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CP3测量培训讲义


合蚌铁路建设

测量工程师业务培训班





京福客专安徽有限责任公司 西南交通大学北京研究院 二○○九年七月

目 录

第一篇

坐标系统与数据处理 ........................................

......................................... 1

第一部分 高程控制网 .............................................................................................. 1 (一) 高程基准与高程控制网 ................................................................................ 1 (二) 水准测量的质量控制与成果分析 ................................................................ 3 第二部分 平面控制网 .............................................................................................. 7 (一) 位置基准与坐标系 ........................................................................................ 7 (二) GPS 定位与平面控制网布设....................................................................... 17 (三) 数据质量控制与成果分析 .......................................................................... 23 第二篇 无砟轨道铁路测量规范 ........................................................................... 27

一 客运专线无碴轨道结构特点 ............................................................................ 27 二 无碴轨道铺设精度 ............................................................................................ 27 三《暂规》的编制原则和由来 .............................................................................. 29 (一) 编制原则................................................................................................. 29 (二) 主要内容................................................................................................. 30 四《暂规》的重要性 .............................................................................................. 30 (一) 客运专线无碴轨道铁路精密工程测量的概念..................................... 30 (二) 为什么要制定《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》新标准 ............................................................................................................................... 31 五 传统测量与无碴轨道铁路精密工程测量的比较 ............................................ 33 (一) 传统的铁路工程测量方法..................................................................... 33 (二) 客运专线铁路精密工程测量的特点..................................................... 35 六 《暂规》的特点 ................................................................................................ 39 (一) 三网合一................................................................................................. 40 (二) 平面基础控制网采用 GPS B 级网........................................................ 40 (三) 二等水准测量......................................................................................... 41 (四) 平面和高程控制网的精度..................................................................... 41
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(五) CPI、CPII、CPIII 建立时机、方法和相互关系 ................................. 42 (六) 对评估、验收的一些考虑..................................................................... 43 (七) 经济指标情况分析................................................................................. 43 七 《暂规》主要技术标准的宣贯 ........................................................................ 44 (一) 平面控制测量......................................................................................... 44 (二) 高程控制测量......................................................................................... 46 第三篇 精测网复测及施工控制网加密 ................................................................. 50 第一部分 精测网复测 ........................................................................................... 50 (一) 一般规定 ...................................................................................................... 50 (二) 基础平面控制网 CPⅠ复测 ........................................................................ 50 (三) 数据处理 ...................................................................................................... 54 (四) 线路控制网 CPⅡ GPS 复测 ...................................................................... 58 (五) 线路控制网 CPⅡ导线复测 ........................................................................ 58 (六) 高程控制网复测 .......................................................................................... 61 (七) 提交的测量成果报告 .................................................................................. 62 第二部分 施工控制网加密 ................................................................................... 63 (一) 编制依据及技术标准 .................................................................................. 63 (二) 平面 GPS 加密方法与精度要求................................................................. 63 (三) 平面控制网导线加密测量实施方案 .......................................................... 65 (四) 外业观测的实施 .......................................................................................... 67 (五) 高程控制测量作业实施计划 ...................................................................... 69 (六) 平面控制测量作业实施计划 ...................................................................... 70 (七) 质量保证措施 .............................................................................................. 72 (八) 精测网施测数据处理和平差方法 .............................................................. 74 第四篇 沉降观测实施细则及 CPIII 测量技术 ..................................................... 77 第一部分 沉降观测实施细则 ............................................................................... 77 (一) 沉降变形观测网布设的总体原则 .............................................................. 77 (二) 路基沉降、位移变形观测的具体实施方法 .............................................. 80

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(三) 桥涵沉降变形观测的具体实施方法 .......................................................... 88 (四) 隧道基础沉降变形观测的具体实施方法 .................................................. 96 (五) 过渡段沉降观测的具体实施方法 .............................................................. 98 (六)沉降变形观测资料整理及提交 .................................................................... 98 第二部分 CPIII 测量技术 .................................................................................. 126 (一) 依据及内容 ................................................................................................ 126 (二) 无砟轨道 CPⅢ控制网测量的时机 .......................................................... 126 (三) CPⅢ控制网测量 ........................................................................................ 126 (四) CPIII 网的维护 ........................................................................................... 135

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第一篇

坐标系统与数据处理
第一部分 高程控制网

(一) 高程基准与高程控制网
a) 大地水准面和大地体 任意自然静止的液体表面都构成一个水准面。 水准面在物理意义上属于一个 重力位等位(等势)的表面。 海洋有潮起、 潮落, 但是通过常年的海洋潮汐观测, 可以统计得到一个潮起、 潮落的平均位置——平均海水面。假想有一个通过平均海水面的静止洋面(大地 水准面) ,并设定其可以等重力位的特性向陆地内部无限延伸。因为任意地表一 点的重力位具有唯一性,因而大地水准面必将形成一个封闭的曲面。大地水准面 是个物理面,不是数学面。这个曲面内部所包含的地球空间称为大地体。 大地水准面是我国高程测量的基准面。 沿重力作用方向的铅垂线是高程测量 中的基准线。

b) 高程起算基准 地面点到大地水准面的高程,称为绝对高程。如下图所示,P0P0'为大地水准 面,地面点 A 和 B 到 P0P0'的垂直距离 HA 和 HB 为 A、B 两点的绝对高程。地面 点到任一水准面的高程,称为相对高程。下图中,A、B 两点至任一水准面 P1P1' 的垂直距离 HA'和 HB'为 A、B 两点的相对高程。

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我国大地水准面的确定是通过在我国东部黄海沿岸设有多个验潮站 (浙江坎 门,吴淞口,青岛,大连) ,并根据多年的验潮资料来确定平均海水面(大地水 准面)的。黄海平均海水面是我国高程的起算面。1956 年在青岛设立了水准原 点,其他各控制点的绝对高程都是根据青岛水准原点推算的,称此为 1956 年黄 海高程系。1987 年国家测绘局公布:中国的高程基准面启用《1985 国家高程基 准》取代国务院 1959 年批准启用的《黄海平均海水面》《1985 国家高程基准》 。 比《黄海平均海水面》上升 0.0286m。设在青岛的大地水准原点在 1956 年黄海 高程系统中的绝对高程值是 72.289m,在 1985 年国家高程系统中的绝对高程值 是 72.2604m。 c) 高速铁路精密水准控制 我国国家水准控制网共进行三期建设: ? 第一期, 1976 年以前完成,以 1956 年黄海高程系统为基准的一、 二等网完成。 ? 第二期, 1976 年至 1990 年完成,以 1985 年国家高程系统为基准 的一、二等水准网完成。 ? 第三期, 1990 年后进行的国家一等水准网的复测和局部地区二等 水准网加密。 国家一等水准网共布设 289 条路线,总长度 93360km,全网有 100 个闭合 环和 5 条单独路线, 共埋设固定水准标石 2 万多座。 国家二等水准网共布设 1139 条路线,总长度 136368km,全网有 822 个闭合环和 101 条附合路线和支线,共 埋设固定水准标石 33000 多座。国家一二等水准网分等级平差,一等水准网先 将大陆的进行平差,再求海南岛的结果。二等是以一等水准环为控制进行平差计 算的。 《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》 对高速铁路的高程控制测量作
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了规定: ? 全线应按国家二等水准测量精度要求施测,建立水准基点控制网; ? 在 CPIII 平面控制网布点完成后, 按精密水准测量精度 (界于国家二、 三等水准测量精度之间)要求施测,建立 CPIII 高程测量。

(二) 水准测量的质量控制与成果分析
a) 外业的数据质量控制 该部分工作主要用以确认外业水准测量所采集的观测数据的有效性。 只有在 外业水准观测数据有效的情况下,才可以进行整网或分段的水准平差数据处理。 外业的水准测量数据的有效性确认包括:投入使用的仪器设备是否满足规 定、具体一个测站的测量操作程序和数据检校是否满足规定、具体一个测段的测 量操作程序和数据检校是否满足规定。 相应规定可从国家二等水准测量规范和暂 规中获取。不满足规定要求的测站、测段必须重新按要求进行观测。 具体的规定要求摘录如下: ? 水准基点控制网的二等水准路线一般 150km 与国家一等水准点联 测,最长不应超过 400km 联测一次。CPIII 控制点高程测量工作应 在 CPⅢ平面测量完成后进行,并起闭于水准基点控制网的二等水准 基点。 ? 二等水准测量测站观测顺序为:往测奇数站为“后—前—前—后” , 偶数站为“前—后—后—前” ;返测奇数站为“前—后—后—前” , 偶数站为“后—前—前—后” 。 ? 水准测量所使用的仪器及水准尺,应满足: “水准仪视准轴与水准管 轴的夹角,DS1 级不应超过 15″;水准尺上的米间隔平均长与名义 长之差,对于因瓦水准尺,不应超过 0.15mm,对于双面水准尺,不

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应超过 0.5mm;二等水准测量采用补偿式自动安平水准仪时,其补 偿误差不应超过 0.2″” 。 ? 观测读数和记录的数字取位应满足: “使用 DS05 或 DS1 级仪器, 应读记至 0.05mm 或 0.1mm;使用数字水准仪应读记至 0.01mm” 。 ? 其它要求见下图表

b) 内业的数据质量控制 经检查, 各项技术指标均合格的整网或分段的水准观测数据才可以进行内业 的平差数据计算、处理。水准基点控制网应以国家一等水准点为起算数据,采用 固定数据平差和 1985 国家高程基准;CPIII 高程控制点应附合于水准基点控制 网上,采用固定数据平差。水准基点测量和 CPIII 控制点高程测量工作应在全线 测量贯通后进行整体的严密平差。 水准测量有不同于平面控制网观测,它有自已的特点:观测精度高,工作量 大,难于多次重复。一般水准测量只进行往返测,取往返测(符合要求的)高差

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平均作为高差的最或是值。当评定这种最或是值的精度时,也只有往返测高差之 差可以被利用, 它反映了水准测量各种误差共同作用的结果, 具有真误差的性质。 它们含有偶然误差的影响也含有系统误差的影响。 系统误差具有累积的特性。测量工作者(原苏联巴甫洛夫、我国周江文等) 早已发现,在往返测高差之差中有某种系统误差存在。但是,不论用那一种公式 都不能正确反映往返测平均高差中系统误差影响的大小。 按照目前往返测水准测 量的作业方式,每公里系统误差是不可能单独求得的。根据对一些实验性(多次 重复)水准测量进行统计分析有如下结果: “按照现行往返测规范作业,往返测 高差平均值中的系统误差影响会随着测线的加长而减少。根据实验结果,在 300km长的测线上,其值不会大于(±0.01~0.02)mm/km。这是由于在较长的线路 上系统误差会有更多机会得到抵消或减弱, 不会朝一个方向无止境地系统的累积 起来,所以对高差的影响不会很大。基于这样思想,目前既然还无法正确计算系 统误差,因而也就没有必要去计算什么系统误差” 。 在短距离,如一个测段的往返测高差之差 Δh 中,偶然误差肯定得到反映, 虽然也不排除有系统误差的影响,但由于距离短,系统误差毕竟很小,所以用测 段的往返测高差之差 Δh 来估算偶然中误差还是可行的。同时,对于闭合环,由 往返测平均高差所形成的闭合差 W 也具有真误差的性质,反映了高差平均值中 的偶然误差,也必然反映着系统误差,包含着这两种误差的综合反映,可叫全中 误差。因而用环形闭合差 W 来估算全中误差。因此,水准测量作业结束后,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 MΔ;当水准网的环数超 过 20 个时,还应按环线闭合差计算全中误差 Mw。MΔ 和 Mw 应符合下图表的规 定,否则应对超限的路线进行重测。满足要求的技术规定,表明该水准测量精度 是合格的,可根据需要或要求进行成果分析和采用。

MΔ 和 Mw 按下列公式计算
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要注意在实际水准测量中,使用高精度仪器进行低等级水准观测的问题。在 这种情况下,如果计算得到的中误差没有达到仪器应有的标称精度,则应该怀疑 仪器的工作状况是否正常,即使水准等级的精度指标满足了,对水准成果的采用 仍然应该慎重。因为一台工作不正常的仪器,提供的观测数据是不可靠的。 c) 高程测量成果的分析 这部分工作主要针对复测和检测。 为了保证控制点提供的高程基准的正确性,在工程建设的过程中,经常需要 对已有高程控制点的复测和检测,确保高程控制点的稳定。常用的方法有两种: 高差比对和高程比对。 高差比对用以比较分析相同高程点之间的高差, 可以反映出地表相对高程变 化; 高程比对用以比较分析相同高程点的高程, 可以反映出地表整体的高程变化。 无论那种比对方式,只有在比对差异超出相应等级水准测量精度的限差指标时, 才能说这种高差或变化是显著的,并考虑更新高程成果。否则,应沿用原高程成 果。

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第二部分 平面控制网
(一) 位置基准与坐标系
a) 参考椭球 地球的真实表面是凹凸不平的自然连续表面, 其难以用规则的数学描述来表 征它的形态,这不利于对地表点位的准确描述和确定。但是,总体来看,地球近 似为一个椭球体。因而,人们用一个椭圆绕其自身短半轴旋转而形成的旋转椭球 体来近似地替代地球的真实形状。旋转椭球体与地球形体非常接近,旋转椭球面 是一个形状规则的数学表面,在其上可以做严密的计算,而且所推算的元素(如 长度与角度)同真实地球表面上的相应元素十分接近。这种用来代表地球形状的 旋转椭球称为大地椭球。地球椭球体表面是一个规则的数学表面。 大地椭球的形态和大小由两个元素确定:长半径“a”和短半径“b” ,或由 一个半径和扁率来决定。扁率“f”表示椭球的扁平程度。扁率的计算公式为: f =(a-b)/a 地球椭球体的基本元素a、b、f 等,由于推求它的年代、使用的方法以及测定的 地区不同,其结果并不一致,故地球椭球体的参数值有很多种。 中国在1952 年以前采用海福特(Hayford)椭球体,从1953-1980 年采用克 拉索夫斯基椭球体。随着人造地球卫星的发射,有了更精密的测算地球形体的条 件。 1975 年第16 届国际大地测量及地球物理联合会上通过国际大地测量协会第 一号决议中公布的地球椭球体,称为GRS(1975) ,中国自1980年开始采用GRS (1975)新参考椭球体系。由于地球椭球长半径与短半径的差值很小,所以当制 作小比例尺地图时,往往把它当作球体看待,这个球体的半径为6371 公里。

