CPIII测量技术方案.doc

京沪高速铁路轨道控制网(CP)测量技术方案铁道部京沪高速铁路建设总指挥部2009年4月京沪高速铁路轨道控制网（CP）测量技术方案目 录1总体说明12技术依据13测量范围及内容23.1测量范围23.2测量内容24坐标和高程系统25精测网复测与加密35.1精测网布网情况35.2平面控制网复测技术要求45.3高程控制网复测技术要求65.3.1测量方案65.3.2技术要求75.4CP控制点加密85.5线下工程沉降评估86CP控制点测量准备工作86.1组织机构设置86.2CP标志和数据处理软件86.3CP点和自由设站编号96.4CP点的布设106.4.1桥梁段CP点的布设106.4.2路基段CP点的布设116.4.3隧道段CP点的布设127CP网测量127.1CP网网形137.2CP网平面测量137.2.1观测要求137.2.2主要技术指标147.2.3CP网分段与测段衔接157.2.4外业记录157.2.5内业数据处理177.3CP网高程测量177.3.1联测网形177.3.2主要技术要求197.3.3桥面高程传递207.3.4内业数据处理218CP网的复测与维护218.1CP网的复测218.2CP网的维护229成果资料221 总体说明京沪高速铁路线路自北京南站西端南侧引出，经过天津、济南、徐州、蚌埠、南京、镇江、苏州、终到上海虹桥高速站。北京南站站中心至虹桥站站中心正线运营长度1308.598km。京沪高铁设计时速350公里，将建成一条具有世界先进水平的高速铁路。全线路基段长235.5Km，占正线长度的17.9%；桥梁共268座（不含公路及框构桥），长1117.5折合双延米，占正线长度的80.9%；隧道20座，长度15.7km，占正线长度的1.2%。2 技术依据1、客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定（铁建设2006189号）；2、客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南（铁建设2006158号）；3、精密工程测量规范（GB/T15314-94）；4、国家一、二等水准测量规范（GB12897-2006）；5、全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB10054-97）；6、时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CP）测量管理办法（铁建设200880号）7、关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知（铁建设200920号）8、关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见（铁建设2008246号）9、铁道部其他相关规定10、本技术设计书3 测量范围及内容3.1 测量范围起讫里程DK5+0DK1305+700, 京沪高速正线全长1308.598km。3.2 测量内容1、CP、CP复测以及二等水准复测2、CP控制网加密；2、CP布设；3、CP平面、高程控制测量。4 坐标和高程系统为保证三网合一，平面坐标系统采用WGS84椭球高斯投影工程独立坐标系统，并满足投影变形值不大于10mm/km的要求。高程系统采用1985国家高程基准。全线投影带划分情况如下：起点里程终点里程中央子午线投影面大地高(m)DIK412+062.274DIK428+300116450DIK428+300DK426+6001164570DK426+600DK667+0001171870DK665+100DK714+000117 3040DK714+000DK759+000117 0030DK759+000DK858+500117 3030DK858+500DK885+710117 3070DK885+710DK940+400118 0070DK940+400DK953+000118 0040DK953+000DK1013+435118 3025DK1013+000DK1067+000119 0035DK1067+000DK1122+000119 3015DK1122+000DK1169+000120 0015DK1169+000DK1238+500120 3010DK1238+500DK1287+999121 0010DK1287+999DK1305+121121 30205 精测网复测与加密5.1 精测网布网情况平面控制网沿线布设了三级控制网，分别为CP0框架平面控制网、CP基础平面控制网和CP线路控制网。全线共建设了CPO框架控制点17座（京徐9座，徐沪8座。徐沪段有7个与深埋水准点共桩），CP基础平面控制网点643个，CP线路控制网点1233个。全线共设二等高程控制点784个，深埋水准点99个，基岩水准点6个。京徐段平均100公里设置一个基岩水准点，平均6至8公里一个深埋水准点，平均2公里一个二等水准点；徐州至丹阳平均28公里设置一个深埋水准点，丹阳至上海（区域地表沉降区）平均18公里设置一个深埋水准点。2008年1月和9月份分别组织施工单位对全线CP、CP和二等水准点进行了全面复测，并组织了评审。第二次精测网复测过程中高程控制网联测了基岩水准点，平面控制网联测CP0框架基准点，并以基岩水准点和CP0点的数据作为起算。