铁路勘察

铁路勘察（共9篇）

铁路勘察 篇1

0 引言

1999年8月颁布的《中华人民共和国招标投标法》实施以来, 我国在招投标领域所取得的成就有目共睹。尤其是在工程建设领域, 目前依法合规的招标投标程序已经成为项目实施的必要步骤和前提。

《招标投标法》中明确规定:“建设工程项目, 必须实行招标投标制度和监理制度。”实施招投标的意义在于通过招标投标引入竞争机制, 防止垄断和地方保护主义现象, 减少建设市场行政干预, 规范业主行为[1]。铁路勘察设计行业具有特殊的行业特征, 为贯彻落实《招标投标法》的要求, 适应国民经济社会发展和铁路发展形势, 铁路总公司开展了多轮大中型建设项目的勘察设计投标工作, 以最小的成本支出, 确定技术先进、经济合理、效益显著的建设方案, 对提高铁路勘察设计质量, 确定主要技术标准和总体建设方案, 控制工程投资起到了重要的作用[2]。

招投标工作的引入和开展, 提高了铁路勘察设计企业的竞争意识, 使其加强了对此项工作的重视, 加强了人力资源配置、保障体系建设、新技术应用等各项管理措施, 进而提高了勘察设计文件质量。如今, 铁路勘察设计招投标已经成为铁路勘察设计企业最重要的项目来源。

1 投标文件的组成

铁路勘察设计投标文件主要由商务部分和技术部分组成, 有些特殊要求的标书要求单独出具资格审查部分, 但大多数资格审查部分包含于商务部分。

1.1 商务部分

商务部分主要包括投标企业的基本情况、企业信誉情况、针对该项目的人员构成、进度计划、质量管理和投资控制承诺、勘察设计费报价及依据, 工作阶段勘察设计周期承诺等。企业基本情况如营业执照、专业资质、以往项目业绩及财务审计表等均应详细列出;企业信誉情况应要求在企业及其法人、项目负责人本行业无不良行为记录, 一般可在企业所在地建设中心招投标信用档案查询, 或在企业所在地检察院出具的行贿受贿记录询证函得以证明。

1.2 技术部分

技术部分主要包括对投标项目的理解, 根据对招标项目标书对项目基本情况的理解以及现场踏勘, 对项目的特点、难点、重点等技术分析和处理措施, 勘察设计大纲及设计原则, 根据勘察设计流程, 合理确定工程造价的措施和相关承诺, 保证勘察设计质量的对策与措施, 后续服务措施和承诺等。

2 投标人员的构成

铁路勘察设计行业设计专业性强, 专业分工细化复杂, 涉及面广, 所以投标报价有很大难度, 是对勘察设计企业的水平和能力的考验。为满足投标需要, 一般需要成立专门的投标小组, 包含管理、专业技术及商务三个方面的人员。

2.1 管理人员及商务人员

管理人员主要从事勘察设计投标的经营管理, 一般由勘察设计企业的计划经营部门员工担任。对内工作主要包括对整个投标所需的工作如现场踏勘、投标工作工期安排、商务文件编制审查及报价与上级领导及时沟通等均应做出详细部署。对外作为管理人员应及时与招标代理机构及招标单位做好沟通, 对项目情况有深入了解并对其不解之处及时提出疑问, 对其澄清和修改及时回复。所以管理人员要求知识面广、有丰富的实际工作经验, 较强的判断能力和预测能力, 能够有效的沟通, 有较强的社会活动能力, 能够在各领域保持信息交流, 不断获取投标业务工作必要的新情报, 并对新信息有较好的快速应变能力。

2.2 专业技术人员

专业技术人员主要是由从事项目勘察设计工作的总体工程师担任, 例如一般铁路项目大多数由站线专业人员担任。由于铁路行业的复杂性以及特殊性, 同时需要各个相关专业的配合。特别是工经专业对项目的投资决定着投标报价及项目方案的可行性。所以在技术人员的选择上, 一般应为各专业的负责人或者是技术骨干, 不仅要对本专业技术知识掌握全面, 经验丰富, 更要对铁路有一个系统的全面的知识了解和掌控。技术标部分的负责人 (总体) 在各个专业的配合下, 要结合项目的特点, 做出科学的技术方案。

3 投标工作的重点

3.1 形势判断

由于铁路勘察设计行业的特殊性, 计划经营部门人员在获得相关项目招标信息后, 需根据以往项目所在地的参与设计单位情况, 经营人员要具备分析潜在对手的能力, 对该项目可能参与投标的单位做出准确判断, 分析竞争对手在技术、信誉、社会关系和管理水平方面的优势与劣势, 做到有的放矢。与此同时, 根据本单位实际情况, 确定现阶段单位内部生产安排计划周期, 能否在标书公布的时间内完成该项目的勘察设计, 以保证后续服务的承诺得以兑现。通过以上的分析做出是否投标的决策, 这也关系着能否中标及中标后的效益。

3.2 投标报价

《中华人民共和国招标投标法》和七部委的《评标规定》明确两种评标办法:综合评标法 (即能够最大限度地满足招标文件中规定的各项综合评价标准) ;最低价评标法 (即能够满足招标文件的实质性要求, 并经评审的投标价格最低, 但是投标价格低于成本除外) 。在招标投标的实践中, 采用综合评估法, 报价权重一般在50%~70%, 是中标的关键性因素;采用最低价评标法, 投标报价成为是否中标的决定性因素[3]。铁路勘察设计报价一般以《工程勘察设计收费标准》 (2012年版) 及铁道部颁布的86号文件为依据, 结合以往经验得出相对合理的勘察设计收费。在计算报价过程中对复杂程度等级的划分尤为重要, 其中包括地形、通视通行、地物、工程地质几方面因素, 这四个因素的分值确定要有丰富的经验和准确的判断。

影响报价的因素还有招标企业的行业范畴、本次招标的勘察设计阶段等。在国家政策的影响下, 诸如高耗能或产能过剩行业, 其铁路项目的投标要充分考虑其后续上马的可能性大小, 所以在报价过程中要充分考虑本单位利益不受损害。如有些项目为可行性研究阶段, 这样后续的初步设计、施工图阶段的工作开展, 在报价中要充分考虑优惠幅度。除此之外, 通过该项目的实施, 可能延伸出其他项目的接轨, 或者项目临近企业与该项目的结合修建专用线、集运站、疏解线等, 这种情况也要考虑在报价范围之内。

3.3 标书编制

标书的编制要切合实际, 内容严谨, 逻辑严密, 用词准确, 表达清晰, 以便招标人合理理解投标文件, 做出准确的判断。商务标和技术标一般由不同人员负责编写, 商务部分的报价及勘察设计工期都是以技术部分为基础, 而技术方案要经过多次的评审论证, 修改完善, 所以在编制整个标书过程中, 要注意商务与技术部分的链接性, 避免产生歧义。

在商务标的编制过程中, 由于铁路勘察设计项目的招标文件要求差异不大, 往往造成了标书编制的程序化、模式化问题的发生。例如类似项目的技术人员、设备配置、质量保证措施等内容特别容易出现雷同。这就需要我们商务标编制人员认真负责, 要针对不同项目的特点, 加以侧重的阐述相关内容, 特别要避免所有技术人员参与以往项目经验都是同一个或同几个项目的情况发生。

在技术标编制之前, 有条件的前提下, 要充分做好现场踏勘工作, 为后续工作打下基础。现场踏勘要注意广泛的资料收集, 做到全面系统、齐全完整、准确可靠。特别是随着我国对环保工作的重视, 在现场踏勘工作的基础上, 要更加重视环保选线的工作。防止因资料收集不全引发中标后设计方案颠覆性的调整, 使勘察设计单位及招标单位处于被动地位。在编制过程中, 勘察设计单位应设立审定工程师一职, 负责审查把关该项目的方案的可行性, 协调解决综合性技术问题及专业接口问题。各专业负责人负责编写本专业的设计原则, 解决本专业的技术问题, 给工经专业提供可靠的工程数量, 给总体提供总说明素材, 配合总体做好综合性方案的研究。铁路勘察设计是各专业综合设计的结晶, 所以专业之间的相互配合沟通, 是科学、经济、合理、完整方案产生的重要基础。

3.4 标书核对

在整个标书编制完成之后, 认真的核对标书是否满足招标文件要求至关重要, 一个疏忽的包封不合格, 都有可能导致废标的情况发生。一般的核对主要是包括文件封面格式是否与招标文件要求一致, 企业法人或委托代理人签字盖章是否齐全, 投标日期是否正确, 是否按规定加盖公章, 企业资质证书、营业执照、税务登记证、组织代码证、财务审计表等招标文件中要求附上的文件是否准备齐全, 人员职称证、专业注册证书是否满足要求, 类似业绩是否满足要求、投标保证金或银行保函是否齐全等等。在这些检查完后的包封也是特别需要注意的, 要认真阅读招标文件, 了解商务标、技术标、电子版是分开包封还是统一包封, 是否加密封条, 是否需要单独包封一份投标报价表等。

除上述内容之外, 有些招标文件中规定在投标文件递交时, 同时单独提供法人代表身份证明、法人代表授权委托书、投标保证金收据、外地企业入驻本市备案证书或备案手续、检察院提供的企业及法人或项目负责人有无行贿受贿记录查询函等也要一应准备齐全。

4 结语

2013年3月, 中国铁路总公司成立。中国铁路总公司的经营范围和主要职责中包含了“负责拟定铁路投资建设计划, 提出国家铁路网建设和筹资方案建议。负责建设项目前期工作, 管理建设项目”。这种新形势的变化, 给铁路勘察设计企业带来了新的挑战, 如何适应新的市场环境, 在竞争日益激烈的行业之中立于不败之地, 都是铁路勘察设计企业面临的巨大问题。在激烈的市场竞争中, 以投标的方式获取项目已成为企业的必要选择。所以铁路勘察设计企业必须加强对投标的组织管理, 加强对投标工作中重点环节的关注和常见问题的预防, 使企业投标工作上一个新的台阶, 增强企业的竞争实力, 提高中标率, 确保企业长期高效的发展。

摘要：探讨了在新的市场环境下, 铁路勘察设计企业在新局势、新变化下更好的开展投标工作的方法, 包括对标书的理解、投标工作的重点、报价的决策等几方面内容, 并指出投标工作是铁路勘察设计企业长期持续发展的重要一环。

关键词：铁路,勘察设计,投标

参考文献

[1]陈毓寰.工程建设项目招投标活动存在的问题及对策[J].发展研究, 2007 (9) :6-9.

