京沪高速铁路CPIII控制高程测量培训

京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 京沪高速铁路京沪高速铁路 轨道控制网轨道控制网 CP 高程测量高程测量 中铁第四勘察设计院集团有限责任公司 二 OO 九年七月 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 京沪高速铁路京沪高速铁路 轨道控制网轨道控制网 CP 高程测量高程测量 编制者 中铁第四勘察设计院集团有限公司航察处 夏艳军 审核者 中铁第四勘察设计院集团有限公司航察处 郭良浩 处总工程师 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 目目 录录 1 无砟轨道高程测量执行的标准及规范无砟轨道高程测量执行的标准及规范 1 2 轨道控制网轨道控制网 CP 高程测量高程测量 1 2 1 CP 控制网测量设备 1 2 2 CP 高程控制点精度要求 1 2 3 CP 控制点高程测量一般规定 3 2 4 CP 控制网测量方法 3 2 5 CP 控制点高程测量数据处理 8 3 特殊情况下的特殊情况下的 CP 控制网高程测量控制网高程测量 8 3 1 区域沉降区的 CP 控制网高程测量 8 3 2 连续梁等特殊结构的 CP 控制网高程测量 9 4 CP 加密高程测量及高程上桥的方法加密高程测量及高程上桥的方法 9 5 CP 高程复测方法与技术要求高程复测方法与技术要求 10 6 CP 控制网高程评估验收程序 标准和要求控制网高程评估验收程序 标准和要求 11 7 CP 控制网的维护控制网的维护 11 8 其它有关事宜其它有关事宜 11 9 上交资料上交资料 11 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 1 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CP 高程高程测测量量 轨道控制网 CP 是沿线路布设的三维控制网 起闭于基础平面 控制网 CP 或线路控制网 CP 及线路水准基点 应在线下 工程竣工 通过沉降变形评估后施测 为无砟轨道铺设和运营维护的 三维基准 无砟轨道铁路工程测量高程控制网为两级布设 第一级为线路 水准基点控制网 二等 第二级为轨道控制网 CP 高程控制测 量 精密 所有 CP 平高共点 1 无砟轨道高程测量执行的标准及规范 1 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定 铁建设 2006 189 号 2 国家一 二等水准测量规范 GB T 12897 2006 3 国家三 四等水准测量规范 GB 12898 91 4 工程测量规范 GB50026 2007 5 精密工程测量规范 GB T 15314 1994 2 轨道控制网 CP 高程测量 2 1 CP 控制网测量设备 用于 CP 控制网高程测量的水准仪 标称精度应满足每公里水准测量往返 测高差中数测量的中误差优于 0 3mm km 水准尺应采用整体因瓦水准标尺 与水准仪配套的尺垫 其重量应不低于 3kg 与水准仪配套的脚架 应采用木质脚架 2 2 CP 高程控制点精度要求 CP 控制点水准测量应按 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定 中的 精密水准 测量的要求施测 CP 控制点高程测量工作应在 CP 平面测量完成 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 2 后进行 并起闭于二等水准基点 且一个测段联测不宜少于三个水准点 精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪 电子水准仪每千米水准测量 高差中误差为 0 3mm 配套因瓦尺 使用仪器设备应在检定期内 每年必须对 测量仪器精确度进行一次检定 每天使用该仪器之前 根据自带的软件对仪器进 行检验和校准 1 精密水准测量精度要求 精密水准测量精度要求表 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 精密水准 2 0 4 012 L 8 L 8 L 