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深度理解铁路控制测量的“三网合一”

发布于:2023-01-16 09:40:16 来自:道路桥梁/铁路工程 [复制转发]

“三网”指哪三网

铁路工程测量的平面、高程控制网,按施测阶段、施测目的及功能不同可分为勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。这就是铁路工程测量三个阶段的控制网,简称“三网”。

勘测控制网是勘测设计单位在勘测设计阶段为满足高速铁路工程勘测设计和向施工单位进行交桩而建立的平面、高程控制网,它包括框架控制网CP0、基础平面控制网CPⅠ、线路平面控制网CPⅡ和线路水准基点控制网。

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施工控制网是为高速铁路工程施工提供控制基准的各级平面高程控制网。它包括基础平面控制网CPⅠ、线路平面控制网CPⅡ、线路水准基点控制网,以及在此基础上加密的施工平面、高程控制点和为轨道铺设而建立的轨道控制网CPⅢ。

运营维护控制网是在高速铁路工程竣工后,施工单位交给运营单位,为运营阶段对高速铁路工程进行变形监测、运营维护的平面、高程控制网,它包括基础平面控制网CPⅠ、线路平面控制网CPⅡ、线路水准基点控制网、轨道控制网CPⅢ以及轨道维护基标。

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什么是“三网合一”

为保证控制网的测量成果质量满足勘测、施工、运营维护三个阶段测量的要求,适应铁路工程建设和运营管理的需要,三个阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的基准。即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网均采用CPⅠ为基础平面控制网,线路水准基点为基础高程控制网。简称为“三网合一”。

“三网合一”包括以下几个方面的内容:

1.勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一。在铁路工程的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护的各阶段均采用坐标定位控制,因此必须保证三网的坐标高程系统的统一,铁路工程的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护工作才能顺利进行。

2.勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一。铁路工程勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网平面测量以基础平面控制网CPⅠ为平面控制基准,高程测量以线路水准基点为高程控制测量基准。

3.线下工程施工控制网与轨道施工控制网、运营维护控制网的坐标高程系统和起算基准的统一

4.勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网测量精度的协调统一

“三网合一”概念形成过程

在客专和高铁建设之前,铁路工程测量规范分为新建线和既有线,《新建铁路工程测量规范》(TB10101-1999)中对新建铁路的主要以导线和水准进行线路控制。交桩和施工以中线桩和水准点为主。

自秦沈客专和京沪高铁的勘测以来,对控制测量精度及勘测模式逐步开始研究。2003年铁道部颁发《京沪高速铁路测量暂行规定》,规定了使用四等GPS、五等导线进行平面控制,四等水准进行高程控制,还对坐标和高程系统进行了规定,坐标系投影变形值不宜大于2.5cm/km,高程系统采用国家85高程。

2005年11月,中国铁道学会主办的铁路客运专线技术交流会上,铁四院徐立《高速铁路工程测量精度和测量模式》,提出航测首级、初定测控制网直至施工和运营一次布网统一控制的测量流程建议,之后此文在《铁道勘察》2006年第1期发表。

2006年10月铁道部颁布的铁建设[2006]189号《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》中,明确了“铁路工程测量的平面、高程控制网,按施测阶段、施测目的及功能可分为勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。为了保证勘测、施工、运营维护各阶段平面测量成果的一致性,各阶段的平面控制测量应共同使用同一个GPS基础平面控制网。”在铁道部200612月组织《暂规》西南交通大学岑敏仪教授的宣贯培训中课件中,已经有“三网合一”的概念,并进行了解释。

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2007年《中国铁路》第3期,时任铁道部总工程师的何华武在《论时速大于200km铁路精密工程测量技术》一文中对“三网合一”进行了明确的解释。

2009年,铁路行业标准《高速铁路工程测量规范》、《铁路工程测量规范》相继颁发,在规范中有了“三网合一”和对其概念的解释。

据国家铁路局原副局长,当时任职铁道部建设司的苏全利在《铁道勘察》2010年第6期发表的《论高速铁路测量网布设技术》一文有“在我国高速铁路建设初期和《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》和《高速铁路工程测量规范》制订之初,受勘察设计、工程施工、运营维护传统分工及管理理念影响,笔者提出“三网合一”设想及要求时,尚存在一些分歧意见,本文针对高速铁路精密测量“三网合一”必要性及其实现途径等进行论述”。

