轨道控制网CPⅢ测量.ppt

轨道控制网CP测量,轨道控制网CP测量,1、CP控制网概述,精密测量是建设高质量高速铁路最重要、最基本的条件之一。必须严格按照相关规定，适时建立“四网合一”的控制测量网络。 高速铁路精密工程平面控制网宜按分级布网的原则布设，分别为框架平面控制网（CP0）、基础平面控制网（CPI）、线路平面控制网（CPII）、轨道控制网（CPIII）。 CP的概念或术语 CP点的标志与分布 CP自由设站 CP作业前的准备工作,CP的概念或术语,轨道控制网CP：沿线路布设的平面、高程控制网，平面起闭于基础平面控制网（CP）或线路平面控制网（CP）、高程起闭于线路水准基点，一般在线下工程施工完成并通过沉降变形评估后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。CP网按自由设站边角交会方法测量。点间距为纵向5070m、横向为线路结构物宽度，测量精度为相邻点位的相对中误差小于1.0mm。 CP控制网区段：CP平面网可根据施工需要分段测量，分段测量的区段长度不宜小于4km，区段间重复观测不应少于6对CP点。 CP目标组件：轨道控制网（CP）点的实际空间物理位置的反射目标，由反射棱镜、预埋件和连接件等组成。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、重复安置精度及互换性精度高等特点。,CP点的标志与分布,1、CP点设置有强制对中标志（京沪高铁）（如图1-1），用于强制对中。,图1-1,2、单轴CP标志组中棱镜测量杆 （京沪高铁）（如图1-2)。,CP棱镜组件安装精度要求,CP点的标志与分布,3、单轴CP标志组中水准测量杆 （京沪高铁）（如图1-3）. 4、对中标志安装的注意事项。 检查平面（水准）和预埋件间隙，平面（水准）测量杆全部插入预埋件后预埋件沿口应和平面（水准）突出横截面密接，有异常情况的预埋件不能使用。,图1-3,图1-2,CP点的标志与分布,5、CP标志的使用 A、平面测量 a 和已安装的预埋件配套一致，选择棱镜测量杆12 根。 b 把棱镜测量杆插入预先安置好的预埋件,使棱镜测量杆的突出横截面和预埋件管口严密连接。禁用扳手、锤子等工具强力安装棱镜测量杆。 c 将棱镜安装在棱镜测量杆插头上。 d 旋转棱镜头正对准全站仪。 e 测量完将塑料预埋件盖上。 注意：CP平面测量点位随棱镜不同而变化，因此采用的仪器和棱镜 必须配套，而且复测、精调也必须采用和测量时同样的仪器、棱镜。,CP点的标志与分布,B、高程测量 a 和已安装的预埋件配套一致，选择4 根水准测量杆。 b 把水准测量杆插入预先安置好的预埋件,使水准测量杆的突出横截 面和预埋件管口严密连接。禁用扳手、锤子等工具强力安装水准测量杆。 c 将铟钢水准尺安装在水准测量杆球头上，不要施加额外应力，防止水准测量杆 发生细微形变，影响测量结果。 d 测量完将塑料预埋件盖上。 6、CP标志的日常管理和养护 1搬运、运输过程中应用纸包裹棱镜（水准）测量杆，防止相互碰撞、磨损。 2安装完成后，每次测量完应及时将塞子盖上。 3每三个月检查一次预埋件和塞子是否损坏，用小毛刷刷除预埋件内灰尘。 竖立的预埋件如果灰尘积太厚，则用水冲洗。,CP点的标志与分布,CP点应成对布设，距离布置一般约为60 m，埋设于接触网杆或其基础、桥梁防撞墙、隧道边墙等位置。CP点布设高度应大致等高，并应设在设计轨道高程面0.3m以上。 CP点的埋设一般宜采用预埋方式进行布设；对于后埋的，应采用快干砂浆、水泥或者锚固剂等进行固定，确保CP标志预埋件的稳固。 桥梁段CP点的布设 CP点宜布设在简支梁固定端距梁端0.5m的位置。,桥梁部分CP点布置图,CP点的标志与分布,1）简支梁部分 对于24或32m简支梁每2孔布设一对CP点，相邻两对CP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CP点。 2）普通连续梁 对于连续梁，CP应优先布设于固定端上方。对于跨度超过80m的，应在跨中部分布设一对CP点，该对CP点应尽可能在同等条件下使用，使用前并应复核。