨的在跨中和固定端布置CPⅢ点；其他类型的梁按不大于80米间距布置CPⅢ点。

3、隧道CPⅢ控制点的布设

隧道里一般布置在电缆槽顶面以上50~80厘米左右的边墙内衬上，相邻CPⅢ点对相距60米左右。

（二）CPⅢ精密工程测量条件

1、CPⅢ精密工程测量需具备的工况条件

桥梁防撞墙已完工；隧道衬砌已经完成，电缆槽完工；路基上接触网杆基础沉降稳定；线下工程沉降和变形满足要求，沉降评估通过；

CPⅠ、CPⅡ、高程控制点已复测。

2、CPⅢ精密工程测量需具备的软硬件条件

具有自动目标照准和程序控制自动测量功能的全站仪；CPⅢ测量标志（包括预埋件、连接件、测量棱镜）；数字水准仪与配套的因瓦水准标尺；CPⅢ外业数据采集软件与CPⅢ内业平差计算软件。

3、CPIII控制网观测方法

将自由测站边角交会法应用到CPIII控制网测量中，在CPI或CPII控制点上附和，通常情况下，每一个CPI或者CPII控制点的联测距离，需要控制在600米左右；并且要观测每一个CPI或CPII控制点的次数都应该保持在3次以上，并且自由测站到CPI货CPII控制点的距离在300米以内，要保证可以三次以上的测量网中每一个CPIII控制点，严格控制自由测站懂啊最远一个CPIII点的距离，保证在180米以内。

4、CPIII控制网技测量注意事项

要对全站仪进行严格检查，因为其是CPIII观测中非常关键的内容。在作业之前，需要严格结合相关要求来检验全站仪补偿器、自动照准以及轴系误差等，保证各个指标都达到稳定状态并且符合相关要求，才可以进行作业。在观测之前，需要将其放在空气中一定的时间，促使其对温度适应，并且要合理调整相关的气象元素，如温度、气压以及相对湿度等，对于温度以及气压的改正，需要保证精度精确到0.2摄氏度和0.5HPA。经过研究发现，测量结果还会受到阳光、大风以及强光源的影响，那么在CPIII测量时，就需要选择那些夜间没有风的情况下进行。为了促使测量不会在很大程度上受到仪器轴系误差的影响，那么选择的三脚架就应该有着较大的自重，并且要控制仪器安装的高度，尽量要保证视准轴能够一致于CPIII棱镜高度。

5、衔接的测量

在测量CPⅢ的过程中根据工程的施工需要可以对路段进行分段测量，并且需要对分段长度予以控制，一般应当不大于4km。而相邻测段如何平顺衔接是对CPIII网络相对精度保证的前提，对相邻测段进行衔接时应当对至少六对CPIII点进行重复观测，将之作为重叠观测区，用以保证测段之间的平顺衔接；而重复观测点的确定则需要按照相关的测量技术要求予以确定，且每个点的观测次数应当大于三次。

二、高铁控制网中CPIII精密测量技术的应用

（一）工程概况

某客运专线标段从黄河北引桥特大桥0#台到公铁两用桥2#墩共计19.2公里，其中DK631+100～DK631+222.48为路基段，是CRTSII板和CRTSI板过渡段，共计122.48米。DK631+222.48～DK642+805.94为黄河北引桥特大桥，共计11.583公里，共涉及358个桥墩。DK642+806.211～DK650+411.149为公铁两用桥，共计7.604公里。

（二）CPIII控制网的布设

根据CPIII测设方案的要求，CPⅢ点应成对布设，距离布置一般约为50～70m，个别特殊情况下相邻点间距最短不小于40m，最长不大于80m。CPIII控制点埋设于防撞墙顶，同一对点里程差不大于3m，CPⅢ点布设高度大致等高，并与设计轨道高程面0.3m以上。CPⅢ点的埋设采用在防撞墙打好后进行转眼埋设，并用水泥砂浆进行固定，确保CPⅢ标志预埋件的稳固。

对于24或32m简支梁每2孔布设一对CPⅢ点，相邻两对CPⅢ点相距约为64m，56m或48m。对于连续24m简支梁，根据实际情况也可每三孔布设一对CPⅢ点。对于普通连续梁，CPⅢ优先布设于固定端上方。对于黄河北引桥314#-317#号墩，跨度超过80m的连续梁，在跨中50～80m间均匀布设一对或几对CPⅢ点，对跨中CPⅢ点尽可能保证了施测与使用的外部环境相同，使用前对整个连续梁段进行复核。对于公铁两用桥94m的钢结构梁，结合梁跨结构形式、跨度、材料的不同，按CPⅢ点对布设要求和间距进行布点，适当增大了相邻点对间距，但最长的不超过80m。整个段落在较短的同一段时间、同一温度、环境下进行测量。测量CPⅢ的时间和铺板的时间尽量相隔要短，且荷载没有大的变化。如果相隔时间较长或温度、环境、荷载有较大的变化，要进行重新复测后使用。铺板的时间段要和测量CPⅢ的时间、温度、环境要一致。我们尽量在夜间或阴天温度变化较小的时间段内进行。

（三）CPIII平面内业处理

将仪器中的数据导出，采用铁道部评审通过的铁三院TSDI_HRSADJ平差软件中的测站平差程序检查外业是否超限。合格之后，利用桥面高程做一个测站概略高程统计用作平差计算。采用测站平差程序生成cacl平差文件，先进行独立平差，只用CPII成果约束平差。最后搭接平差，把与上段搭接的CPIII点复测成

果和CPII一起作为已知点约束平差。平差精度指标：CPII方向观测值≤4″，距离观测值≤4mm，CPIII的方向观测值≤3″，距离观测值≤2mm，相邻点相对精度1mm。将CPIII独立平差成果上一段搭接点的成果作比较，限差≤3mm，搭接平差的成果中，未做约束的点与上一段的成果作比较，差值不易大于1mm。

参考文献：

[1]冷道远.高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术[J].隧道建设,2009年2

期.

[2]刘士旬.高速铁路CPIII控制网测量探索[J].城市建设理论研究（电子

版）,2013年35期.