我国涉及使用的参考椭球形状参数

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仅仅确定大地椭球的形态,还不足以准确表述地表点位的相对和绝对关系, 还需要确定大地椭球和地球真实形体之间的相对位置关系(椭球定位和定向) 。 椭球定位是指确定椭球中心的位置,可分为两类:局部定位和地心定位。局部定 位要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合, 而对椭球的中心位置无 特殊要求;地心定位要求在全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合,同时 要求椭球中心与地球质心一致或最为接近。 椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向,不论是局部定位还是地心定位,都应 满足两个平行条件: ? 椭球短轴平行于地球自转轴; ? 大地起始子午面平行于天文起始子午面。 这两个平行条件是人为规定的,其目的在于简化坐标转换之间的换算。 具有确定参数,经过定位和定向,同全球或某一地区大地水准面最佳拟合的 地球椭球叫做参考椭球。居于各国(地区)不同的地理位置和地貌情况,目前世 界上采用的参考椭球有很多个。 我国的54北京坐标系和80西安坐标系使用的参考 椭球采用局部定位模式,而GPS全球定位系统的WGS-84坐标系使用的参考椭球 采用地心定位模式。 b) 坐标系 所谓坐标系,包含两方面的内容:一是在把大地水准面上的测量成果化算到 椭球体面上的计算工作中,所采用的椭球的大小形状;二是椭球体与大地水准面 的相关位置不同,对同一点的地理坐标所计算的结果将有不同的值。因此,选定 了一个参考椭球,就确定了一个坐标系。

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以参考椭球为基准的坐标系叫做参心坐标系。 参心坐标系可分为空间直角坐 标系和大地坐标系两种,它们都与地球体固连在一起,与地球同步运动因而又称 为地固坐标系。以地心为原点的地固坐标系则称地心地固坐标系,主要用于描述 地面点的相对位置。空间直角坐标用(x,y,z)表示,大地坐标用(B,L,H)表示, 它们之间可以方便的相互转换。 大地坐标系P点的子午面NPS与起始子午面NGS所构成的二面角叫做P点大 地经度,P点的法线Pn与赤道面的夹角B叫P点的大地纬度,P点的位置用B、L表 示。经线和纬线是地球表面上两组正交(相交为90 度)的曲线,这两组正交的 曲线构成的坐标,也称为地理坐标系。地表面某两点经度值之差称为经差,某两 点纬度值之差称为纬差。例如北京在地球上的位置可由北纬39°56'和东经116° 24'来确定。若点P不在椭球面上,还要附加另一参数大地高H;若点在椭球面上, H=0。大地坐标系是大地测量的基本坐标系,其优点为:它是整个椭球体上统一 的坐标系,是全世界公用的最方便的坐标系统。大地参考框架是指大地坐标系的 物理实现,大地控制网是其具体表现形式。

空间直角坐标系以椭球中心O为原点,起始子午面与赤道面交线为X轴,在 赤道面上与X轴正交的方向为Y轴,椭球体的旋转轴为Z轴,构成右手坐标系 O-XYZ,在该坐标系中,P点的位置用X、Y、Z表示。地球北极是地心地固坐标 系的基准指向点,地球北极的变动将引起坐标轴方向的变化。 地心地固坐标系是建立在一定的大地基准上的, 用于表达地球表面空间位置 及其相对关系的数学参照系。 这里谈到的大地基准是指能够最佳拟合地球形状的 地球椭球的参数及椭球定位和定向。 具体的坐标参考框架是上述大地基准的一个

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物理实现,它通过一系列高精度控制点的空间直角坐标或大地坐标来确定。我国 的54北京坐标系下的高等级三角点就确定了我国54北京坐标框架; 我国80西安坐 标系下的高等级三角点就确定了我国80西安坐标框架;全球IGS台站的精确空间 直角坐标就确定了GPS定位系统所采用的坐标框架(IGS97、IGS00、IGS05,其 是用GPS观测手段来对ITRF97、ITRF2000、ITRF2005的一个实现或者确定) 。 不同的坐标框架的建立可以是因为参考椭球形态选用不相同, 也可以是参考 椭球的定向、定位不相同。我国的两种坐标系统的框架相对固定。GPS定位系统 采用的坐标框架有周期的更新,但参考椭球参数没有变化,只有定向上的细微变 化,除非高精度的全球定位分析,一般定位情况下对各坐标框架不做区别而是笼 统地称为WGS-84坐标框架。 不同的坐标框架之间可以通过转换参数实现其内坐标系的变换。 任意一个坐 标系都是在一定的坐标框架下,通过一定的方式(空间三维、大地坐标、高斯平 面坐标)来描述点位的绝对和相对位置的。方式的不同,决定了坐标系的种类不 同。 c) 我国高铁平面精测网采用的坐标系 高速铁路平面精密控制网涉及使用的坐标系有:1954北京坐标系、1980西安 坐标系、WGS-84坐标系。 1954 年北京坐标系 新中国建立后,我国大地测量进入全面发展时期,在全国范围开展了正规的 大地测量和测图工作, 迫切需要建立一个参心大地坐标系。 鉴于当时的历史条件, 暂时采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数,并与前苏联1942年坐标系进行联 测,通过计算建立了我国大地坐标系,定名为1954年北京坐标系。其中高程异常 是以前苏联1955 年大地水准面差距重新平差结果为依据,按我国的天文水准路 线传算过来的。因此1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸, 它的原点不在北京,而在前苏联的普尔科沃,相应的椭球是克拉索夫斯基椭球。 1954 年北京坐标系建立以来,我国依据此坐标系建成了全国天文大地网, 完成了大量的测绘任务,但随着测绘新理论、新技术的不断发展,人们发现该坐 标系存在如下缺点: ? 椭球参数有较大误差。与现代精确的椭球参数相比,长半轴约大
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109m; ? 参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾 斜,东部地区大地水准面差距最大+68m。使得大比例尺地图反映地 面的精度受到影响,也对观测元素的归算提出了严格要求; ? 几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一,给实际工作带 来麻烦; ? 定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采用的国际协议 (习用)原点CIO(Conventional International Origin),也不是我国地 极原点1968.0 JYD ;起始大地子午面也不是国际时间局BIH 所定义 的格林尼治平均天文台子午面,从而给坐标换算带来一些不便和误 差; ? 另外,监于该坐标系是按局部平差逐步提供大地点成果的,因而不 可避免地出现一些矛盾和不够合理的地方。 尽管如此,由于习惯的沿用,居于54北京坐标系的基础地图资料和坐标数据成果 仍在我国广泛使用。 1980 年国家大地坐标系(1980 年西安坐标系) 为适应大地测量发展的需要,我国也已经具备条件,1978年4月决定建立我 国新的坐标系。建立新的坐标系提出如下原则: ? 全国天文大地网整体平差要在新的参考椭球面上进行。为此,首先 建立一个新的大地坐标系,并命名为国家大地坐标系; ? 1980 年国家大地坐标系大地原点设在我国中部的西安市附近泾阳 县永乐镇; ? 采用国际大地测量和物理联合会协会1975 年推荐的4 个地球椭球 基本参数; ? 该椭球在定向满足两个条件:1)1980 年国家大地坐标系的椭球短轴 平行于地球质心指向我国1968.0 地极原点( 1968.0 JYD )的方向; 2)大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台起始子午面; ? 椭球定位参数以我国范围内高程异常值平方和等于最小为条件求 解。

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新建立的1980国家大地坐标系从根本上避免了54北京坐标系的缺点, 能够更好地 服务于我国的测绘事业与工程测量工作。 WGS-84坐标系 该坐标系是一个协议地球参考系(CTS-Conventional Terrestrial System) ,其 原点是地球的质心,Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP-Conventional Terrestrial Pole)的北方向,X轴指向BIH1984.0零度子午面和CTP赤道的交点,Y 轴和Z、X轴构成右手坐标系。 WGS-84椭球采用国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数 推荐值。 自1987年1月10日之后, GPS卫星星历均采用WGS-84坐标系统。 因此GPS 网的测站坐标及测站之间的坐标差均属于WGS-84系统。为了求得GPS测站点在 某一国家或地区的坐标系中的坐标,就必须进行坐标系的转换。 我国高速铁路平面精密控制网在坐标形式的采用上, 空间直角坐标或大地坐 标只是在提供首级或次级控制点成果时使用。具体到工程建设,因为使用的直观 和习惯性,一般均采用高斯平面直角坐标。 我国高速铁路平面精密控制网在坐标系统的采用上, 因为各省市的基础地图 资料均采用54北京或(和)80西安坐标系,高速铁路在建设过程中因土地征用, 以及铁路建设需要和当地市政规划相协调一致的原因, 需要提供铁路线路范围内 的54北京或80西安坐标。但是,作为高速铁路工程建设中对平面点位高精度的需 要,并不直接使用54北京或80西安坐标作为工程建设的施工放样,而是使用具有 更高内符合精度的WGS-84坐标来进行。这是因为: ? 高速铁路平面精密控制网大量使用GPS定位技术, 直接获取的成果坐 标就是WGS-84坐标(三维空间坐标、大地坐标或高斯平面直角坐 标) ; ? 国家三角点成果通常只能获取54北京或80西安坐标框架下的高精度 高斯平面直角坐标,或大地经、纬度。由于准确的大地高数值的缺 失,使得WGS-84和54北京(或80西安)坐标系之间的转换参数不能 精确确定。 ? 工程建设可以采用独立的坐标系统, 为了保证GPS定位技术获得的平 面精测网的内符合高精度,适宜直接采用WGS-84坐标进行施工建

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设,避免坐标转换带来的精度损耗。但是,同时应提供相应的54北 京或80西安坐标供地方部门参考。 d) 坐标转换 同一坐标系内,空间三维直角坐标、大地坐标和高斯平面直角坐标这三种不 同坐标表达形式之间可以方便地进行转换。不同坐标系之间,也可以通过参数转 换和椭球投影转换进行坐标数值的转变。 同一坐标系内的坐标转换 同一坐标系内,空间三维直角坐标和大地坐标可以直接按下列公式进行互 换:

式中,N是卯酉圈曲率半径,其是纬度B、椭球长半轴a和偏心率e的函数。

同一坐标系内,大地坐标和高斯平面直角坐标可以通过高斯投影正、反算公 式进行互换。高斯投影正、反算公式的形式复杂,但早已实现程序模块化,可以 十分方便的在众多测量程序中进行互换。只要选定椭球形状参数、投影带宽和投 影采用的中央子午线经度, 就可以计算得到大地坐标在相应投影带中的高斯平面 直角坐标, (高斯投影正算) ,或者相应投影带中的高斯平面直角坐标所对应的大 地坐标(高斯投影反算) 。高斯投影正算公式实现了空间三维直角坐标到平面直 角坐标的转换,具有十分重要的应用意义。
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高斯投影是由德国科学家高斯于19世纪20年代拟定, 后经德国大地测量学家 克吕格于1912 年对投影公式加以补充,故称为高斯—克吕格投影,简称为高斯 投影。高斯投影在英、美国家称为横轴墨卡托投影(UTM) 。高斯投影的中央经 线长度比等于1,UTM投影规定中央经线长度比为0.9996。高斯投影具有如下基 本特点: ? 高斯投影的中央经线和赤道为互相垂直的直线,其他经线均为凹向 并对称于中央经线的曲线,其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极 弯曲的曲线,经纬线成直角相交; ? 中央经线投影长度变形比等于1,即没有长度变形,其余经线长度比 均大于1,长度变形为正;在同一条经线上,长度变形随纬度的降低 而增大,在赤道处为最大;在同一条纬线上,长度变形随经差的增 加而增大,且增大速度较快; ? 面积变形也是距中央经线愈远,变形愈大; ? 高斯投影后角度没有变形; ? 为了保证地图的精度,采用分带投影方法,即将投影范围的东西界 加以限制,使其变形不超过一定的限度,这样把许多带结合起来, 可成为整个区域的投影。 在高斯投影上,规定以中央经线为X 轴,赤道为Y 轴,两轴的交点为坐标 原点。X坐标值在赤道以北为正,以南为负;Y坐标值在中央经线以东为正,以 西为负。我国在北半球,X坐标皆为正值。Y坐标在中央经线以西为负值,运用 起来很不方便。为了避免Y坐标出现负值,将各带的坐标纵轴西移500公里,即 将所有Y值都加500公里 (加常数) 。由于采用了分带方法,各带的投影完全相同, 某一坐标值(x,y) ,在每一投影带中均有一个,在全球则有60个同样的坐标值, 不能确切表示该点的位置。因此,在Y值前需冠以带号,这样的坐标称为通用坐 标。 我国的高铁平面精测网对投影长度变形有严格控制, 要求最大变形比不超过 10mm/km。 尽管可以通过细分投影带, 或者抬高投影面高程的方式来限制投影长 度变形比,但是,在平面直角坐标的使用过程中,这种方法将增加了大量的坐标 换带计算工作。

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高斯投影坐标换带计算的方法为: 先将某一投影分带内的高斯平面直角坐标 转换成通用的大地坐标,然后重新设定投影的中央子午线和带宽,就可以得到在 新的投影带中的高斯平面直角坐标。

空间三维直角坐标和高斯平面直角坐标之间不能直接相互转换, 其必须通过 大地坐标这个中间转换过程才能实现相互转换,即它们之间的转换是间接的。具 体过程如下:

空间三维直角坐标 不同一坐标系之间的坐标转换

大地坐标

高斯平面直角坐标

不同坐标系之间的坐标转换通常采用参数转换方法。其中,平面直角坐标之 间的转换采用4参数法(两个平移参数、一个旋转参数、一个尺度参数) ,空间直 角坐标之间的转换采用7参数法 (三个平移参数、 三个旋转参数、 一个尺度参数) 。 如果涉及平面直角坐标和空间直角坐标之间的转换, 还必须增加考虑椭球参数的 变换问题。 平面直角坐标系之间的坐标转换如下图所示,坐标系X’O’Y’的原点在坐标 系XOY中的坐标为a、b,X 轴与X’轴之夹角为θ。可以认为坐标系X’O’Y’原是与 坐标系XOY重合,后因为O’分别平移了a、b 之距离,并且坐标系二坐标轴O’X’ 与O’Y’又相对OX与OY逆时针旋转了θ角而得到的。在二坐标系之间引入一个辅 助坐标系X”O’Y”,使它的二坐标轴O’X”与O’Y”分别与OX、OY平行。在X”O’Y” 系中有一点P,其坐标为(x”,y”),则由坐标系平移公式与坐标系旋转公式可得:

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x=x”+a y=y”+b 故有 x”=x’cosθ+y’sinθ y”=y’cosθ-x’sinθ 考虑不同坐标系之间的尺度(长度)因子m,即 x”=m(x’cosθ+y’sinθ)+a y”=m(y’cosθ-x’sinθ)+b 上式即坐标系平移和旋转后新、旧坐标系中某一点坐标之关系式。只要转换 参数是精确已知的,则可以十分方便的进行坐标在不同坐标系之间的互换。