如：32+48+32m；40+64+40m；40+56+40m；40+72+40m；40 +80+40m； 64+100+64m；64+80+64m；64+128+64m；32+48+32m；40+64+40m；40+56+40m；40+72+40m；40+80+40m；64+100+64m；64+80+64m；64+128+64m。 3）大跨连续梁和特殊结构 大跨桥梁和特殊结构的CP点布设方案根据工程结构特点单独制定。,CP点的标志与分布,路基段CP点的布设 路基段使用钢筋混凝土成对浇筑CP辅助立柱。CP辅助立柱直径为25cm，顶面高于设计轨道面至少30cm。待基础稳定后，在CP辅助立柱上使用快干砂浆或锚固剂埋设CP标志预埋部分。,路基部分CP点布置图,CP点的标志与分布,隧道段CP点的布设 隧道里一般布置在设计轨道顶面以上3050cm的边墙内衬上，相邻CP点对相距60m左右，布置形式见下面示意图：,隧道内部分CP点布置图,CP自由设站,CP自由设站采用自由测站边角交会的方法，它是在线路中线附近架设全站仪，测量线路两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，并联测就近的CPI或CPII，以获取轨道控制网CPIII平面坐标的测量方法。 CP自由设站：在线路中线附近架设全站仪，测量线路两侧多对轨道控制网CPIII点的方向和距离，以确定仪器中心点的平面和高程位置。 CP测量过程中的自由设站点编号可以根据连续里程和测站号等相关信息来进行编制，如0613C101。前4位为里程，第5位C代表初次建网测量，B代表补测，F代表复测，J代表竣工测量，第6 位1代表第一次测量，第7位和第8位代表测站编号（各标段自行分配，标段连接处相邻标段的CP测站编号不应相同），0199 号数循环。 设站点的编号也可以随意编写，只要你能反映出测站的信息，以及和前后测站的联系就可以。,CP作业前准备工作,线下工程沉降和变形评估 无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，CPIII的控制网测量应待线下工程沉降和变形满足要求，且无砟轨道铺设条件评估通过后进行。 按照客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南（铁建设【158号】）要求，路基地段沉降观测为6个月，桥梁地段沉降观测期为6个月，基岩墩或地质条件好桥梁为2个月，隧道地段沉降观测期为3个月。 CPI、CPII、二等水准控制网复测 CPIII测量前，应对CPI、CPII和高程控制网进行一次复测，编写复测报告，并进行评估。 复测与原测成果坐标较差及相邻点间坐标差之差应分别满足高速铁路工程测量规范相关要求。,CP作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制点加密 根据复测评估报告，对于点位的位置和密度不能满足CPIII测量要求的平面、高程控制点，按插点或者插网方法进行同精度加密。 隧道贯通后隧道洞内平面、高程约束点布设 在隧道贯通后应进行隧道洞内CPII控制网和二等水准高程的贯通测量。,2、CP控制网的网形,1、平面控制网测量网形 （1）测站间距为120m时，CP平面控制网测量网形示意图如图2-1所示。,图2-1 测站间距为120m时CP平面控制网测量网形示意图,（2）测站间距为60m时，CP平面控制网测量网形示意图如图2-2所示。,2、CP控制网的网形,图2-2 测站间距为60m时CP平面控制网测量网形示意图,自由设站点,CPII控制点,CP控制点,2、高程控制网测量网形 （1）往返水准路线 CP高程网观测采用往返观测的方式进行，其往返测水准路线如下图2-3和图2-4所示。,图中实心红点表示水准仪测站点，空心圆黑点表示CP高程点，黑箭头表示后视，蓝箭头表示前视，绿箭头表示中视。从图2-3可以看出，该方法往测时以轨道一侧（图中下方）的CP点为主线进行前后视水准测量，而另一侧（图中上方）的CP点则以中视的方式联测其高程。