XX高速铁路精密测量控制网复测及构筑物变测技术书.doc

1 XXXX 高速铁路精密测量控制网复测及构筑物变测技术书高速铁路精密测量控制网复测及构筑物变测技术书 高速铁路是由性质迥异的构筑物 桥 隧 涵 路基等 和轨道组成 它们相互依存 相互补充 共同构成刚度均匀的线路结构 为确保高速铁路 线桥设备状态良好和动车组持续安全 平稳运行 需要在设计阶段建立并维 持一套满足设计 施工 运营维护需要的高精度精密测量控制网 投入运营的郑西高速铁路在施工阶段已经进行了精密测量控制网的复测 构筑物沉降变形监测等系统性的工作 在运营阶段还须继续开展此项工作 一 方案编制依据 一 方案编制依据 依据 高速铁路工程测量规范 TB10601 2009 以及部运输局颁发的 高速铁路运营沉降监测管理办法 运基线路 2010 554 号 等技术文件 编制西安局郑西高速铁路精密测量控制网复测及构筑物沉降变形监测技术方 案 二 工作范围 二 工作范围 郑州至西安高速铁路全长 458 88 公里 设计行车速度为 350km h 按双 线建设 全线铺设 CRTS 型双块式无砟轨道 2010 年 2 月 6 日正式开通运营 三 工作内容 三 工作内容 工作内容包含两个方面 1 基础平面控制网 CP 线路平面控制网 CP 轨道控制网 CP 线路水准控制网的复测 保证各级控制网的完整性和可靠性 2 2 基于精密测量控制网建立 完善沉降变形监测网 对线路构筑物进 行沉降变形监测 建立变形监测数据库 并对监测数据进行分析 评估 指 导运营维护 二 工程概况二 工程概况 一 概况 一 概况 郑州至西安高速铁路在陕西省境内 线路自华阴市华山北站开始 出站 跨过长涧河后依县道 X319 西行 跨柳叶河 罗夫河 方山河 沟岭河 罗纹 河 抵达华县城北 跨石堤河 遇仙河并两次跨越渭河后 在渭南市北郊设 渭南北高架站 后向西跨戏河 零河 侯西铁路 到临潼东站 继续向西跨 灞河后抵西安市北郊 新建西安北站 郑西高速铁路主要技术标准为 铁路等级为高速铁路 双线 最小曲线 半径 7000m 正线线间距 5 0m 最大坡度 20 到发线有效长度 650m 电力牵引 机车类型为动车组 列车运行自动控制 行车指挥综合调 度集中 在建的大西高速铁路从渭南北至西安北站与郑西高速铁路并行 两线间 距为 18m 400m 二 自然特征与地质概况 二 自然特征与地质概况 1 1 沿线地形 地貌沿线地形 地貌 线路行经于渭河冲积平原东南部 南倚秦岭 北临黄河支流渭河 总体 地势由南向北呈阶梯状降低 西略高于东 线路经过地区大致可分为三个地 貌单元 黄土台塬区 山前 塬前 洪积扇区 河流冲积平原区 这些地貌 单元总体上呈东西向延伸 南北向交替 条带状展布 3 黄土台塬区主要分布于豫陕省界至华阴段 塬面平坦开阔 地势由南向 北微倾 高程一般 400 600m 台塬上一般发育深切沟谷 切深 100 200m 塬边及深切沟谷侧向及溯源侵蚀明显 塬边 冲沟岸坡滑坡和坍塌体常见 山前 塬前洪积扇区主要分布于华山 骊山山前 黄土塬前地带 地势 南高北低 呈东西向波状起伏 由各期洪积扇组成 高程变化一般 350 400m 之间 扇体间多相连 区内多为南北向河流 河床较宽 以下切为主 个别 沟谷有冲 洪积物轻微淤积 河流冲积平原区主要由渭河及其支流的一级和二 三级阶地组成 渭河 两岸支流发育 一般多呈南北流向 一级阶地低平开阔 高程 325 350m 之 间 二 三级阶地沿东西向呈不连续分布 略向北倾 阶面平坦 高程 350 420m 之间 后缘与洪积扇或黄土塬陡坎相接 二 三级阶地间和一 二 级阶地间也有较明显的陡坎 2 2 工程地质工程地质 1 1 地层岩性地层岩性 沿线所经地区地层以第四系全新统 上更新统 中 下更新统为主 厚 度大于 200m 2 2 地质构造地质构造 所经大地构造单元为中期准地台渭河断陷盆地 为一东西向狭长分布的大 型块状断陷盆地 地处中期准地台内的鄂尔多斯地块与秦岭褶皱带的过渡地 段 受鄂尔多斯地块运动及秦岭褶皱带构造运动的影响 产生了许多相应的 断裂构造 主要断裂近东西向 另有北东 北西向断裂 线路绕避了华山山前断裂 F5 渭南塬前断裂 F4 等活动性较强的断裂 4 3 3 不良地质及特殊岩土不良地质及特殊岩土 线路走行于渭河盆地平原区 不良地质现象主要是黄土塬边及其上冲沟 内的一些坡面变形如滑坡 错落 坍塌 坡面溜坍 以及人为坑洞 砂土地 震液化等 本线特殊岩土主要为湿陷性黄土 松软土 膨胀土 人工填土 饱和软黄 土等 湿陷性黄土 测区内黄土湿陷类型可分为自重湿陷性和非自重湿陷性两类 黄土的湿 陷性与黄土场地所处的地貌单元关系密切 一般一级阶地及山前洪积扇上的黄土以 级非自重湿陷性为主 湿 陷土层厚 2 15m 自重湿陷性黄土主要分布于高阶地 黄土塬 塬前洪积扇 湿陷等级以 级自重为主 湿陷性土层厚 10 25m 局部厚达 30m 以上 此外 在黄土塬 高阶地边 局部有黄土陷穴分布 线路附近未见 松软土 本线的松软土 在渭河冲积平原区广泛分布 土层多为砂质黄土 粉土 粉质黏土及部分粉 细砂 分布多在 10m 以上 局部深达 20m 呈互层状 厚 2 15m 不等 膨胀土 潼关一带黄土台塬上的第四系中 下更新统砂质黄土中夹有厚度 1 9m 不等古土壤 粉质黏土 层 该土层自由膨胀率一般在 42 48 阳离子交 换量 