同样的道理,对于两个空间直角坐标有如下坐标转换关系:

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如果转换参数未知,但是已知一定数量的点(平面坐标转换需要2个以上, 空间直角坐标转换需要3个以上) ,其在两个坐标系中的坐标都精确已知,则可以 利用数学上的最小二乘原则进行转换参数的求估。 估计出来的参数可以用以其它 点的坐标转换。 当平面直角坐标和空间直角坐标之间进行转换时,因为涉及高斯投影。所以 需要确认两种不同坐标系所采用的参考地球椭球是否相同。如果不同,则要进行 椭球参数的改变。具体过程示意如下:

A 坐标系中的空间 三维直角坐标

七参数 转换

B 坐标系中的空间 三维直角坐标

采用 B 椭球参数

B 坐标系中 的大地坐标

高斯投影正算

B 坐标系中的一定投影分带 的高斯平面直角坐标

(二) GPS 定位与平面控制网布设
a) GPS定位技术 GPS全球定位系统是由美国国防部的陆海空三军在70 年代联合研制的新型 卫星导航系统。 该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统具有全能性 (陆地、 海洋、航空和航天) 、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能,能为 各类用户提供精密的三维坐标。GPS 的定位原理实质上就是测量学的空间测距 定位,利用在平均20200km 高空均匀分布在6个轨道上的24 颗卫星发射测距信 号码和载波,用户通过接收机接收这些信号,测量卫星至接收机的距离,通过一 系列方程演算便可知地面点位坐标。
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GPS 测量误差源有GPS信号的自身误差(包括轨道误差(星历误差)影响, GPS信号的传输误差,包括太阳光压,电离层延迟,对流层延迟,多路径传播和 由它们影响或其他原因产生的周跳)和GPS接收机的误差(主要包括钟误差,通 道间的偏差,锁相环延迟,码跟踪环偏差,天线相位中心偏差等) 。 由GPS测量的误差源可以看出: “GPS网的设计已免除了测角、边角同测和 测边网等的传统要求。它不需要点间通视,也不需要考虑布设什么样的图形,也 就更不需要考虑图形强度,不需要设置在制高点上(哪里需要就可以设置在哪 里)。所以GPS网的设计是非常灵活的。但也应注意以下几个问题: ” ? 除了特殊需要,一般GPS基线长度相差不要过大,这样可以使GPS 测量的精度分布均匀; ? GPS网不要有开放式的网型结构,应构成封闭式闭合环和子环路; ? 应尽量消除多路径影响,防止GPS 信号通过其他物体反射到GPS天 线上,因此应避开强反射的地面,避开强反射环境,如山谷、山坡、 建筑物等; ? 避开强电磁波干扰,设站应远离高压线、雷达站、电台、微波中继 站等。 对于GPS控制网基线测量,基线长度较短的情况下(10km左右, 最大不超过 20~30 km) ,GPS的轨道误差,太阳光压影响基本对测量精度不发生影响(它只 能影响单点定位和长基线测量结果) 。在作业过程中,在GPS接收机满足作业精

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度要求的情况下,测量的主要误差源是多路径误差、周跳和点位的对中误差。作 业中应尽量避免它们的发生并减少其误差。电离层和对流层延迟具有相关性,基 线愈短相关性越强,在短基线测量中它们的影响会有很好的消除。相对于平面位 置,电离层延迟和对流层延迟影响基线测量两点间的高差更多。 GPS观测作业的主要特点如下: ? GPS观测站之间无需地面通视。 既要保持良好的通视条件, 又要保障 测量控制网的良好结构,这一直是经典测量技术在实践方面的困难 问题之一。 GPS测量不要求观测站之间相互通视, 因而不再需要建造 觇标,这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间,同时也使点 位的选择变得甚为灵活。不过为了使接收GPS卫星的信号不受干扰, 必须保持观测站的上空开阔(净空) 。 ? 定位精度高。 现已完成的大量实验表明,目前在小于50km的基线上, 其相对定位精度可达1~2× 10-6, 而在100km~500km的基线上可达10-6 ~ 10-7。随着观测技术与数据处理方法的改善,可望在大于1000km 的距离上,相对定位精度可达到或优于10-8。 ? 观测时间短。目前,利用经典的静态定位方法,完成一条基线的相 对定位所需要的观测时间, 根据要求的精度不同, 一般约为1~3小时。 为了进一步缩短观测时间, 提高作业速度, 近年来发展的短基线 (例 如不超过20km)快速相对定位法,其观测时间仅需数分钟。 ? 提供三维坐标。GPS测量,在精确测定观测站平面位置的同时,可以 精确测定观测站的大地高程。 GPS测量的这一特点, 不仅为研究大地 水准面的形状和确定地面点的高程开辟了新途径,同时也为其在航 空物探,航空摄影测量及精度导航中的应用,提供了重要的高程数 据。 ? 操作简便。 GPS测量的自动化程度很高, 在观测中测量员的主要任务 只是安置并开关仪器,量取仪器高,监视仪器的工作状态和采集环 境的气象数据,而其它观测工作,如卫星的捕获,跟踪观测和记录 等均由仪器自动完成。另外,GPS用户接收机一般重量较轻,体积较 小,因此携带和搬运都很方便。

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? 全天侯作业。 GPS观测工作, 可以在任何地点, 任何时间连续地进行, 一般也不受天气状况的影响。 GPS测量的实施和所用接收系统硬件与软件的发展水平密切相关,所以,关 于GPS测量工作的作业细节,用户还须按国家有关部门颁发的GPS测量规范,以 及所用GPS接收系统的操作说明书执行。 GPS测量工作可分为外业作业和内业两大部分。其中,外业工作主要包括, 选点(即观测站址的选择) 、建立测站标志、野外观测作业以及成果质量检核等 工作; 内业工作主要包括, GPS测量的技术设计、 测后数据处理以及技术总结等。 如果按照GPS测量实施的工作程序, 则大体可分为这样几个阶段: 网的优化设计; 选点与建立标志;外业观测;成果检核与处理。 对GPS网的精度要求,主要取决于网的用途。精度指标,通常均以网中相邻 点之间的距离误差来表示,其形式为

? ? [a ? (b0 ? D) ]
2 0

1 2 2

其中,?──网中相邻点间的距离误差(mm); a0──与接收设备有关的常量误差(mm); b0──比例误差(ppm或10-6); D──相邻点间的距离(km)。 上表所列的精度指标,主要是对GPS网的平面位置而言,而考虑到垂直分量的精 度,一般较水平分量为差,所以根据经验,如果在GPS网中对垂直分量的精度进 行要求,可将上表所列的比例误差部分增大一倍。 GPS网的图形设计,虽然主要决定于用户的要求,但是有关经费、时间和人 力的消耗以及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条件等,也都与网的图形设 计有关。 对此应当充分加以顾及, 以期在满足用户要求的条件下, 尽量减少消耗。 为了满足用户的要求,设计的一般原则是 ? GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形, 例如三角形、 多边形或 附合线路,以增加检核条件,提高网的可靠性; ? GPS网作为测量控制网,其相邻点间基线向量的精度,应分布均匀; ? GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应少于3 个(不足时应联测) ,且在网中应分布均匀,以利于可靠地确定GPS
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网与地面网之间的转换参数; ? GPS网点应考虑与水准点相重合, 而非重合点, 一般应根据要求以水 准测量方法(或相当精度的方法)进行联测,或在网中布设一定密 度的水准联测点,以便为大地水准面的研究提供资料; ? 为了便于GPS的测量观测和水准联测, GPS网点一般设在视野开阔和 交通便利的地方; ? 为了便于用经典方法联测或扩展, 可在GPS网点附近布设一通视良好 的方位点,以建立联测方向。方位点与观测站的距离,一般应大于 300m;

适宜采用的网形

? 应该避免出现星状网。

不适宜采用的星形网形

一般来说,在GPS网整体平差中,可能含有两类观测量,即相对观测量(如 基线向量)和绝对观测量(如点在WGS-84中的坐标值) 。在仅含有相对观测量的 GPS网中,网的方向基准和尺度基准,由在平差计算中作为相关观测量的基线向 量唯一地确定;而网的位置基准,则决定于所取网点坐标的近似值系统和平差方 法。在GPS网包含点的坐标观测量的情况下,网的位置基准,将取决于这些网点
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的坐标值及其精度。GPS网的基准一般主要是指网的位置基准。确定网的位置基 准,通常可根据情况,选取以下方法: ? 选取网中一点的坐标值并加以固定,或给以适当的权; ? 网中的点均不固定,通过自由网拟稳平差,确定网的位置基准; ? 在网中选若干点(直至全部点)的坐标值并加以固定,或选网中若 干点的坐标值并给以适当的权; 前两种方法,对GPS网定位的约束条件最少,所以,通常称为最小的约束法;而 后两种方法,对平差计算则存在若干约束条件,其约束条件的多少,取决于在网 中所选点的数量。 以最小约束法进行GPS网的平差, 对网的定向与尺度没有影响, 也就是说,不管采用上述那种最小的约束法,平差后网的方向和尺度,以及网中 元素(边长、方位或坐标差)的相对精度都是相同的,但网的位置及点位精度却 不相同。约束平差法,在确定网的位置基准的同时,对GPS网的方向和尺度也会 产生影响,其影响程度,与约束条件的多少,及所取观测值的精度有关。当网中 已知点的坐标含有较大的误差,或其权难以可靠地确定时,将会对网的定向与尺 度产生不利的影响。虽然从理论上说,在网的平差计算中,给所有的已知位置以 适当的权的比例关系,则是一个需要慎重考虑的问题。所以,一般只有对于一个 大范围的GPS网,而且要求精确地位于WGS-84协议地球坐标系时,或者具有一 组分布适宜的,高精度的已知点时,为改善GPS网的定向和尺度,约束平差法才 具有重要意义。在一般情况下,对于一些区域性的GPS网,如城市、矿山和工程 GPS网,其是否精确位于地心坐标系统,并不特别重要,因此,这时多采用最小 约束平差法。而且,为了与经典地面网相联合,通常以采用固定一点的经典自由 网平差法为宜。 b) 平面控制网布设 按暂行规定, 我国高铁精密平面控制网分三级布设, 实践中按四级进行布设。 它们是:坐标基准控制网(CP0) 、基础平面控制网(CPI) 、线路控制网(CPII) 和基桩控制网(CPIII) 。 为了保证勘测、施工、运营维护各阶段平面测量成果的一致性,各阶段的平 面控制测量应共同使用同一个GPS平面位置基准,该位置基准由CP0确定。CP0 的建立采用GPS定位技术实现,具体技术标准执行国家“B”级GPS控制网的标
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准,只是在点间距上相对加密以满足铁路工程建设的需要。 CPI主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准。当前所有的高铁精密平面 CPI控制网均采用GPS定位技术实现,具体技术标准按暂规执行。 CPII主要为勘测和施工提供控制基准。当前高铁精密平面CPII控制网主要采 用GPS定位技术实现, 在极少观测条件受限制地点也采用全站仪光电导线方式实 现。具体技术标准按暂规执行。 CPIII主要为无碴轨道铺设和运营维护提供控制基准。目前,CPIII的建立均 采用全站仪自由设站的方式进行。 其在观测方式上区别于我国传统的全站仪观测 方法,但在数据的处理上属于测边网平差。其观测的具体精度指标按暂规执行。

(三) 数据质量控制与成果分析
平面控制测量广泛地采用 GPS 定位技术,其属于自动化程度很高的观测手 段。数据自动记录,并在相应服务软件的支持下自动进行数据的后处理。对 GPS 数据观测质量的检查关系到平面控制点成果的可靠性,必须足够重视。检查内容 主要包括:投入使用的仪器设备是否满足规定、记录手薄是否完整和准确、数据 剔除率是否满足要求、同步和异步观测基线的联接方式是否合理、同步基线解算 方法是否恰当、异步基线的重复性较差是否满足要求、同步环和异步环基线的组 成是否合理和全面以及其闭合差是否满足规定要求、 自由网平差后点位的绝对精 度和相对精度是否达到相应级别的控制网精度要求。相应规定可从国家 GPS 测 量规范、铁路 GPS 测量规范、以及暂规中获取。不满足规定要求的基线或基线 环必须重新按要求进行观测。 具体地检查项目细分为:
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? 仪器的标称精度指标是否满足相应等级GPS测量的精度要求, 仪器是 否检定合格; ? 外业观测记录手薄中的观测时段信息、仪器高、点名和点号信息等 是否和观测数据文件相符合; ? 数据同步观测时间是否有效并达到规定要求; ? 通过数据平滑、粗差剔除等数据预处理手段,剔除的数据比率是否 满足规定要求; ? 单基线或多基线解算得到的重复观测基线的较差是否满足相应等级 GPS测量的精度要求; ? 单基线解算条件下,要进行同步闭合环(一般为三角形,对环的最 大边数,相应等级GPS测量规范有限制)的闭合差检查,要求满足相 应等级GPS测量的精度要求; (多基线解算条件下,不需要进行同步 环闭合差检查) ? 进行异步环(一般为三角形,对环的最大边数,相应等级GPS测量规 范有限制) 闭合差检查, 要求闭合差满足相应等级GPS测量的精度要 求; ? 进行GPS自由网平差计算后, 要对绝对点位中误差和相对点位误差进 行检查,要求精度满足相应等级GPS测量的要求。 对于采用全站仪进行观测的数据,需要进行的数据质量检查有:一测站一测 回内的各项限差指标是否满足(角度半测回较差、方向观测的归零差、长度多次 观测读数互差) 、一测站多测回内的各项限差指标是否满足(角度测回间较差、 长度测回间较差) 、角度闭合差和坐标闭合差是否满足要求、导线全长相对闭合 差是否满足要求。相应规定可从暂规中获取。不满足规定要求的测站必须重新按 要求进行观测。 只有在上述数据质量控制的所有检查都合格的条件下,才可以进行 GPS 基 线的约束网整体平差,以及关于导线和边角网的严密平差。 对于 GPS 控制网的平差计算,应该实行逐级控制。即 CPI 以 CP0 为基准进 行约束平差,CPII 以 CPI 为基准进行约束平差。 CPI 以 CP0 为基准进行约束平差时,适宜整网进行平差数据处理。全网进行

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平差数据处理有困难时,至少应该保证一个标段(包含 2~4 个 CP0 控制点)的 范围内进行局部网的整体平差数据处理。在这种情况下,必须进行标段相连接地 带 CPI 点位的平顺连接性检查,即连接处附近点位的坐标较差必须满足规定要 求,点位相对误差也要满足要求。CPII 以 CPI 为基准进行约束平差可以分段进 行,但是相邻地段的 CPII 也必须进行 CPII 点位的平顺连接性检查。 在 CPI 以 CP0 为基准进行约束平差和 CPII 以 CPI 为基准进行约束平差时, 适宜在三维空间直角坐标系下进行,然后再进行高斯投影获得平面直角坐标。考 虑到高斯投影变形,只有在沿经度的线路地段(纬度跨度小) ,方可直接在二维 高斯平面直角坐标系下进行。先进行高斯投影获得平面直角坐标,再进行平面的 约束平差处理得到的坐标包含有一定的系统误差(高斯投影变形所引起) 。 考虑到 CPIII 控制点间的相对精度要求较高,实际在采用 CPII 对 CPIII 进行 控制时,为了维护 CPIII 的内符合精度,可以采用一点一方向的平差模式。 平差获取的坐标成果,不但要做绝对点位误差的分析和检查,还要做相邻点 位间的相对误差检查。只有上述两项标准都满足的情况下,约束平差的最终成果 才可应用于工程实际。

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问题: 1) 成绵乐客专高程控制网采用的高程基准是什么? 2) 成绵乐客专高程控制网采用什么样的分级控制? 3) 水准测量外业数据的质量检查有那些? 4) 反映水准测量的成果达到相应的水准测量精度等级的指标有那些?如何 计算? 5) 成绵乐客专平面控制网需要用到那些坐标系?成绵乐客专平面控制网用 以工程施工建设的成果坐标是什么样的坐标? 6) 高斯投影有那些特点?如何实现 WGS-84 空间直角坐标与 WGS-84 高斯 平面直角坐标的转换? 7) 北京 54 高斯平面直角坐标与 WGS-84 高斯平面直角坐标的区别? 8) 成绵乐客专平面控制网是如何分级布设的?各自作用是什么? 9) 在进行整网或分段的约束平差前,GPS 测量的数据需要进行那些质量检 查? 10) 如何进行 CPI 和 CPII 的约束平差处理并获取最终成果坐标?