[2]林博.铁路勘察设计项目投标对策及组织工作探讨[J].铁道工程学报, 2013 (5) :112-115.

[3]黄锦.做好工程项目投标报价的探讨[J].人民长江, 2007 (5) :129-130.

铁路勘察 篇2

关键词：LiDAR；铁路勘察设计，DEM；DLG

中图分类号：TN958.98文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-02

Airborne LIDAR Technology in Railway Survey and Design Application and Benefit Analysis

Han Zujie

(Railway Third Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Tianjin300142,China)

Abstract:Airborne laser radar technology (LiDAR) is a new remote sensing technology,because of its high precision and efficiency,in terms of rapid development of topographic mapping,currently nearly 20 sets of LiDAR systems.This paper studies LiDAR technology in railway engineering survey and design the content,products,and effects,on the basis of aerial photogrammetry and traditional methods are compared to prove LiDAR technology in the railway survey and design of the feasibility and superiority.

Keywords:LiDAR;Railway survey and design;DEM;DLG

一、引言

机载激光雷达技术（LiDAR）是一种全新的遥感技术，自上世纪90年代在德国首次出现商用样机系统以来，因其高精度和高效率，在地形测绘方面得到快速发展。目前，全球已经有几十套商用系统在使用，主要实用系统有：Topscan、Optech、TopEye、Saab、Fli-map、TopoSys、HawkEye、Leica ALS50/60系列、Falcon等。

上世纪90年代中后期至今，美国、德国、加拿大、澳大利亚、瑞典和芬兰等国家，先后成功应用这项技术进行了地形测量、森林资源调查与评估、三维城市建模等试验与工程实践。特别是芬兰和德国，已经采用这项技术建立了全国或者大部分国土的DEM，达到了理想的效果。目前在国内已经有接近20套LiDAR设备，其中，北京星天地信息科技有限公司、山西亚太数字遥感新技术有限公司、广西桂能信息工程有限公司、广州建通测绘技术开发有限公司以及东方道迩公司等单位已经先后开展了实验和工程飞行，主要用于生产数字高程模型（DEM）、正射影像（DOM），进而制作线划图（DLG）等。本研究将使用LiDAR技术对铁路勘察工程设计进行研究与试验，介绍其主要产品及应用并对经济效益进行评价。

二、机载激光雷达技术系统构成与工作原理

（一）机载激光雷达技术简介

LiDAR系统是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统，可以直接测得地面物体各个点的三维坐标。机载的激光雷达系统通常还集成高分辨率数码相机，用于获取目标影像。从功能上看，机载激光扫描系统是基于激光测距技术、GPS技术和惯性导航技术这三种技术集成的一个软硬件系统，其主要目的是为了获取高精度的数字表面模型（DSM）。

目前，LiDAR提供的直接数据产品为：点云数据，DSM，DEM，DOM。经过后处理可以快速生成等高线、高程点、横纵断面图，完成路线设计需要的专项测绘内容（如架空管线的净空、交叉角度测绘等），并提供工程设计模型和景观设计模型等。

（二）LiDAR的主要系统构成

主要系统构成包括：

1.扫描仪组件：激光发射器、激光信号接收器、机械组件、扫描镜及窗口、接口板。

2.设备支持系统：系统控制器、飞机位置及姿态测量系统、检流控制器、激光电源、电源分配器、控制计算机、连接电缆。

3.附属软件：包括项目飞行设计及对记录数据进行后处理（滤波、分类等）处理。

4.控制/显示器：激光发射指标器、音频告警器、电路熔断器、系统诊断数据输出、控制接口。

（三）主要工作原理

通过DGPS（或PPP）和IMU求得航机线上任意采样时刻激光发射中心的空间坐标和设备的空间姿态，内插后能够获取任意时刻激光光束的姿态和发射中心的空间坐标，通过激光测量激光发射中心到地面的距离，可以求得每一个激光脚点的空间三维坐标。另外，利用DGPS/IMU可以直接获取每一张照片的外方位元素，可以快速制作DOM成果。最后将激光点数据和数码影像进行联合处理得到高精度的正射影像和数字高程模型。

三、机载激光雷达的应用

机载激光雷达能够快速获取数字地表模型（DSM），同时，配套的中画幅数码相机可以获得同步的数码相片，经过加工处理可获得数字高程模型、分类信息、航空相片的立体像对和正射影像图。目前还没有成熟的专业接口供铁路勘察设计工程中使用机载激光雷达成果，因此，如何将机载激光雷达勘测成果与众多设计专业手段无缝结合，从海量基础信息中快速提取或检索有用的信息为各专业设计所用，是机载激光雷达技术应用于铁路勘察设计的关键。

结合铁路勘察设计特点和工程应用实践，一方面将机载激光雷达技术成果进行加工，提供满足专业应用的专题成果，另一方面，改进专业设计勘察设计流程，提出新的设计理念，以便更加有效地利用海量的基础信息，提高设计质量和设计效率。

利用机载激光雷达技术提供的高精度、高分辨率数字地面模型和正射影像图，结合铁路专业设计要求，主要生产以下几种产品（见图4）：

1.工点地形图。它是针对铁路设计的控制工点，在施工图阶段做的更加详细的勘测工作，以保证设计资料的精度和准确性。如：桥址地形、隧道进出口等；

2.断面图。主要包括纵断面和横断面，一般它们的精度高于地形图的精度。主要用于保证设计线路的平顺性和计算工程数量的准确性；

3.数字正射影像地形图。这是线划图的替代产品，通过将正射影像图叠加等高线、专业调查的地质界线、自然保护区等矢量信息，而形成的一种地形图，它的信息量更加丰富，更加直观；

4.专项测绘。针对特殊的专业需求而進行的详细勘测工作。如：水文断面、涵轴测量、电线垂度等；

5.工程中的土石方自动计算、坡度、坡向的计算等；

6.快速构建三维虚拟场景，城市建模等。

此外，还可利用高分辨率的影像进行专业调查、地质判视等，便于指导外业工作，提高外业勘测的针对性和合理性。

四、技术、经济效益和推广应用前景

（一）机载激光雷达测量技术与常规航测方法的经济比较

1.两种技术手段外业控制测量的比较。LIDAR所需的外业控制点与常规航测外控的比较，以II级地形1：2000航测地形图测绘（常规航测单航带100km）为例。

（1）首级平面和高程控制网工作内容和数量是基本相同的。

（2）LIDAR系统要求每5-7km测量一个平面和高程控制点，每30km测量一处高程校正区，这样100km线路需要布设平高控制点17个，高程校正区3个。而常规航测方法，采用150mm焦距的航摄仪拍摄，需要75个平高控制点；采用210mm焦距的航摄仪拍摄，需要150个平高控制点。

（3）LIDAR系统不因地形等级的变化而改变外业平高控制点的数量（适当的宽度，如不大于10km）。而常规航测方法会随着宽度的增加而成倍增加外控点的数量。

2.横断面切绘的经济比较。以张唐铁路定测为例，相对于采用Lidar技术平均1000-1200个横断面/人天的工作效率，常规航测方法每人每天只能切绘300-400个横断面，可见工作效率提高了3-4倍，对企业发展带来了巨大的经济效益。

3.地形图制作的经济比较。以II级地形1：2000地形图测绘为例。

因为LIDAR具有高效生成DEM的优势，所以在生成等高线、高程点等具有高程信息的地形信息时具有更高的效率，在这个方面，采用Lidar技术平均效率为12-15平方公里/（人.天），常规航测方法每人每天只能测绘2-3平方公里；

航测方法在立体模型下获取（除等高线、高程点之外）矢量信息具有更大的优势，而LIDAR则因其自身离散性获取能力比较弱，适合于小面积的（除等高线、高程点之外）矢量信息获取。

（二）成功案例及分析

经过试验与实践，LiDAR技术已成功用于多个铁路项目的勘测设计项目，减少了内业制图的压力，缩短了项目工期，在铁路各专业使用中反映良好，取得了显著的经济效益。以某工程为例，泛亚铁路某段全长257Km，由于距离遥远，地处国外，而且铁路过境区域存在大量地雷区域，给外业工作带来极大不便。考虑到地理因素和方案局部变动的因素，项目在实际操作中抛弃传统外业测量加航测制图的作业方式，直接采用机载激光雷达系统，一次性获取铁路过境区域长257km，宽4km的雷达点云数据和数码影像数据，利用该数据圆满完成了无外业控制测量情形的1：10000和1：2000的地形图成图任务，不仅避免了人力物力消耗和地雷区作业的危险性，而且在内业成图中，大胆使用数字正射影像地形图代替传统的DLG，取得了制作者和使用者均满意的双赢局面。

（三）推广应用前景

机载激光雷达测量技术具有巨大的发展空间和潜力，作为一种新技术，还有许多发展空间，特别是在数据处理算法以及软件和系统的开发等方面。随着用户数量的增加，其应用领域将越来越广，特别是随着激光技术的进一步发展，将促进机载激光雷达技术的革新。在铁三院于2009年率先在国内将机载激光雷达技术应用于铁路勘察设计并取得巨大成功后，今年铁一院、铁二院、铁四院都陆续定购了机载激光雷达并加大了人力投入，可见由于其精度高、成本低、周期短等特点在铁路行业已经被广泛关注。铁路行业之外，水利、公路、电力、农林等行业也在积极开展相关的研究和应用。

参考文献：

[1]孟宪军.铁路勘察设计虚拟现实技术的研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[2]王长进.基于机载激光雷达的铁路勘测技术研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[3]高文峰,王长进.铁路勘测中使用机载激光雷达测绘横断面相关问题的探讨[J].铁路航测,2010

[4]高文峰,王长进.GPS基站布设对机载激光雷达精度影响的研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[5]徐祖舰.机载激光雷达测量技术及工程应用实践[M].武汉:武汉大学出版社,2009