CEC NH4 68 7 140 mol kg 蒙脱石含量 7 51 13 属膨胀土 5 人工填土 人工填土主要在沿线城镇 道路 河堤等处分布 可分为杂填土和素填 土两类 物质组成主要以生活及建筑垃圾为主 土的均匀性差 具高压缩性 4 4 水文地质特征水文地质特征 河流水系发育 主要河流渭河为黄河中游主干支流 线路跨越诸多渭河 的南北向支流 河流多有常年流水 雨季常有山洪暴发 水质对混凝土无侵 蚀性 沿线地下水类型主要为松散岩土类孔隙潜水和孔隙承压水 其补给来源 主要为大气降水 河水 灌溉水 水塘等地表水垂直入渗及基岩裂隙水的侧 向补给 5 5 气象特征气象特征 本区属暖温带半湿润大陆性季风气候 四季分明 春秋适宜 夏热多雨 冬寒干燥 年平均气温 13 2 13 7 最冷月平均气温 1 2 0 5 最 热月平均气温 26 1 27 3 极端最高气温 43 0 极端最低气温 19 4 年平均降水量 500 5 608 9mm 沿线最大季节冻土深度约为 0 30m 三 方案编制技术依据三 方案编制技术依据 1 高速铁路工程测量规范 TB10601 2009 2 高速铁路运营沉降管理办法 运基线路 2010 554 号 3 客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南 铁建设 2006 158 号 4 国家一 二等水准测量规范 GB T12897 2006 6 5 铁路工程卫星定位测量规范 TB10054 2010 6 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 2009 20 号 7 郑西铁路客运专线精密测量网复测成果编制要求 郑西公司 8 高速铁路设计规范 试行 TB10621 2009 9 测绘成果质量检查与验收 GB T 24356 2009 四 精密测量控制网的复测四 精密测量控制网的复测 一 既有精密测量控制网的建立及复测过程 一 既有精密测量控制网的建立及复测过程 郑西高速铁路在建设期间依据 客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂 行规定 建立了较为完整的精密测量控制网体系 其中平面精密控制测量网 按分级布设的原则建立了基础平面控制网 以下称为 CP 网 线路平面控 制网 以下称为 CP 网 和轨道控制网 以下称为 CP 网 其中 CP 网按 原暂规铁路 B 级 基本等同 高速铁路工程测量规范 的二等 GPS 以下均 称为二等 CP 网按原暂规铁路 C 级 基本等同 高速铁路工程测量规范 的三等 GPS 以下均称为三等 CP 平面采用自由测站边角交会法进行施测 线路水准基点控制网布设了深埋水准点和普通水准点 按二等水准测量技术 要求实施 CP 控制网高程按精密水准测量技术要求实施 郑西高速铁路 CP CP 平面控制网及线路水准基点控制网从建立到静 态验交期间共测量 4 次 其中首次测量在 2006 年 11 12 月完成 复测分别 在汶川地震前的 2008 年 2 3 月 汶川地震后的 2008 年 6 月 2009 年 8 月 9 月间完成 CP 控制网由施工单位在 2008 2009 年无砟轨道铺设前 建立 7 1 CP 1 CP CP CP 平面控制网及线路水准基点控制网平面控制网及线路水准基点控制网 1 1 首次测量首次测量 2006 年 11 月 根据郑西公司安排及施工需要 进行了 CP CP 网及 应急二等高程控制网测量 高程控制网要求水准基点的稳定 一般地区至少 需经过一个雨季 冻土地区还需经历一个解冻期 根据郑西施工情况 很难 按这一规定实施 为满足施工需要 按应急的方式进行二等水准测量 即应 急二等高程控制网测量桩点采用原定测桩 CP CP 桩 测量按二等水准 测量技术要求执行 其中 CP 及 CP 桩点全部重新埋设 按网连接或边连接方式构网采用 GPS 方式施测 其中 CP 按铁路二等 CP 按铁路三等 GPS 测量技术要求实 施 CP 网采用一点一方向平差方法进行约束平差 解决了 GPS 网因国家三 角点不兼容造成的 GPS 网扭曲的问题 CP 网采用 CP 网成果进行二维约束 平差 正式的线路水准基点控制网除部分桩点采用 CP 桩点外 另单独埋设了 水准点 其中含深埋水准点 9 个 深埋水准点的埋设深度在 20 30 米之间 水准点的埋设于 2007 年 4 月前完成 在经过一个雨季后于 2007 年 11 月进行 了施测 施测按二等水准测量技术要求进行 施测时联测了正式水准点和应急二 等水准点 对应急二等水准点的正式成果和应急成果进行了高程成果比较 经评估可以启用正式二等水准测量成果 8 2 2008 2 2008 年震前复测 年震前复测 20082008 年年 2 2 月 月 3 3 月 月 由郑西公司安排 2008 年 2 月 3 月对平面及高程控制网进行了复测 对破坏的桩点进行了补桩 并采用与首次测量相同的技术要求进行了测量 复测精度满足原暂规要求 对测量成果文件进行了更新 3 2008 3 2008 年震后复测 年震后复测 20082008 年年 6 6 月 月 2008 年 5 月 12 日汶川地震后 经郑西公司安排 为查明地震对郑西沿线 各等级控制桩点稳定性的影响 于 6 月间进行了平面及高程控制网复测 其 