铁路四等控制测量技术设计书.doc

新建铁路 连盐 淮 线徐圩港区支线 工程控制测量 技术设计方案 中铁第 X 勘察设计院集团有限公司 2014 年 2 月 北京 新建铁路 连盐 淮 线徐圩港区支线 工程控制测量 技术设计方案 院长总工程师 中铁第 X 勘察设计院集团有限公司 文件编制单位 中铁第 X 勘察设计院集团有限公司 编写 XXX 复核 X XX 审核 X XX 审 定 XXX 徐圩港区支线精密工程控制测量技术设计方案徐圩港区支线精密工程控制测量技术设计方案 目目 录录 一 概述一 概述 1 一 设计依据 一 设计依据 1 二 设计范围及设计内容 二 设计范围及设计内容 1 三 线路概况及线下工程概况 三 线路概况及线下工程概况 1 1 线路概况 1 2 线下工程概况 2 二 既有控制测量资料情况分析二 既有控制测量资料情况分析 2 一 既有勘测设计阶段控制测量工作简介 一 既有勘测设计阶段控制测量工作简介 2 二 既有控制测量成果的评价和利用 二 既有控制测量成果的评价和利用 2 三 精密工程控制测量方案三 精密工程控制测量方案 2 一 测量技术依据 一 测量技术依据 2 二 坐标与高程系统的选择 二 坐标与高程系统的选择 3 1 坐标系统 3 2 高程系统 3 三 控制网的布设 三 控制网的布设 3 1 平面控制网的布设 3 2 高程控制网的布设 4 四 标石埋设 四 标石埋设 5 1 平面控制点 CPI CPII 及水准点标志 5 2 平面控制点 CPI CPII 及水准点埋设标准 6 3 点之记绘制要求 9 五 基础平面控制网 五 基础平面控制网 CPICPI 施测与数据处理 施测与数据处理 10 1 CPI 级 GPS 网施测 10 2 CPI 级 GPS 网数据处理 11 六 平面控制网 六 平面控制网 CPIICPII 的施测与数据处理 的施测与数据处理 12 1 采用 GPS 观测 CPII 级控制点 12 2 采用导线观测 CPII 级控制点 12 七 高程控制网的施测与数据处理 七 高程控制网的施测与数据处理 13 1 高程控制网施测 13 2 高程控制网数据处理 14 八 精测网控制点数预计 八 精测网控制点数预计 14 1 精测网控制点点数预计 14 九 控制网维护与复测 九 控制网维护与复测 15 1 平面控制网的维护周期 15 2 高程控制网的维护周期 15 3 不定期复测 15 十 精测网实施计划工期 十 精测网实施计划工期 15 十一 建议 十一 建议 16 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 1 页 共 16 页 徐圩港区支线精密工程控制测量徐圩港区支线精密工程控制测量 技术设计方案技术设计方案 一 概述一 概述 一 设计依据 一 设计依据 上海铁路局徐州铁路枢纽工程建设指挥部委托中铁第五勘察设计院集 团有限公司承担徐圩港区支线工程控制测量任务 线路设计速度目标值 120km h 二 设计范围及设计内容 二 设计范围及设计内容 1 设计范围 徐圩支线设计起点 XWD1K0 000 为陇海线 K18 949 设计终点为 XWDK33 701 84 云台山下行疏解线设计长度为 XWSD1K0 000 XWSD2K3 100 合计长度为 36 802km 2 设计内容 为满足徐圩支线施工和运营需要 根据路基 桥梁等线下工程施工对 工程测量精度的要求 及今后运营 养护 维修工作的需要 本线精测网本线精测网 参照参照 铁路工程测量规范铁路工程测量规范 TB10101 2009 标准建网 标准建网 建网原则 分级布网 逐级控制 在徐圩支线建立高精度的平面和高程控制网 并对控制网进行周期性 的复测和维护等各方面进行设计 三 线路概况及线下工程概况 三 线路概况及线下工程概况 1 线路概况 测区位于东经 119 00 东经 120 10 北纬 33 20 北纬 34 35 间 地处山东 江苏两省 连盐淮铁路由北向南 经过山东巨峰 江苏赣榆 连云港 灌南 响水 滨海最后至盐城 在响水分叉 经过灌南 涟水至 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 2 页 共 16 页 淮安 国道 省道 县道 乡村道路分布发达 交通便利 初测线路周边地 形平坦 地势开阔 