2009年4月根据部相关文件的要求，组织铁三、四院和大桥院对全线CP0、CP和CP进行全面复测，目前本次复测工作正在进行中。5.2 平面控制网复测技术要求1、复测采用的方法、使用的仪器和精度应符合相应等级的规定。所采用仪器应经过检定，并在有效检定期内。2、复测前应检查标石的完好性，对丢失和破损较严重的标石应按原测标准用同精度扩展方法恢复或增补。3、CP控制网应附合到CP0上，并采用固定数据平差；CP控制网应附合到CP上，并采用固定数据平差； 4、复测较差符合规定要求时，采用原测成果。当较差超限或需增补新点时，应在提交的复测成果中说明。5、各级平面控制网的主要技术要求应符合下列规定：1） CP0、CP、CP控制网GPS测量的精度指标应符合下表的规定；表 CP0、CP、CP控制网GPS测量的精度指标控制网级别基线边方向中误差最弱边相对中误差CP00.71/1 000 000CP1.31/180 000CP1.71/100 0002）CP控制网导线测量的主要技术要求应符合下表的规定。表 CP控制网导线测量的主要技术要求控制网级别附合长度（km）边长（m）测距中误差（mm）测角中误差（）相邻点位坐标中误差（mm）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CP4400800m51.8101/55 0003.6三等导线环（段）的测角中误差应按下式计算： 式中 f导线环（段）的角度闭合差（）； n导线环（段）的测角个数；N导线环（段）的个数；6、当复测结果与设计单位提供的成果较差超限时，应进行二次复测，查明原因。当确认设计单位成果资料有误或精度不符合规定要求时，应与设计单位协商，对成果资料进行改正；复测成果与设计单位测量成果的不符值在下列规定范围内时，应采用设计单位测量成果。1） 采用GPS复测CP、CP控制点，复测与原测成果坐标较差应满足下表的要求：表 控制点的点位精度要求(mm)控制点相对点位精度同精度复测坐标较差限差CP0D10-650 CP10 20 CP10 152）利用复测与原测相邻点间约束平差后三维或二维坐标差之差的相对精度按（1）（4）式计算，较差应符合下表的规定。 Xij=（Xj Xi）复 （Xj Xi）原 （1） Yij=（Yj Yi）复 （Yj Yi）原 （2） Zij=（Zj Zi）复 （Zj Zi）原 （3） （4）式中 相邻点间坐标差之差的相对精度； s-相邻点间的二维平面距离或三维空间距离； Xij，Yij 相邻点i与j间二维坐标差之差（m）； Zij 相邻点i与j间Z方向坐标差之差，当只统计二维坐标差之差的相对精度时该值为零（m）。表 GPS复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差控 制 网 等 级相邻点间坐标差之差的相对精度限差 CP1/130 000 CP1/80 0002） 采用导线复测CP控制点，满足相应等级规定后，应进行水平角、边长和平面点位较差的分析比较，较差应符合下表的规定。表 导线复测较差的限差控制网等级附合长度（km）水平角较差限差（）边长较差限差（mm）平面点位较差限差（mm）CP三等43.62mD15注： mD为仪器标称精度； 5.3 高程控制网复测技术要求5.3.1 测量方案高程复测应采用不低于DS1的水准仪，须经过检定，并处于检定有效期内。高程控制网复测时，水准线路必须联测到基岩水准点上，以检验深埋水准点是否发生显著沉降。高程控制网复测按二等水准测量的技术要求执行，逐点复测相邻水准点之间的高差，通过复测高差和设计高差的对比分析，确认高程控制点是否发生显著沉降，是否满足后续施工测量要求。作业前及作业过程中检查i角均应不超过15；水准尺须采用辅助支撑进行安置，测量转点应安置尺垫，尺垫选者坚实的地方并踩实以防尺垫的下沉。水准线路采用往返观测，并沿同一路线进行。每一测段均采用偶数站结束，往返观测在一日的不同时间段进行。水准测量的仪器及水准尺类型应按测量等级的要求选择，宜优先采用相应等级的数字水准仪及其自动记录功能采集数据，观测数据采用仪器内置储存器记录，并转换成电子手簿。5.3.2 技术要求表 二等级水准测量精度要求（mm）水准测量等级每千米水准测量偶然中 误差每千米水准测量全中误差限 差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平原山区二等1.02.0640.84表 二等水准测量主要技术要求等级水准仪最低型号水准尺类型视距（m）前后视距差（m）测段的前后视距累积差（m）视线高度（m）数字水准仪重复测量次数光学数字光学数字光学数字光学（下丝读数）数字二等DSZ1、 DS1因瓦503且501.01.53.06.00.32.8且0.552次表 水准测量的主要技术标准等级路线长度（km）水准仪最低型号水准尺观测次数二等水准400DSZ1、DS1因瓦往返二等水准线路跨越长江、黄河等特大河流时，应按现行国家一、二等水准测量规范跨河水准测量有关规定执行。5.4 线下工程沉降评估无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，CP的控制网测量应在线下工程沉降评估之后进行。6 CP控制点测量准备工作6.1 组织机构设置CP测量是无碴轨道施工技术中的重点工作之一。为统一全线CP测量工作的开展，总指和各指挥部组织管理、各标测量单位总工和各标监理分管副总监具体负责实施和监理的管理模式。