[6]韓改新.机载激光雷达（LIDAR）技术在铁路勘测设计中的应用探讨[J]．铁道勘察,2008,5

铁路勘察 篇3

1 复杂山区铁路线路专业控制因素及对策分析

线路作为铁路的载体, 其合理程度与质量好坏将直接关系到整个铁路建设项目的安全程度。选线作为勘察设计工作中的头等大事, 是我们在对勘察设计工作进行质量控制的过程中需要加以特别关注的对象。一般来说, 在复杂山区环境铁路建设项目选线的过程中我们需要从以下几个方面对其加以控制。

1.1 安全性

复杂山区铁路的选线工作应当以安全性为首要考虑因素, 合理规避山区复杂环境下潜在的各种风险——地质结构不稳定的区域即使能够节约线路总长, 降低工程建设开支, 亦不宜选用;危岩落石灾害频发地段处的线路进出口应当设计为明洞;当铁路线路受复杂山区环境影响不得以选用高填深挖方式进行路基施工时, 我们应当以一定长度的高架桥或是隧道取代原有的铁路线路设计方案;线路的设计规划应当尽量避免沿着山坡的陡峭崖壁行进, 将线路引入山内或是改用隧道的方式, 既能够有效降低施工难度, 同时也确保了铁路线路在运输过程中的安全性。

1.2 铁路线路与道路并行或交叉路段的质量控制分析

当铁路轨面低于道路路面或是较道路路面高出1.5m以内处于并行状态时, 我们需要对道路路面进行一定程度的改移, 将道路路面与铁路轨面之间的并行距离控制在20m或以上, 对于改移道路路面困难的工点而言, 我们需要在并行道路侧边设置相应的钢性防护网, 以策安全;而当铁路轨面与道路路面相交叉时, 我们需要在交叉沿侧设置相应的钢轨护栏, 以此作为分界点, 确保铁路线路与公路线路的运输独立性。

2 复杂山区铁路路基专业控制因素及对策分析

路基施工在山区复杂自然环境、地质结构以及水质水文等因素的制约之下, 存在一定的安全施工隐患。大量的实践研究结果向我们证实了一点:要想确保复杂山区铁路路基勘察设计工作的质量, 其关键在于做好铁路路基施工区域域内防排水工程以及地基处理的耐久性问题, 并正确应对在施工过程中可能出现的危岩落石异物入侵问题。笔者现从这两个方面入手, 对其做详细分析与说明。

2.1 防排水工程以及地基处理的耐久性问题

我们需要明确一点:在复杂山区铁路施工作业中, 防排水工程与铁路线路主体施工工程在整个铁路建设项目中的地位是同等重要的。防排水工程设计采用混凝土材料, 按30年使用寿命进行质量控制, 并按照铁路路基施工区域内的环境复杂等级确定适宜的钢筋混凝土强度等级。

2.2 危岩落石异物入侵问题的处理

当勘探设计探明前方存在危岩落石高发可能性的情况下, 铁路线路的设计应当如前文所述尽量避绕这部分地质结构不稳定的区域。若存在各种因素制约无法避绕时, 铁路线路应当尽量选用隧道或是明洞的形式通过该区域, 并采取支顶、拦截等方式在隧道或明洞的两端洞口进行必要的防护。在此基础之上, 整个路基施工工程项目还应当增设相应的视频传感装置, 并构建一套较为完善的防灾监控系统, 最大限度的确保危岩落石区域铁路轨道行车的安全性与突发事故应急救援的及时性。

3 复杂山区铁路隧道专业控制因素及对策分析

据相关统计资料数据显示:在当前技术条件支持下, 隧道施工安全事故已成为了整个铁路工程安全事故的最主要构成部分, 隧道施工安全事故带来的财力、物理、人力损失均是不可预估的, 这对于复杂山区环境下的铁路施工工程来说同样如此。我们在对复杂山区隧道施工项目进行勘察设计的过程中应当特别注意以下几个方面的问题。

(1) 隧道施工涉及到较为复杂地质结构时, 相关工作人员在对隧道施工作业进行勘察设计的过程中就应当特别关注到隧道所穿越地层的岩石构造、形态以及产状等指标, 引入施工试验模式, 根据施工试验所凸显出的问题与隐患及时制定相应的调整或完善措施, 进而确保整个隧道施工项目的安全性与结构稳定性。

(2) 隧道施工阶段勘察设计工作的质量控制应当深化地质结构工作, 对隧道施工区域内的围岩结构进行整体级别的划分, 根据勘察阶段所提供的数据资料来提升设计工作对于隧道施工阶段围岩级别判释的精确度。在此基础之上强化隧道施工项目的风险评估机制, 明确风险等级与风险来源, 力求在隧道施工阶段做到“有备无患”。

4 结语

众所周知, 山区铁路与山区公路不同, 它对于转弯半径以及路线坡度的要求使得山区铁路的建设存在建设难度以及经济投入大等方面的问题。在复杂山区环境之下, 铁路运输线路的建设工作显得尤为艰难。如果没有事先的勘察设计工作, 我们就很难保证铁路运输线路的运输质量与运输安全性。本文针对复杂山区铁路在勘察设计工作中的质量控制要点做出了简要分析与说明, 希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

摘要：本文以复杂山区铁路的勘察设计工作为研究对象, 从线路、路基以及隧道这几个方面入手, 针对复杂山区铁路工程项目应如何在勘察设计环节做好质量控制工作这一问题进行了较为详细的分析与阐述, 并据此论证了做好这一工作在确保复杂山区铁路工程项目勘察设计工作正常运行, 乃至进一步提升铁路线路运输质量与运输安全性的过程中所起到的至关重要的作用与意义。

关键词：复杂山区铁路,勘察设计,质量控制,线路,路基,隧道

参考文献

[1]梁旺.地面摄影测量技术在宜万铁路勘测中的应用[J].铁道标准设计, 2006 (Z1) .

[2]赵亚品.大型铁路勘察现场试验管理的几点体会[J].铁道勘察, 2007 (33) .

[3]尹丽君.深层水泥搅拌桩在铁路软土地基加固中的应用[J].海峡科学, 2010. (10) .

[4]卿启湘, 王永和, 李光耀, 等.软岩岩土填筑高速铁路路堤施工与质量控制[J].施工技术, 2005 (34) .

铁路勘察 篇4

铁道部

铁路建设项目勘察设计咨询暂行办法

铁建设［２００１］２１号

各铁路局、设计院、合资铁路公司，工程管理中心，建设开发中心：

为优化铁路建设项目的勘察设计成果，提高勘察设计质量和水平，现发布《铁路建设项目勘察设计咨询暂行办法》，请各单位结合铁路建设项目具体情况，认真实施，并将执行中的问题和意见及时报部。

中华人民共和国铁道部

二○○一年三月十日

铁路建设项目勘察设计咨询暂行办法

第一条、为规范铁路建设项目勘察设计咨询活动，优化铁路建设项目设计，提高勘察设计质量和水平，保证铁路建设项目取得最佳经济、社会和环境效益，制定本办法。

第二条、铁路建设项目勘察设计咨询是铁道部或业主、建设单位委托具有相应资质的单位对特定建设项目的勘察设计成果提出评价和优化意见，以及为勘察设计工作提供相关技术服务的活动。

第三条、本办法适用于铁路大中型建设项目预可行性研究、可行性研究、初步设计和施工图各阶段的勘察设计咨询。小型项目参照执行。

设计咨询工作应在研究报告和设计文件审查、施工图交付施工之前进行。

第四条、咨询工作的依据

１、国家有关法律、法规；

２、国家和铁道部的技术政策；

３、国家工程建设强制性标准；

４、国家和铁道行业有关设计规范；

５、铁路基本建设管理有关规定和办法；

６、铁路发展规划；

７、项目建设书、可行性研究报告批复意见；

８、设计文件审查批复意见；

９、勘察设计合同（或委托书）。

第五条、咨询的主要内容和重点

１、勘察咨询的重点是工程地质勘察工作，主要是现场核对地质情况，检查勘察工作是否达到规程、规范要求，勘察成果是否符合实际、能否满足设计需要，提出评价和补充意见。

２、检查预可行性研究、可行性研究和设计文件编制内容、深度和质量是否达到《铁路基本建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》和有关规范、规定要求，提出评价和改进意见。其重点是：

预可行性研究阶段：运量预测、项目建设的必要性、线路走向、拟建规模、建设方案、主要技术标准、主要工程内容、环境影响、投资预估算、经济评价和建设时机等。

可行性研究阶段：项目建议书批复意见执行情况、线路方案、建设规模、主要技术标准、主要技术设备设计原则、重大桥隧和站场方案、重大过渡方案、环境保

护与水土保护方案、主要工程数量、建设工程、投资估算、经济评价等。

初步设计阶段：可行性研究报告批复意见执行情况、局部方案比选、特殊工点技术措施、工程数量、主要设备数量、主要材料数量、用地及拆迁数量、防火设施、节能措施、环境保护与水土保持措施、施工过渡措施、施工组织、设计概算、设计文件的总体性和专业间的衔接等。

施工图阶段：检查初步设计鉴定意见执行情况；核查特殊结构计算是否正确，局部方案和工程措施是否需要优化，特殊工点技术措施是否可靠，防火、节能、环保、水保措施是否落实，施工过渡措施是否合理，标准设计图选用是否合理，设计图表及说明能否满足施工需要；核对工程数量、设备和材料数量、用地及拆迁数量等。

３、对勘察设计文件中违反国家有关法律、法规、政策和强制性技术标准问题提出改正意见。

第六条、咨询单位应同时具备下列条件：

１、具有甲级铁路勘察设计资质或甲级铁路工程咨询资质；

２、独立完成过同类型、同规模项目的工程勘察设计或咨询；

３、未承担该项目的勘察设计工作。

第七条、委托方和承接方应签订勘察设计咨询合同（或委托书），约定咨询工作的具体内容和要求、提供咨询资料和完成咨询报告的期限、费用及支付方式、其他协作条件等，明确双方的责任。