其间分布少量垄岗及孤岛残丘 河流 沟渠纵横交错 沿定线方向桥梁较少 村庄分布密集 2 线下工程概况 线路总长 含疏解线 36 802km 其中桥梁长度约为 18 35km 占全 线 46 隧道长度约 4 53km 占全线 11 4 二 既有控制测量资料情况分析二 既有控制测量资料情况分析 一 既有勘测设计阶段控制测量工作简介 一 既有勘测设计阶段控制测量工作简介 初测和定测期间 沿线布设 D 级 GPS 一级导线和四等水准 二 既有控制测量成果的评价和利用 二 既有控制测量成果的评价和利用 1 埋石深度不满足精测要求 控制桩破坏严重 2 初定测期间布设的控制网没有整体平差 存在系统差 3 没有跟连盐线精测网联测 无法保证相邻工程的准确衔接 根据以上对既有控制测量成果的评价 初定测既有控制测量成果与施 工要求存在较大差距 依据 铁路工程测量规范 的要求 需要在全线建 立满足施工要求的精密工程控制网 三 精密工程控制测量方案三 精密工程控制测量方案 一 测量技术依据 一 测量技术依据 1 铁路工程测量规范 TB10101 2009 2 工程测量规范 GB 50026 2007 3 国家三 四等水准测量规范 GB 12898 2009 4 全球定位系统 GPS 测量规范 GBT 18314 2009 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 3 页 共 16 页 5 初步设计文件 二 坐标与高程系统的选择 二 坐标与高程系统的选择 1 坐标系统 本段精密工程控制测量平面坐标系统采用施工坐标系 任意带高斯投 影抵偿坐标系 依据线路初步设计方案位置东西 Y 方向坐标差值及 路肩设计高程计算中央子午线值及投影面高程 满足测区投影长度变形值 不大于 1 40000 25mm km 的要求 2 高程系统 采用 1985 国家高程基准 三 控制网的布设 三 控制网的布设 1 平面控制网的布设 本次精密工程控制测量平面控制网按分级布网的原则 分两级布设 第一级为基础平面控制网 CPI 第二级为线路控制网 CPII 第一级基础平面控制网 CPI 首先对收集的国家高等级 GPS 网点进行兼容性和稳定性检验 作为 本项目 CPI 的起算依据 在此基础上按 3km 4km 布设一个或一对通视 GPS 点 若成对布设其 通视边长 800m 1000m 为宜 在水面宽度大于 1km 的特大桥两岸附近应 增设 CPI 控制点 CPI 控制点根据线路走向沿线布设 应选在离线路中线 100m 200m 地质情况稳定 地基坚实 且地下水位较低 利于 GPS 观 测 能长期保存而不易被施工破坏的稳定区域 顾及 CPI 网型和选点条件 限制 困难点位可离开线位 1km 以内 CPI 点位应便于安置 GPS 接收机 周围视野开阔 便于 GPS 卫星信号的接收 其要求 点位要选择在四周 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 4 页 共 16 页 开阔的区域 地面高度角 15 内不应有成片的障碍物 点位应选择在交通 方便 且利于安全作业的地方 点位附近不应有大面积水域或其它强烈干 扰卫星信号接收的物体 如金属广告牌等 点位须远离大功率无线电发 射源 如电视台 电台 微波站等 远离高压输电线 其距离均不得小 于 200m 第二级线路控制网 CPII CPII 控制点间距 600m 800m 困难地段不短于 500m 为宜 沿线路 走向布设 应选在离线路中线 50m 100m 稳固可靠且不易被施工破坏 的范围内 便于测量及施工放线的地方 尽量满足相邻点相互通视 要保 证每一个点至少要有一个通视点 当 CPII 点前后相邻点都不能通视时 应对不通视的点增加方向点 但不通视点间应保证 CPIII 网的附合长度不 大于 1km 并顾及 CPIII 点的发展布设 对路基 桥梁等段落 尽量考虑 将 CPI CPII 布设于线路一侧 避免因施工后高路基 桥墩等造成点间不 通视的现象 以方便施工使用 点位应便于安置 GPS 接收机和全站仪 观测条件满足 GPS 卫星信号的接收要求 2 高程控制网的布设 高程控制网沿线布设深埋水准点和一般水准点两种类型的高程控制点 组成统一的高程控制网 1 选点 埋石 1 深埋水准点 深度根据地质地层条件及桥梁墩设计深度单独进行设计 