中平面控制网的复测由设计单位进行 线路水准基点控制网的复测由施工单 位进行 并对测量成果文件进行了更新 4 2009 4 2009 年复测 年复测 20092009 年年 8 8 月 月 9 9 月 月 在郑西静态验收期间 进行了平面和高程精测网的第三次复测 对破坏 的桩点重新按技术要求进行了埋设 并对全线 CP CP 和线路水准基点控 制网复测 重新提交了补充成果设计文件 保证了测量成果的完整性 为后 续运营阶段的维护奠定了基础 2 2 轨道控制网 轨道控制网 CP CP 的施测 的施测 轨道控制网的建立由中铁二十三局 中铁一局和中铁十七局在铺设底座 板之前完成 成果用于底座板 整体道床施工和轨道精调等工作 全线采用 统一的测量标志 采用自动目标识别与照准 ATR 功能的全站仪施测 棱镜 采用 Sinning 专用棱镜 二 复测工作内容 二 复测工作内容 9 精密测量控制网是运营阶段沉降变形监测和轨道几何状态检测的基础 要在运营期间保证其高精度和完整性 需要进行定期的维护 复测 运营期 间的维护 复测工作包括 1 CP CP CP 水准基点等各桩点的完整性普查 丢失 破损 的予以补埋 CP 标志生锈或破损的重新埋设 其中桥梁段线下加密水准基 点按每 1000 米一个补充埋设 尽量和 CP CP 桩共用 路基段按每 600 米一个补充埋设 路基段埋设的加密水准基点和用于监测路基段水平位移监 测点共桩 2 桥梁地段在桥梁防撞墙上布设加密 CP 点和加密水准点 3 CP 网 CP 部分网点 线路水准基点网的复测及加密水准基点 桥 上加密 CP 点 桥上加密水准点的测量 4 CP 平面和高程网的复测 复测完成以后 CPI 控制网为桥上加密 CP 网提供起闭的基准 桥上加 密 CP 网为 CP 网提供平面起闭的基准 线路水准基点网为桥上加密水准点 和 CP 网提供高程基准 CP 平面 高程网为轨道运营维护提供基准 三 坐标系统与高程基准 三 坐标系统与高程基准 复测采用原设计的工程独立坐标系统及高程基准 工程独立坐标系统采 用 1980 西安坐标系基本椭球参数 其边长投影在对应的线路设计平均高程面 上 轨面高程 投影长度的变形值不大于 10mm km 设计参数见表 4 1 高程基准 采用 1985 国家高程基准 10 表表 4 14 1 坐标系设计参数坐标系设计参数 中央子午线抵偿面大地高 m 高程异常 m 110 10 3500 109 40 3500 109 10 3600 108 40 3900 四 各等级控制网桩橛的普查与埋设 四 各等级控制网桩橛的普查与埋设 1 1 控制网桩点的完整性普查控制网桩点的完整性普查 为了使各等级控制网在线路运营 维护期间有效地发挥作用 必须保证 控制网的完整性 各等级控制网在郑西静态验收前进行了完整的复测 并对 丢失和破坏的桩点进行了补设 由于很多桩点不在铁路征地范围内 丢失和 破损在所难免 因此在复测开展前 对各等级平面和高程控制网的桩点进行 普查 对普查发现损坏或丢失 生锈的桩点根据具体情况分别处理 2 2 控制网桩点补设 埋设原则控制网桩点补设 埋设原则 CP 原方案按对点布设 其中一点靠近线路 另一点为方位点 当靠近 线路的桩点破损或丢失时 重新补设 方位点丢失时 不再补设 CP 原方案按每 600 1000m 布设一个 本次测量时在桥梁的防撞墙和 路基的混凝土支撑层上按 600 800m 布设加密 CP 点 水准基点破损或丢失时 重新补设 并在桥梁段按约间隔 1000 米左右一 个埋设加密水准基点 可以 CP CP 桩点共用 华山北站和临潼东站路 基段按 600 米左右一个埋设加密水准基点 可以 CP CP 桩点共用 CP 标志破损或丢失 重新补设 标志生锈时 予以处理 锈蚀严重的 重新补设 11 各等级桩点补设时 为与原点号相区别 编号在原点号后加 B 加密 CP 点编号为 JCP 为 3 位序号 加密水准点编号为 JBM 为 3 位序号 埋设完毕 并制作点之记或点位说明 3 3 控制网桩点补设选点及埋石控制网桩点补设选点及埋石 CP CP 及线路水准基点 含加密水准基点 标志均采用直径 20mm 长 30mm 的不锈钢材料 下部采用普通倒 T 字型钢筋焊接而成 其顶部为圆球形 并刻 0 5mm 深的十字分划丝 便于平面点和高程点共用 控制点标志见图 4 1a 图 4 1a 控制点标志 图 4 1b 控制点标志 12 图 4 2a 二等水准点 二等 GPS 平面控制点点标石埋设图 单位 mm 注 1 盖 2 土面 3 砖 4 素土 5 冻土线 6 贫混凝土 图 4 2b CP 及三等平面控制点标石埋设图 单位 mm 注 1 盖板 2 地面 3 保护井 4 素土 5 冻土线 6 混凝土 CP 二等线路水准基点及 CP 点均采用预制混凝土桩点 桩点尺寸见 图 4 2a 和图 4 2ab 一般埋设在距离线路 100m 以内 土质坚实 安全僻静 观测方便和利于长期保存的地方 CP 标志为具有强制对中的精加工部件 如破损 生锈需重新钻孔补设 标志见图4 3 图 4 3 CP 标志 在桥梁段及路基段车站内段 补设的CP 点位与原设点位置基本同高 在距离原点位10cm的大里程方向 在路基段车站外补设的CP 点埋设于接触网基础上 自基础顶面垂直向 下埋标 由于垂直向下埋标时 原sinning棱镜套件无法使用 因此需要采用 13 