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第二篇

无砟轨道铁路测量规范

铁道部于 2006 年发布了《暂规》和《指南》无论对测量等级、精度,还是 对测量仪器和人员要求,均较普通铁路提出了更高要求,有些是全新的要求。贯 彻和执行好《暂规》和《指南》 ,对建好成绵乐铁路、保证工程测量精度和施工 质量具有十分重要的意义。

一 客运专线无碴轨道结构特点
无碴轨道是以钢筋混凝土道床取代散粒体道碴道床的整体式轨道结构,与 有碴轨道相比,无碴轨道具有以下特点: ? ? ? ? ? ? ? 良好的轨道稳定性、连续性和平顺性; 良好的结构耐久性和少维修性能; 工务养护、维修设施减少; 免除高速行车条件下有碴轨道的道碴飞溅; 有利于适应地形选线,减少线路的工程投资; 可减轻桥梁二期恒载,降低隧道净空; 一旦基础变形下沉,修复困难,要求有坚实、稳定的基础。

二 无碴轨道铺设精度
根据《客运专线无碴轨道设计指南》《新建时速 300~350 公里客运专线铁 、 路设计暂行规定以及相关施工质量验收标准等国内客运专线铁路现行规定和标 准,无碴轨道和有碴轨道铺设精度标准分别见表 1-1-1-4

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表 1-1
幅 设 计 值 (mm) 速 度 项 目

无碴轨道静态几何尺寸允许偏差 高低 2 2 10 轨向 2 2 水平 1 2 轨距 ± 1 +1 -2 — 扭曲 基长 6.25m — 3

350 km/h≥v>200km/h V=200km/h 弦长(m)

表 1-2 有碴轨道静态几何尺寸允许偏差
幅 设 计 值 (mm) 速 度 项 目

高低 2 3 10

轨向 2 3

水平 2 3

轨距 ± 2 ± 2 —

扭曲 基长 6.25m 2 3

350 km/h≥v>200km/h V=200km/h 弦长(m)

序号

表 1-3 有碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距允许偏差 项 目 允许偏差(mm) 一般路基 ± 20 ± 10 +20 0 30 +20 0 在建筑物上 紧靠站台

1

轨面高程与设计比较

2 3

轨道中线与设计中线差 线间距

序号

表 1-4 无碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距允许偏差 项 目 允许偏差(mm) 一般路基
?4 ?6
?4 0

1

轨面高程与设计比较

在建筑物上 紧靠站台

2 3

轨道中线与设计中线差 线间距

10 +10 0

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表 1-5 德国高速铁路轨道铺设精度标准
幅 设 计 值 (mm) 速 度 项 目

高低 2(10) 5(150)

轨向 2(10)

水平 2 —

轨距 ± 2

V>200km/h 检测点间距(m)

表 1-5 中对比了德国高速铁路轨道铺设精度标准。由于铁路速度越高,不 平顺波长越长,因此德国规定了不同弦长时的高低、轨向不平顺测量标准:线路 高低和方向的短波不平顺检测使用 30m 弦长测量, 且在检测点和校算点之间的距 离为 5m(一般相当于 8 个轨枕间距),两个相距为 5m 的相邻检验点和校算点的实 际失高差于理论失高差之间的误差应≤2mm;长波不平顺检测使用 300m 弦长测 量,且在检验点和校算点之见的距离为 150m(一般相当于 240 个轨枕间距) ,两 个相距为 150m 的相邻检验点和校算点的实际失高差于理论失高差的误差应≤ 10mm。 从表中对比可知,为了适应客运专线铁路高速行车对平顺性、舒适性的要 求,客运专线铁路轨道必须具有较高的平顺度标准,为此德国和中国对于时速 200km/h 以上铁路轨道平顺度均制定了较高的精度标准。对于无碴轨道,轨道施 工完成后基本不在具备调整的可能性,由于施工误差、线路运营以及线下基础沉 降所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整。 客运专线扣件技术条件中规 定扣件的轨距调整量为±10mm,高低调整量-4、+26mm,因此用于施工误差的调 整量非常小,这就要求对施工精度有着较有碴轨道更严格的要求。

三《暂规》的编制原则和由来
(一) 编制原则
《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》是根据“经规标准[2006]45 号 《关于落实 2006 年铁路工程建设标准编制工作的通知》,进行研究和编制的。 ” 本暂行规定的基本测量精度和测量方法,主要依据《客运专线无碴轨道铁路 设计指南》《客运专线无碴轨道铁路施工质量验收暂行标准》《客运专线铁路路 、 、

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基工程施工质量验收暂行标准》 《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标 、 准》及铁道部建设司工程建设规范科研项目《客运专线无碴轨道铁路工程测量控 制网精度标准的研究》 成果, 在吸取遂渝线无碴轨道综合试验段测量的实践经验, 并主要参考了德国铁路标准 DB RIL883 有关无碴轨道测量精度和标准的基础上编 制完成。

(二) 主要内容
1.目的 为了确保客运专线无碴轨道铁路工程测量的可靠性和适用性, 统一客运专线 无碴轨道铁路工程测量的技术要求, 为此制定出适用于我国无碴轨道铁路工程测 量的技术标准和技术规定。 本暂行规定为客运专线无碴轨道铁路勘测设计、 施工和运营维护而制定的无 碴轨道铁路工程测量的技术要求, 其目的是为了统一客运专线无碴轨道铁路工程 测量的技术要求,保证测量成果质量满足勘测、施工、运营维护各个阶段测量的 要求,适应客运专线无碴轨道铁路工程建设和运营管理的需要。 2.范围 本暂行规定适用于设计行车速度 200~350km/h 客运专线无碴轨道铁路工程 的测量。对于其他铺设无碴轨道的铁路,无碴轨道地段的工程测量参照本暂行规 定执行。 3.主要内容 本暂行规定分为七章,主要内容为:总则、术语和符号、平面控制测量、高 程控制测量、线下工程测量、构筑物变形测量及无碴轨道安装测量。

四《暂规》的重要性
(一) 客运专线无碴轨道铁路精密工程测量的概念
1.客运专线无碴轨道铁路精密工程测量 由于客运专线铁路速度高(200~350km/h) ,为了达到在高速行驶条件下,旅 客列车的安全性和舒适性, 要求客运专线铁路必须具有非常高的平顺性和精确的
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几何线性参数,精度要保持在毫米级的范围以内。相对于传统的铁路工程测量而 言,客运专线铁路测量精度高达到毫米级。其测量方法、测量精度与传统的铁路 工程测量完全不同。 我们把适合于客运专线铁路工程测量的技术体系称为客运专 线铁路精密工程测量; 2.客运专线无碴轨道铁路精密工程测量的内容 客运专线无碴轨道铁路精密工程测量的内容包括: (1) 客运专线铁路平面高程控制测量 (2) 线下工程施工测量 (3) 轨道施工测量 (4) 运营维护测量 3.客运专线无碴轨道铁路精密工程测量的技术标准
《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》 (铁建设[2006]189 号)

(二) 为什么要制定《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》 新标准
为了满足客运专线无碴轨道铁路的高平顺性和精确的几何线性参数要求, 《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》 新标准按照客运专线铁路无碴轨道 的铺设精度要求,按分级控制的原则,反演推算出客运专线无碴轨道铁路工程测 量精度标准。 过去有碴轨道铁路测量规范各级控制网测量的精度指标主要是根据满足线 下工程的施工控制的要求而制定,没有考虑轨道施工对测量控制网的精度要求, 轨道的铺设是按照线下工程的施工现状进行铺设。 而客运专线无碴轨道必须具有 非常精确的几何参数,精度要保持在毫米级范围以内,测量控制网的精度必须满 足轨道铺设的精度要求, 使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在 最小。 我国客运专线对无碴轨道铺设精度要求规定了两项检验标准: 1. 轨道平顺性标准

(1) 以 20m 弦长(波长为 10m)来量测,轨道高低偏差为 2mm,轨向偏差为 2mm。可参见表 1-6
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表 1-6
幅 设 计 值 (mm) 速 度 项 目

无碴轨道静态几何尺寸允许偏差 轨向 2 2 10 水平 1 2 轨距 ± 1 +1 -2 — 扭曲 基长 6.25m — 3

高低 2 2

350 km/h≥v>200km/h V=200km/h 弦长(m)

(2) 以 300m 弦长(波长为 150mm)来量测,轨道的方向偏差为 10mm,纵 向高低偏差为 10mm,即 10mm/150m。 2. 轨道施工绝对定位精度要求
表 1-7 序号 无碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距允许偏差 项 目 一般路基 1 轨面高程与设计比较 在建筑物上 紧靠站台 2 3 轨道中线与设计中线差 线间距 允许偏差(mm) +4 -6 +4 0 10 +10 0

注:本表参考《客运专线无碴轨道铁路工程质量验收暂行标准》

从表中对比可知, 为了适应客运专线铁路高速行车对平顺性、 舒适性的要求, 客运专线铁路轨道必须具有较高的平顺度标准, 对于时速 200km/h 以上无碴铁路 轨道平顺度均制定了较高的精度标准。对于无碴轨道,轨道施工完成后基本不在 具备调整的可能性,由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降所引起的轨道变 形只能依靠扣件进行微量的调整。 客运专线扣件技术条件中规定扣件的轨距调整 量为±10mm,高低调整量-4、+26mm,因此用于施工误差的调整量非常小,这就 要求对施工精度有着较有碴轨道更严格的要求。 要实现客运专线铁路的轨道的高平顺性, 除了对线下工程和轨道工程的设计 施工等有着特殊的要求外,必须建立一套与之相适应的精密工程测量体系。纵观 世界各国铁路客运专线铁路建设,都建立有一个满足施工、运营维护的需要的精 密测量控制网。 德国睿铁公司(RailOne)执行副总裁哈曼先生在总结无碴轨道铁路建设经 验时说: “要成功地建设无碴轨道,就必须有一套完整、高效且非常精确的测量 系统——否则必定失败。 ”这句话也充分说明了无碴轨道工程测量在无碴轨道工 程建设中的重要作用。

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五 传统测量与无碴轨道铁路精密工程测量的比较
(一) 传统的铁路工程测量方法
1.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根据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,其测量作业模式和流程 如下: 初测——→定测——→线下工程施工测量——→铺轨测量 (1) 初测 平面控制测量——初测导线:坐标系统:1954 北京坐标系;测角中误差 12.5″(25″√n) ,导线全长相对闭合差:光电测距 1/6000,钢尺丈量 1/2000。 高程控制测量——初测水准:高程系统:1956 年黄海高程/1985 国家高程基 准,测量精度:五等水准(30√L) 。 (2) 定测 以初测导线和初测水准点为基准,按初测导线的精度要求放出交点、直线控 制桩、曲线控制桩(五大桩) 。 (3) 线下工程测量 以定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩) 。作为线下工程施工 测量的基准。 (4) 铺轨测量 直线用经纬仪穿线法测量:曲线用绳正法或偏角法进行铺轨控制。 2.传统的铁路测量方法的缺点 上述铁路工程测量方法是几百年来传统的铁路测量方法, 在过去测量方法主 要靠经纬仪、钢尺丈量测距的年代,是一种行之有效的方法,适合于普通速度铁 路工程测量,但是在测量已广泛采用 GPS、全站仪、电子水准仪新技术的今天, 这一传统的铁路工程测量方法已不能适应我国铁路现代化建设的要求。 它存在着 以下的不足: 平面坐标系投影差打,采用 1954 年北京坐标系 3〞带投影。
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(1) 高斯投影边长变形值大;投影带边缘边长投影变形值最大可达 340mm/km,不利于采用 GPS、RTK、全站仪等新技术采用坐标法定位法进行勘测 和施工放线。 1954 年北京坐标系 3°带投影,高斯投影边长变形值 斯投影边长变形值最大可达 340mm/km (2) 高程投影边长变形:高程投影每公里边长变形值 H/R,在海拔 2000m 的云贵高原高程投影边长变形值最大可达 314mm/km。 (3) 没有采用逐级控制的方法建立完整的平面高程控制网,线路施工控 制仅靠定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)进行控制,线路测量可 重复性较差,当出现中线控制桩连续丢失后,就很难进行恢复。 (4) 测量精度低,由于导线方位角测量精度要求较低(25〞√n) ,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的方法 来进行施工。在普通速度条件下,不会影响行车安全和舒适度,但在高速行车条 件下,就有可能影响行车安全和舒适度。 (5) 轨道的铺设不是以控制网为基准按照设计的坐标定位,而是按照先 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于设计参数相差甚远。 这在浙赣线提速改造中已出现类 似的问题。 (如浙赣线出现的圆曲线半径与设计半径相差几百米,大半径长曲线 变成了很多不同半径圆曲线的组合,缓和曲线、夹直线长度不够,曲线五大桩位 置与设计位置相差太大,纵断面整坡变成了很多碎坡等) 。 综上所述, 过去的铁路测量规范及体系已不能适应中国铁路现代化建设的要 求,必须建立一套适合中国铁路客运专线建设的工程测量体系。在铁道部建设司 的主持和推动下,由中铁二院、西南交大、中铁八局等 7 家单位编制完成了《客 运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》和《时速 200~250 公里有碴轨道铁路工 程测量技术指南(试行),并颁布实施,初步形成了以《客运专线无碴轨道铁路 》 工程测量暂行规定》和《时速 200~250 公里有碴轨道铁路工程测量技术指南(试 行) 》为框架的客运专线铁路精密工程测量技术体系。 投影带边缘高