据国家铁路局官网对领军人物/设计大师栏目中对朱颖的介绍,“出版了《客运专线无砟轨道铁路工程测量技术》专著,主编了《高速铁路工程测量规范》,首次提出了无砟轨道“三网合一”的高精度测量方法与技术体系。”

对“三网合一”的理解

 “三网合一”最大的特点和优点在“合一”,正如上文中对其概念解释中所提到的,就是从勘测设计到施工建设、运营维护,均一致、统一。

有专家和文献上称“三网合一”为测量技术体系,苏全利在《论高速铁路测量网布设技术》一文中认为:“‘三网合一’是高速铁路工程测量技术体系的基础和核心,也是高速铁路采用坐标法进行线路勘测设计、工程施工以及运营维护管理的前提。”“在‘三网合一’基础上,线路及构筑物的里程和坐标一一对应,每一个里程只有一个唯一的坐标(x、y、h),使工程施工和营运维护能够严格按照设计的线型进行施工和养护,保证高速铁路轨道的平顺性,同时也为工务管理信息化和构建数字化铁路创造了条件。”

从工程测量学内容来看,“三网”包括的内容并非新创造的概念,而是对铁路工程测量满足和服务于高速铁路建设需要而进行的总结提炼。在《工程测量学》教材中,对工程控制网分类也有按工程建设阶段和用途分为测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网。工程控制网的作用是“为工程建设提供工程范围内统一的参考框架,为各项测量工作提供位置基准,满足工程建设不同阶段对测绘在质量、进度和费用等方面的要求。具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。”可见在教材中本身要求有统一、控制全局、提供基准的作用和要求。

尽管“三网”从工程测量学角度来看并非新鲜事物,但“合一”这一概念却是新提出的,改变了以往铁路工程测量的模式,对高速铁路工程测量作业流程、技术标准体系确实发挥了理念性和变革性的作用。

“三网合一”不完全等于一次建成一个网。“合一”强调的是基准、起算和精度的统一,而并不是指一次建好一个网在三个阶段一直用下去,也并不是指地上的那些桩点一直保持“合一”。当然一次建好一个网,满足三阶段使用固然是好的,可现实中工程全生命周期会很长,一次搞定三个阶段并不能完全实现。

“三网”使用、服务对象和重点不同,求完全的“合一”会付出一定的代价。比如在勘测阶段,线路方案在选择之中,线路测图和勘测要求的精度并不高,建一个等级很高的控制网会付出比较大的代价,而且到实际施工时线位可能与控制网并不完全重合、也不能完全满足现场的需要,仍需二次进行控制网的布设测量。三个阶段对网的精度、密度要求也并不完全一致,仍存在精度不一致、不协调问题。协调在一个精度下,需要按最高标准进行,也会造成一定的浪费。所以要正确理解“合一”进行建立控制网,并在各阶段将网保持“合一”,以满足各阶段控制的需要。

起算基准的变化和维持问题。铁路的勘察设计周期一般需要几年,施工建设也需要三、四年以上,运营期达几十年甚至百年,由于地面沉降变形,自然、人为扰动等因素点,现场的控制点位难免丢失、破坏或有一定的位移变化。以CPⅠ和线路水准基点作为测量起算基准,其变化和维持是一个持续和困难的事情,周期性复测维护成本比较高。起算基准的维持需要上一级控制网或国家大地网的支持,以及随着北斗卫星定位技术的发展,基准维持使用北斗连续运行基准站将是一个不错的选择。 

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相关资料推荐:

铁路测量规范

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知识点:深度理解铁路控制测量的“三网合一”



全部回复(2 )

只看楼主 我来说两句抢地板
  • 内德维德
    内德维德 沙发

    不错的资料,谢谢分享。。。

    2023-02-11 09:08:11

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    赞同0
  • jg973
    jg973 板凳

    CPI合用还可以CP2,CP3不好说吧

    2023-02-01 10:31:01

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这个家伙什么也没有留下。。。

铁路工程

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