6.2 CP标志和数据处理软件根据各单位轨道板铺设任务和总体施工组织设计，各单位须按要求配置满足要求的仪器和人员。1）CP标志CP点应设置强制对中标志，标志几何尺寸的加工误差应不大于0.05mm，平面（X，Y）和高程（H）三个方向上的重复性安装误差和互换性安装误差应不大于0.3mm。 2）CP数据处理软件CP平面网平差计算应采用铁道部评审通过的软件。数据处理软件应能够兼容目前主流的各型全站仪和各类CP标志。数据处理软件应能够对外业观测数据对规范要求的各项精度指标进行检核，并提供合格的数据处理成果。3）仪器设备用于CP测量的仪器设备应通过国家法定机构检定并在有效期内。1、全站仪应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，其标称精度应满足：方向测量中误差不大于1，测距中误差不大于（1mm+2ppm）。2、水准仪不低于DS1级，推荐使用天宝DINI和徕卡DNA03系列电子水准仪及其配套铟瓦尺。3、配套的温度计量测精度不低于0.5，气压计量测精度不低于5hpa。6.3 CP点和自由设站编号1）CP点编号：采用7位编号形式（0000300），具体要求如下：为避免长短链地段编号重复的问题，前4位采用连续里程的公里数（连续里程与施工里程对应关系见附表1），第5位正线部分为“3”，第6，7位为流水号，由小里程向大里程方向顺次编号，上行线轨道左侧的标记点，编号为奇数，处于上行线轨道右侧的标记点编号为偶数。丢失或破坏后补埋点，新点号一般可通过修改原点号中的第5位得到。CP点编号路基地段宜标绘于接触网杆（或其内侧临时基础）；桥梁地段宜标绘于挡砟墙，标志正下方0.2m；隧道地段宜标绘于标志正上方1.2m。点号标志字号应采用统一规格字模，字高为6cm的正楷字体刻绘。点号铭牌白色抹底规格为40cm30cm，红色油漆应注明CP编号。2) 自由设站编号CP测量过程中的自由设站点编号根据日期和测量组号等相关信息来进行编制，如090102A01。前6位为日期，第7位为CP测量组编号（各标段自行分配，标段连接处相邻标段的CP测量组编号不应相同），第8、9位为流水号。6.4 CP点的布设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，并应与设计轨道高程面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，应采用快干砂浆或者锚固剂进行固定，确保CP标志预埋件的稳固。6.4.1 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。图 桥梁部分CP点布置图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胜关长江大桥和黄河特大桥等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。6.4.2 路基段CP点的布设路基段使用钢筋混凝土成对浇筑CP基础另作设计，保持美观。可利用，也可不利用。CP基础直径不小于20cm，顶面高于设计轨道面至少30cm。待基础稳定后，在基础使用快干砂浆或锚固剂埋设CP标志预埋部分。 图 路基上CP点布置图6.4.3 隧道段CP点的布设隧道里一般布置在设计轨道顶面以上3050厘米的边墙内衬上，相邻CP点对相距60米左右，布置形式见下面示意图图 隧道内CP控制点布置图7 CP网测量CP控制网应采用自由设站边角交会法施测，5070m一对点。CP平面网应附合于CP、CP控制点上，每600m左右（400800m）应联测一个CP或CP 控制点，当CPII点位密度和位置不满足CPIII联测要求时，应按同精度扩展方式加密CPII控制点。7.1 CP网网形 测站（自由站点） CP控制点向CP点进行的测量（方向、角度和距离）图 CP自由设站边角交会7.2 CP网平面测量7.2.1 观测要求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 III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。CP控制网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测。当观测方向较多时，也可以采用分组全圆方向观测法。全圆方向观测应满足下表的规定。表 CP平面网水平方向观测技术要求仪器等级测回数半测回归零差测回间同一方向2C互差同一方向归零后方向值较差0.5369614696CP平面网距离测量应满足下表的规定。表 CP平面网距离观测技术要求测回数盘左和盘右半测回距离较差测回间距离较差31 mm1mm注：距离测量一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程。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CPIII点进行联测。7.2.2 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 CP平面网的主要技术指标方向观测中误差距离观测中误差相邻点的相对点位坐标方向中误差同精度复测坐标较差1.81.0mm1mm3mmCPIII平面网平差计算应采用铁道部主管部门评审通过的软件，对观测数据检核合格后，方可进行CP平面网平差计算。