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(二) 客运专线铁路精密工程测量的特点
与传统的铁路测量技术相比,客运专线铁路精密工程测量技术具有以下特 点: 1.确定了客运专线铁路精密工程测量“三网合一”的测量体系 客运专线无碴轨道铁路工程测量的平面、高程控制网,按施测阶段、施测目 的及功能不同分为了勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。我们把客运专 线无碴轨道铁路工程测量的这三个控制网,简称“三网”。 客运专线铁路的最大特点是速度高(200~350km/h) 。为了达到在高速行驶条 件下,旅客列车的安全性和舒适性,要求客运专线铁路必须具有非常高的平顺性 和精确的几何线性参数,工程施工工艺和精度要求高,精度要保持在毫米级的范 围以内;为保证控制网的测量成果满足客运专线铁路勘测、施工、运营维护 3 个 阶段测量的要求, 适应客运专线铁路工程建设和运营管理的需要, 阶段的平面、 3 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 为基础平面控制网,二等(无碴轨道)/三等(有碴轨道)水准基 点网为基础高程控制网,简称“三网合一“。 “三网合一”的内容和要求: (1)勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一 在客运专线无碴轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护的各阶段 均采用坐标定位控制,因此必须保证三网的坐标高程系统的统一,才能使无碴轨 道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护工作顺利进行。 (2)勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一 客运专线勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网平面测量应以基础平面 控制网 CPⅠ为平面控制基准,高程测量应以二等水准基点为高程控制测量基准。 (3)线下工程施工控制网与轨道施工控制网、运营维护控制网的坐标高程 系统和起算基准的统一。 (4)勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网测量精度的协调统一。 2.三网合一的重要性 无碴轨道测量控制网必须满足勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐 标高程系统的起算基准和精度的协调统一,否则,就不能保证无碴轨道铁路工程
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建设的顺利实施。下面以武广、郑西、京津城际铁路和遂渝线无碴轨道试验段工 程施工为例来说明三网合一的重要性。 (1) 勘测控制网、施工控制网起算基准不统一的后果 在武广、郑西客专建设中,由于原勘测控制网的精度和边长投影变形值不能 满足无碴轨道施工测量的要求,后来按《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规 定》的要求建立了 CPI、CPII 平面控制网和二等水准高程应急网,采用了利用新 旧网相结合使用的办法,即对满足精度要求的旧的控制网仍用其施工;对不满足 精度要求的旧控制网则采用 CPI、CPII 平面施工控制网与施工切线联测,分别更 改每个曲线的设计进行施工,新旧两套坐标系在精度和尺度上都存在较大的差 异, 只能通过单个曲线的坐标转换来启用新网, 给设计施工都造成了极大的困难。 在京津城际铁路建设中, 由于线下工程施工精度与轨道施工高程控制网精度 不一致,造成了部分墩台顶部重新施工的情况。 (2)线下工程施工控制网与轨道施工控制网的坐标系统和测量精度不统一 的后果。 遂渝线无碴轨道试验段线路长 12.5km,最小曲线半径为 1600m,勘测设计 阶段采用《新建铁路工程测量规范》要求的测量精度施测,即平面坐标系统采用 1954 年北京坐标系统 3o 带投影,边长投影变形值达 210mm/km,导线测量按《新 建铁路工程测量规范》初测导线要求 1/6000 的测量精度施测,施工时,除全长 5km 的龙风隧道按 C 级 GPS 测量建立施工控制网外,其余地段采用勘测阶段施测 的导线及水准点进行施工测量。 铁道部决定在该段进行铺设无碴轨道试验时,线下工程已基本完成,为了 保证无碴轨道的铺设安装, 在该段线路上采用 B 级 GPS 和二等水准进行平面高程 控制测量,平面坐标采用工程独立坐标,边长投影变形值≤3mm/km。 ①采用 GPS 基线的双差固定解进行 GPS 基线网平差。 ②坐标转换采用挂靠在遂渝线试验段线路既有坐标系下的高斯正形投影工 程独立坐标系,参考椭球体参数采用 1954 年北京坐标系椭球体参数;中央子午 线采用联测既有初测导线点 C47(=BM19)的经度:106027′12.8〃,抵偿高程 面采用试验线路平均高程 250 米。测区内投影长度的变形值不大于 3mm.km。 ③通过联测的联测既有初测导线点 C47(=BM19)和线路控制桩 JD3-10,把

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GPS 网的 WGS-84 坐标转换为挂靠在遂渝线试验段线路既有坐标系下,投影于测 区抵偿高程面为 250m、 中央子午线为 106027′12.8〃的 10 带高斯投影平面直角 坐标系统坐标。 ④基线解算采用 Trimble Geomatics Office 软件包进行,解算中对外业采 集数据的质量进行了检核。 ⑤网平差及坐标转换采用西南交通大学路伯祥教授编制的“GPS 数据处理软 件”进行,坐标转换时对坐标起算点的可靠性进行了。计算中注意检核了已知点 的。 ⑥为保证 GPS 控制网的高精度性,二维约束平差时采用“一个点和一个方向 的约束方式”进行平差。以初测导线点 C47(=BM19)为坐标起算点,以初测导 线点 C47(=BM19)~线路控制桩 JD3-10 点的方向为起算方向。 施工单位在无碴轨道施工时,采用新建的 B 级 GPS 和二等水准点进行施工。 由于勘测阶段平面控制网精度与无碴轨道平面控制网精度和投影尺度不一致, 致 使按无碴轨道高精度平面控制网测量的线路中线与线下工程中线横向平面位置 相差到 50cm。为了不废弃既有工程,施工单位不得不反复调整线路平面设计, 最终将曲线偏角变更了 17〞,将线路横向平面位置误差调到路基段进行消化, 使路基段的线路横向平面位置误差消化量最大达到 70~80mm,这样才满足了无 碴轨道试验段的铺设条件。由此可见,线下工程施工平面控制网精度与无碴轨道 施工平面控制网精度相关太大,会给无碴轨道施工增加很多困难,遂渝线无碴轨 道试验段的速度目标值为 200km/h,而且线路只有 12.5km,有了大量的路基段可 以消化误差,调整起来比较容易。当速度目标值为 250~350km/h 时,线路均为 桥遂相连, 没有路基段消化误差, 误差调整工作更困难。 当误差调整消化不了时, 就会造成局部工程报废。 3.确定了客运专线铁路工程平面控制测量分三级布网的布设原则 客运专线铁路轨道必须具有非常精确的几何线性参数, 精度要保持在毫米级 的范围内, 测量控制网的精度在满足线下工程施工控制测量要求的同时必须满足 轨道铺设的精度要求, 使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最 小。轨道的外部几何尺寸体现出轨道在空间中的位置和标高,根据轨道的功能和 与周围相邻建筑物的关系来确定,由其空间坐标进行定位。轨道的外部几何尺寸 的测量也可称之为轨道的绝对定位。 轨道的绝对定位通过由各级平面高程控制网
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组成的测量系统来实现,从而保证轨道与线下工程路基、桥梁、隧道、站台的空 间位置坐标、高程相匹配协调。由此可见,必须按分级控制的原则建立铁路测量 控制网。 客运专线铁路工程测量平面控制网第一级为基础平面控制网(CPI) ,第二级 为线路控制网(CPⅡ) ,第三级为基桩控制网(CPⅢ) 。各级平面控制网的作用和 精度要求为: (1)CPI 主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准,采用 GPS 碴)/GPS C 级(有碴)网精度要求施测。 (2)CPⅡ主要为勘测和施工提供控制基准,采用 GPS 级(有碴)网精度要求施测或采用四等导线精度要求施测。 (3)CPⅢ主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准,采用五等导线精 度要求施测或后方交会网的方法施测。 4.提出了客运专线铁路工程测量平面坐标系统应采用边长投影变形值≤ 10mm/km(无碴)/25 mm/km(有碴)的工程独立坐标系 客运专线铁路工程测量精度要求高, 施工中要求由坐标反算的边长值与现场 实测值应一致,即所谓的尺度统一。由于地球面是个椭球曲面,地面上的测量数 据需投影到施工平面上,曲面上的几何图形在投影到平面时,不可避免会产生变 形。采用国家 30 带投影的坐标系统,在投影带边缘的边长投影变形值达到 340 mm/km,这对无碴轨道的施工是很不利的,它远远大于目前普遍使用的全站仪的 测距精度(1~10 mm/km) ,对工程施工的影响呈系统性。从理论上来说,边长投 影变形值越小越有利。 因此规定客运专线无碴轨道铁路工程测量控制网采用工程 独立坐标系,把边长投影变形值控制在 10 mm/km,有碴轨道铁路工程测量控制 网把边长投影变形值控制在 25 mm/km 以满足客运专线轨道施工测量的要求。 5.确定了客运专线铁路轨道必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺 轨测量定位模式 现行的《新建铁路工程测量规范》《既有铁路工程测量规范》 、 《有碴轨道铁 路测量规范》 各级控制网测量的精度指标主要是根据满足线下工程的施工控制的 要求而制定,没有考虑轨道施工对测量控制网的精度要求,轨道的铺设是按照线 下工程的施工现状,采用相对定位的方法进行铺设。即轨道的铺设是按照 20m 弦 C 级(无碴)/GPS D B 级(无

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长的外矢距来控制轨道的平顺性,没有采用坐标对轨道进行绝对定位,相对定位 的方法能很好的解决轨道的短波不平顺性,而对于轨道的长波不平顺性无法解 决。对于客运专线铁路,曲线的半径大,弯道长,如果仅采相对定位的方法进行 铺轨控制,而不采用坐标进行绝对控制,轨道的线型根本不能满足设计要求。现 用一个弯道 为例作一简要说明: 我们知道,曲线外矢距 F=C2/8R 式中 C 为弦长,R 为半径。现有一半径为 2800m(时速 200~250 km 有碴轨道铁路的最小曲线半径)的弯道,铺轨时若按 10 m 弦长 3 mm 的轨向偏差(即用 20m 弦长的外矢距偏差)的轨向偏差来控制曲 线,则:当轨向偏差为 0 时,R=2800m;当轨向偏差为+3mm 时,R=2397m;当 轨向偏差为-3mm 时,R=3365m。这一问题在淅赣线提速改造建设中已暴露出来, 即一个大弯道由几个不同半径的曲线组成,且半径相关几百米。 由此可见,只采用 10m 弦长 3mm(有碴)/10m 弦长 2mm(无碴)的轨向偏差 来控制轨道的平顺性是不严密的, 因此必须采用相对控制与坐标绝对控制相结合 的方法来进行轨道控制。 6.确定了客运专线无碴轨道铁路工程测量高程控制网的精度等级 客运专线无碴轨道铁路首级高程控制网应按二等水准测量精度要求施测。 铺 轨高程控制测量按精密水准测量(每公里高差测量中误差 2 mm)要求施测。 7.提出了客运专线无碴轨道铁路工程控制测量完成后, 应由建设单位组织评 估验收的要求,并制定了评估验收内容和要求。 (1)控制网测量检查评估内定包括:高程控制网测量技术设计、选点埋石、 仪器精度指标及检定情况、外业观测、平差计算和资料完整齐全等。 高程控制测量数据质量评估。 (2)控制网外业观测数据检验评估。 (3)控制网平差计算数据处理质量评估。 (4)控制网数据结果的整理和质量验证。

六 《暂规》的特点
《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》 为客运专线无碴轨道铁路勘测 设计、施工和运营维护而制定的无碴轨道铁路工程测量的专用技术标准,其目的

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是为了统一客运专线无碴轨道铁路工程测量的技术要求, 保证测量成果质量满足 勘测、施工、运营维护各个阶段测量的要求,适应客运专线无碴轨道铁路工程建 设和运营管理的需要。适用于设计行车速度 200~350km/h 客运专线无碴轨道铁 路工程的测量。对于其它铺设无碴轨道的铁路,无碴轨道地段的工程测量参照本 暂行规定执行。具有以下特点:

(一) 三网合一
客运专线无碴轨道铁路工程测量的平面、高程控制网,按施阶段、施测目的 及功能不同可分为勘测控制网、 施工控制网、 运营维护控制网。 与有碴轨道相比, 无碴轨道的最大特点是工程施工精度要求高,运营维护技术特殊,周期长(按 60 年设计标准) 。为保证控制网的测量成果质量满足勘测、施工、运营维护 3 个 阶段测量的要求,适应客运专线无碴轨道铁路工程建设和运营管理的需要,3 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 GPS 控制网为基础平面控制网, 二等水准基点网为基础高程 控制网。简称为三网合一。

(二) 平面基础控制网采用 GPS B 级网
由于我国国家平面基础控制点稀少, 其精度和密度都远远不能满足铁路工程 平面基础控制的需求,因此本条规定客运专线无碴轨道铁路工程测量应采用 GPS 定位技术建立客运专线无碴轨道 GPS 基础控制网, 以满足无碴轨道工程测量平面 基础控制的要求。 无碴轨道工程测量精度要求高, 施工中要求由坐标反算的边长值与现场实测 值应一致,即所谓的尺度统一。由于地球面是个椭球曲面,地面上的测量数据需 投影到施工平面上,曲面上的几何图形在投影到平面时,不可避免会产生变形。 采用国家 30 带投影的坐标系统, 在投影带边缘的边长投影变形值达到 340mm/km, 这对无碴轨道的施工是很不利的, 它远远大于目前普遍使用的全站仪的测距精度 (1~10 mm/km) ,对工程施工的影响呈系统性。从理论上来说,边长投影变形值 越小越有利。 因此规定客运专线无碴轨道铁路工程测量控制网采用工程独立坐标

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系,把边长投影变形值控制在 10 mm/km,以满足无碴轨道施工测量的要求。