第八条、委托方应按约定的期限向咨询方提供咨询必需的文件和资料。

第九条、咨询方不得转包咨询业务，除勘察设计咨询合同约定外，不得将咨询业务分包给第三方。

第十条、委托方不得以任何理由要求咨询方从事违反法律、法规、政策和有关强制性技术标准的工作，不得授意咨询方提出不真实的咨询意见。

咨询方必须公正地从事咨询工作，对咨询报告的客观性和准确性负责，不准利用其身份搞不正当的活动。

第十一条、咨询方有权通过委托方要求勘察设计单位提供咨询工作所必要的有关资料；原勘察设计单位应当按要求提供除本单位专利和专有技术外的有关必要资料。

第十二条、委托方应及时将咨询报告交原勘察设计单位，原勘察设计单位应对咨询意见认真研究，必要时，可以书面形式向委托单位提出采纳意见和不同意采纳意见的理由。

第十三条、对有异议的咨询意见，在预可行性研究、可行性研究和初步设计阶段，由文件审查单位研究处理；在施工图阶段，由建设单位组织专家论证确定，涉及变更初步设计批复意见的，应报原审查单位批准后方可修改设计。

第十四条、原勘察设计单位负责对勘察设计文件进行补充和和修改，并对补充和修改后的勘察设计文件承担质量责任。

第十五条、咨询费参照国家物价局、建设部《关于发布工程建设监理费有关规定的通知》（［１９９２］价费字４７９号），根据咨询内容、工作量、难易程序等因素，由委托方与咨询方在合同（委托书）中约定。

第十六条、预可行性研究、可行性研究阶段的咨询费，铁道部委托的项目在前期费中列支；初步设计阶段的咨询费列入工程概算；施工图阶段的咨询费在招标降造费中列支。

第十七条、因委托方原因，增加咨询工作量时，委托方应向咨询方支付补偿费用。咨询方工作成效显著，委托方可适当增加咨询费。

咨询方因工作失误，未完成合同约定的工作目标时，应酌情减收、免收咨询费；

给委托方造成损失的，按合同约定承担相应的赔偿责任。

第十八条、本办法自发布之日起实行。

浅谈铁路工程地质勘察及管理问题 篇5

铁路工程地质勘察分为踏勘、初测、定测、补充定测, 与设计过程中的预可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计四个部分相互对应。经过每个阶段的地质勘察, 深入地认识了解建设工程的区域化问题, 以及工程场地的施工条件问题, 按照不同的勘察阶段提供适应其设计使用的资料。在地质勘察中, 地质勘探最为重要, 也是最直观反应当地地质情况的最好手段。对工程进行勘探前, 应做好资料的收集分析工作, 确定工程重点, 拟定切实可行的勘探计划。在工程地质勘探的过程中, 关于观测点、勘探点和测试点的布置, 其实施的目的应该被确定, 地质点的密度需要根据勘察阶段的不同、成图的比例、露头的情况、当地地形的复杂情况来判断。所选择的地质点应具有代表性, 地质点的数量以及对其勘探深度需要能够控制重要的地质界线, 而且需要说明相关的地质条件。工程地质勘探必须重视工程的地质调绘、工程的勘测、当地地貌观察、有关资料的相应分析和文件编写, 确保资料的精确和作用性强。工程地质工作需依照勘察阶段、地区及工程场地的地址条件、工程的类型、所采用手段的适宜程度, 需要兼顾考虑勘测手段的选择, 符合要求后才可开展勘测工作。如果碰到特殊地质条件或者工程本身有特殊要求的, 应该服从其特殊性, 选择与其相符的方法, 从而满足工程本身的需要。

工程地质勘察应该充分利用遥感图像地质解释, 从而认识地质的构造、地层的岩性、水文特征等情况, 需要注意特殊岩层的分布及自然特征, 也可以通过不同时期的遥感图像进行比对, 进行解译。在铁路施工工程地质勘察中, 需要根据钻探、动力触探、标准贯入试验和其它试验资料, 以及地区经验综合分析, 从而确定岩层的工程地质特性, 提供符合实际的地质参数, 满足工程设计的需要。

2 地质钻探

在工程勘探的过程中, 钻探是最常用的一种手段。不同的地质情况, 不同的勘察阶段, 不同的地质条件和不同的工作地段, 都需要采用钻探的方法。工程地质钻探在钻进的方法和钻孔的结构以及钻进的过程中需要进行特殊的要求。与其它勘探方法相比较, 钻探尤其有比较独特的优点, 不受到任何地质条件的限制, 它能够直接观察出岩心采样等一些勘探的精度, 能直观反映当地的岩性, 甚至水文地质情况, 使地质工作者能一目了然, 清晰判断地下的地质情况, 提供可靠的地质参数供设计使用。钻孔的一般目的是要具有一定的综合性, 一个钻孔不仅仅是需要检查好地层的岩性、地质的结构和一些水文条件, 并且还需要做一些必要的试验、取样及长期的观测, 要进行仔细的检查, 保证发挥钻孔的最大用处。

3 地质勘探过程中的管理控制

3.1 钻探质量的控制

钻探是工程地质勘察工作中比较重要的环节之一, 其中钻探质量直接影响到工程地质勘察的工作成果, 进而影响到其它专业的专门性设计, 能够起到决定性的作用。在施工的过程中, 需要对钻探的质量进行控制, 在工程钻探钻进的过程中, 特别是碎石土、砂类土, 很难收取到比较完整的岩芯, 在钻孔的过程中需要测试的问题很多, 并且不能够达到一定的准确度, 所以, 需要进行编录, 这就要求编录的人员要能够认真、细心地进行观察和记录。

在对碎石土等难以取芯的地层中进行钻进时, 主要使用的就是泥浆的冲洗液, 但是岩芯一般采集都是比较低, 特别是一些填充物是很容易被冲走。所以, 在编录的过程中需要进行认真地工作, 稍有疏忽, 就会很容易将一些夹层漏掉, 并且这些夹层对与顶面的埋探和力学的性质等的影响都是比较大的。

3.2 钻探缺陷防治

钻探需要按照地质组的要求和根据下达的钻探任务来进行施工。钻探质量的好坏直接关系到工程地质勘察的质量, 这就需要保证钻探质量的完整性和准确性。在确定钻探方式时, 需要根据工程的特点和安全等一些问题来选择。如:对于一些软土或是饱和的砂土, 就应采用无泵的循环钻进;在强风化岩层中使用小水量来进行正循环, 并且严禁向孔内注水等方法。在开钻前, 需要将钻机的角度调整好, 保证立轴垂直的状态, 避免倾斜, 钻孔的颈部需要满足取样的要求和测试的要求。在施钻的过程中, 必须需要由一些经过专业训练的人员来进行承担相关工作, 包括机长、记录员等, 记录员要随时在现场, 要熟练、真实地记录一些地质现象, 并且需要及时对钻探的结果进行填写, 严格禁止事后补写。

3.3 加强监理组织机构

为减少在铁路勘察设计过程勘察深度和精度的不足, 很好地控制工程地质勘察质量, 引进了铁路工程地质勘察监理制度。根据铁路工程线路的长度和当地交通、勘察资源的配置等, 合理设置勘察监理项目部, 必要时增设监理分站, 实行总监负责制和监理分站站长负责制。各个监理分站必须由相关专业的工程设计师组成, 需要按照各个工程的进度和相关的专业来进行监理。工程地质勘察监理工作一大部分就是对勘探质量的控制, 其中, 勘探质量只有靠钻探来体现。工程地质勘察监理主要内容如下:

3.3.1 工程地质的设计监理

在地质勘察的前期要根据铁路工程设计情况、区域地质资料和调查测绘情况, 认真分析、综合各方面资料, 提出工程需要的勘探设计, 并且进行相应的研究和分析, 其中具体的原则就是不仅仅要求在勘探的技术上要力求精准, 在工程的运作上要布置合理, 不能够浪费, 并且要求用最少的运作达到最大的效益, 最大限度地节约投资资金和保证施工安全。

3.3.2 在野外勘探的工程项目要进行监理

在施工的过程中, 需要本着科学、规范、有效的原则进行监理, 并且要对工程进行分项, 要按照预先审核通过的工程地质勘察监理大纲和相关设计内容及各个环节实施控制和管理, 特别在对地质进行勘探的过程中, 工程质量的认定与人为的因素就有很大的关系, 这就需要监理遵守监理原则, 实行严格监理时, 需要经验比较丰富的地质专家来进行把关。在勘探的过程中, 首先需要坚持以相关规范和质量为标准, 作为监理的依据, 同时, 坚持对项目业主负责的原则, 处理和协调好在勘探过程中相互关系和存在的问题, 以便能够达到一个最佳的效果。

3.3.3 对钻孔技术指标的控制

在地质勘探的过程中大部分都是一些隐蔽工程, 就单个的钻孔而言, 一般都是由上到下的进行钻探, 并且要采取岩心、钻孔封闭等, 在勘探的过程中, 这些工序是不能够重复完成的, 一次也就是有一个结果, 但是它的技术性也是比较强的。所以, 把握好质量关是最重要的手段。把握钻孔的质量就是要严格要求, 要按照相关的规范来执行, 并且要随时地进行检查和抽查现场中施工钻机的钻探质量和施工的质量记录, 并且要保证其中的真实性。

3.3.4 对勘探工程的核实

工程地质勘察监理工作不仅仅需要对其质量进行保证, 对每项工程的工程量需要进行核实, 对其投资也要进行核实, 尽管在设计中有明确各个设计的深度, 但是在实际中难免会有很多不确定的因素, 所以, 难免会出现超出原工程量的可能性。

4 结语

铁路在交通运输的过程中承担着重要的角色, 肩负着极其重要的使命。铁路建设发展得越快, 提前做好详尽的工程勘察和设计工作, 铁路建设才会有保障。认真做好工程地质勘察中的管理与总结工作, 为今后的发展提供借鉴。

摘要：随着国家经济建设的飞速发展和人民生活的富裕, 对铁路运营的速度和建设的标准要求越来越高。为减少投资和保证施工、运营安全, 对勘察设计的工作要求越来越严, 特别是在工程地质勘察方面, 要求工程地质勘察的深度和精度越来越高。文章主要对铁路工程地质勘察技术进行阐述, 分析勘察过程中管理的有关问题。

关键词：铁路工程,工程地质,施工技术,分析

参考文献

[1]冯科技, 董瑞斌.钻探控制标志层在岩巷掘进中的应用[J].中州煤炭, 2010, (11) .

