《新建铁路工程测量规范》修订原则及技术特点.doc

新建铁路工程测量规范修订原则及技术特点版主前言：学习掌握好规范理应是我们测量人应做到的职业准则。新建铁路工程测量规范修订原则及技术特点是中铁二院两位测绘高工写的技术论文，该论文所说的规范虽然是面向时速200公里以下的铁路，但很多做法都是从高铁测量实践中借鉴而来的，因此依然有重要的学习参考价值。由于论文较长，因此分两次转载。声明：本文为转载，来源于公开发表的出版物，版权属于原作者，转载在此仅用于交流和学习，若原作者有异议，请与版主联系(qq：595077)。新建铁路工程测量规范修订原则及技术特点(上)程昂卢建康(中铁二院工程集团有限责任公司，成都6 10 03 1)作者简介：程昂，1963年出生，男，高级工程师，中铁二院工程集团有限责任公司测绘分院副总工程师；卢建康，1962年出生，男，教授级高级工程师，中铁二院工程集团有限责任公司测绘分院总工程师。摘要：研究目的：1999年颁发的新建铁路工程测量规范，已不能完全适应测绘新技术的应用，而且其中某些条款还限制一些先进技术的推广，为此对其进行修订。就新修订的新建铁路工程测量规范的主要技术特点进行阐述，以便在工程测量中采用先进技术。研究结论：以新建铁路工程测量三网合一的测量理念，对新修订的新建铁路工程测量规范新增加的工程控制网体系进行了论述。并阐述了GPS-RTK中线测量、地形测量、航测法测绘路基横断面，采用光电测距三角高程测量方法在山区进行三等高程控制测量等测量新技术在铁路工程测量中的应用。关键词：新建铁路；测量标准；技术特点Revise Principles and Technical Characteristics ofCode for the Engineering Survey for New RailwayCHENG Ang，LU Jian-kang(China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd，Chengdu，Sichuan 610031，China)Abstract：Research purposes：TheCode for the Engineering Survey for New Railwayissued in 1999 has not fit in the application of new surveying and mapping technology because some provisions in this code limit the application of new technology，So it is urgent to revise the code.This paper gives the introduction to the main technical characteristics of revised code for application of new technoly in railway engineering survey.Research conclusions：According to the survey principle ofintegrating three control network into one netfor new railway engineering，this paper describes the control network system newly added in the revised code for new railway engineering survey and gives the introductions to applications of GPS RTK center line survey，terrain survey and aerial surveying methods in sur veying and mapping the cross-section of subgrade and application of optoelectronic ranging and trigonometric leveling method in tri-vertical control survey in mountainous area for railway construction.Keywords：newly built railway；survey standard；technical characteristics随着铁路建设新高潮的到来，不仅铁路里程快速增加，而且列车运行速度和标准也有了极大的提高，同时对列车运行的高可靠性、乘车的舒适度、轨道平顺性也提出了更高的要求。轨道平顺性是基于高精度的控制测量体系为基础的，因而需要制定对应的测量规范和标准。另一方面，随着测绘新技术的不断发展，GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航测遥感技术的推广使用，现行的新建铁路工程测量规范(TB10101-99)(以下简称：测量规范)不但不能完全适应测绘新技术的应用，而且其中一些条款还限制着某些先进技术的推广。为了在铁路建设中大力推广应用GPS定位技术、全站仪、电子水准仪、航测遥感等先进技术，提高铁路工程测量精度和效率，在测量规范修订工作中，力图更新和改变传统的规范的束缚，结合目前我国铁路建设的特点，用先进的测绘技术和作业模式来提高铁路工程测量质量和效率。本文针对修订的测量规范的有关内容，阐述修订原则和主要技术特点。1.修订原则根据铁建设函200584号文关于印发2005年铁路工程建设标准编制计划的通知要求，对测量规范进行全面修订。修订工作根据铁路工程建设的要求和测绘技术的发展，从新建铁路勘测设计、施工、运营维护的要求出发，在总结工程测量实践经验的基础上，吸收近年来发展的工程测量新技术和新方法，删除不适用的部分内容进行修订。遵循的主要原则为：(1)从新建铁路勘测设计、施工、运营维护的要求出发，根据工程建设的要求和测绘技术的发展状况，树立三网合一的测量理念。(2)根据新建铁路路基、桥涵、隧道、站场、轨道等工程勘测、施工的精度要求，确定基本测量精度和测量方法。(3)结合现代测绘技术的发展，总结近年来工程测量的实践经验，吸收相关工程测量新技术，制定出适合目前铁路建设要求的测量标准和技术要求。(4)力求修订的测量规范具有先进性和适用性，能促进工程测量技术的进步，提高工程测量的质量和效率。(5)参照国家的相关规范、其它行业规范进行修订。2.主要修订内容修订测量规范是为了统一新建铁路工程测量的技术要求，满足铁路工程勘测、施工、运营维护各阶段发展的要求。