4 L 注 表中 L 为往返测段 附合或环线的水准路线长度 单位 km 2 精密水准测量的主要技术标准要求 精密水准测量的主要技术标准 观 测 次 数 等级 每千米高 差全中误 差 mm 路线长度 km 水准仪 等级 水准尺 与已知点 联测 附合或环线 往返较差 或闭合差 mm 精密水准42DS1因瓦往返往返8 L 注 L 为往返测段 附合或环线的水准路线长度 单位 km 3 精密水准观测应符合以下要求 精密水准观测主要技术要求 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 等级 水准仪 最低型 号 水准尺类 型 光学 数字 光学数字光学数字 光学 下丝 读数 数字 数字水 准仪重 复测量 次数 二等DS05因瓦 50 3 且 50 1 0 1 5 3 0 6 0 0 3 2 8 且 0 55 2 次 精密 水准 DS05因瓦 60 3 且 60 1 5 2 0 3 0 6 0 0 3 2 8 且 0 45 2 次 DS1因瓦 100 100 三等 DS2 双面木尺 单面条码 75 75 2 0 3 0 5 0 6 0 三丝能 读数 0 35 1 次 因水准路线较短 故不设间歇点 使用双摆位自动安平水准仪时 不计算基辅分划读数差 对于数字水准仪 同一标尺两次读数差小于 0 4mm 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 3 上述观测限差超限时 重新观测 2 3 CP 控制点高程测量一般规定 轨道控制网 CP 控制点的高程测量起闭于线路水准基点 CP 控制点与上 一级水准点的高程联测应采用往返测精密水准测量 轨道控制网 CP 控制点间的高程网测量 可采用 3 种水准测量方法中的任 意一种进行 CP 控制点间的高程网的构网形式及其与上一级水准点联测应符合 相关规定 当采用单程观测时 每相邻 4 个 CP 点之间应构成水准闭合环 区段之间衔接时 前后区段独立平差重叠点高程差值应满足 3mm 满足该 条件后 后一区段 CP 网平差 应采用本区段联测的线路水准基点及重叠段前 一区段连续 1 2 对 CP 点高程成果进行约束平差 当桥面与地面间高差大于 3m 线路水准基点高程直接传递到桥面 CP 控制 点上困难时 宜采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量法传递 CP 高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容包括 测站数据检核 水 准路线数据检核 联测线路水准基点的高差闭合差 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 相邻 CP 点高差中误差应不大于 0 5mm 2 4 CP 控制网测量方法 2 4 1 中间设站三角高程测量法中间设站三角高程测量法 采用中间法三角高程原理 用测站点到 CP 点间的高差 进一步计算出相 邻两 CP 点间的高差 该方法类似于 GPS 网基线的差分处理 其实质是用于减 弱地球曲率与大气折光的影响 单个自由测站形成的三角高差情况和多个自由测 站形成的 CP 三角高程网图形 见下图 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 4 单个测站形成的 CP 三角高程网网形示意图 多个测站形成的 CP 三角高程网网形示意图 CP 三角高程网建网需注意的事项 1 可以根据 CP 平面测量的边角观测值 采用 CP 三角高程网建网测量 技术 进行 CP 高程网的建网测量 2 应根据经过球气差改正后的自由测站到个 CP 点的单向三角高差 计算 相邻点间的高差 3 用于构建 CP 三角高程网的 CP 平面网观测值 除满足 CP 平面的外 业观测要求外 还要满足各测回竖直角测量的竖盘指标差互差和竖盘指标差互差 的限差要求 CP 三角高程网外业观测的主要技术指标 应满足下表要求 CP 三角高程网外业观测的主要技术指标 全站仪标称精度测回数 测回间距离 较差 标志误差 测回间竖盘指标 互差 测回间竖直角互差 方向测量误差 1 距离测量误差 1mm 1ppm 3 1mm X Y Z 方向 1mm 9 6 4 CP 三角高程网应每 2km 与就近的线路水准基点进行高程联测 