[2]史经新, 任安秀.地质勘查作业中的岩心钻探控制程序[J].西部探矿工程, 2006, (6) .

铁路勘察 篇6

关键词：铁路隧道工程,勘察,地质环境

铁路隧道工程在铁路勘察设计中是影响铁路方案选择的关键不利地质因素, 该工程岩土介质、地质结构、水文地质等因素不但影响工程地质灾害规模与灾害发生频率, 还会影响隧址地区的地面稳定性、山体稳定性、深部稳定性以及围岩稳定性。因此, 为了隧道工程稳定性与施工安全的保障, 必须凭借地质环境因素进行全面且深入的探讨, 通过对隧道工程进行地质勘察, 分析其勘察结果, 加强铁路工程的稳定性, 提高铁路修建的质量。

1 关于隧道工程地质的勘察方式

为了准确掌握隧道区工程地质特点、水文地质环境、不良地质情况, 对围岩状况进行级别分段, 为隧道工程的建设与设计提供科学的工程地质资料与合理有效的处理方案, 地质勘察基于遥感判释运用了隧道工程地质调绘、地质钻探、高密度电物探法、地震勘探与钻孔超声波检测、抽水与压水试验、瓦斯检测等多种方式予以综合勘察。

1.1 隧道工程地质调绘

地质调绘的方法主要包括追索法与路线穿越法, 对工程整个地质单元与隧道区两部分控制地质体与不良地质。与以往的方法进行比较, 打破了调绘范围的限制, 让调绘内容更细致、更准确。通过调绘方式, 能够查明岩堆、危岩、软土、瓦斯、地下水等不良地质的分布情况, 尤其是在隧道中部发育的岩溶管道水水流方向。隧道工程的地质调绘为下一步工作的实施奠定了坚实的基础。

1.2 地质钻探

由于隧道区域地层与岩性变化的多样性, 进行地质钻探时需要布置多个钻孔, 加大钻孔分布范围。钻探方式主要是采用金刚石或合金钻进, 一部分煤系地层地带的岩石粉碎, 采用的是无水反循环钻进工艺。钻孔的深度除有特殊要求的钻孔外, 都应当深入隧道设计标高2 m~3 m以下。钻进岩芯采取率要求破碎岩层与强风化层不小于50%;完整基岩不小于80%;覆盖层不小于50%。钻探钻进过程中, 仔细测定地下水位, 并及时记录, 记录内容包括岩土分层、地下水位、钻进速率、水的颜色等。利用详细与具有代表性的钻探方式, 隧道洞室围岩的岩性与整体情况能够直观显示;利用钻孔实施抽水、钻孔声波测试、压水测试、煤层瓦斯检测等一系列工作, 以定性与定量两方面为隧道围岩的分段与分级带来有效的地质依据。

1.3 高密度电物探法

若存在钻探方式难以查证的地质, 则能采用高密度电物探法, 物探仪器为拥有我国先进水平的重庆奔腾数控技术研究所研究的WGMD-1型高度探测系统, 方法是用α排列方式予以高密度数据采集, 采用国际水平的Surfer软件与RES2DINV软件进行二维电阻率成像反演。能够准确判断地质情况, 改善隧道工程施工的危险性, 降低严重社会问题的发生率, 有时还能避免路线更改, 从而节约建设项目的投资资本。

1.4 地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速

因其隧道区域地层岩性多样化, 地表风化程度严重, 钻探取芯能力弱, 岩芯大多为碎块、砂状以及块状。地质人员大都是通过人为因素来判断岩石风化程度, 很少客观判断岩体基本质量, 未能科学划分隧道围岩类型。因而, 地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速技术逐渐被应用。地震勘探仪器采用的主要方式为折射波法, 通过定性划分结合定量指标的整体分析, 确定了岩石风化情况与隧道围岩类型, 该方式更为合理, 更具创新特色。

1.5 抽水与压水检验方式

若隧道区域属于条带状岩层组成的山岭, 其水文地质单元更加复杂, 含有较多含水单元与隔水层, 其透水性与含水单元具有较大差异。为了能检验出准确的洞身段各岩石的裂隙性与透水性, 准确预判隧道涌水量, 于钻孔施工结束后分别实施抽水与压水试验。

抽水及压水试验使用的是自制提桶与专业高扬程空气压缩机抽水与压水设施, 其中提桶抽水试验应用于地下水位浅的地段, 空气压缩机抽水和压水设施应用于地下水位深或不存在地下水的岩层内。并且还对一些钻孔实行了将抽水与压水相整合的试验, 以便同单一试验进行对比。

1.6 瓦斯检验

对专门施工的ZK11钻孔, 采用一套煤管、一套瓦斯解吸仪、两个取样瓦斯灌予以瓦斯检验, 其具体方法为:在钻孔钻遇煤层后, 下采煤管采煤同时迅速装灌后封闭, 5 min内进行解吸, 获得现场瓦斯解吸量, 最后采用图解法算出瓦斯耗损量, 二者相加即为煤层瓦斯逸出量。该方式简易可行, 结果接近实际情况, 具有相对开拓性。

2 关于工程地质环境对隧道工程的影响

在建设长隧道、深埋隧道以及大隧道过程中, 会遇到各种各样的地质环境问题, 不仅会对工程工期与造价造成影响, 还会给隧道的施工与运行带来安全隐患。下述对影响隧道工程的几种地质环境作了探讨。

2.1 软土地基

在湖相与滨海相等古地质环境中, 软土大都沉积在相对停滞与相对运动迟缓的水环境内, 此类沉积软土颗粒细软、土质软弱、孔隙度大、含水量高、容易形成蠕变、凝聚力小几乎可以被忽略。在这种地质条件上建设隧道, 必须考虑工程的地质问题。1) 该地质土性较软, 受到隧道重负荷时容易发生沉陷, 从而厚度发生改变, 形成不均匀沉陷, 导致隧道内衬砌等结构发生形变;2) 隧道结构会受软土蠕变的影响, 及时进行支护与衬砌有重要作用;3) 软土一般存在于地下还原环境中, 微生物作用容易形成甲烷气体, 聚积在软土层孔隙内, 隧道挖进时工作人员可能会受甲烷气体的危害, 若遇到火源还可能引起爆炸。

建设隧道时, 对于软土地基, 长度不长的隧道应采用盾构穿越更为简易;然而长度过长的隧道, 因其软土的蠕变特点, 会形成超量切削, 导致在隧道盾构掘进的前端会出现蠕变凹槽, 如果软土层厚度不够, 容易使得上方活河水与海水大量潜入隧道。因此, 在海域上存在众多沉积软土地带时, 借助盾构穿越软土层, 必须充分重视所存在的安全隐患。

2.2 砂卵石层地基

在多样化地质条件如平原、河流、滨海、盆地中, 会存在不同成因的砂卵石沉积层。各地砂卵石层的结构由于沉积时受到古地质地理环境的影响, 各结构间存在差异。砂卵石层的沉积韵律和颗粒级配受到沉积时水动力条件的影响。砂卵石层危害隧道工程的几个方面主要是:1) 因为隧道施工排水, 使得周边砂层的机械塌陷与管涌;2) 砂层涌入会引发丰富地下水;3) 砂层地质结构的不同, 形成不规则沉陷, 为隧道带来安全隐患;4) 砂层内夹杂的大块卵石, 影响盾构施工, 严重时会卡住刀片。采用沉管法在湍急河流的砂卵石层中建设隧道, 容易使沉管下砂层形成冲刷, 损害沉管隧道。

在厚砂层上建设隧道时, 要注重下述几点:1) 抽水起始水位降低引发地面沉降、冲刷、潜蚀;2) 进行大量抽水后, 水位降低迟缓, 产生压力水头, 极易使得下方的大量砂层溃入;3) 下方存在相对隔水层时, 因为上方隧道抽水降低水压, 下方高压水汇合;4) 透水层凸起, 形成众多越流向上补给, 影响隧道运行。

2.3 碳酸盐岩地层

在分布有可溶碳酸盐地层地区, 受到不同程度的喀斯特化作用, 作用结果为在地表上形成奇特山峰, 地下形成多个洞穴与通道。活跃在洞穴和通道中的喀斯特水包括孔隙水与裂隙水等, 存在不同的特点。喀斯特水有五个对立统一的特点, 具体包括:1) 独存与半独存的管道水流和拥有统一水力相关的地下水力面与扩散流同时存在;2) 不含水岩体与含水岩体同时存在;3) 非承压水流同承压水流之间互相变换;4) 层流运动和紊流运动同时存在;5) 非均质含水性和均质含水性复杂变化。

在喀斯特化地层中, 具有相当明显的三相流, 即是气体、固体、液体三相物质混合形成的三相流。三相流具备一个重要特性, 泥砂等固体流与水等液体流是不能被压缩的, 而气体能被压缩, 受压气体还会发生多种变化。

3 结语

区域地质断裂与大型滑坡体等区域地质条件严重影响铁路线路的安全。本文通过采用地质勘察方法对隧道区域的地质环境予以全面系统的深入分析研究, 监测隧道结构收敛变形情况, 对隧道工程进行稳定性分析。通过研究隧道区域地质构造环境、围岩介质环境, 得出了隧道山体开裂原因与围岩稳定性研究结论, 希望能为复杂地质条件的铁路隧道工程地质勘察提供一些参考依据。

参考文献

[1]曹峰, 范春林.综合地质勘察方法在甘塔斯隧道的应用实例[J].铁道工程学报, 2011, 15 (8) :81-82.

[2]杜红岩.山岭隧道工程地质勘察的问题探析[J].中国新技术新产品, 2012, 10 (1) :171-172.

[3]李继昌, 邵圣福.武汉至十堰高速公路西段隧道围岩稳定性研究[J].地球科学—中国地质大学学报, 2001, 26 (4) :106-107.

[4]多雄学.柳林铁路煤矿采空区工程地质勘察与稳定性评价[J].中国科技纵横, 2013, 19 (2) :45-46.