2.1规范适用范围修订的测量规范的适用范围定义为旅客列车设计行车速度200km/h及以下的新建铁路工程测量。较测量规范规定的线路、隧道、桥涵等工程的测量更细化。随着铁路建设的迅速发展，以列车设计行车速度划分出现了较大的差别，从普速的120km/h、200km/h的客货共线，到350km/h的客运专线，对轨道平顺度的要求因列车行车速度的不同有较大的差异，与已发布的的工程测量系统的要求也有较大的差异。因此，在一个测量规范中要包含全部新建铁路的工程测量内容，是非常困难的。为此，经过几次专家的评审和审定，最终确定修订的测量规范适用范围为旅客列车设计行车速度200km/h及以下新建铁路工程测量，200km/h以上的新建铁路工程测量则由新编的高速铁路测量规范涵盖。2.2规范结构的变化修订的测量规范与测量规范在结构上有较大的变化，强调了控制测量在新建铁路工程测量中的重要性，将平面控制测量和高程控制测量的内容作为独立章节。把线路、桥梁、隧道有关控制测量的主要技术要求都集中到第3章平面控制测量和第4章高程控制测量中。这样使得整个铁路建设工程中的各种控制测量基本体现在统一的控制测量体系中。根据施工、运营维护各个阶段测量的需要，将构筑物变形测量集中为一章。修订的测量规范共分8章，主要内容为：总则、术语和符号、平面控制测量、高程控制测量、线路测量、隧道测量、桥涵测量、构筑物变形测量，另有4个附录。2.3三网合一的测量理念新建铁路工程测量的平面、高程控制网按施测阶段、施测目的及功能分为勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网。工程测量3个阶段的控制网简称三网。由于过去我国铁路建设的速度目标值较低，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。各级控制网测量的精度指标主要是以满足线下工程的施工控制要求而制定，没有考虑轨道施工和运营对测量控制网的精度要求，造成勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网的系统、基准、精度不统一，各自形成相对独立的坐标系统。不仅造成了较大的浪费，而且使铁路工程没有完整统一的坐标控制体系，给工程施工、运营维护及改造带来极大的不便，有时甚至影响到工程质量。因此，这一传统的工程测量方法已不能适应我国铁路现代化建设的要求。为保证控制网测量成果满足勘测、施工、运营维护3个阶段测量的需求，要求勘测、施工、运营维护3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为基础建立平面控制网，首级高程控制网水准基点为基础高程控制网，简称为三网合一。三网合一的理念最先是在客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定中确定的，通过铁路各勘测设计单位在多条铁路客运专线上的实践，在工程勘测、施工、竣工和运营维护的各个环节，只有建立统一的基准，才能在工程建设各个阶段使测量数据得到统一和协调，和有利于测量数据的检测与共享。2.4平面控制测量分级布网的布设原则随着GPS定位技术、全站仪测量技术的发展，在工程测量中已广泛采用坐标定位法进行施工。修订的测量规范把原定测中线控制桩作为联系铁路勘测设计与施工的线路平面测量控制基准修改为以平面控制网作为新建铁路设计与施工平面测量控制基准。为了保证使采用坐标定位法进行施工测量的精度满足线下施工和轨道施工的要求，本次修订参照了目前客运专线控制测量的成功经验，从建立新建铁路工程测量标准体系的理念出发，规定线路平面控制网采用CPI、CPII、CPIII分级布网。2.5平面坐标系统投影长度变形本次修订中提出了新建铁路工程测量平面坐标系统宜满足投影长度变形值25mm/km的要求。而测量规范中规定新建铁路工程测量平面坐标系采用1954年北京坐标系3度带投影。由于1954年北京坐标系3度带投影存在较大的边长投影变形，在投影带边缘的高斯投影变形值达到340mm/km时，在海拔2000m处高程的投影变形值达到312mm/km。其边长投影变形值已远远超过新建铁路采用坐标法测量定位的精度要求，不利于应用GPS-RTK、全站仪等新技术采用坐标定位法进行勘测和施工放线。采用坐标测量定位法进行施工测量时，要求由坐标反算的边长值与现场实测值应尽量一致。满足投影引起的长度变形值25mm/km是选择平面坐标系统的前提条件。每千米长度变形为25mm时，相对中误差为1/40000，长度变形可以满足大部分工程施工放样测量精度不低于1/20000的要求。这一要求也是我国各行业建立工程测量控制网的基本原则。因此，修订的测量规范中规定，采用工程独立坐标系，边长投影变形值宜25mm/km，以满足勘测设计和施工测量的要求。2.6控制测量精度要求的划分随着我国铁路现代化建设的发展，200km/h以内的列车设计行车速度主要有200km/h、160km/h、120km/h、80km/h等不同时速，由于不同的列车设计行车速度对轨道平顺性的要求不同，为保证线路平面高程控制网满足轨道铺设精度的要求，线路平面高程控制网的精度等级应根据线路设计行车速度和轨道结构类型进行确定。本次修订根据轨道平顺性的要求，按列车设计行车速度把线路平面高程控制网的精度要求按160km/h和V=200km/h2个标准划分，按轨道结构类型把线路平面高程控制网的精度要求按无砟轨道和有砟轨道2个标准划分。2.7控制基准修订的测量规范确定以平面、高程控制网为新建铁路的设计与施工平面、高程测量控制基准。改变了长期以来工程测量的控制基准都以定测中线控制桩作为联系铁路勘测设计与施工的线路平面测量控制基准的控制体系。传统的铁路测量控制没有建立完整的平面高程控制网，线路施工控制仅靠初测或定测导线放设的交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)进行控制。由于测设线路控制桩的导线放设测量精度要求较低(方位角闭合差25秒，全长相对闭合差1/6000)，线路控制桩测量精度差，线路测量可重复性较差，当出现中线控制桩连续丢失时，很难进行恢复。而且在施工单位复测时，经常出现曲线偏角超限问题，施工单位只有以改变曲线要素或非正常性的调整线路的方法来进行施工。在普通低速度行车条件下，不会影响行车安全和舒适度，但在较高速行车条件下，就有可能影响行车安全和舒适度。轨道的铺设不是以控制网为基准按照设计的坐标定位，而是按照线下工程的施工现状采用相对定位进行铺设，这种铺轨方法由于测量误差的积累，往往造成轨道的几何参数与设计参数相差甚远。现代新建铁路行车速度都比过去的普通铁