a 深埋水准点按照设计的概略位置进行选取 沿线深埋水准点都选在 线路附近的村庄内 应和大队 村委会或其它单位和个人取得联系 点位 宜选在村委会 学校 卫生所院等公用事业单位内或附近 条件困难应选 在村民住户院内 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 5 页 共 16 页 b 点位附近面积要保证钻机施工的要求 方便钻机到点位 要避开高 压线等要有足够的施工净空 c 选定点位后打木桩标定点位 并用手持 GPS 测量存储坐标 绘制 点之记 d 点位选好后 要和土地使用人或管理人进行使用 施工方面的协 商 尽量少发生费用 如果对方提出费用 经友好协商报单位批准后实施 并确定水准点保管人 施工完成后同水准点保管人签订委托保管书 3 一般水准点 一般水准点在国家 I 等水准点的基础上 要求沿线一般不大于 2km 布 设一个 考虑到便于施工单位施工放样及垂直位移监测时对高程点的引用 因此将地面 CPI 和 CPII 级控制点亦纳入高程控制网 这样可能会稍微增 加总水准路线的长度 如果水准基点不能与平面点共用时 应重新布设水 准基点 满足小于 2km 间距的要求 四 标石埋设 四 标石埋设 1 平面控制点 CPI CPII 及水准点标志 各种控制点标志金属标志制作材料为上部为不锈钢 下部采用普通钢 筋焊接而成 规格应符合图 3 4 1 a 的规定 水泥路面设标要用电钻打 孔后 将金属标志用固结剂或速凝水泥镶嵌在路面上 规格应符合图 3 4 1 b 的规定 标志标识规格应符合图 3 4 1 c 的规定 10mm 20mm 院 铁 点 制 量 测 控 螺纹钢 铁 不锈钢 60mm 200mm 10mm 不锈钢 中心标志直径0 5mm 五 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 6 页 共 16 页 图 3 4 1 CPI CPII 和水准基点控制点标钉及标识 2 平面控制点 CPI CPII 及水准点埋设标准 平面控制点 CPI CPII 及水准点一般均采用现场浇注混凝土方式进行 桩面低于地面 各种控制点桩面标记等级和点名 标石形式及规格应符合 图 3 4 2 的规定 鉴于暂规规定的埋石深度和本项目最大冻土深度情况 确定本线的所用 CPI CPII 和水准基点的埋石深度为 按埋深 1 4 m 进行 单位 混凝土盖 地面 图 3 4 2 CPI CPII 和水准基点控制点标石埋设图 上述控制点规格为 顶部 30cm 30cm 底部 40cm 40cm 标石应埋 入冻土线以下 0 3m 如果筑物顶上设置标石 标石应和建筑物顶面牢固连接 建筑物上各 等平面控制点标石设置规格应符合图 3 4 3 的规定 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 7 页 共 16 页 20 30 15 单位 cm 图 3 4 3 建筑物上 CPI CPII 控制点标石设置 单位 mm 如果选点的建筑物顶群墙较高 且满足测量条件 可选择在群墙顶部 安装强制归心标志件的形式 如图 3 4 4 保护盖 归心标志 墙体 图 3 4 4 群墙上 CPI CPII 控制点标志图 标石表面标识按图 3 4 5 所示进行 现场浇筑埋石桩点应使用模具 桩面应整饰美观 标识及字头应统一大致指北 图 3 4 5 标石表面标识 铁 三院 点 制 控 量 测 08年9月 018CPI 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 8 页 共 16 页 混凝土盖的规格及标识见图 3 4 6 深35mm 混凝土盖 反面 铁三院 依法保护 测量标志 400400 a b 80 混凝土盖 正面 厚60mm 图 3 4 6 混凝土盖规格 水准点可选择满足观测条件的稳定构筑物设置墙脚标志 标石埋设规格应 符合图 3 4 7 的规定 图 3 4 7 墙脚水准点标石埋设图 单位 mm 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 9 页 共 16 页 3 点之记绘制要求 1 点之记要在埋标时现场绘制草图 绘制内容要符合要求 要素 齐全 标识点位的距离用皮尺现场实测 确定点位的距离标注不少于 