专门的CP 预埋件及棱镜连接杆和高程测量连接杆 铁一院设计 已在包西 西宝客专采用 如果不具备埋设在接触网基础上的条件 则在辅助立柱上 原点位下方5cm处埋设CP 测量标志 4 4 加密加密 CP CP 点的选点 埋设点的选点 埋设 加密CP 控制点标志采用图4 1b所示的标志 均采用钻孔埋标方式并使 用锚固剂将标志锚固 标志高于埋设面3mm 在桥梁部分 加密CP 点埋设于桥梁的固定支座顶端的防撞墙顶面 纵 横向均固定 在路基部分 加密CP 点埋设于混凝土支持层上 加密 CP 点间距为 600 800m 选点 埋设时 应尽量注意错开声屏障 的影响 注 在施工阶段的 CP 测量过程中 桥梁 路基段已按上述要求埋设了 部分加密的 CP 点 五 五 CP CP 网的复测及加密网的复测及加密 CP 网点的测量网点的测量 CP 网进行完整复测 按二等 GPS 网技术要求实施 同时将路基段埋设 水平位移监测网基桩也按二等 GPS 网技术要求联测到 CP 网中 CP 网进行 完整复测 CP 网复测及桥上加密 CP 网测量按三等 GPS 网技术要求实施 1 1 仪器选用仪器选用 复测拟采用标称精度为 5mm 1ppm 的 Leica 530 或 GX1230 双频 GPS 接收 机 投入使用的 GPS 接收机必须经过专业部门的检定 并在有效检定期内 安置天线采用三脚架和对中精度小于 1mm 的光学对中器 作业前光学对中器 进行检校 14 2 2 观测要求观测要求 观测前 进行时段设计 避开少于4颗卫星的时间窗口 选择最佳时段 CP 二等GPS网和CP 三等GPS网施测基本技术要求见表4 2 表表 4 24 2 GPSGPS 网施测基本技术要求网施测基本技术要求 等 级 项 目 二等三等 卫星截止高度角 15 15 同时观测有效卫星数 4 4 有效时段长度 min 90 60 观测时段数22 数据采样间隔 s 1515 接收机类型双频双频 静 态 测 量 GDOP 6 8 CP CP 网采用边联结方式构网 形成由三角形或大地四边形组成的带 状网 CP 与 CP 联测构成附合网 外业 GPS 测量分组观测 每组 台仪器 一个时段观测完毕后 仪器同时 搬站 搬站方式见下图 4 4 图 4 4 GPS 测量搬站示意图 观测前 按照技术要求统一配置 GPS 接收机参数 作业时天线严格置平 对中 对中误差小于 1mm 每个时段测前 测后从三个不同方向各量天线高一 次 较差值小于 2mm 取均值作为最后成果 双时段观测时第二时段必须重新 整置对中仪器 重新量取天线高度 15 接收机开始记录数据后 要及时将测站名 天线高等信息输入 GPS 控制 手簿 在测量过程中 作业员应时刻注意 GPS 观测状况 及时处理各种特殊 情况 并对异常情况做必要的记录 3 3 数据处理数据处理 1 1 基线处理基线处理 基线解算使用 Leica 公司的商用软件 LGO7 0 采用广播星历为起算数据 所有基线矢量采用双差固定解 在计算中加入对流层改正 计算同一时段观测 值的数据剔除率应小于 10 基线解算质量应符合表 4 3 的要求 表表 4 34 3 基线质量检验限差表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 无约束平差基线分量改正数 3 x V 3 y V 3 z V 约束平差前后基线分量改正数 较差 2 vx d 2 vy d 2 vz d 上面各式中 相应等级规定的精度 按环平均边长或基线边长由 下式计算 22 dba a 固定误差 mm 取 5mm b 比例误差系数 mm km 取 1mm km d 相邻点间距离 km n 闭合环边数 16 当检验发现基线质量不能满足要求时 应对施测数据进行全面分析 并 对其中部分数据进行补测或重测 必要时 全部数据应进行重测并做好质量 检查记录 2 2 网平差网平差 网平差采用 COSA GPS 或 TGPPS 数据处理软件进行计算 基线的质量检验符合要求后 进行三维无约束平差 在三维无约束平差 合格后 应固定网中稳定的 CP 控制点的坐标 进行二维约束平差 无约束 平差基线分量改正数和约束平差基线分量改正数应符合表 4 3 的要求 2006 年建网时 CP 网平差采用一点一方向的二维整体平差方法 运营 期间 CP 网复测平差时 需对 CP 网点的稳定性进行分析 结合 2009 年最 近一次复测时采用的起算点情况 选择 4 个稳定的 CP 点作为固定点进行二 维整体平差 CP 网平差时 采用复测合格的 CP 点进行二维约束平差 CP 及 CP 网二维约束平差精度指标应满足表 4 4 的要求 表 4 4 CP CP 网约束平差精度指标要求 等 级 基线方位角中误差 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 CP 二等 GPS 网1 31 2500001 180000 CP 三等 GPS 网1 71 1800001 100000 加密 CP 网成果计算时 首先对网中 CP CP 点的稳定性进行分析 确认联测的 CP CP 成果可靠后 固定全部 CP 点 部分 CP 点的坐标 成果进行平差计算 17 3 3 投影换带投影换带 网平差完毕 采用铁一院编制的 勘测坐标计算 软件 采用原设计坐 标参数进行投影换带 以便和原设计成果进行对比分析 