铁路勘察 篇7

1 铁路地质勘察监理中的几个要素

1.1 铁路工程地质勘察监理的实施主体、范围和阶段

铁路工程地质勘察监理工作由建设单位组织实施。实施范围:1)在铁路大、中型建设项目中实施工程地质勘察监理。2)铁路建设项目中的地质条件复杂地段实施工程地质勘察监理。工程地质勘察监理实施阶段是铁路项目的初测和定测阶段。

1.2 铁路工程地质勘察监理的主要内容

铁路工程地质勘察监理的主要内容是检查工程地质勘察工作的以下8个方面是否符合有关规程、规范和勘察合同要求:勘察任务书;勘察设备、人员的配备;勘察手段、方法和程序;调查测绘范围、内容和精度;勘探点数量、深度及勘探工艺;水、土、石试样的数量,取样、运输和保管方法,试验内容和方法;原位测试和水文地质试验的内容、数量和方法;原始资料、勘察报告及图件。

2 铁路工程地质勘察监理规程中对物探专业的技术要求

2.1 各勘察阶段物探监理内容

在加深地质工作阶段,要重点核查控制性勘探点的布置和勘探手段是否得当,结论是否正确。在初测阶段要核查对控制和影响线路方案的不良地质和特殊岩土的评价意见、依据是否充分,结论是否正确;重大工程的物探工作是否进行;在定测阶段要针对具体工程、不良地质或特殊岩土,按相关规定进行监理工作。

2.2 工程地质调绘的物探监理要点

抽查核对覆盖层下隐伏的地质界线、岩性、地质构造、各类不良地质、特殊岩土勘探的物探方法、断面布置是否合理,技术要求是否符合规范要求。对重大工程、重大地质问题、重要的地质点要到现场进行核查。

2.3 水文地质勘察中物探监理的要点

物探是一种高效快捷的找水勘探方法,对于有条件使用物探方法找水,确定钻井勘探孔位的供水水源地、供水站点,核查其断面布置、物探方法、探测深度是否满足工程设置要求及规范要求。

2.4 物探监理的具体内容

1)物探工作监理的要求。a.检查所要求的物探方法与勘察目的是否匹配,是否能满足技术要求;b.检查使用的仪器设备是否符合有关技术标准;c.检查作业过程是否符合操作规程,数据的采集、观测及记录是否齐全、符合规范;d.检查资料的整理和解释是否符合相关规范要求,成果资料应与其他物体方法和手段进行对比、修正;e.检查地震勘探用炸药的保管、使用是否符合有关安全规定。2)对物探的监理一般应采用巡视、抽查的方式,对重大工程、复杂地段或重要钻孔的物探工作应采取旁站的方式进行。3)当发现使用的物探方法不当,达不到勘察目的时,监理人员应及时提出采用其他物探方法或采用其他勘探手段的意见并监督改正。

2.5 物探监理工作在主要几类建筑物勘察中的主要内容

1)路基工程。

对地层岩性变化、地质构造、特殊岩土和不良地质地段的路基要重点核查地质条件评价的依据是否充分、正确、合理,勘探方法、勘探量是否满足设计要求。在路基工程监理工作中,选择具代表性的、大型的、地质条件复杂的路基工点进行地质条件的现场核对。对基底有特殊要求的挡护工程,或基底地质条件为特殊岩土时所进行的勘察和试验工作一般应作为监理的重点。

2)桥涵工程。

核查用物探方法勘探桥涵址处的覆盖层厚度、地层岩性、地质构造、岩溶洞穴、岩层风化程度等地质条件是否准确,勘探方法、勘探量是否符合相关规范及满足设计要求。地质条件复杂的、高度大于50 m的高桥和长度大于500 m的特大桥一般都是地质勘察的重点,也是监理工作的重点。

3)隧道工程。

核对隧道通过岩体的岩性、地质构造、岩石的坚硬程度、岩体的完整程度等影响围岩分级的基本地质条件的物探工作勘探方法、勘探量是否符合相关规范及满足设计要求。隧道通过地段的地质界线,包括地层界线、断层带、节理密集带等往往是隧道富水条件、围岩分级的重要依据,也是监理工作的重点。

2.6 物探监理工作在不良地质勘察中的内容

1)滑坡和错落。

物探监理工作主要核查滑坡和错落主轴断面的确定、勘探网的布设、勘探点的布置、勘探方法、滑动面的确定是否符合相关规范和勘察大纲的要求。物探资料的解释和分析是否正确、合理。对影响线路方案和工程设置的滑坡地质条件应到现场进行核对。

2)岩堆。

检查岩堆上的勘探点是否沿主轴断面布置,勘探手段和方法是否合理、有效。检查物探方法勘探岩堆分布的范围、厚度、下伏地层的岩性、坡度等参数是否正确。

3)泥石流。

检查用物探方法确定泥石流的分布范围、淤积厚度、沟床坡度、地下水等情况的勘探手段和方法是否合理、有效。

4)岩溶。

检查岩溶地区的高桥、特大桥、路基工程、隧道的物探方法是否适应岩溶的发育特征。核查对岩溶勘探在确定其分布范围、形态、发育强度、地层厚度、地质构造、覆盖层厚度等参数的物探断面布置,勘探手段和方法是否合理、有效。

2.7 物探监理工作在特殊岩土勘察中的内容

特殊岩土在铁路工程地质中常见的有黄土、膨胀土(岩)和红黏土、软土与松软土、盐渍土、多年冻土、填土。特殊岩土勘察监理的要点是检查特殊岩土的性质、分布范围、类型、成因、地层结构、地下水水位和水质及对铁路工程的影响。物探监理主要检查勘探点布置的数量和勘探深度、勘探方法是否符合规范要求,是否合理、有效。

3 地勘监理中常用物探方法的应用特点

3.1 电磁法勘探法

电磁法勘探法广泛应用于长大深埋隧道勘探、煤窑采空区探查、金属矿探测、找水等众多领域。目前国内外大地电磁勘探系统有多套,经过对比,我们认为埋深大于300 m的隧道勘探首推加拿大凤凰公司的V8大地电磁系统。

V8大地电磁系统采用的是先进的模块化技术,包含天然场的音频大地电磁法(AMT)以及人工场源的可控源音频大地电磁法(CSAMT)、时域瞬变电磁法(TDEM)。

3.2 直流电法

直流电法勘探是工程勘探最常用的一种方法,普及程度最高。主要开展高密度电法、电测深法、电剖面法等工作;其中高密度电法和电测深法在找水方面有比较突出的优点。

3.3 地震勘探

地震勘探主要有折射波层析法、反射波法、面波勘探、跨孔地震波CT层析法、剪切波波速测试等方法。仪器主要有美国Strata Visor NZ-48、瑞典RAS-24和Geopen SE2404EP,2432等型号。

1)折射波层析法。地震折射层析方法能够对弹性波速渐变的地层地质条件做出比较精细的刻画;并在地形条件复杂及横向不均匀性明显的情况下也能给出合理的地质解释。该方法在解决覆盖层厚度,基岩波速测定及查找隐伏构造等工程地质问题中比常规折射勘探的准确性和可靠性更高。特点是对浅层分辨率较高,分层明显,异常突出。2)跨孔地震波CT层析法。跨孔地震波CT层析法是在两个钻孔之间进行孔内地震勘探,以查明两孔之间的地质情况。适用于地质情况复杂和病害工点的勘探,可以提高钻孔的利用价值,减少钻探量,降低勘探成本。

3.4 地质雷达勘探

地质雷达勘探以其特有的高分辨率在浅层与超浅层地质调查中有着极其广泛的应用,适用于水文地质和工程地质勘察,在铁路路基、隧道、岩溶、塌陷、裂缝、地下水污染圈定、冻土边界探测、水下地质勘探等。仪器为美国SIR-20探地雷达和瑞典RAMAC/GPR探地雷达。

3.5 综合测井

铁路综合测井工作,尤其是英国RG_Winglog综合测井仪(或我国重庆地质仪器厂生产的JGS-1B综合测井仪)的应用,使铁路物探测井工作达到了一个新水平。主要技术特点:1)工程综合测井参数齐全。2)声波全波列探管探测,可通过数据处理获取岩石的纵、横波速度,计算泊松比σ和岩石完整性系数K。3)利用超声成像探管对钻孔井壁的破碎、裂隙、构造、岩性成像进行探测。

4 结语

工程物探在铁路工程地质勘察领域发挥着越来越大的作用,新的物探技术和方法不断出现,解决复杂地质问题的能力逐渐增强。物探监理作为铁路工程地质勘察监理工作的一个重要组成部分,了解和掌握铁路工程地质勘察监理工作的内容,熟悉工程物探方法和技术,更好的发挥工程物探的作用,提高物探监理水平,显得尤为重要,本文内容是笔者在实际工作中的一点认识,错误和不足在所难免,希望与同行、专家探讨。

摘要：针对物探监理是铁路工程地质勘察监理的重要内容之一,分析了铁路工程地质勘察监理中物探监理的工作内容、技术要求、常用物探方法的应用特点,以便更好的发挥工程物探的作用,提高物探监理水平。

关键词：铁路,工程地质勘察,物探,监理

参考文献

[1]TB/T 10403-2004,铁路工程地质勘察监理规程[S].

[2]TB 10013-2004,铁路工程物理勘探规程[S].

[3]王玉海.物探在地质灾害调查中的方法技术[Z].2007.

