高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术
陈士清
摘要：高速铁路无砟轨道要求具有良好的稳定性、连续性和高平顺性，施工中需采用高精度
三维控制测量技术。本文结合哈大铁路客运专线运粮河特大桥CPIII建网的工程实践，介绍高速铁路无砟轨道CPIII建网的技术特点、技术要求以及测量方法。 关键词：高速铁路 无砟轨道 CPIII建网 测量技术
1 引言
高速铁路客运专线无砟轨道是以钢筋混凝土或沥青混凝土整体式道床取代散粒体道砟道床的轨道结构，与有砟轨道相比，无砟轨道主要具有以下特点：良好的轨道稳定性、连续性和平顺性；良好的结构耐久性和少维修性能；工务养护、维修设施减少；减少客运专线对特级道砟的需求；免除高速行车条件下有砟轨道的道砟飞溅；有利于适应地形选线，减少线路的工程投资；可减轻桥梁二期恒载，降低隧道净空；一旦基础变形下沉，修复困难，要求有坚实、稳定的基础。
自2O世纪6O年代开始，世界各国相继开展了各类无砟轨道的研究。在日本，板式轨道已在新干线大量铺设，新建铁路的无砟轨道已超过全线的90％，铺设总长度达2700km。德国铁路Rheda、Ztiblin等无砟轨道已在新建的高速线上全面推广，无砟轨道占线路总长的80％以上，铺设总长度达到800 km。我国在吸取国外研究先进成果的基础上，结合我国高铁建设的实际情况对无碴轨道也进行了大量的研究和工程实践。
为了适应客运专线铁路高速行车对平顺性、舒适性的要求，客运专线铁路轨道必须具有较高的平顺度标准，我国对时速大于200 km／h以上铁路轨道平顺度均制定了较高的精度标准。对于无砟轨道，轨道施工完成后基本不再具备调整的可能性，由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降等所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整是。客运专线扣件技术条件中规定扣件的轨距调整量为±10 mm，高低调整量一4、+26mm，因此，对施工测量精度有着较有碴轨道更严格的要求。 2 概述
由于过去传统的铁路运行速度较低，对轨道平顺性的要求不高，在勘测、施工中没有要求建立一套适应于勘测、施工、运营维护的完整的控制测量系统。以往的
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平面控制网测量等级分为一等、二等、三等、四等、五等，坐标系统可以采用国家坐标系，也可以局部假定坐标系。高速铁路平面测量控制网分为三级，分别为CPI、CPII、CPIII(CP为control points的缩写)，并将三网统一起来，统一采用国家坐标系统，这将更加规范化和系统化。各级平面控制网的布网要求见下表：
各级平面控制网布网要求
控制网级别 CPI CPII CPIII 测量方法 GPS GPS 导线 导线 后方交会 测量等级 B级 C级 四等 五等 点间距(m) ≥1000 800~1000 150~200 50~60 备注 ≤4km一对点 10~20m一对点 注：1)当CPII采用GPS测量时，CPI的点间距为4 km；2)当CPII采用导线测量时，CPI的点间距为4 km一对相互通视的点。
各级控制网的作用分别为：
1)CPI主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准； 2)CPII主要为勘测和线下工程施工提供控制基准； 3)CPIII主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。 3 控制网的主要特点
3.1高速铁路由于行车速度高，建设标准高，要求无碴轨道具有良好的稳定性、连续性和高平顺性，因此，要建设好一条高速铁路就必须有一套完整的、高精度的控制测量体系。
3.2无砟轨道铺设技术的引进在国内时间较短，其特点是施工工艺新、技术要求严、科技含量高，无砟轨道铺设前期测量工作显得尤为重要。无砟轨道的测量采用全新的高精度三维控制测量技术，使用GPS全球卫星定位系统进行CPI、CPII控制测量，而CPI属高速铁路高等级控制网，是保证全线贯通的基础，最终使用CPIII控制网进行三位一体精确定位。铺轨测量精度要求高，平面、高程控制在1 mm之内。
4 CPIII控制网测量技术要求
1)CPIII平面精度：相对点位精度为1 mm，点位中误差不超过2mm。 2)CPIII高程精度：相邻点高差中误差小于0.5 mm。
3)联测水准点闭合差 ：小于4√L(其中L为距离，单位为km)。
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4)全线的平面坐标和高程坐标应统一。
5)平面投影变形应满足无砟轨道要求：10 mm／km。 5 无砟轨道CPIII控制网测量的条件 1)线下工程已经竣工验收合格。 2)变形稳定，符合铺设无砟轨道条件： ①路基沉降稳定；
②桥梁墩台沉降稳定、梁部上拱及收缩徐变稳定； ③隧道应力变化稳定； ④其他支挡工程变形稳定。
3)已知点(CPI、CPII、水准点)坐标数据可靠。 6 测量方法
6.1 CPIII控制点的测量标志及埋设
6.1.1 CPIII控制点的测量标志我部使用球形棱镜标志组，由球形棱镜与直立套筒组成。球形棱镜应有相应的资质认证，球形棱镜外径应为45mm；直立套筒应采用抗腐蚀、耐磨的材料制成，且需易于保护。CPIII测量标志的加工和安装精度要求见下表：
CPⅢ测量标志 几何尺寸的加工误差 重复性安装误差 平面X、Y±0.3mm ±0.01mm～±0.05mm 高程H ±0.2mm 高程H ±0.2mm 互换性安装误差 平面X、Y±0.3mm 精度指标
6.1.2 CPIII测量的立式基座埋设在桥梁布置固定支座端防护墙上，成对布置。埋设样式详见下图：
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1515060PVC管0?15hφ10钢筋φ8钢筋100防碴墙单位：mm
在直线段CPIII基桩埋设高度为 300mm；曲线地段埋设高度统一设置为180mm；缓和曲线地段埋设根据防碴墙高度渐变设置。
CPⅢ控制点沿线路布置时纵向间距宜为60m左右，且不应大于70 m、横向间距不超过结构宽度，并统一对每个CPIII点编号(××××3××，前四个×为整公里数，后两个×表示该CPIII点在本公里的个数，编号沿线路前进方向左单右双)。
6.1.3 CPIII控制网区段的划分和区段之间的连接
CPIII控制网的区段定义为在上一级控制网点约束下进行本次平差计算的CPIII网的范围。
CPIII控制网（包括平面网和高程网）可分区段分别进行观测和平差计算，区段的长度不宜低于4km。
CPIII平面网区段的两端必须起止在上一级控制网点（CPI或CPII）上，而且应保证有连续的三个自由设站与上一级控制网点联测。
CPIII高程网要满足区段中联测的上一级水准点的数量不得少于3个，而且CPIII高程网区段的两端必须起止在上一级水准点上。
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