联测方 法应采用独立往返水准测量的方式进行 联测的进度为精密水准测量 5 由不同测站测量的 CP 三角高程网中的同名高差 应采用按距离长短加 权平均的方法进行合成 6 CP 三角高程网含有自身的闭合高程路线和与线路水准基点构成的符合 高程路线 闭合和符合高程路线的高差闭合差 每公里高差测量的偶然中误差以 及全中误差 应该满足精密水准测量的相应限差要求 7 CP 高程网应采用约束线路水准基点的方法进行严密平差 平差后的各 项精度指标应满足下表的要求 CP 三角高程网平差后的精度指标 高差改正数高差中误差高程中误差平差后相邻点高差相对中误差 1mm 1mm 2mm 1mm 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 5 2 4 2 单侧贯通往返水准测量法单侧贯通往返水准测量法 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 对侧的水准点在摆站时就近联测 往测水准路线如下图 1 所示 图 1 往测水准路线示意图 返测水准路线如下图 2 所示 图 2 返测水准路线示意图 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 6 观测顺序 1 光学水准仪观测 奇数测站照准标尺分划顺序为 A 后视标尺基本分划 B 中视标尺基本分划 C 前视标尺基本分划 D 前视标尺辅助分划 E 中视标尺辅助分划 F 后视标尺辅助分划 偶数测站照准标尺分划顺序为 G 前视标尺基本分划 H 中视标尺基本分划 I 后视标尺基本分划 J 后视标尺辅助分划 K 中视标尺辅助分划 L 前视标尺辅助分划 2 数字水准仪观测 奇数测站照准标尺分划顺序为 A 后视标尺 B 前视标尺 C 中视标尺 D 前视标尺 E 中视标尺 F 后视标尺 偶数测站照准标尺分划顺序为 G 前视标尺 H 中视标尺 I 后视标尺 J 后视标尺 K 中视标尺 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 7 L 前视标尺 2 4 3 单程闭合环水准测量法单程闭合环水准测量法 CP 点之间的水准路线 采用下图 3 所示的水准路线形式进行 仅第一环和 最后一个环各边往返观测 由往测转为返测时 两支标尺应互换位置 并应重新 整置仪器 CP3 1CP3 3CP3 5CP3 7CP3 9CP3 11CP3 13CP3 29CP3 31 CP3 2CP3 4CP3 6CP3 8CP3 10CP3 12CP3 14CP3 30CP3 32 CP3 33 CP3 34 60m 10m 图 3 CP 点之间的水准路线示意图 观测顺序 1 光学水准仪观测 奇数测站照准标尺分划顺序为 A 后视标尺基本分划 B 前视标尺基本分划 C 前视标尺辅助分划 D 后视标尺辅助分划 偶数测站照准标尺分划顺序为 E 前视标尺基本分划 F 后视标尺基本分划 G 后视标尺辅助分划 H 前视标尺辅助分划 2 数字水准仪观测 奇数测站照准标尺分划顺序为 A 后视标尺 B 前视标尺 C 前视标尺 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 8 D 后视标尺 偶数测站照准标尺分划顺序为 E 前视标尺 F 后视标尺 G 后视标尺 H 前视标尺 测站数为偶数 一般为 6 或 8 个 2 5 CP 控制点高程测量数据处理 在数据存储之前 必须对观测数据作各项限差检验 检验合格时 进行必要 顺序整理 计算与检核者签名后进行存储 检验不合格时 对不合格测段整体重 测 至合格为止 CP 控制点高程测量应严密平差 平差计算取位下表中精密水准测量的规定 执行 精密水准测量计算取位 等级 往 返 测 距离总和 km 往 返 测 距离中数 km 各测站高 差 mm 往 返 测高差总 和 mm 往 返 测高 差中数 mm 高程 mm 精密水准0 010 10 010 010 10 1 水准网平差包括经典平差 拟稳平差及伪逆平差 无砟轨道高速铁路精密工程测量 不仅需要精密仪器和严格遵守操作规范 更重要的是采用合理可行的测量数据平差处理方法 TSDI HRSADJ 精密工程测 量平差软件 中包含专门针对高精度工程测量的高程数据处理方法 具有水准网 平差 水准闭合环能自动搜索并计算的功能 可采用经典平差 