(三) 二等水准测量
铁二院与西南交通大学完成的《无碴轨道控制测量理论和方法研究》和《客 运专线无碴轨道铁路工程测量控制网精度标准的研究》 ,通过理论分析和大量的 仿真模拟计算,得出结论:高程控制网可分级进行,首级采用二等水准测量,为 全线统一的高程控制网;次级水准网为精密水准网,水准点距离为 1km。这与遂 渝线无碴轨道工程试验段的高程控制测量经验相吻合。这一标准略高于德国 RIL883 标准和旭普林公司的高程控制网测量标准。 在勘测阶段,若全线采用二等水准测量,由于野外地形条件的限制,测量投 入会增加很多,且水准路线需要绕行。特别是大型跨海(江)桥梁和越岭隧道, 绕行的水准路线比线路贯通后直接测量的路线最大可增加 10 倍,由此高精度测 量得到的控制点,其高程精度却降低很多,最终还需在线路贯通后重新进行二等 水准测量。因此,在勘测设计阶段,施测高等级水位测量困难时,高程首级控制 网可分两阶段实施:勘测阶段高程控制网按四等水准测量要求建立,线下工程施 工完成后,再按铺设无碴轨道施工要求重新建立二等水准控制网。这样可降低测 量成本,提高二等水准控制网的测量精度。二等水准控制网贯通后,需根据实际 情况将线下工程施工的高程控制调整到二等水准控制网基准上。

(四) 平面和高程控制网的精度
无碴轨道与有碴轨道的最大区别是无碴轨道铺轨要求的精度高, 轨道板和轨 道安装的可调量极小。 无碴轨道控制网的高精度要求主要体现在线下施工完成后 的轨道敷设阶段。现行的《新建铁路工程测量规范》 ,即使测量精度达不到线路 路基、大型桥梁和隧道施工的要求,测量误差或系统误差(如边长投影变形)过 大已造成施工困难或矛盾,但这些信息通常不会反映到勘测设计部门,施工单位 多数通过工程本身的局部调整来消化吸收这些测量误差。 由于无碴轨道的施工精 度高, 工程可调量小, 测量误差和边长投影变形就难以采用局部工程调整的办法, 只能通过更改设计的方法,使实际施工的线路中线与设计值吻合。基础控制网的

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测量误差或系统误差越大,更改设计的工作量也越大。因此,提高测量精度,是 减少更改设计工作量的有效措施,也是今后更好地进行轨道快速检测和变形监 测,提高运营管理水平的重要保证。 在勘测阶段,困难地区的高程控制网先按四等水准测量要求建立,等线下工 程施工完成后,再按铺设无碴轨道施工要求重新建立二等水准控制网,这是不得 已的办法, 这一变通方法需要更改线路的纵断面设计才能满足铺设无碴轨道的精 度要求。故有条件的地区,宜敷设二等水准路线建立基础高程控制网。 如勘测设计部门对提高基础控制网测量精度的认识不足, 对测量精度过低造 成铁路线路设计文件的改变处理不力,势必引发无碴轨道敷设困难,甚至造成工 程事故。因此,各勘测设计单位和各级领导,必须对控制网测量的高精度有足够 重视。

(五) CPI、CPII、CPIII 建立时机、方法和相互关系
平面控制网分三级布设,首级 GPS 基础平面控制网(CPI) ,二级线路控制网 (CPⅡ) ,三级基桩控制网(CPⅢ) 。 CPⅠ在初测阶段布设,采用 GPS 施测,每对 GPS 点间距离 1km 左右,点对间 距离以 4 km 为宜,按 B 级 GPS 网精度要求测量。 CPⅡ主要在定测阶段布设,可采用 GPS 或导线测量方法施测,按 C 级 GPS 网 或四等导线精度要求测量。点间距为 800~1000 m,控制网不仅考虑导线边(基 线边)的方位角精度,还考虑控制网的可靠性。 CPⅢ主要在无碴轨道铺设阶段布设,可采用附合导线或后方交会形式施测, 按五等导线或三角网要求测量。 考虑到无碴轨道铺设 150m 长波不能大于 10mm 的 要求,故规定 CPⅢ导线控制点间距为 150~200mm。 CPI、CPⅡ和 CPⅢ三级网可采用高级控制低级的方式建立联系。CPⅢ也可根 据无碴轨道的需要,建立独立的控制网,并在 CPI 或 CPⅡ中置平,使控制网的 联系更合理。

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(六) 对评估、验收的一些考虑
根据现场的测量实践,参考德国调整铁路测量规范的有关标准,我国客运专 线无碴轨道测量控制网的建立和验收应有一套完整的评估验收标准,包括: (1)控制网测量评估验收内容:控制网设计,控制点埋设,测量仪器,观 测资料,数据质量,平差计算,精度评定等。 (2)测量数据质量评估指标:精度指标,可靠性指标,点位精度指标。 (3)数据处理质量评估:平差基准和起始数据检验,数据处理的数学模型 和计算软件验证,平差成果验算,验后精度、误差统计、误差变化曲线和分布评 估。 (4)控制网测量评估报告:控制网设计,观测纲要,数据质量,平差计算, 验后精度及可靠性等评估报告。

(七) 经济指标情况分析
客运专线无碴轨道铁路工程测量精度要求高、测量方法新,各级平面高程控 制点需要长期保存,并满足勘测设计、施工和运营维护的需要,其测量费用也远 比有碴轨道测量费用高,主要表现在以下几个方面。 1.标石埋设费用高 由于各级平面高程控制点需要长期保存,满足勘测设计、施工和运营维护的 需要,标石埋设较有碴轨道要求更高,标石埋设的尺寸和浓度应保证在运营维护 阶段稳定可靠,当标石埋设在铁路用地范围以外时,还要办理征地手续。标石埋 设费用是普通铁路测量的 5~10 倍。在区域沉降地区,标石埋设费用还要更高。 2.观测费用高 无碴轨道铁路工程测量精度要求高, 传统的测量方法和精度根本不能满足无 碴轨道铁路工程勘测设计、施工和运营维护的需要,外业测量观测费用是有碴轨 道的 3~5 倍。 3.变形监测费用高 较有碴轨道而言, 无碴轨道铁路需要在施工期和运营期进行工后沉降监测和 运营期监测,变形监测费精度要求高,周期长,监测费用高施工测量费用高。
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无碴轨道铁路轨道施工测量工艺复杂,精度要求高,有的要求达到毫米甚至 0.1mm,对测量仪器的精度要求高,需要标称精度测角 1〃,测距 2+2ppm 的全站 议,0.3 mm/km 的电子水平仪和专用的轨检小车进行无碴轨道施工安装测量。无 碴轨道施工测量费是有碴轨道施工测量费 8~10 倍,仪器投入增加 3~5 倍。 4.增加技术培训和软件开发费用 无碴轨道铁路工程测量技术含量高、难度大,不同结构型式的无碴轨道施工 测量的方法和精度也有所不同,测量数据处理的技术要求高,需要经过专门培训 的测量工程师和开发研制专业的数据处理软件才能进行测量数据的计算处理。

七 《暂规》主要技术标准的宣贯
(一) 平面控制测量
1.客运专线无碴轨道铁路工程测量平面控制网宜按分级布网的原则分三级 布设,第一级为基础平面控制网(CPI) ,第二级为线路控制网(CPⅡ) ,第三级 为基桩控制网(CPⅢ) 。各级平面控制网的作用为: ●CPI 主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准; ●CPⅡ主要为勘测和施工提供控制基准; ●CPⅢ主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准。 2.主要技术标准 (1)客运专线无碴轨道铁路工程测量各级平面控制网布网要求应按表 1-8 执行。
表 1-8 控制网级别 CPI CPⅡ CPⅢ 测量方法 GPS GPS 导线 导线 后方交会 各级平面控制网布网要求 测量等级 B级 C级 四等 五等 点间距 ≥1000m 800~1000m 150~200 m 50~60 m 备注 ≤4km 一对点

10~20 m 一对点

(2)各级平面控制网的主要技术要求应符合下列规定: ①GPS 测量的精度指标应符合表 1-9 的规定。
控制网级别 CPI 表 1-9 GPS 测量的精度指标 基线边方向中误差 ≤1.3〃
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最弱边相对中误差 1/170000

CPⅡ

≤1.7〃

1/100000

②导线测量的主要技术要求应符合表 1-10 的规定
控制 网级 别 CPⅡ CPⅢ 附合长 度 (km) ≤4 ≤1 表 1-10 导线测量主要技术要求 相邻点 测距中 测角中 边长 位坐标 误差 误差 (mm) 中误差 (mm) (〃) (mm) 800~1000 150~200 5 3 2.5 4 10 5 导线全 长相对 闭合差 限差 1/40000 1/20000 方位角 闭合差 限差 (〃) ±5 n ±8 n 对应 导线 等级 四等 五等

导线环(段)的测角中误差应按下式计算:
m? ? 1 f? [ ] N n
2

(3.1.2) 式中
f?

——导线环(段)的角度闭合差(〃);

N——导线环(段)的个数; N——导线环(段)的角度个数。 (3) 各级 GPS 控制网测量的主要精度和技术指标应符合全球定位系统 (GPS) 铁路测量规程的规定,见表 1-11。
级别 α (mm) b(mm/km) B ≤8 ≤1 表 1-11 GPS 测量的精度指标 C D ≤10 ≤10 ≤5 ≤10 E ≤10 ≤20

注:α 为固定误差(mm); b 为比例误差系数。 各级 GPS 网相邻点间弦长精度用下式表示:

? ? a 2 ? (b ? d ) 2
(3.1.3) 式中 σ ——中误差(mm); D——相邻点间距离(km) 。 (4)GPS 测量作业应满足表 1-12 中的基本技术要求。
表 1-12 各级 GPS 测量作业的基本技术要求 项 目 级 别 B C D E

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静 态 测 量

卫星高度角( ) 有效卫星总数 时段中任一卫星有效观 测时间(min) 时段长度(min) 观测时段数 数据采样间隔(S) PDOP 或 GDOP

0

≥15 ≥5 ≥30 ≥90 ≥2 15~60 ≤6

≥15 ≥4 ≥20 ≥60 1~2 15~60 ≤8

≥15 ≥4 ≥15 ≥45 1~2 15~60 ≤10

≥15 ≥4 ≥15 ≥45 1~2 15~60 ≤10

(5)各级控制点的可重复性测量精度和相邻点位的相对精度应符合表 1-13 的规定。
表 1-13 控制点的定位精度要求(mm) 控制点 可重复性测量精度 CPI 10 CPⅡ 15 导线测量 6 后方交会测量 5 相对点位精度 -6 8+D?10 10 5 1

CPⅢ

注:①可重复性测量精度:控制点两次定位坐标差的中误差或补设、增设控 制点时,由现有已知控制点发展的新控制点相对于已知点的坐标中误 差; ②表中数据为 X、Y 坐标方向的中误差; ③D 为基线边长,单位为 mm。

(二) 高程控制测量
1.一般规定 高程规定测量分为勘测高程控制测量、水准基点高程测量、CPⅢ控制点高程 测量。 客运专线无碴轨道铁路高程控制网应按二等水准测量精度要求施测。 在勘测 阶段,不具备二等水准测量条件是,可分两阶段实施,即:勘测阶段按四等水准 测量要求施测,线下工程施工完成后,全线再按二等水准测量要求建立水准基点 控制网。 各级高程控制测量等级及布点要求应按表 1-14 的要求执行。
表 1-14 各级高程控制测量等级及布点要求 控制网级别 测量等级 点间距

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勘测高程控制测量

二等水准测量 四等水准测量

≤2000 m

水准基点高程控制测量 CPⅢ高程测量

二等水准测量 精密水准测量

≤2000 m ≤2000m

注:长大桥隧及特殊路基结构施工高程控制网等级应按相关专业要求执行。

2.高程控制测量主要技术要求 (1)各等级水准测量精度要求应符合表 1-15 的规定。
表 1-15 各等级水准测量精度要求(mm)

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)各等级水准测量的主要技术标准应符合表 1-16 的规定。

表 1-16 水准测量的主要技术标准

注:①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; ②L 为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位 km。
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(3)各等级水准观测应符合表 1-17 的规定。
表 1-17 各等级水准观测主要技术要求

(4)水准测量所使用的仪器及水准尺,应符合下列规定; 1.水准仪视准轴与水准管轴的夹角,DSI 级不应超过 15〞;DS3 级不应超 过 20〞; 2.水准尺上的米间隔平均长与名义长之差,对于因瓦水准尺,不应超过 0.15mm,对于双面水准尺,不应超过 0.5mm; 3.二等水准测量采用补偿式自动安平水准仪时,其补偿误差△a 不应超过 0.2〞。 (5) 观测读数和记录的数字取位: 使用 DS05 或 DSI 级仪器, 应读记至 0.05mm 或 0.1mm;使用数字水准仪应读记至 0.01mm;使用区格式木尺应读记至 1mm。 (6)水准测量计算应符合表 1-18 的规定。
表 1-18 水准测量计算取位 等级 往(返)测 距离总和 (km) 二等、 精密 水准 三、四等 0.01 0.1 0.1 0.1 0.1 1 0.01 往(返)测 距离中数 (km) 0.1 0.01 各测站高 差(mm) 往(返)测 高差总和 (km) 0.01 往(返)测 高差中数 (km) 0.1 0.1 高程(mm)

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(7)水准测量作业结束后,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 M△;当水准网的环数超过 20h,还应按线闭合差计算 Mw。 M△和 Mw 应符合表 1-15 的规定,否则应对较大闭合差的路线进行重测。M△和 Mw 应按下列公式计算:

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第三篇

精测网复测及施工控制网加密
第一部分 精测网复测

(一) 一般规定
1 工程开工前, 施工单位应会同设计单位参加由业主组织并有监理单位参与的控 制桩和测量成果资料交接工作。 2 施工单位应对设计单位交付的 CPI、 CPII 平面控制网和高程控制网进行同精度 复测。 3 为确保高速铁路轨道的线性,相邻施工标段、相邻施工单位之间应共同协商并 现场确认交界处附近的同一对 CPI 平面控制点和同一个水准点作为搭接和公共 点进行复测。 双方应签订共用控制点协议并使用满足精度要求的相同坐标和高程 成果。 4 线下工程开工前或至迟在结构工程施工前应完成 CPⅠ、CPⅡ控制点和二等水 准点的复测工作。 5 基础平面控制网 CPⅠ应采用 GPS 测量。 线路控制网 CPⅡ宜优先选用 GPS 测量, 也可采用常规导线测量。 6 CPⅠ控制网和复测工作一般宜单独进行。当接收机数量较多时,也可和 CPII 的复测同时进行,但应分别处理数据。CPII 的复测与加密工作可以同时进行, 但加密点的数据处理应在完成 CPII 数据处理的基础上进行。 7 高程复测应采用几何水准测量。依据《国家一二等水准测量规范》 ,跨河水准 可以采用三角高程法、GPS 高程法。但应符合规范的测量操作要求。

