CPⅢ技术在常州地铁铺轨中的应用与探讨

谢友鹏，张洋

(1.常州市测绘院，江苏 常州 213003； 2.常州市地理信息智能技术中心，江苏 常州 213003)

1 引 言

传统的地铁铺轨需要布测控制基标以进行加密基标的测设，再依据加密基标来调整轨道。CPⅢ测量控制网是采用自由设站边角交会测量，控制网精度要求高，测量成果精确可靠，能够很好地为轨道铺设和运营维护提供测量控制基准，目前在高速铁路上运用比较普遍，但在地铁铺轨上还是一种较新的测量方式[1，2]。

常州市轨道交通1号线工程规划全线线路总长约 42 km，设站33座，由新港站至滆湖站，呈南北走向，线路经过新北区、天宁区、武进区，线路走向为：新港站-长江路-规划乐山路-辽河路-通江路-黄河路-晋陵北路-飞龙路-新堂路-新丰街-和平路-花园街-大学城-凤栖路-镜湖路-滆湖站。本次1号线一期工程全长 33.837 km，其中：地下线 31.486 km，高架线 2.161 km，过渡段 0.19 km，地下线全部采用无砟轨道，目前正在进行铺轨工作，从常州地铁建设铺轨阶段的创新性、前沿性、高精度平顺性及后期运营维护的便捷性方面考虑，采用CPⅢ测量是一项必不可少的工作。

2 CPⅢ测量控制网的布设

2.1 CPⅢ测量控制网测量前准备工作

隧道贯通后，沿线路方向通视良好，洞内精密导线点及水准点埋设测量均已完成，并且成果合格，作为CPⅢ测量控制网的起算基准点。

2.2 CPⅢ控制点布设

由于CPⅢ控制网网点间的相对精度高达±1 mm，而且CPⅢ控制网的服务期限从施工到竣工以及竣工后线路运营期间的轨道维护，因此CPⅢ控制网的测量标志必须达到以下要求：具有强制对中、能够长期保存、不变形、体积小、结构简单、安装方便、价格适中，重复安置精度满足同一套测量标志在同一点重复安装的空间位置偏差应满足表1的要求[3～5]。

CPⅢ标志棱镜组件安装精度要求 表1

常州地铁采用的CPⅢ测量标志的预埋件的相关型号具体要求如下：

(1)标志预埋件

标志预埋件在CPⅢ网测量前埋设，为连接杆套筒，用于连接棱镜杆或高程杆进行后续平面和高程测量工作，如图1所示：

图1预埋件及保护盖

(2)棱镜测量杆

棱镜测量杆用于连接CPⅢ点测量棱镜，与Leica GRP121精密棱镜配套使用的棱镜测量杆如图2所示：

图2棱镜测量杆

(3)水准测量杆

水准测量杆用于CPⅢ点高程测量，如图3所示：

图3水准测量杆

(4)精密棱镜

为满足CPⅢ测量精度的要求，全线统一采用反射面大、精度高的Leica GRP121精密原装进口棱镜，如图4所示：

图4 精密棱镜

CPⅢ测量控制网布设的技术要求如表2所示。

CPⅢ测量控制网布网要求 表2

CPⅢ控制点埋设在侧墙、管壁或防撞墙上，每隔 30 m～60 m埋设一对网点，隧道段距离管片底部约 2.1 m～2.5 m，埋设样式如图5所示。

图5 CPⅢ点位埋设位置图

3 CPⅢ测量控制网的技术指标

3.1 CPⅢ平面控制网测量方法

CPⅢ平面控制网在观测中其观测环境需要达到以下一些要求：气象稳定、避免其他工序的施工干扰，以保证CPⅢ建网的观测精度，建网时间应列入施工组织计划中。

CPⅢ平面控制网采用自由设站交会网方法测量，自由测站的测量，从每个自由测站，将以2×4个CPⅢ点为测量目标，每次测量应保证每个点测量4次，测量方法如图6所示。

图6 测站间距为60 m的CPⅢ平面网观测网形示意图

CPⅢ平面控制点对间距离为 30 m～60 m，CPⅢ施测时自由设站点距CPⅢ平面控制点距离一般应小于 90 m左右，最大不超过 120 m，距洞内精密导线已知点最大不超过 150 m。