3 个 交通路线图指向要齐全 清楚 参照物少的桩点应设置水泥指示标 点之 记使用统一格式绘制 2 根据点之记草图 及时绘制成 CAD 形式的电子图 绘制点之记 要严格按照图例要求进行绘制 3 选点埋标人员在点之记记录上签名 对点之记进行认真复核 4 绘制点之记概略坐标采用平差后的 3 带坐标 5 每个点用数码相机拍摄辅助点之记 jpg 文件格式 二张 一 张为标石顶面 照片文件名称 点号 1 另一张为一人站在点位上 拍 摄点位附近明显参照物 照片文件名称 点号 2 6 控制点命名 CPI 控制点命名为 CPI 001 CPI 插点和补点的编号为前点名 1 9 CPII 控制点命名为 CPII 001 CPII 插点和补点的编号为前点名 1 9 水准基点的命名为 BM 001 BM 五 基础平面控制网 五 基础平面控制网 CPI 施测与数据处理 施测与数据处理 1 CPI 级 GPS 网施测 1 CPI 级 GPS 控制网观测技术要求按 铁路工程测量规范 中 D 级执行 观测时按照三角形或大地四边形构网 2 各级 GPS 控制网测量的主要精度和技术指标应符合表 3 5 1 的 规定 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 10 页 共 16 页 表 3 5 1 GPS 测量的精度指标 级别D E a mm 5 10 b mm km 2 2 3 GPS 作业时天线定向标志线应统一指向正北 每个时段观测前 后各量天线高一次 两次较差值小于 2mm 取均值作为最后成果 4 GPS 测量作业应满足下表 3 5 2 的基本技术要求 表 3 5 2 各级 GPS 测量作业的基本技术要求 级 别 项 目 DE 卫星高度角 15 15 有效卫星总数 4 4 有效时段长度 min 45 40 观测时段数1 21 数据采样间隔 S 10 3010 30 静 态 测 量 PDOP 或 GDOP 10 10 5 观测过程中不得在天线附近 50m 以内使用电台 10m 以内使用 对讲机 在一时段观测过程中不允许进行以下操作 接收机关闭又重新启 动 进行自测试 改变卫星仰角限 改变数据采样间隔 按动关闭文件和 删除文件等功能 同时观测记录气象元素 6 联测附近连盐线 CPI 控制点 实现资料衔接 2 CPI 级 GPS 网数据处理 1 GPS 基线解算 CPI 基线向量解算采用广播星历和商用软件 为保证其数据的一致性 可统一应用 LGO 软件进行基线解算 如果所用仪器为不同型号 应先进 行数据预处理 将原始观测文件转换为 RINEX 文件 然后进行基线解算 GPS 网基线计算成果精度指标应满足下表 3 5 3 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 11 页 共 16 页 表 3 5 3 基线质量检验限差表 限 差 要 求 检验项目X 坐标分量闭合 差 Y 坐标分量闭合 差 Z 坐标分量闭合 差 环线全长闭合差 独立环 附合路线 nWx3 nWy3 nWz3 nW33 重复观测基线较差 s d2 2 中误差 mm d 相邻点间距离 km 本项目 a 5mm b 1ppm 22 abd 2 GPS 网平差 全部基线解算符合精度要求后 采用科傻 GPS 数据后处理软件或同 济 TGGPS 数据后处理软件进行整网平差计算 首先在 WGS 84 坐标系中 进行无约束平差 以一个联测的国家 A B 级 GPS 点大地坐标进行无约束 平差 对观测值后验中误差 残差 标准残差进行统计分析 检查 GPS 基线向量是否有粗差和明显的系统误差 对质量不好的基线进行重测 直 至符合基线向量改正数绝对值 Vx y z 3 无约束平差结束后 引入已知点坐标进行约束平差 约束平差基线向 量改正数与无约束平差基线向量改正数差值 dv 2 基线边方向中误差 最弱边相对中误差应符合表 3 5 4 的要求 CPI 点坐标成果保留到 0 1mm 表 3 5 4 GPS 测量的精度指标 控制网级别 基线边方向 中误差 约束点间的 边长相对中误差 约束平差后 最弱边边长相对中误差 CPI 2 1 1000001 70000 CPII 3 1 700001 40000 六 平面控制网 六 平面控制网 CPII 的施测与数据处理 的施测与数据处理 CPII 