表 CP平面网平差后的主要技术要求控制网名称与CP、CP 联测与CP联测距离中误差点位中误差方向改正数距离改正数方向改正数距离改正数CP平面网44mm32mm1mm2mm单位权中误差宜为0.71.3；可靠性指标最小为0.15，平均为0.25。CP平面网的平差计算取位，应按下表的规定执行。表 CP平面网平差计算取位控制网名称水平方向观测值（）水平距离观测值（mm）方向改正数（）距离改正数（mm）点位中误差（mm）点位坐标（mm）CP平面网0.10.10.010.010.010.17.2.3 CP网分段与测段衔接CP可以根据施工需要分段测量，分段测量的测段长度不宜小于4km。测段间应重复观测不少于6对CP点，作为分段重叠观测区域以便进行测段衔接。施工时，CP网两端宜分别预留6对CP点，作为后续CP控制网连接区域。测段之间衔接时，前后测段独立平差重迭点坐标差值应满足3mm。满足该条件后，后一测段CP网平差，应采用本测段联测的CP、CP控制点及重叠段前测段CP点坐标进行约束平差。坐标换带处CP平面网计算时，应分别采用相邻两个投影带的CP、CP 坐标进行约束平差，并分别提交相邻投影带两套CP平面网的坐标成果。两套坐标成果都应该满足上面的精度要求。提供两套坐标的CPIII测段长度不应小于800m。7.2.4 外业记录外业记录须在现场测量时记录各测站的实际情况，它是CP测量的重要原始数据，应认真填写，在每段CP测量结束后装订存档。CP测站信息表土建 标 工区（或测量组） 段 第 页（共 页）天气：晴 阴 雨 无风 微风 大风 仪器型号和编号： / 测量时段：夜间 上午 下午 自由测站编号仪器高温度气压测量点编号棱镜高备注测量点编号棱镜高备注CP点标记示意图：北京 线路里程方向 上海说明：将自由测站编号、CP点编号应在该示意图上标记出来司镜： 记录： 监理： 年 月 日7.2.5 内业数据处理在自由设站CP测量中，测量时必须使用与全站仪能自动记录及计算的专用数据处理软件，采用软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定。观测数据存储之前，必须对观测数据的质量进行检核。包括如下内容：仪器高、棱镜高；观测者、记录者、复核者签名；观测日期、天气等气象要素记录。 检核方法可以采用手工或程序检核。观测数据经检核不满足要求时，及时提出重测，经检核无误并满足要求时，进行数据存储，提交给数据计算、平差处理。 数据计算、平差处理必须是经采用通过铁道部相关部门正式鉴定软件，在计算报告中要说明软件名称。自由设站点、CP点进行整体平差。平差计算时，要对各项精度作出评定。7.3 CP网高程测量CP高程控制网观测采用单程精密水准测量的方法进行； CP点与上一级水准点的高程联测，应采用独立往返精密水准测量的方法进行。7.3.1 联测网形1） CP控制点间的水准路线，可按如下水准路线形式进行。往测示意图如下：返测水准路线如下图所示：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。2）外业测量时，左边第一个闭合环的四个高差应该由两个测站完成，其他闭合环的三个高差可由一个测站按照后-前-前-后或前-后-后-前的顺序测量。7.3.2 主要技术要求CP高程控制网精密水准测量的主要技术要求，应符合下表的规定。精密水准测量的主要技术标准附合路线长度（km）水准仪最低型号水准尺观测次数与已知点联测环线3DS1因瓦往返单程精密水准测量精度要求应符合表4.1.2的规定。表 精密水准测量精度要求（mm）每千米水准测量偶然中 误差每千米水准测量全中误差限 差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2.04.012884注：1、K为测段水准路线长度，L附合或环线的水准路线长度， Ri为检测测段长度，K、L、Ri单位为km，n为测段水准测量站数；2、结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7 倍。CP高程网精密水准测量测站的主要技术要求，应符合下表的规定。表4.5.6 CP高程网精密水准测量测站的主要技术标准前后视距差（m）视线高度（m）两次读数之差（mm）两次读数所测高差之差（mm）20.30.50.7在下列情况下，CP高程网的外业观测值应该部分或全部重测：1 当CP高程网水准测量的测站数据质量超过表4.5.6的要求时，该测站的数据应该重测。2 当CP高程网水准路线的限差超过表4.1.2的要求时，该水准路线的数据应该重测。3 当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超限时，首先应对闭合差较大的闭合路线进行重测，重测后MW仍超限，则整个CP高程网水准测量的数据都应该重测。4 CP高程网复测时，若建网测量和复测联测上一级水准点的方法和数量相同，则约束平差后两次测量CP点高程的较差，应不大于3mm，否则复测的CP高程网数据应补测或重测。CP高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容，应该包括：测站数据检核、水准路线数据检核，当CP水准网的环数超过20个时还要进行每千米水准测量的高差全中误差的计算。7.3.3 桥面高程传递当桥面与地面间高差大于3m，线路水准基点高程直接传