4 4 复测成果分析复测成果分析 CP CP 控制网复测与原测设计成果较差应满足表 4 5 表 4 6 的要求 表表4 54 5 CP CP CP CP 控制点复测坐标较差限差要求控制点复测坐标较差限差要求 控制点类型复测坐标较差限差 mm CP 20 CP 15 表表4 64 6 GPSGPS复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差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 CP 1 130 000 CP 1 80 000 注 表中相邻点间坐标差之差的相对精度按式 1 计算 1 s ZYX 2 ij 2 ij 2 ij s ds 式中 Xij Xj Xi 复 Xj Xi 原 Yij Yj Yi 复 Yj Yi 原 Zij Zj Zi 复 Zj Zi 原 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 复测成果与原测设计成果较差满足表 4 5 表 4 6 要求时 采用原测成果 当较差超限时 进行二次复测 查明原因 确认点位变动后采用同精度内插 方法更新成果 六 线路水准基点高程控制网复测 六 线路水准基点高程控制网复测 18 线路水准基点网复测等级参照国家二等水准要求执行 原设计按间隔 20 25 公里埋设了一个深埋水准点 埋设深度在 20 30 米间 按每间隔 2 公 里埋设了一个普通水准点 本次复测时对深埋水准点 普通水准点 加密水 准点以及沿线能找到的建设时期施工单位用于沉降变形监测的基准点等全部 予以联测 1 1 仪器选用仪器选用 测量拟采用Leica DNA03 天宝DINI12电子水准仪及配套铟瓦水准标尺进 行 采用重量5kg的尺垫 投入使用的水准仪必须经过专门部门的检定 并在 有效检定期内 开始一周内 应每天检校 角 若 角较为稳定时 以后 ii 每隔15天检校一次 2 2 施测技术要求施测技术要求 1 1 基本要求基本要求 a 水准测量采用往返观测 同一路线的往返测 采用同一类型的仪器和 尺垫 沿同一道路进行 b 同一测段往返观测应分别在上午和下午进行 在日间气温变化不大的 阴天和观测条件较好时 若干里程的往返测可同在上午或下午进行 但这种 里程的总站数不应超过该区段总站数的30 c 水准测量应在标尺分划线成像清晰而稳定时进行 在日出后与日落前 30分钟内 标尺分划线的影像跳动而难于照准时 气温突变时等不应进行观 测 d 每一测段的往测与返测 其测站数均应为偶数 由往测转为返测时 两支标尺须互换位置 并应重新整置仪器 19 e 在连续各测站上安置水准仪的三脚架时 应使其中两脚与水准路线的 方向平行 而第三脚轮换置于路线方向的左侧与右侧 f 观测间歇时 最好在水准点上结束 否则应设置2个固定点 作为间 歇点 间歇后 应对间歇点进行检测 符合限差要求即可由此起测 2 2 观测顺序和方法观测顺序和方法 往 返测奇数测站读数顺序为后视标尺 前视标尺 前视标尺 后视标 尺 往 返测偶数测站读数顺序为前视标尺 后视标尺 后视标尺 前视标 尺 3 3 观测限差观测限差 观测限差按表 4 7 要求执行 表表 4 74 7 水准观测限差要求水准观测限差要求 m m 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 数字数字数字数字 数字水准仪重 复测量次数 二等DS1 3 且 50 1 5 6 0 2 8 且 0 55 2 次 同一标尺两次读数不设限差 两次读数所测高差的差应 0 6mm 检测 间歇点高差之差 1 0 mm 4 4 跨河水准跨河水准 跨越视线长度大于 60m 且小于 100m 的江河 深沟时 按二等水准测量方 法施测 但在测站上要变换仪器高度观测两次 两次高差之差不得超过 1 5mm 取用两次结果的中数作为本站测量结果 经了解 线路两跨渭河时水面宽度均小于 100m 本区段内不存在跨河水 准 20 3 3 数据处理数据处理 数据处理采用南方 PA2005 软件进行 全段整网统一平差 外业记录原始数据及时存档并备份 数据要及时处理 并对观测数据进 行检查确认 外业施测数据计算取位按表4 8执行 表表 4 84 8 外业计算取位表外业计算取位表 计算项目取位计算项目取位 往 返 测距离总和0 01km往 返 测高差总和0 01mm 测段距离中数0 1km测段高差中数0 1mm 各测站高差0 01mm水准点高程0 1mm 每测段水准测量结束 应进行往返测高差不符值计算 满足限差要求时 以往返测高差平均值作为高差观测成果 本项目不进行水准面不平行性改正 约束本段深埋水准点 BM 004 BM 010 BM 015 BM 021 BM 027 BM 031 BM 035 进行网 平差 每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差 本段水 M 准环不超过 20 个 不计算每公里水准测量全中误差 W M 按式 1 的公式计算 M 1 4 1 Ln M 附合路线闭合差 应附合表 4 9 的规定 否则应对较大闭合差的路线 M 进行重测 表表 4 94 9 水准测量限差要求水准测量限差要求 mmmm 