拟稳平差和伪逆 平差三种不同平差模式下平差 且平差结果可相互转换 3 特殊情况下的 CP 控制网高程测量 3 1 区域沉降区的 CP 控制网高程测量 区域沉降区的 CP 控制网高程测量 所使用的二等水准基点 应该是最近 一个月左右复测的最新成果 时间间隔长的二等水准基点高程坐标不能如实反映 高程近况 使用时应当注意 CP 建网必须在沉降评估通过之后进行 CP 控制网高程测量结束后 如果间隔时间长没有铺轨 应该重新进行二等 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 9 水准复测和 CP 高程复测 复测成果合格后方能铺轨 CP 高程复测后 发现高程沉降较大 超出规范要求 常规方法不能解决 需要调整设计坡度时 应及时通报总体组相关负责人 协商解决 3 2 连续梁等特殊结构的 CP 控制网高程测量 大跨度连续梁等特殊结构的 CP 控制网高程测量 是整个 CP 高程测量的 一个难点 由于连续梁中间的 CP 标志不是设在固定端 其平面和高程坐标会 随着桥梁的上端的伸缩形变 温度等因素 而变化 因此连续梁中间位置的 CP 高程在复测时 有可能超限 通常要求铺轨时在与测量时相同外部气候条件 下进行 南京大胜关长江大桥及济南黄河大桥等超大跨度的特大桥 其高程的解决方 案需等 CP 高程成果出来后再根据实际情况研究解决 建议作为科研攻关项目 进行研究 4 CP 加密高程测量及高程上桥的方法 CPII 加密测量按照二等水准要求进行 加密点可以设在一般地面 也可设在 桥上 当桥面与地面间高差大于 3m 地面水准点高程无法直接传递到桥面 CP 点 上时 应选择桥面与地面间高差较小的地方进行 CP 点高程上桥测量 高程上 桥测量可采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量与几何水准测量相结 合方法进行 中间设站三角高程测量应满足表 4 3 的主要技术要求 采用该方法传递高程 时 前后视必须使用同一个棱镜 且观测过程必须确保棱镜高度不变 仪器到棱 镜的距离宜小于 100m 仪器到前视棱镜和后视棱镜的距离应尽量相等 一般差 值不宜超过 5m 观测时 应测量温度 气压值 并进行边长改正 高程引上桥后的高差 三角高程高差 需注意与相连段的水准基点构成闭合 环 检查闭合环中每段高差的往返不符值 环闭合差等相关技术指标 保证三角 高程有检校过程 表 4 3 不量仪器高和棱镜高的三角高程测量技术要求 垂直角测量距离测量 测 回 数 两次读 数差 测回间指标 差互差 测回间竖 直角互差 测回 数 每测回 读数次 数 四次读 数互差 mm 测回间 距离互 差 mm 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 10 4 4 0 5 0 5 044 3 0 5 0 中间设站三角高程测量方法 就是在没有仪器高和棱镜高量取误差的情况下 求出点 A 和点 B 的高差 其测量原理 见下图 4 所示 v B A Sa a b Sb h ha hb I v h hab 不量不量仪仪器高 棱器高 棱镜镜高的中高的中间设间设站三角高程站三角高程测测量原理示意量原理示意图图 也可在同一侧设置观测点 如图 5 H 1 3 约250米 2 图 5 5 CP 高程复测方法与技术要求 CP 高程复测的方法和技术要求需要满足规范要求 按照精密水准测量技术 要求进行复测 CP 高程网复测采用的精度指标 计算软件及联测上一级线路水准基点的方 法和数量均应与原测相同 CP 点复测与原测成果的高程较差应 3mm 且相邻 点的复测与原测高程成果增量较差应 2mm 较差超限时应结合线下工程结构和 沉降评估结论进行分析判断 并根据分析结论采取补测或重测措施 高程成果增 量较差应按式计算 京沪高速京沪高速铁铁路无路无砟轨砟轨道道 CPIII 高程高程测测量量 11 Hij Hj Hi 复 Hj Hi 原 6 CP 控制网高程评估验收程序 标准和要求 CP 控制网高程评估验收程序与平面相同 其成果报告 技术报告 平差计 算报告与 CP 控制网平面一起成册 不单列 CP 控制网高程验收标准是检查外业数据表格 测段往返测高差不符值超限 每千米高差偶然中误差 M 附合路线或环线闭合差及每千米高差全中误差 MW 等一系列精密控制测量的技术数据及指标 满足精