控制点观测可采用 GPS 测量方式和导线测量方式进行 一般在 对空条件及通视好的情况下采用 GPS 方式进行测量 在非常困难的段落 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 12 页 共 16 页 使用全站仪按导线方式进行施测 这些段落的 CPI 级 GPS 点应成对布设 1 采用 GPS 观测 CPII 级控制点 CPII 测量应在 CPI 的基础上采用 GPS 测量方法进行施测 应采用边 联接方式构网 形成由三角形或大地四边形组成的带状网 并与 CPI 点就 近联测 构成附合网 具体施测方法及数据处理同 CPI 各项精度指标应 符合表 3 5 1 表 3 5 1 表 3 5 2 表 3 5 3 的相关规定 2 采用导线观测 CPII 级控制点 按照 铁路工程测量规范 中的相关要求执行 CPII 控制点应采用不 低于 2 2mm 2ppm 级全站仪进行施测 导线测量水平角观测技术要求如表 3 6 1 表 3 6 1 导线水平角观测技术要求 控制网等级仪器等级测回数 半测回归零 差 2C 较差 同一方向 各测回间较 差 一级2 级仪器2121812 导线边长测量 读数至 0 1 毫米 距离和竖直角往返各观测 2 测回 竖角指标差 10 导线边限差应满足表 3 6 2 的要求 表 3 6 2 导线边测距要求 每边测回数 仪器精度 等 级 往测返测 一测回各次读数 较差限值 mm 测回间较差限 值 mm 往返观测平距 较差限值 I1 1 2 2mD II115 导线测量数据使用电子手簿记录 数据微机传输整理 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 13 页 共 16 页 数据处理 CPII 导线应在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足表 3 6 3 要求后 距离经归算和投影改化后进行严密平差计算 起算数据为 CPI 级 GPS 点成果 采用科傻地面数据后处理软件进行平差解算 表 3 6 3 导线测量主要精度指标 控制网级别 附合长度 km 测距 中误差 mm 测角 中误差 测距相对中 误差 导线全长 相对闭合 差限差 方位角闭 合差限差 对应导线 等级 CPII 5541 500001 20000 8 n一级 七 高程控制网的施测与数据处理 七 高程控制网的施测与数据处理 1 高程控制网施测 1 首级高程网按照国家四等水准测量标准施测 以国家三等及以 上水准点为起算点 进行整网严密平差计算 2 与连盐线高程点进行联测 3 使用 Leica DNA03 Trimble Dini12 精密电子水准仪 或同精度 的其它电子水准仪 2m 或 3m 铟瓦条码水准尺 自动观测记录 采用单 路线往返观测 一条路线的往返测必须使用同一类型仪器和转点尺垫 沿 同一路线进行 4 观测时 视线长度 100m 前后视距差 5m 前后视距累积差 10m 视线高度 0 35m 测站限差 两次读数差 0 4mm 两次所测高差 之差 0 6 mm 检测间歇点高差之差 1 0 mm 观测时 按往返奇偶站的 顺序进行观测 每一测段应为偶数测站 5 一组往返测宜安排在不同的时间段进行 由往测转向返测时 应互换前后尺再进行观测 晴天观测时应给仪器打伞 避免阳光直射 扶 尺时应借助尺撑 使标尺上的气泡居中 标尺垂直 6 跨越较大河流或水域时 应按 国家三 四等水准测量规范 新建铁路连盐线新建铁路连盐线徐圩港区支线徐圩港区支线 工程控制测量技术设计方案工程控制测量技术设计方案 第 14 页 共 16 页 GB 12898 91 跨河水准测量有关技术要求执行 2 高程控制网数据处理 高程控制网数据处理与精度评定采用科傻平差软件 使用清华山维 NASEW 智能图文网平差软件进行检核 水准测量计算取位应符合表 3 7 1 的规定 表 3 7 1 水准测量精度要求 mm 限 差 水准测量 等 级 每千米水准 测量偶然 中误差 M 每千米水准 测量全中误差 MW 检测已测段 高差之差 往返测 不符值 附合路线或 环线闭合差 左右路线 高差不符值 三等水准 3 6 20L12L20L8L 四等水准 5 10 30L20L20L14L 注 表中 L 为往返测段 附合或环线的水准路线长度 单位