(二) 基础平面控制网 CPⅠ复测
1 复测 CPⅠ时应采用边联结方式构网, 并组成三角形或大地四边形相连的带状 网。 重复观测时应重新对仪器进行整平对 中一次, 一般需要在 180 度方向上。 联测
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CP0 时,可将其纳入 CPI 控制网。每个 CP0 最好有三个方向与之相连。 2 用于基线解算的起算点的 WGS-84 绝对坐标精度应不低于 15m,各时段的基线 解算应采用同一起算点推算所得 WGS-84 坐标。 解算的基线向量结果应满足该仪 器以及解算软件的质量指标。一般双频接收机观测时间大于 60~90 分钟,WGS -84 绝对坐标精度在 20m 范围以内。 3 完成基线向量解算后, 应检查同步环和独立环的闭合差以及重复观测基线的较 差,并应符合《铁路工程卫星测量规范》 4 坐标转换时,应使用 WGS-84 参考椭球参数为基础,采用工程椭球直接投影法 将大地坐标系转换为高斯平面坐标系成果。 复测后的坐标计算应使用与设计坐标 系相同的基准,如中央子午线经度、坐标系投影面高程和高程异常值等。 采用软件处理,谁也不知用的是什么方法转换。但转换后应该是相同的中央子午 线经度、投影高程面。约束平差后就是相同的坐标基准了。 5 CPⅠ控制点复测成果与设计成果比较可采用点间距离、 方位、 坐标比较的方法, 以判别控制点是否满足精度要求。当 X、Y 坐标较差超过限差 20mm 时,应再次测 量确认。 CP0 联测:作为 CPI 基础控制网的起算基准,如果有 WGS-84 坐标则可与 设计坐标直接比较。一个 CP0 点,仅作为 CPI 控制网的位置起算基准坐标,需要 提供(设计)WGS-84 三维坐标,尺度基准需要顾及;有多个 CP0 点,作为约束 平差的条件,位置、方位、尺度基准都可以解决,一般软件需要的是二维平面坐 标;如果跨投影带,则需要分别提供各投影带的二维坐标作为约束条件。没有联 测 CP0 点时,需要对作为起算数据的 CPI 控制点的兼容性进行检验,然后作为约 束条件进行平差,但处理总归不够严密。长标段施工建议处理方法: 复测时由施工单位按测量技术方案、精度要求分段进行 GPS 测量,距离 CP0 近的,需要联测 CP0,提供合格的基线向量结果数据,然后各标段统一处理联测 了(1 个以上)CP0 点的 GPS 网。设计单位应提供相应的基准参数。 兼容性检验方法:选取测网两端附近的两对 CPI 点,检查基线的距离、方位,相 邻边的距离较差满足(2S/17 万)、方位较差满足 1.8”,则可以作为约束条件; 或使用约束平差分析法、应变分析法。 6 复测结果比较表:

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CPI、CPII 坐标比较表
设计坐标(m) 序 1 2 点名 X Y X Y dx dy (mm) ±20 ±20 状态 复测坐标(m) 坐标较差(mm) 限差 合限

注:CPII 坐标限差也按 20mm 计。 相邻 CPI 点对比较表
序 起 点 终 点 设 计 距 离 (m) 复 测 距 离 (m) 较 差 (mm) 限 差 (mm) 合 限 状 态 1 设 计 方 位 复 测 方 位 方位较 差(“) 限 差 (“) 合 限 状 态

注:距离较差限差按 2√2*S/170000,方位较差限差按 1.3”*2√2=3.7”。

相邻 CPII、CPI 点比较表
序 起 点 终 点 设 计 距 离 (m) 复 测 距 离 (m) 较 差 (mm) 限 差 (mm) 合 限 状 态 1
注:距离较差限差按 2√2*S/100000,方位较差限差按 1.7”*2√2=4.8”。 以下内容引自《铁路工程卫星测量规范》:

设 计 方 位

复 测 方 位

方位较 差(“)

限 差 (“)

合 限 状 态

7 观 测 (1) 观测组必须遵守调度命令,按规定的时间同步观测同一组卫星。当不能按计 划到达点位时,应及时通知其它各组,并经观测计划编制者同意对时段作必要的 调整,观测组不得擅自更改观测计划。 (2) 观测者到达测站后,应先安置好接收机使其处于静置状态。并应在关机状态 下连接接收机、控制器、天线、数据链间的电缆。 (3)一般情况下,安装天线应利用脚架直接对中,对中误差应小于 1mm;当精度

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要求较低时,可用带支架的对中杆对中,观测期间对中杆上的圆水准气泡必须居 中; 需在觇标基板上安置天线时, 应将觇标顶部卸掉, 将标志中心投影到基板上, 依投影点安置天线。 (4) 天线定向标志宜指向正北方向,对于定向标志不明显的接收机天线,可预先 设置标记。每次应按此标记安置天线。 (5) 天线高应在时段观测前、后各量取一次,其较差小于 3mm 取平均值作为最后 的天线高。 当较差超限时, 应查明原因, 提出处理意见。 天线高应根据仪器类型, 量取至厂方指定的天线高的部位,并应注明天线高的类型(斜距、垂距) 。 一般量取三个方向高度进行检查。 (6) 经检查,接收机的电源电缆、天线电缆等项连接正确,接收机预置状态正 常后,方能启动接收机开始观测。 (7) 接收机开始记录数据后,应及时将测站名、测站号、时段号、天线高等信 息输入接收设备。观测过程中,应注意观察并记录卫星变化的升落时刻、各通道 的信噪比、接收信号的类型和数量、卫星信号质量、存储器余量与电池余量等。 对特殊的变化过程(如刮风、下雨等作业中出现的异常情况) 、仪器显示的警告 信息及处理情况等均应作必要的记录。卫星测量手薄(见附录 G)中的内容应逐 项填写。 (8) 一个时段观测过程中严禁进行以下操作:关闭接收机重新启动;进行自测试 (发现故障除外);改变接收设备预置参数;改变天线位置;按关闭和删除文件功 能键等。 (9) 观测员在作业期间不得擅自离开测站,应防止碰动仪器或仪器受震动。注 意防止行人和其它物体靠近天线遮挡卫星信号。 (10) 观测时,使用对讲机应距天线 10m 以上,使用车载台应离开天线 50m 以上。 (11) 雷雨过境时应关机停测,并卸下天线以防雷击。 (12) 观测记录应包括如下内容: ① 接收机自动记录的信息包括:相位观测值及其对应的时间、卫星星历参数、 测站和接收机初始信息(测站名、测站号、时段号、近似坐标及高程、天线及接 收机编号、天线高)等; ② 测量手薄的记录内容应符合本规范附录 G 的规定。记录手薄中的记事项目应

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现场填写,不得事后补记或追记。 (13) 经检查, 调度命令已执行完毕, 所有规定的作业项目已经完成并符合要求, 记录和资料完整无误后方可迁站。 (14) 外业记录的管理应符合下列要求: ① 当天的观测记录数据应及时录入计算机硬盘,并拷贝成一式两份;数据文件 备份时,不得进行任何剔除或删改,不得调用任何对数据实施重新加工组合的操 作指令。 ② 测量手薄应按控制网装订成册,交内业验收。

(三) 数据处理
1 网平差

(1)在基线的质量检验符合要求后,应根据控制网技术设计方案,以所有独立基 线构成控制网,以三维基线向量及其相应的方差——协方差阵作为观测信息,以 一个点的 WGS——84 的三维坐标为起算数据,进行无约束平差。 (2) 平差计算应进行如下检验: ① 观测值的误差分布是否合理,检验误差是否存在粗差。若有粗差,则剔 除该观测值,重新进行平差和检查,直至参加平差的观测值无粗差为止。 ② 控制网方位角中误差、距离相对中误差、最弱点中误差应满足表 4.1.1 中相应等级规定的精度指标。 (3) 无约束平差结束后,应提供各控制点在 WGS-84 下的三维坐标,基线矢量 及其改正数和其精度信息。 (4) 联测的大地点和高程点应进行可靠性和稳定性检验,并应符合下列规定: ① 联测大地点的可靠性检验可采用边长比较法(见附录 H) ,其较差:三等 点不应大于每公里±12.5mm,四等点不应大于每公里±25mm; 当联测点数量多于三个时,对三角点间构成的角度也应进行检核,其较差应 小于 2 2 mβ (mβ 按三角点等级选取) ; ② 国家三角点检验也可以采用其它适宜的方法(见附录 H) 。 (5) 利用无约束平差后的可靠观测量为基础,在国家坐标系或地方独立坐标系 下,进行三维约束平差或二维约束平差。作为约束条件的已知坐标、已知距离、
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已知方位角、可以作为强制约束的固定值,也可以作为加权约束的可变值。 (6) 约束平差基线向量改正数与无约束平差的同名基线改正数的较差(dvx、dvy、 dvz)应符合式(3.1.6)的规定,否则,认为参与约束的已知坐标、已知距离、已 知方位角误差太大,应删除误差较大的约束值,直至下式满足: dvx≤2σ dvy≤2σ dvz≤2σ (7) 平差结束应输出国家或地方坐标系的坐标、基线向量改正数、边长、方位 (3.1.6)

角、转换参数及其精度信息。 (8) 当卫星控制网长度太长、横跨多个投影带,在联测的三角点数量充足时,可 采用分区平差。平差时相邻两分网应有一定数量的重合点,重合点在两分网中坐 标之差不得大于点位中误差的 2 倍。 (9) 隧道、桥梁控制网应采用 WGS-84 无约束平差成果计算施工独立坐标。进行 无约束平差时, 应选取工程始端轴线上的控制点作为的 WGS-84 起算点, 施工独 立坐标可采用工程椭球直接投影法(见附录 I)或其它适用的方法计算。 附录 H 国家三角点检验

H.0.1 边长法检验 边长法检验是将无约束网平差得到的国家点间的斜距经投影变换到地方 坐标系后,与已知的国家点坐标反算边长值进行比较。 (1) 地面倾斜距离归化至参考椭球面的计算 hm≤6000m ① △h≤1000m

边长 30~100km 时

3 ? D '2 hm 2 D '2 (? 1 )? ?1 ? t1 ? cos A1 2 2 24 RA 2 RA S=D′?

(H.0.1-1)



边长小于 30km 时

D '2 (1 ? ) 2 24 RA S= D′? h ?h 2 ?h 4 (D ? ? ) ? (1 ? m ) ?1 2 2 D 8D RA D′=
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(H.0.1-2)

(H.0.1-3)

式中 S──参考椭球面上的距离; D──地面标志间倾斜距离; RA──测边一端点在测边方向上的椭球法截线曲率半径,计算时取 RA=6370(km) ;
hm ? h1 ? h2 2 ;

hm──测边两个端点大地高的平均值即 △h── 测边两个端点大地高之差即

△h=h2-h1

?12 ── ?12 ? e?2 ? cos2 B1
t1 ── t1=tanB1 A1──测边的大地方位角 B1──测边一端点的大地纬度
e?

──参考椭球第二偏心率

(2) 椭球面上距离化至高斯平面上的投影计算
2 4 ym (?y ) 2 ym So ? S ? (1 ? 2 ? ? ) 2 4 2 Rm 24 Rm 24 Rm

(H.0.1-3)

a ? 1 ? e2 Rm ? 1 ? e 2 ? sin 2 Bm

(H.0.1-4)

式中

ym──测边两端点 y 坐标的平均值,精度为 0.1m;

△y──测边两端点 y 坐标之差(m) ; Rm──相当于测边两端点纬度平均值的平均曲率半径(m) ; a──参考椭球长半轴(m) ; e──参考椭球第一偏心率; Bm──测边两端点纬度的平均值 SO──高斯面上的距离 H.0.2 附合路线闭合差法 在两已知点之间选择一条连接它们的若干向量,形成附合路线,计算附合路 线的坐标闭合差。 若闭合差超过了按观测精度和基准点坐标应有的精度计算的限 差(Δ WX、Δ WY) ,则认为基准点精度较差或点位发生了变化:

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Δ WX=Δ WY< 2 式中: λ —— n

? 3? ? ? L ? ? ? ?? ? ? n ? ?m?
——

2

2

(H.0.2-1)

路线边数

相应等级规定精度,λ =±(a+b· D) 两基准点间的间距 两基准点相对精度分母

L —— m ——

H.0.3 尺度比变化法 按组合法将已知点分成几个组,各组按下式分别求取尺度参数: 可以按距离中央子午线的距离大致分组

K=

? ??X ? ??X

2 L 2 G

2 ? ?YL2 ? ?Z L 2 2 ? ?YG ? ?Z G

? ?1 ?

(H.0.3-1) 在地方坐标系中的坐标增量 在 WGS-84 坐标系中的坐标增量

式中:△XL、△YL、△ZL —— △XG、△YG、△ZG ——

已知点按下式计算空间直角坐标:
B L ?X ? (N ? H ) ? c o s ? c o s ?Y ? ( N ? H ) ? c o s ? s i n B L ? ? 2 B ? Z ? ( N ? (1 ? e ) ? H ) ? s i n ? a ?N ? 2 ? 1 ? e2 ? s i n B ?

(H.0.3-2)

若各组求得的尺度比参数 K 呈现一致性,说明地面点间兼容性良好,否则 说明地面点间的相互位置发生了变化或有粗差。 H.0.4 约束平差分析法 用二个已知点作起算,其余点待定作检查,求得的坐标与原坐标的差值作比 较,坐标较差明显偏大者,点位存在问题。另外,以 GPS 网约束平差前、后的 单位权中误差及边长、方位角的精度进行比较分析: ①同名基线改正数有很大差异,则起算数据不合理。dv>2σ 时应剔除相关有 粗差的约束条件。 ② 边长相对中误差、方位角中误差、点位中误差结果应相近。否则有可能 是引人了不合理的已知点。
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③ 尺度比参数≤10-5 时,GPS 网兼容性较好,反之,则说明参与平差的某 一个已知点肯定有问题。 经分析,确定所怀疑的控制点,用筛选法剔除不兼容的点。

(四) 线路控制网 CPⅡ GPS 复测
4.1 复测线路控制网 CPⅡ的构网应以边联方式为主,组成大地四边形、三角形, 并附合到就近的 CPⅠ控制点上。

4.2 CPII 基线解算、 基线质量控制、 坐标转换等应按照基础控制网 CPⅠ复测处理 的方法和要求进行。控制指标按 C 级网精度要求。 4.3 计算复测控制网平面坐标时,采用满足精度要求的 CPI 控制点数据对 CPII 进行约束平差。 4.4 当复测与设计的坐标 X、Y 较差超过 20mm 时,应再次测量确认。

(五) 线路控制网 CPⅡ导线复测
5.1 线路控制网 CPII 的复测和加密测量可同时进行。

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5.2 导线水平角观测应采用方向观测法。导线边长测量应进行仪器加常数、乘常 数和气象改正,距离应归算至工程设计的投影高程面上。导线水平角、距离、竖 直角观测应满足表 4.2-1 和表 4.2-2 的相关规定。

表 5.2-1 导线水平角观测技术要求及限差规定 控制 仪 测 半测回归零差 6 限(″)差 8 2C 较差限 9 差(″) 13 同方向各测回间较差 6 限差(″) 9

CPII DJ1 2 网等级 器等级 回数 和 CPII 加密 仪 器等级 Ⅰ Ⅱ 距离和竖直 角测回数 1 1 DJ2 ~44 ~6

表 5.2-2 导线测边技术要求和限差规定 测回中各次读数互差和 限差(mm) 5 10 同高程面往返测平距较差的 限差(mm) ≤2 2 mD ≤2 2 mD

方向观测法介绍:

5.3 导线的测角精度和测边精度估算应符合下列要求。 1 测角中误差应按下式估算:

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m? ?