铁路勘察 篇8

BIM将工程建筑的内部结构、外部结构以三维模型的形式进行表达, 并将与建筑相关的设计信息、施工信息、运维信息都附着在模型上进行管理。在此基础上, 通过碰撞检验、施工模拟、工程量计算、节能优化、物料管理等手段, 减少设计中的错漏缺碰、提高设计精确度和效率, 避免施工过程中的资源浪费。2013年上半年, 在中国铁路总公司 (简称总公司) 的统一部署下, 全国各大铁路设计院和工程施工企业积极推进基于BIM的信息化建设。总公司在宝兰、西成客专等多个在建铁路项目进行BIM试点。而铁路工程是条带状工程, 受到地理环境、地质条件、经济因素、城市规划等多方面的影响, 目前的BIM模型设计软件支持的空间范围较小, 无法承载海量大范围的地形数据, 也不具备对地理信息进行分析的功能, 无法满足铁路工程设计应用的要求。GIS正好从地理信息空间数据处理及分析的角度给予BIM应用支持。

1 铁路工程中BIM和GIS的关系

从空间维度上来讲, BIM关注的是建设项目对象, GIS关注的是整个地理环境, 其中也包括了建设对象。也就是说GIS研究的空间较之BIM更为广阔。GIS研究的是大范围的空间对象及抽象化的建筑对象;BIM研究的是具体建设对象的详细构造。因此, 在空间维度上GIS包含了BIM的内容。

从价值维度上来讲, GIS主要研究地理相关的信息处理及分析的功能, 相对于BIM, 它只是一个工具。BIM不但关心地理环境的问题, 还关心项目规划、项目管理、参数化建模、协同化设计、工程造价估算、施工模拟、运营维护技术、资产管理技术等多方面的技术问题。GIS只是BIM实施中的支撑工具, 为BIM在项目整个生命周期的实施提供三维表现的基础、空间分析计算的能力及模型沟通的平台。

从过程维度来讲, BIM将整个项目从概念到设计、施工、运营、改建、拆除的全生命周期作为服务对象。对于铁路项目而言, 由于线路分布较长, 地理信息有着重要的地位, 从规划到设计、施工、运营都离不开地理信息。在铁路规划和设计阶段, GIS的地理信息是基础的设计资料, 其空间分析功能对选线优化有着重要的意义。在运营阶段, GIS能提供三维可视化的整体空间表达和信息的空间索引, 其空间分析功能在铁路相关的应急响应、灾害预警等方面有着突出的作用。总而言之, GIS在各个阶段的BIM实施中, 都是一个基础平台和重要的工具。

综上所述, BIM在价值、过程维度上比GIS关注得更多。在应用实施过程中, 应在总体上采用BIM的方法和思想把GIS的内容按BIM的技术框架融合进来。

2 铁路勘察设计BIM与GIS的功能

铁路勘察设计是一个从宏观到微观的过程, 一开始要确定线路的基本走向, 然后再根据城市位置、资源分布、工农布局和自然条件等情况确定线路走向, 即选线设计。选线设计过程中地理信息是作为设计的主要参考内容, GIS能为设计提供数据支持和决策分析。在线路确定之后, 整个铁路工程被划分为多个工点和区段进行工点设计。工点设计过程中, GIS一方面为设计提供局部的地形数据, 另一方面提供一个整体的地理空间将各工点设计结果进行整体表达。线路设计和工点设计是循环迭代的过程, 在铁路勘察设计的各个阶段都要进行迭代。单从BIM设计的技术角度来讲, 两者是两类不同的设计实施方式。

2.1 选线设计BIM实施

选线设计是在对地理、地质、经济等多方面资料进行分析后, 对线路走向和坡度的选择。选线设计在初期更多的是关心线路的路径, 对线路的实际设计外观并不关心。对于桥梁、隧道等工点也只是做定性描述。因此在结合BIM做选线设计时, 对工点的具体模型设计还未开始, 只能采用概念模型的方式在三维环境中进行描述。

目前利用概念模型进行线路选线工作的软件, 如Autodesk公司BIM解决方案中的Infraworks。该软件通过绘制曲线, 拉坡、设桥设隧等工具在三维环境下直接进行选线设计, 并实时建立线路的概念模型。

Infraworks具备大范围地理信息数据的展示功能, 但不具备地理信息数据的存储和分析功能。此时必须有GIS软件平台的空间数据库及地理信息分析服务作为Infraworks的支撑。例如, 以Arcgis的Arc SDE建立空间数据库, 管理地形数据 (DEM) 、影像数据 (DOM) 及地理要素数据, Infraworks通过数据源的接口连接在Arc SDE上, 并将地形及地理要素数据在三维环境下表达出来。

另外GIS还可为设计提供分析和支持。如:利用DEM数据获取线路纵断面或横断面地面线, 计算土石方量;通过缓冲区分析, 检查落在线路两侧规定范围内的房屋, 进行拆迁征地的估算;也可利用缓冲区分析检查线路是否经过了自然保护区, 与高压线路的距离是否合适;利用DEM数据进行坡度坡向计算, 然后进行汇水分析, 为铁路设置桥涵提供帮助等。

2.2 工点设计BIM实施

在线位选定之后, 就可以进行局部的工点及区段的设计, 工点设计采用BIM设计工具 (如Civil 3D、Revit) 进行设计。工点包括:桥梁、涵洞、隧道、路基和站场。为了方便设计, 某些特长隧道和长路基的工点可划分为多个区段进行设计。工点设计不止是对构筑物建立模型, 同时还要对当前的地形和地物产生改变, 如建筑物拆除、对地面整平和开挖。在BIM软件的解决方案中有土木工程设计软件可以完成地形的设计任务, 如Civil 3D。土木工程设计软件可以进行地形的修改, 设置边坡、基坑开挖、开洞等功能。

工点设计最终要完成工程模型和地形的设计, 并在GIS的三维环境全局环境下进行整体表达。

3 BIM与GIS结合的关键点

无论是选线设计还是工点设计, 对于BIM与GIS模型及数据的集合, 都要解决如下的关键技术。

3.1 模型的多分辨率处理及轻量化

BIM模型的特点是设计细节丰富、对象繁多、数据量大。在GIS中进行三维综合表达, 对GIS模型数据的承载力提出了非常高的要求。研究BIM模型的多分辨率层次模型自动生成, 利用轻量化模型的手段达到不同比例尺细节的按需表达, 是解决两种模型在同一空间内进行结合的关键。为满足三维浏览速度的需要, 将BIM模型进行处理, 建立与GIS表达的多分辨率地面模型层级相适应多分辨率模型。OGC组织定义的City GML语言, 是虚拟三维城市模型数据交换与存储的格式标准, 其整体框架上划分了5个细节层次 (LOD) 将BIM模型和GIS地形的三维表达整合到了一起 (见图2) 。LOD0是地形和正射影像, 模型以矢量范围线表示;LOD1将模型抽象为块体进行表达;LOD2的模型只表达建筑的外表面;LOD3以建筑的基本结构来表达, 包括墙体、屋顶结构、门窗等;LOD4在LOD3的基础上完成室内的结构, 包括内部房间、门、家具等。

目前BIM设计工具设计的模型是LOD3和LOD4的层级的模型, LOD0—LOD2的层级模型需要由LOD3来提取, 即“轻量化”过程。在建筑领域已经有一些软件能通过墙体、门、窗的定义自动提取外表面, 生成LOD2模型。铁路工程设计的工点对象较为复杂, 特别是桥梁、隧道, 目前的软件尚不能自动提取其外表面, 设计对象的轻量化问题还需做深入的研究。

3.2 地形修改与套合

铁路工程设计, 不但是要设计出构筑物, 同时也是对地表形态的重新设计。重新设计的地形与工程本体相符合, 有较高精度要求, 还可能需要做挖空处理, 如隧道的出入口。因此局部设计地面模型采用不规则三角网 (TIN) 数据结构。GIS中对于大范围地形模型一般采用连续规则格网 (Grid) 数据结构。需要研究TIN与Grid结构的混合表达方法, 将带有孔洞的TIN地形模型融入到Grid模型之中。

3.3 语义信息的传递和表达

BIM模型有三维模型, 还有其附带的语义信息。在将BIM设计的模型结合到GIS系统平台的时候, 不但要对三维模型进行可视化表达, 还要能将模型附带的语义信息完全的继承。BIM公开标准数据交换标准IFC, 也是工程建设行业数据互用的基于数据模型面向对象的文件格式, 对BIM语义数据有完整的描述。但目前GIS系统并不支持从IFC文件中提取语义数据。另外GIS作为整体表现平台, 只需要选择性地描述整体对象的语义信息, 不需要完全理解BIM模型中复杂多维度的语义信息。因此如何转换BIM的语义信息, 提取出需要在GIS系统中表达的语义信息, 是GIS与BIM结合的要点之一。

3.4 面向服务的结合模式

目前的BIM系统相对独立, 厂商的软件产品对GIS系统的对接非常有限。而GIS系统已经走向了服务化和规范化, 国际标准的WFS、WMS地理信息服务接口已经广泛应用。BIM软件需要完成对GIS软件服务标准的支持, 才能达到与GIS系统的无缝对接。

4 结论和展望

GIS为BIM在铁路勘察设计中的应用提供了地理信息数据支持、地理分析功能以及三维综合表达的平台。推动BIM技术和GIS技术的结合, 是铁路工程BIM实施的必要条件。目前BIM在铁路工程的应用尚不成熟, 与地理信息的结合仅局限于对文件数据的读取, 其在大范围地形及海量模型数据的表达还存在技术难点, BIM的技术厂商也在寻求与GIS的结合点;另一方面, GIS也在向BIM靠拢, 将BIM模型对象引入到地理空间中。要达到GIS与BIM的深度结合, 无缝衔接, 尚需要解决地形局部修改套合、模型多分辨率与轻量化、语义信息传递、面向服务的结合模式等技术难点问题。通过关键技术的突破, 完善接口标准体系, 最终实现GIS系统在铁路BIM解决方案中的价值体现, 是未来地理信息领域和铁路工程设计领域共同努力的方向。

参考文献

[1]清华大学BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架研究[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[2]Open Geospatial Consortium (OGC) .Open GIS City Geography Markup Language (City GML) Encoding S t a n d a r d V e r s i o n 2.0.0[S/O L].h t t p://w w w.opengisspatial.org/standards/citygml.

[3]Open GIS Consortium.Open GIS Service Architecture[OL].http://www.opengis.org/docs/02-112.pdf, 2002.

[4]刘照球, 李云贵.建筑信息模型的发展及其在设计中的应用[J].建筑科学, 2009, 25 (1) :96-97.

[5]Léon Van Berlo.BIMserver Documents[OL].https://github.com/opensource BIM/BIMserver/wiki.