返测时刚好相反，即以另一侧（图中上方）的CP水准点为主线进行前后视水准测量，而对侧（图中下方）的CP点也是以中视的方式联测其高程，返测示意如图2-4所示。,2、CP控制网的网形,图2-3 往测水准路线示意图,前视,CP水准点,联测线,二等水准点,后视,仪器摆站点,2、CP控制网的网形,图2-4 返测水准路线示意图,往返测高差及其所形成的闭合环情况如图1-8所示。其中单箭头为往测高差，双箭头为返测高差，箭头方向为高差的传递方向。,图2-5 水准测量闭合环示意图,前视,CP水准点,联测线,二等水准点,后视,仪器摆站点,2、CP控制网的网形,（2）矩形法 矩形法观测的水准路线如图2-6所示，其中实心黑点表示水准仪测站点，空心圆表示CP高程点，空心箭头表示高差传递方向。假设CP网的高程测量从左侧推向右侧，则在最左侧四个CP点中间设置测站，测量四个CP点间的四段高差，考虑到这四段高差所组成四边形闭合环的独立性，这四段高差至少应该设置两个测站完成测量（如在第一测站完成前三段高差的测量，第四段高差测量时应稍微挪动仪器或在原地改变仪器高后再测量）；随后水准仪搬迁至紧邻的四个CP点中间，进行第二个四边形闭合环的高差测量，由于此闭合环中有一个测段的高差在第一个闭合环中已经观测，此时只须设置一个测站完成第二个四边形闭合环中三个测段高差的测量。因为第二个四边形中的四个测段高差是由不同测站测量的，因此其闭合差是独立的。其他四边形各测段高差测量的方法与第二个四边形相同，依此类推一直把所有四边形的测段高差观测完。,2、CP控制网的网形,由于上述CP高程网测量方法形成的四边形闭合环（图中空心箭头组成的图形）为规则的矩形，因此简称此方法为矩形法。矩形法CP高程网测量可只进行单程观测。,矩形法水准测量闭合环的情况如图1-10所示。其中，箭头方向为高差传递方向。由图1-10可知，每相邻两对CP点均构成独立的矩形闭合环，方便形成闭合差检核，可靠性高。,图2-6 矩形法CP高程网测量原理示意图,图2-7 矩形法水准测量闭合环示意图,2、CP控制网的网形,（3）自由设站三角高程测量法,图2-8 单个测站CP控制网自由设站三角高程网示意图,图2-9 多个测站CP控制网自由设站三角高程网示意图,3、CP控制网测量的规定,1、根据高速铁路工程测量规范CP平面网应附合于CPI、CPII控制点上，每600m左右应联测一个CPI或者CPII控制点，自由设站至CPI、CPII控制点的距离不宜大于300m。当CPII点位密度和位置不满足CP联测要求时，应按同精度内插方式增设CPII控制点。CP控制水准网应附合于线路水准基点，按精密水准测量技术要求施测，水准路线附合长度不得大于3km。当线路水准点位密度和位置不满足CP联测要求时，应按同精度内插方式加密水准点。 2、CP平面控制网的主要技术指标应满足表3-1的规定。,表3-1 CP平面网的主要技术指标,3、CP高程控制网的主要技术指标应满足表3-2的规定。,3、CP控制网测量的规定,表3-2 CP高程网的主要技术指标,注：（1） 为根据水准测段往返测高差较差计算的每千米水准测量的高差偶然中误差。 （2） 为根据闭合环闭合差计算的每千米水准测量的高差全中误差。 （3）表 中 和的计算分别按式（3-1）和式（3-2）进行：,（3-2）,3、CP控制网测量的规定,（3-1）,式中：,测段往返高差不符值，单位为mm；,测段长或环线周长，单位为km；,测段数；,水准路线经过各项修正后的环线闭合差，单位为mm；,水准环数；,3、CP控制网测量的规定,4、CP控制网测量设备的配置和精度应满足表3-3和表3-4的相关要求。,表3-3 轨道控制网CP测量全站仪精度要求,表3-4 轨道控制网CP测量辅助设备精度要求,4、CP平面控制测量,1、CP控制点测量方法及与上一级控制网的关系： 在自由站上测量CP的同时，将靠近线路的全部CP点进行联测，纳入网中。应确保线路两侧200m 范围内可视的CP控制点密度达到400m800m，否则应按同精度加密CP控制点。按同精度加密的CP点可设置在桥梁的固定端或路基上。 CP点与CPI 、CP点联测时可以采用在自由设站观测站上直接联测CPI、CP点，联测时至少应在2个连续的自由测站上对同一个CPI、CP点进行观测；或采用在CPI、CP控制点上置镜观测CP点的方法联测，观测的CP控制点数量不应少于3个。 