3.2 CPⅢ平面控制网精度指标

CPⅢ平面控制网观测主要技术指标及精度要求如表3～表6所示[6，7]。

CPⅢ平面水平方向观测技术要求 表3

CPⅢ平面网距离测量观测技术要求 表4

CPⅢ平面控制网自由网平差后方向和距离改正数限差 表5

CPⅢ平面网平差后的主要技术要求 表6

3.3 CPⅢ高程控制网测量方法

CPⅢ控制点高程测量起闭于洞内高程控制点。每一测段应至少与3个洞内水准点进行联测，形成检核。常州地铁测量方式采取以下方式：

由于受通视条件无法进行几何水准测量，采用自由测站三角高程测量方法进行高程测量，与平面测量同时进行，网形如图7、图8所示。测量完成后应采用不同测站所测得的相邻点的高差，单个测站8个测点可计算10段相邻点间的高差，如图7所示。

图7 单个测站自由测站三角高程网示意图

多个测站所形成的三角高程网如图8所示。

图8 多个测站自由测站三角高程网示意图

CPⅢ网相邻点至少需在三个不同的自由测站点进行同时观测，相邻点高差值互差小于 3 mm时，取距离加权平均值作为最后的高差值。

3.4 CPⅢ高程控制网精度指标

CPⅢ高程控制网三角高程观测主要技术指标如表7所示。

CPⅢ控制网自由测站三角高程外业观测的主要技术要求 表7

CPⅢ高程控制网平差后的主要精度指标如表8所示。

CPⅢ三等水准测量精度要求 表8

4 案例分析

4.1 CPⅢ平面控制网精度分析

以常州地铁两站一区间(聚湖路站-茶山站上行线)为例，平面约束平差用该段洞内导线点为起算数据，平差模式选择Helmert严密平差，平差计算出所有CPⅢ点平面坐标，并统计方向改正数、距离改正数、平差坐标最弱点点位中误差、相邻点间相对点位中误差[8]。平面精度各项指标均满足相关规范要求，具体统计如图9所示：

图9 CPⅢ平面控制网精度分析图

4.2 CPⅢ高程控制网精度分析

本区间段CPⅢ高程控制网采用三角高程的方法野外进行观测，采用工程测量严密平差数据处理软件进行内业平差计算，平差结果满足相关规范要求，高程精度指标统计如图10所示：

图10 CPⅢ高程网精度分析图

4.3 采用CPⅢ测量控制网精调轨排

以聚湖路站-茶山站上行线区间为例，直接利用CPⅢ点进行轨排，再利用轨检小车对长轨精调前进行几何状态(平面、高程)的检测，在轨检小车的限差参数中，绝对精度中平面位置限差为 3 mm，高程限差为 2 mm，相对精度中轨距偏差 -3 mm-+2 mm，水平和扭矩限差 2 mm，平顺性上高程限差为 2 mm，具体精密检测综合评价如表9所示：

轨道静态精密检测综合评价表 表9

从上面的统计表中我们可以看出，利用CPⅢ点进行轨排，一次性合格率比较高，后期等长轨焊接后，再利用轨检小车进行轨道平顺性的调整，使地铁轨道线性的平顺性、稳定性和舒适性均能达到很好的状态。

5 建议与结论

(1)CPⅢ测量工作应设立专门的现场施工协调人，统一安排、相互配合来完成后面的CPⅢ测量工作。

(2)CPⅢ外业数据采集前应加强对仪器、棱镜及连接杆的检查，并做好检查记录，满足测量精度要求后方可开展外业工作。

(3)加强对CPⅢ控制点的保护工作，CPⅢ控制点可用于后期机电设备安装和装饰装修甚至后期运维监测。