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 W M 检测已测 段高差之 差 往返侧 不符值 附合路线 或环线闭 合差 左右路线 高差不符 值 21 二等水准 1 0 2 0L6L4L4 4 4 复测成果分析复测成果分析 水准点间的复测高差与原测高差之较差符合表 4 9 的检测已测测段高差 之差的限差时 维持原设计成果不变 否则进行二次复测 查明原因 进L6 一步确定点位是否发生变化 如确认变化 应约束稳定的水准点高程成果 计算超限桩点和新加密水准点的新成果 同时对原设计成果进行更新 七 七 CP 轨道控制网复测轨道控制网复测 根据部工管中心铁路电报 关于做好客运专线建设保密工作的通知 工管工电 2008 40 号 要求切实做好客运专线地理坐标的保密工作 加 之国外软件不满足我国现行规范等原因 郑西公司发文要求郑西全线的 CP 建网工作均采用由铁一院研发并通过铁道部主管部门评审的 CP 精密控制 测量数据采集与处理系统 中的数据采集模块和平差处理模块进行数据处理 工作 本次 CP 平面控制网复测也采用同样的采集数据和平差处理模块 1 CP 1 CP 平面控制网复测平面控制网复测 1 1 仪器选用仪器选用 CP 平面控制网采用具有自动目标识别与照准 ATR 功能的 Leica 全站 仪 TCA2003 或 TCA1201 施测 其中 TCA2003 仪器标称精度为 0 5 1mm 1ppm TCA1201 仪器标称精度为 1 1mm 2ppm 配套 Sinning 专用棱镜及连接件 2 2 外业数据采集外业数据采集 CP 平面网数据采集采用由铁一院研发并通过铁道部主管部门评审的 CP 精密控制测量数据采集与处理系统 中的机载数据采集模块进行 22 A 观测方法观测方法 CP 平面网采用自由测站边角交会法施测 附合到加密 CP 控制点上 每 600m 左右 400 800m 联测一个加密 CP 控制点 自由测站至加密 CP 控制点的观测边长不大于 300m CP 平面网观测可按图 4 5 所示的形式构网 自由测站间距一般约为 120m 测站内观测 12 个 CP 点 全站仪前后方各 3 对 CP 点 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 120m 60m CPIII 图 4 5 测站观测 12 个 CP 点平面网构网示意图 因遇干扰或观测条件稍差时 CP 平面控制网可采用图 4 6 所示的构网 形式 平面观测测站间距应为 60m 左右 每个 CP 控制点应有四个方向交会 60m 60m CPIII 图 4 6 测站间距为 60m 的 CP 平面网构网形式 B 与加密 CP 控制点的联测 23 与加密 CP 控制点联测时 统一采用自由测站法 在加密 CP 点上架设 棱镜时 必须检查光学对中器精度并采用精密支架 应在 3 个或以上自由测 站上观测加密 CP 控制点 其观测图形如 4 7 所示 120m60m CPIII CPI CPII 图 4 7 联测加密 CP 控制点的观测网图 3 3 外业数据采集技术要求外业数据采集技术要求 水平方向采用全圆方向观测法进行观测 观测时须满足表 4 10 的规定 表表 4 104 10 CP CP 平面水平方向观测技术要求平面水平方向观测技术要求 控制网名称 仪器 等级 测回数 半测回 归零差 不同测回同一方向 2C 互差 同一方向归零后 方向值较差 0 5 26 9 6 CP 平面网 1 36 9 6 注 当观测方向的垂直角超过 3 的范围时 该方向 2C 互差按相邻测回同方向进行比较 其值应满足 表中一测回内 2C 互差的限值 CP 平面网距离测量应满足表 4 11 的规定 表表 4 114 11 CP CP 平面网距离观测技术要求平面网距离观测技术要求 控制网名称半测回间距离较差测回间距离较差 CP 平面网 1 mm 1mm 当CP 平面网外业观测的各项指标不满足以上技术要求时 须重测 CP 平面网整体进行数据采集 数据处理时分段进行 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 区段接头不应位 于车站范围内 24 4 4 数据处理数据处理 平面数据处理采用铁一院研发的 CP 精密控制测量数据采集与处理系 统 中的平差处理模块进行 CP 平面控制网数据处理应分别满足表 4 12 至表 4 15 的要求 表表 4 124 12 CP CP 平面控制网平差计算取位平面控制网平差计算取位 等级 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 1 表表 4 134 13 CP CP 平面自由网平差后方向和距离改正数限差平面自由网平差后方向和距离改正数限差 控制网名称方向改正数距离改正数 CP 平面网 3 2 mm 表表 4 144 14 CP CP 平面网约束平差后的主要精度指标平面网约束平差后的主要精度指标 与 CP CP 联测与 CP 联测 控制网名称 方向改正数距离改正数方向改正数距离改正数 点位中误差 CP 平面网4 0 4mm3 0 2mm2mm 表表 4 154 15 CP P 平面网的主要技术要求平面网的主要技术要求 控制网名称方向观测中误差距离观测中误差相邻点的相对中误差 CP 平面网 1 8 1 0mm1 