注意：每个CP测量组中需使用同一种棱镜（包含联测CP等控制点），并做好棱镜常数等参数的设置工作。,4、CP平面控制测量,2、联测CPI、CP采用的网形优先顺序为： （1）当采用在自由设站置镜观测CP、CP 控制点时，应在2 个或以上连续的自由测站上观测CP、CP 控制点，如下图。,（2）当采用在CP、CP 控制点置镜观测CP点，应在CP、CP 控制点置镜观测三个以上CP控制点，如下图。,4、CP平面控制测量,3、CP平面控制测量的观测要求 平面观测前，应对全站仪进行检验和和校正： （1）望远镜光学性能的检验。 （2）调焦镜运行正确性的检验。 （3）照准部旋转是否正确的检验。照准部旋转轴正确，各位置气泡 读数较差不应超过一格。 （4）垂直微动螺旋使用正确性的检验。 （5）照准部旋转时仪器底座稳定性的检验。 （6）水平轴倾斜误差（水平轴不垂直于垂直轴之差）的检验，DJ1 型仪器不应超过10。 （7）视准轴误差（2C，视准轴不与水平轴正交所产生的误差）的检 验，DJ1 型仪器不应超20。,4、CP平面控制测量,（8）竖盘指标差的检验，DJ1 型仪器不应超8。 （9）对中器的检验和校正。对中误差不应大于1mm。 （10）测距加常数及棱镜常数的检验。 CP网采用自由设站边角交会法测量。自由测站的测量，从每个自 由测站，一般以前后各3 对 CP点为测量目标，每个CP点至少从3 个测站上分别联测。一般应尽量选择无风的阴天进行或夜间进行观测。 CP控制网观测的自由测站间距一般约为120m，自由测站到CP点的最 远观测距离不应大于180m；每个CP点至少应保证有三个自由测站的方 向和距离观测量。 边长观测应进行温度、气压等气象元素改正，温度读数精确至0.2，气压精确至0.5hpa。 CP控制网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测。全圆方向观测应满足下表的规定。,4、CP平面控制测量,表4-1 CP平面网水平方向观测技术要求,表4-2 CP平面网距离方向观测技术要求,注：距离测量一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程。,4、CP平面控制测量,当CP平面网外业观测的水平方向和距离的技术要求不满足以上技 术要求时，该测站外业观测值应部分或全部重测。 CP平面网与上一级CP、CP 控制点联测时，应至少通过2 个 连续的自由测站或三个以上CP点进行联测。,4、主要技术指标： CP平面控制网的主要技术指标应符合下表规定。,表4-3 CP平面控制网主要技术指标,4、CP平面控制测量,表4-4 CP平面网自由网平差后方向和距离改正数限差,表4-5 CP平面网约束平差后的主要精度指标,表4-6 CP平面网平差计算取位,在下列情况下，CP平面网的外业观测值应该部分或全部重测： 1）当CP平面网测量的测站数据质量不满足表4-1和表4-2 的要求时， 该测站的数据应该重测。 2）当CP平面网中某些控制点的距离改正数或方向改正数超过表4-4、表4-5的要求时，与之相关的观测数据应该重测。 3）CP平面网复测时，若建网测量和复测联测上一级CP、CP 点的方法和数量相同，则约束平差后两次测量CP点X、Y坐标的较差，应不大于3mm，否则复测的CP平面网数据应补测或重测。,4、CP平面控制测量,5、CP高程控制测量,1、CP控制点水准测量方法 CP控制点水准测量可按矩形环单程水准网或往返测水准网构网观测CP水准网与（加密）线路水准基点联测时，应按精密水准测量要求进行往返观测。 （1）往返测水准网 每一测段应至少与2个二等水准点进行联测，形成检核。联测时，往测时以轨道一侧的CP水准点为主线贯通水准测量，另一侧的CP水准点在进行贯通水准测量摆站时就近观测。返测时以另一侧的CP水准点为主线贯通水准测量，对侧的水准点作为间视点在摆站时就近观测，计算时不参与平差计算，只是把测量结果和平差结果进行对比。,5、CP高程控制测量,（2）单程矩形闭合环 外业测量时，各闭合环的4个高差应该由2