铁路勘察 篇9

关键词：长度变形,参考椭球面,高斯平面,基线处理,控制网平差

在高海拔地区由于投影变形, 会产生平面坐标的精度误差, 为了使GPS等导航卫星定位系统工具在高海拔地区使用的质量和可靠性得到保证, 要考虑到高海拔地区投影变形产生的原因, 构成要素, 处理方法及施工单位对既有控制成果的有效使用等方面情况。

1 投影变形理论

我们知道, 投影变形问题的存在是由来已久的, 在进行诸如大长线路新建铁路工程等大型基建项目前期, 需要搜集并联测国家高等级三角点, 但现阶段国家高等级控制点均投影至0投影面上, 而非投影至本点位的相应平均海拔面上, 这也是便于统一使用和管理, 如果将所需高等级三角点投影至测区平均高程的参考椭球面上又存在极大难度, 现结合自身掌握的理论知识及工作实践就高海拔地区投影变形对铁路勘察工作中的影响和解决方法分析如下。

在铁路勘察工作中, 经常利用GPS静态和三角网进行控制测量, 对其中的测距 (基线) 边长和导线网中的观测边长D后, 还要通过计算, 将测量得到的数值要归一到椭球面上, 归一化的计算结果, 可以将测量得到的长度, 精确到一个可计算的误差之内, 可以用△D表示。在这里可以设归一化高程为H, 设地球的平均曲率半径为R来表示, 用以下方程表示其近似的关系式, 如下式 (1) :

(1) 式表示的意义是:△D/D和归一化高程H成正比关系。从式中可以看到, 针对不同的数值, 必然会得到不同的结果, 如果计算△D/D归算的结果, 就可以依据不同的数值, 通过计算得到相对的数值, 我们把计算得到的数值用表1给出, 具体数据见表1 (设R=6371 km) 。

椭球体上的边长S投影到高斯平面, 它的测量长度会产生误差, 误差长度用△S表示, 如果设边上两端点的平均横坐标的数值为Ym, 则可以用如下的关系式, 来表示其近似的关系:

从 (2) 式可以看到, 其中的Ym的数值表示的是减去500 km后得到的自然横坐标的数值。

这一数值对于不同的高斯投影的距离, 通过计算可以得到相对的数值, 具体情况见表2 (设R=6 371 km) 。

由于投影产生的误差, 要抵偿高程面的产生的误差, 因此, 高斯正形投影3°对平面直角坐标系可以利用下式表示。即:

就可以得到:Y2max-Y2min≤2×2R2×1/40 000

设R=6 371km (下同) , 则

2 投影长度变形值大于2.5cm/km时解决办法

当投影长度的变形数值大于2.5cm/km时, 可依次采用[2]不同的方法进行处理, 得到相应的数值。具体的解决方法如下。

2.1 投影带来的误差

为了解决抵偿投影面带来的误差, 可利用高斯正形投影3°平面直角坐标系统, 来解决这个问题, 可以采用与地面网边长归一的高程基准面, 这个基准面可以称为投影面, 这个投影面是一个比较吻合的椭球面, 可以通过这个椭球面, 来改变Hm的测量数值, 然后再选择合适的高程参考面, 这样就可以抵偿分带的投影误差, 把这一解决方式, 简称抵偿坐标系。

2.2 投影到高程面的误差

投影于椭球面上的高斯正形投影也能够带来误差, 利用任意带平面直角坐标系, 采用与地面网中央子午线为基准, 利用GPS网点做高斯投影, 就可以改变Ym的数值, 利用适当的移动中央子午线来改变数值, 就可以修正由高程面的边长带来的误差, 也就是归算到参考椭球面上的投影变形带来的误差。

3 投影长度变形的构成

我国在勘探设计工作的坐标系统, 一般都是采用高斯-克吕格正形投影, 这种投影方式在应用中简称为“高斯投影”, 这种方法就是先利用大地的界面, 通过投影到参考的椭球界面上, 然后再由参考椭球面的投影, 回到高斯的平面;在这个过程中, 产生变形的原因, 主要由以下两个方面原因, 在这里做如下介绍。

3.1 高程修正结果公式的意义

为了解决测试误差, 要考虑将控制点坐标数值的准确性, 它是由参考椭球面上平差计算而得, 为了解决误差, 就要通过解决全站仪或电磁波测距仪所测的距离的真实性, 然后将其归算到参考椭球面上, 就可以通过推导。得到如下公式进行运算, 得到准确的数值, 为铁路的设计工作打下良好的基础。

式中D为地面的实测值, 也就是实际的距离的点Q1和Q2之间的斜距, 和上式中的H1和H2分别为Q1和Q2位置的实际的高度, RA为地球曲率的半径。这一数值如果在海拔高度较低的地区, 由于这个值改正的可能很小, 在一般的处理过程中, 可以不去考虑, 但是, 这个值在海拔较高的高原和山地, 对结果影响较大, 就必须考虑它的影响。

3.2 高斯投影改正公式的意义

高斯投影得到的结果是正形的投影, 这种正投影保证了投影角度的不变性, 同时也保证了图形的相似性, 投影的结果从任何一点来刊, 它在某点各方向上的长度比, 都具有同一性。在我国铁路勘探设计中, 采用的地图投影大部分是高斯投影, 它的测定过程是按规定的经差6°和3°来进行投影分带, 如果是在大比例尺测图和工程测量中, 操作者一般都采用3°带进行投影, 在有的工程控制网设计中, 也有采用任意带投影的测量方式。

高斯投影的过程将椭球面上的边长是通过归算到平面上的距离, 这个过程一定会不可避免地产生长度的误差变形, 这种变形的大小, 如果在中央子午线上为就不会产生, 可以把误差看做0, 但是, 当测试的点, 离中央子午线越远, 它所产生的变形就会越来越大。在这里给出高斯投影的计算修正公式为:

从上式可见, 如果测试的位置在平均海拔高程很大, 或这测试的位置与中央子午线的位置很远的地区, 这时候所测得的长度变形, 会对测得的数值影响很大。对于导线测量来说, 也可能导致出现坐标闭合差和边长相对闭合差的超限, 这会对测量结果带来影响。但对于一些设计工程的具体测量来讲, 如公路、桥梁、隧道的施工放样, 就可以不去考虑它的影响结果, 但这样做, 必将导致整个工程在施工中会出现精度下降的结果。

4 工程应用实例

以某煤炭铁路专用线新建工程为例, 测区平均海拔约为1000米, 所在区域已有D级控制点两个, 从测量数据的精度考虑, 为满足设计要求, 测试点又选择了E级控制点四个, 通过GPS静态观测的数据得出, 测得的数据其两点之间的距离, 与全站仪测出两点之间的距离有较大差别。具体两个D级GPS控制点的测试结果见表3, 对GPS的测试结果, 既测得得到的两点间的距离的数值, 与全站仪测得两点之间的距离的数据, 可见表4。

《铁路工程测量规范》 (TB10101-2009) 规定:边长投影变形值不宜大于25 mm/km, 就可以满足铁路勘测设计和施工测量的要求。对D级控制点, 可以选择的坐标为:北京54坐标系统, 3°带, 中央子午线117°, 对高程选择为85高程系统, 假设高程的投影面为0, 而作业范围所在区域中央子午线为116°, 高程在1 000m左右。

由数的数据可以看出, 在平均海拔高程很大或远离中央子午线的地区, 正如前面分析的结论, 长度变形较大, 这种较大的数据, 必然对铁路工程施工的精度带来的影响也最大。所以, 必需采取如下的两个方面入手, 制定如下的响应对策:采取加密控制网, 并利用已测得的数据, 如中央子午线117°, 0高程投影面的数据, 就可以为约束条件, 来获得加密控制点的坐标, 这样就可以将新控制网测得到的数据, 通过换算为中央子午线116°, 1 000高程投影面的数据。这样就可以得到, 通过坐标变换后的基本测试结果, 就可以利用加密控制点的网形状态来表示。具体图形可见图1所示。

当室外做业的静态测量完成后, 就可以通过内业的处理手段, 把经过标准化整理、基线处理、控制网平差几个过程进行整理, 主要的技术指标有几下几中, 如基线向量的异步环闭合差、重复基线较差、三维平差二维平差、后方位的角精度, 以及边长的精度等, 这些测试问题, 都能够达到相应的规范要求。

从三维无约束平差精度统计的结果, 可以看出:控制网的基线向量, 来自网自身的内符合精度较高, 但基线向量网没有明显的系统误差和粗差, 基线向量网的质量比较可靠, 可以进行下一步的二维约束平差。

结束语

如上所述, 通过对高海拔地区因投影变形对铁路勘察设计工作的影响, 通过理论分析及工程应用实例的数据处理, 可以证明, 采用平移投影中央子午线结合的方法, 可以影响高投影面处理长度变形, 经过处理就可以满足了本次测量工作的精度要求。当然, 在具体的应用过程中, 处理投影长度变形的方法是不同的, 在实际应用中, 应根据工程的实际情况, 再确定采用最适宜的解决方法, 这样才能保证高海拔地区因投影变形对铁路勘察的设计质量, 为我国的铁路施工完成设计工作。

参考文献

[1]梅熙.高斯投影变形对高速铁路线路设计的影响[J].铁道工程学报, 2010, 10, 15.

[2]金立新.法截面子午线椭球高斯投影理论[J].北京交通大学, 2012, 10, 7.

[3]张运华.高速铁路工程投影变形量的控制[J].铁道勘测与设计, 2009, 10, 15.

[4]冯光东, 王鹏.高速铁路GPS控制网投影变形处理方法的探讨[J].铁道勘察, 2011, 2, 15.

[5]余鹏, 郑健.高速铁路CPⅢ平面控制网长度投影变形处理方法研究[J].铁道勘察, 2011, 10, 15.

[6]陈珂, 张献州, 李志鹏, 甄亚男.高速铁路精密投影变形模型研究[J].测绘信息与工程, 2012, 2, 5.

[7]王作钰.向莆铁路精测网投影变形的探讨[J].铁道勘测与设计, 2009, 2, 15.

[8]谢小山, 刘青, 梁斐.高速铁路线路设计的高斯投影变形的运用与影响[J].中国水运 (下半月) , 2013, 8, 15.

[9]陈焯, 叶敦勇.GPS工程控制网投影变形的处理[J].科技与企业, 2013, 11, 27.