0mm 区段之间衔接时 前后区段独立平差重叠点坐标差值应 3mm 满足该 条件后 后一区段 CP 网平差 应采用本区段联测的加密 CP 控制点及重叠 段前一区段连续的 1 3 对 CP 点作为约束点进行平差计算 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加密 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 提供两套坐标的 CP 区段长度不应小于 800m 25 5 5 复测成果分析复测成果分析 CP 点复测与原测成果的 X Y 坐标较差应 3mm 且相邻点的复测与 原测坐标增量 X Y 较差应 2mm 较差超限时应分析判断超限原因 确认复测成果无误后 应对超限的 CP 点采用同级扩展方式更新成果 坐标 增量较差按下式计算 Xij Xj Xi 复 Xj Xi 原 Yij Yj Yi 复 Yj Yi 原 2 CP 2 CP 高程控制网复测高程控制网复测 1 1 仪器选用仪器选用 水准测量拟采用徕卡 DNA03 天宝 DINI12 电子水准仪及配套铟瓦水准标 尺进行 长桥上下二等水准高程传递采用 Leica TCA2003 及配套专门精加工 的棱镜杆和 GPR121 精密棱镜施测 2 2 桥梁上加密水准点的布设桥梁上加密水准点的布设 为便于后续CP 高程控制网的复测和桥梁特征断面的测量 在桥梁上布 设加密水准点 加密水准点每2km布设一个 位置基本与桥下水准基点位置对 应 埋设在梁的固定支座防撞墙顶面 桥上加密水准点尽量和桥上加密CP 点标志共用 标志采用图4 1b所示的控制点标志 采用钻孔埋标方式并使用 锚固剂将标志锚固 标志高于埋设面3mm 3 3 桥梁上加密水准点的高程测量桥梁上加密水准点的高程测量 当桥面与地面间高差大于3m 采用水准测量方法将线路水准基点高程直 接传递到桥上加密水准点困难 可以采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三 26 角高程测量法传递 要求测量时桥上 桥下棱镜高完全一致 且处于竖直状 态 棱镜连接件采用精加工的棱镜杆 其互换后高差小于0 2mm 中间设站三角高程测量方法 就是在不量仪器高和棱镜高的情况下 求 出高差 根据现场情况选择按图 4 8a 或图 4 8b 的方法施测 按图 4 8b 作业时 需在桥墩上高出地面 0 3 米的地方埋设一桥下辅助 点 辅助点横向垂直于桥墩 也可以采用满足要求的墩台变形监测点 标志 采用图 4 1b 所示的控制点标志 辅助点高程按二等水准测量要求进行往返测 量 由距离其最近线路水准基点引测 v B A Sa a b Sb h ha hb I v h hab 图 4 8a 不量仪器高 棱镜高的中间设站三角高程测量示意图 图 4 8b不量仪器高 棱镜高的中间设站三角高程测量示意图 三角高程测量施测时要求进行两组独立的观测 第一组观测完成后 将 测站挪动一点位置后进行第二组观测 观测时 仪器与棱镜的距离一般不超 过 100m 最大不得超过 150m 观测时 要准确测量温度 气压值 以便进行 边长改正 垂直角测量技术要求见表4 16 27 表表4 164 16 垂直角测量技术要求垂直角测量技术要求 测回数测回间指标差互差测回间垂直角较差 4 5 0 5 0 距离观测时须精确测定温度 气压值 以便进行边长改正 距离观测及 两组观测高差较差要求见表4 17 表表4 174 17 距离及高差观测要求距离及高差观测要求 测回数前后视距差测回内较差测回间较差两组观测高差较差 4 5 0m 2 0mm 2 0mm 1 0mm 满足上述观测要求后 取两组观测高差的平均值作为最终传递高差 4 4 观测方法观测方法 CP 控制点水准测量应附合于线路水准基点或桥上加密水准点 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 CP 高程网水准测量采用数字水准仪 作业前需进行仪器检验 包括 作业前及作业过程中应检查i角且应不超过15 当水准尺垂直时 水准尺的 圆水准气泡应居中 水准尺无弯曲 破损等 CP 控制点水准测量统一按矩形环单程水准网观测 CP 水准网与线路 水准基点或桥上加密水准点联测时 应按二等水准测量要求进行往返观测 CP 控制点高程的水准测量统一采图 4 9 所示的水准路线形式 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 前的顺序进行单程观测 单程观 测所形成的闭合环如图 4 10 所示 28 10m 60m 测站点CPIII控制点 图 4 9 矩形法 CP 水准测量原理示意图 10m 60m CPIII控制点 图 4 10 CP 水准网单程观测形成的闭合环示意图 5 5 观测技术要求观测技术要求 CP 高程网观测按精密水准的技术要求实施 应满足表 4 18 和表 4 19 的要求 表表 4 184 18 精密水准测量的精度要求精密水准测量的精度要求 限 差 mm 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 2 0mm 4 0mm i R8 L8L8K6 注 表中 L 为往返测段 附合或环线的水准路线长度 单位 km 为检测测段长度 单位为 i R km K 为测段水准路线长度 单位为 km 表表4 194 19 精密水准观测主要技术要求精密水准观测主要技术要求 水准尺 类型 水准仪最 低型号 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 因瓦 DS1 3 60 2 0 6 0 0 45 且 2 8 29 6 6 数据处理数据处理 CP 控制点高程测量应采用严密平差 采用铁一院研制的 CP 精密控 制测量数据采集与处理系统 软件进行平差处理 在数据平差前 必须对相 邻 4 个 CP 点所构成的水准闭合环进行闭合差检核 相邻 CP 点的水准环闭 合差不得大于 1mm 精密水准测量的计算取位按表 4 20 执行 表4 20 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 平差完成后 相邻 CP 点高差中误差不应大于 0 5mm CP 高程控制网测量区段之间衔接时 前后区段独立平差重叠点高程差 值应 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 7 7 复测成果分析复测成果分析 CP 点复测与原测成果的高程较差 3mm 且相邻点的复测成果高差与 原测成果高差较差 2mm 时 采用原测成果 较差超限时应分析判断超限原 因 确认复测成果无误后 应对超限的 CP 点采用同级扩展方式更新成果 3 3 大跨度连续梁段大跨度连续梁段 CP CP 测量及成果利用测量及成果利用 线路一跨渭河和两跨渭河等地段桥梁均采用大跨连续梁结构 由于 CP 点均布设在轨道两侧防撞墙上 而防撞墙会随桥梁一起发生变形 因此带动 CP 点位移动 30 在大跨连续梁段 由于不能保证每个 CP 点均布置在桥梁固定支座端 梁体变形客观存在 使得 CP 点在不同时间 环境及荷载的情况下测量时坐 标会存在一定的差异 因此造成 CP 成果使用和复测不便 故在测量中要注 意采取一定的措施 主要措施如下 整个段落要在较短的同一时间段 同一温度 环境下进行测量 复测的时间段要和测量 CP 的时间 温度 环境尽量一致 短时间内 复测出现超限的几率小 但如果间隔时间较长 出现超限的概率会大大增加 针对大跨度连续梁梁体伸缩变形较大 导致 CP 点坐标受梁体变形影响 而发生变化的特殊情况 我院提出了一种大跨连续梁段 CP 点坐标变动的特 殊处理方法 该方法原理如下 在连续梁远离固定支座端梁缝两侧防撞墙顶面各布置一个测量标志 记为 D1 D2 见下图 4 11 图 4 11 标志布置图 在该梁缝附近设站进行 CP 平面网测量时 用游标卡尺量测 D1 D2 之间的距离为 S前 在采用该段 CP 点进行后续施工作业时 再次测量 D1 D2 之间的距 离为 S后 则 D1 D2 之间距离变化量为 S S后 S前 31 由于线性温度变化在影响桥梁伸缩因素中占据主导地位 因此可以认 为梁体发生的是线性均匀形变 根据 D1 D2 点分别至该点所在的连续梁固定 支座端的距离 S左 S右 左右两端梁长伸缩量分别为 S SS S S 右左 左 左 S SS S S 右左 右 右 固定支座端不动 则梁长伸缩量是由固定支座端至 D1 或 D2 端桥梁在 线路方向上伸缩引起的 根据连续梁上各 CP 点至固定支座端 CP 点的距离 则可以求得各 CP 点在线路方向的距离变化量 ji SS ji SS 根据设计的线路坐标可以计算出该段线路走向的方位角为 由此即 可求得各 CP 点相应的坐标改正数 sin cos ii ii SY SX 根据上式求得的坐标改正数进行改化 CP 点坐标 可以解决短期内 CP 控制网的成果使用问题 铁一院根据上述理论编制了计算软件 该方法及软件可以在运营阶段大 跨连续梁段落 CP 测量及成果使用中试用 CP 成果的使用方法 测量前 在大跨度连续梁远离固定支座端的梁缝两边的防撞墙顶部各埋 设一个膨胀螺栓作为量测标志 D1 D2 铁一院进行 CP 测量时采用游标卡 尺量测 D1 D2 点见的距离 S1 32 铁一院提供坐标改化软件 采用轨道精测小车作业时 再次采用游标卡 尺量测 D1 D2 的距离 S2 采用坐标改化软件进行 CP 成果改化 利用改化后的 CP 成果进行轨道 检测作业 4 CP 4 CP 点号修改点号修改 为方便 CP 网日常使用 复测时 CP 网 DK 里程编号转换为新的 K 里程 编号 在现场重新刷写精测网 K 里程编号 CP 点编号共 7 位数 前 4 位采用四位连续里程的公里数 位数不足时 在里程公里数前补零 第 5 位正线部分为 3 第 6 7 位为流水号 01 99 号数循环 由小里程向大里程方向顺序编号 所有处于线路里程增大 方向轨道左侧的标记点 编号为奇数 处于线路里程增大方向轨道右侧的标 记点编号为偶数 在有长短链地段应注意编号不能重复 CP 布点时要对点位进行详细描述 主要描述的内容包括位于线路里程 里程要准确 精确至米 外移距离 桩类型 具体设置位置和其它需要 说明的情况等 点号标志采用白色油漆抹底 红色油漆喷写点号 原则上将原点号覆盖 5 5 适用于适用于 AmbergAmberg 和和 GEDOGEDO 轨检小车的数据提交轨检小车的数据提交 根据线路的设计数据和 CP 复测数据 通过对数据的计算分析和格式的 转换 提供适合于 Amberg