1 ? f? f? ? ? ? N ? n ?

(4.3-1)

式中:fβ——附合导线或闭合导线的角度闭合差(″) 。 n——计算 fβ 时的测站数。 N——附合导线或闭合导线环的个数。 2 测距中误差应按下式估算:

mD ? a 2 ? ?b ? D ?

2

(4.3-2)

式中:a—固定误差(mm) 。 b—比例误差(mm/km) 。 D—测距边长度(km) 。 5.4 CPII 导线复测和加密控制导线测量的测角精度、测边精度、以及导线全长相 对闭合差的限差和方位角闭合差的限差,应符合表 1.7-2 的规定。CPII 复测和加 密控制导线的外业结束时,应进行上述各项精度和限差的检验。 5.5 平差时,应将 CPII 作为附合导线在 CPI 的约束下进行平差。CPII 复测的平 差成果满足精度要求后,再对加密点进行平差。 按验后精度估算的 CPII 相邻点位中误差不应大于 14mm。CPII 加密点相邻 点位中误差不应大于 7mm。 5.6 完成 CPⅡ控制导线复测后,应将复测成果与设计单位成果进行比较。复测 与设计的导线水平角、导线边长和导线点坐标较差的限差应符合表 5.6 的要求。

表 5.6 CPⅡ导线复测成果限差要求 水平角限差(″) 7 边长限差(mm) 8 Δx、Δy 坐标限差(mm) 20

实测距离必须进行高程面投影改化、 高斯投影改化计算后才能与设计点间距 离比较。

5.7 当复测结果不能满足表 5.6 各项限差要求时,应再次测量确认。

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(六) 高程控制网复测
6.1 二等水准基点的复测和加密测量可采用几何水准同时进行。 6.2 高程控制网复测宜优先使用满足精度要求的电子水准仪。若采用补偿式自动 安平水准仪时,其补偿误差△ α 不应超过 0.2″,并应符合《国家一、二等水准测 量规范》 (GB/T 12897-2006)《新建铁路工程测量规范》的相关规定。 、 6.3 当用每条水准路线测段往返测高差较差算得的高差偶然中误差 M△ 和按环 闭合差算得的全中误差 Mw 超限时, 应先重测不符值或闭合差较大的测段, 使其 满足精度要求。与设计较差超限的测段应再次测量确认。 6.4 水准基点和加密水准点应整体平差后求得高程成果。联测深埋水准点或基岩 水准点: 往返测量高差符合 4 L 要求为合格取平均值; 与设计高差比较符合 6 L 要求为合限;
较差(mm)
15.00 10.00 高程较差分布图

成果处理: 以基岩水准点或深埋水 准点为起算高程点,推算高 程,与设计高程比较。 (如果 有, 则需顾及水准面不平行改

5.00 0.00

13

15

17

19

21

23

25

27

29

31

35

37

39

-5.00 -10.00 -15.00

北←高程点→南

正) ;或者使用设计高程作为近似值利用自由网转换方法,处理复测成果,然后 与设计高程比较,以期发现沉降趋势或规律。

6.5 复测结果比较表:

复测高差统计表 起 点 终 点 距离 L ( km) 往测高差 (m) 返测高差 (m) 往返测高差较差 (mm) 限差 4√ L(mm) 合 限 状 态



1

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321

41

与设计高差比较表 起 点 终 点 距离 L ( km) 复测高差 (m) 设计高差 (m) 与设计比较较差 (mm) 限差 6√ L(mm) 合 限 状 态

序 1

点名

高程复测比较表 设计高程(m) 复测高程(m)

较差(mm)

6.6 水准测量注意事项: 测量前需对水准仪进行常规的 i 角检校, 圆气泡检查等。 为防止水准尺晃动, 应配备撑竿以稳定。测量前水准尺的圆水气泡必须居中。尺垫必须踏实后才能立 尺,防止下沉。风太大不能稳定水准尺,不宜观测作业。仪器脚架架设必须稳固, 防止下沉。数字水准仪对震动较敏感,测量时注意避开。测量读数前,必须精确 调焦。测站数应为偶数。注意正确的观测顺序。

(七) 提交的测量成果报告
7.1 平面控制网复测成果报告应包括以下内容: 1 工程概况、复测范围、设计 CPI、CPII 控制网概况、测量时间等情况。 2 CPI 控制网测量网形略图、CPII 测量网形略图。 3 测量仪器、人员情况。 4 测量外业作业情况(技术指标)与测量结果(含闭合环、重复基线检核) 。 5 网平差与后处理结果(基准数据的采用与检验、基线边改正数与精度、无 约束和约束平差坐标及其精度、基线边距离和方位及其精度等) 。 6 复测与设计成果比较结果(坐标、距离、方位等) 。 7 复测结论。 8 标段搭接测量用桩协议。 9 主要测量人员的专业证书、仪器检定证书、测绘资质附件。

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7.2 高程复测成果报告应包括以下内容: 1 工程概况、复测范围、水准网布设概况、测量时间等情况。 2 测量仪器情况、人员情况。 3 测量外业作业情况与测量结果(往返高差测量汇总) 。 4 数据平差处理和结果(约束平差高程机器精度) 。 5 复测与设计高程或高差比较结果。 6 复测结论。 7 标段搭接测量用桩协议。 8 测量人员专业证书、仪器检定证书、测绘资质附件。

第二部分
(一) 编制依据及技术标准

施工控制网加密

1) 《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》 〔铁建设 〖2006〗 189 号〕 。 2) 《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》 (TB10054-97) ; 3) 《测绘产品检查验收规定》 (CH1002-95) ; 4) 《测绘产品质量评定标准》 (CH1003-95) ; 5) 《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〕 。

(二) 平面 GPS 加密方法与精度要求
根据《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》平面控制测量等级规定和本项 目实际情况,加密控制网采用 GPS 观测方法时,精度按 C 级网技术要求施测。为 确保线路衔接的平顺性,加密点必须联测其相邻的 CPI 平面控制点或 CPII 平面 控制点。 平面加密控制网的施测精度控制按: 加密 GPS 网最弱边相对中误差小于 1/100000,基线边方向中误差不大于 1.7″的要求进行。 加密 GPS 测量精度指标

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控制网级别 等同 CPII(铁路 C 级) 2.1 具体精度控制标准

基线边方向中误差 ≤1.7″

最弱边相对中误差 1/100000

GPS 加密测量作业的基本技术要求 级别 项目 卫星高度角(°) 有效卫星总数 静 态 测 量 时段中任一卫星有效观测时间(min) 时段长度(min) 观测时段数 数据采样间隔(S) PDOP 或 GDOP C ≥15 ≥4 ≥20 ≥60 1~2 15~60 ≤8

GPS 接收机测量获取的基线必须满足下表规定的精度指标见表 6.3-2。 GPS 基线精度指标 级别 a(mm) b(mm/km) C 级 (CPII) ≤10 ≤5 表 6.3-2

a—接收机固定误差(mm) ;b—接收机比例误差系数。 6.2.2 二等水准施测技术要求 二等水准测量的主要技术标准见表 6.3-3.

二等水准测量的主要技术标准 等级 二等 每千米高差 全中误差 (mm) 2 路线长 水准仪 度 (Km) 等级 ≤400 DS1 水准 尺 铟瓦 观测次数 与已知点 符合或 联测 环线 往返 往返

表 6.3-3 往返较差或 闭合差 (mm)
4 L

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注:表中 L 为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位 km。 单站水准观测的技术要求见表 6.3-4: 二等水准单站观测技术要求 视距 (m) 仪器类型 光学 二等 数字 前后视距差 (m) 光学 数字 测段的前后 视距累积差(m) 光学 数字 光学 视线高度 (m) 数字 ≥2 ≤50 ≥3 且≤50 ≤1.0 ≤1.5 ≤3.0 ≤6.0 ≥0.3 ≤2.8 且≥0.55 表 6.3-4 数字水准仪 重复测量次数

观测读数和记录的数字取位:使用 DS05 或 DS1 级光学仪器时,应读记至 0.05mm 或 0.1mm;使用数字水准仪应读记至 0.01mm。 水准测量计算小数取位规定见表 6.3-5: 二等水准测量计算小数点取位规定 往(返)测 往(返)测 各测站高 距离总和 距离中数 差(mm) (km) (km) 往(返) 测高差总 和(mm) 表 6.3-5 往 (返) 测高 高程 差中数(mm) (mm)

等级

二等 精密水 准

0.01

0.1

0.01

0.01

0.1

0.1

(三) 平面控制网导线加密测量实施方案
测量方法和等级 导线测量;测量等级为四等。 技术指标 导 线 测 量 的 主 要 技 术 要 求 应 符 合 表 7.2-1 的 规 定 。 四等导线测量主要技术要求 附合长度 边长 (km) (m) ≤4 250~350 测距 测角 中误差 中误差 (mm) (″) 5 2.5 相邻点位坐标 导线全长相对 中误差(mm) 闭合差限差 10 1/40000 表 7.2-1 方位角闭合 差限差 (″) ±5 n

施工加密导线测量作业的基本要求 a.导线测量应起闭于 CPI 控制点,并联测 CPII 控制点。按四等导线精度,
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采用标称精度不低于 2〞﹑测距精度不低于 2mm+2ppm 的全站仪进行施测。 b.觇标采用仪器配套棱镜和觇标组合, 光学对中器对中, 对中误差小于 1mm。 水平角和距离观测应在大气稳定和成像清晰的气象条件下进行观测, 视线超越的 高度及旁离障碍物的距离均不宜小于 1.5m。 c.用于气象改正的温度、气压数据,在每一测站测定一次,并在观测手簿上 做好记录。气压计、温度计与周围环境一致,避免日光暴晒和辐射。测距边气象 改正、加常数改正通过全站仪设置自动进行,输入数据应认真核对。导线边长测 量,读数至 0.1 毫米。距离和竖直角往返各观测 3 测回(测距的一个测回指照准 一次读若干数,读数一般为四次。,竖角指标差≤15″,外业采用竖直角计算平 ) 距。各项限差应满足表 7.3-1 的要求。导线测量水平角观测应满足表 7.3-2 的技 术要求。 d.导线测量数据使用光电记录手簿记录。 e.联测 CPⅠ时,如果有两个以上通视方向时应对所有通视方向进行观测。 f.当导线平均边长较短时,应控制导线边数,但不得超过表 7.2-1 的导线长 度和平均边长算得的边数。 距离和竖直角观测限差 仪器精 度 等 Ⅰ 级 测距中 误差 (mm) <5 同一测回各 次读数互差 (mm) 5 测回间读 数较差 (mm) 7 竖直角 指标差 较差 10″ 竖直角 测回间 较差 10″ 表 7.3-1 往返测 平距 较差 2mD

注:mD =(a+b?D) ,为仪器标称精度。 式中:a——仪器标称精度中的固定误差(mm) b——比例误差系数(mm/km) D——测距边长度(km) 导线测量水平角观测技术要求 仪器等级 DJ1 DJ2 测回数 4 6 半测回归零差 6″ 8″
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表 7.3-2 同一方向 各测回间较差 9″ 13″ 6″ 9″

2C 较差

导线测量数据处 a 起算数据为 CPI 控制点,导线应在方位角闭合差及导线全长闭合差满足要 求后,用专业平差软件(南方平差易,武汉大学科傻平差软件)平差。 b 控制点的点位中误差应满足 mx、my≤±15mm,导线点坐标成果保留到 0.1mm。

(四) 外业观测的实施
沪杭客专土建 3 标段范围内地势平坦,精测网加密控制点相对集中、空间跨 度小、点间的交通便利,这些都有利于施测外业工作的展开。但是,由于沪杭客 专土建 3 标段已经开始大规模的施工建设, 本次精测网的施测工作不可避免地将 受到施工的影响和干扰,因而制定严格的作业计划,分配好作业时间,精心地组 织并实施具体的外业观测工作是十分必要的。 设备、工具、器具选用 主要测量仪器、设备以及软件配置见表 8.1-1。 主 要 测 量 仪 器 、 设 备 以 及 软 件 配 置 表 表 8.1-1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 仪器、 设备、 软件名 仪器、设备、软件 称 GPS 接收机 全站仪 数字水准仪 便携计算机 计算器 天宝 TGO Poweradj 4.0/CosaGPS 徕卡随机软件 中海达 HDS2003 数 用途 平面控制 检查比测 高程控制 数据处理 简单数据处理 GPS 数据解算 GPS 网平差 GPS 网平差 GPS 网平差 Fx-4800 p 型号 双频徕 卡 TCA2003 DiNi03 数量 5 1 2 6 6 1 1 1 1 复核软件 复核软件 复核软件 精度 3mm+1ppmD 1mm+1ppmD, 0.5″ ±0.3mm/km

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10 11 12 13 14

据处理软件 一、 三维网平差 二、 计算与统计检验软 件 武测科傻地面数据 处理系统 打印机 面包车 对讲机 备注:

水准网平差 水准网平差 成果输出 交通 通讯 EPL-570 0 长安 MOTOROL A GP88C

1 1 1 4 6 计算软件

1)测量仪器、设备通过国家法定计量单位检定合格; 2)计算软件为通过国家科学技术鉴定认证的专业软件; 加密点标石制作、选点以及埋石 标石制作 沪杭铁路客运专线三标段加密控制点采用特制不锈钢质中心标志 (因部分标 石与二等水准点共用,特制不锈钢质标芯为圆弧面十字刻划) 。标石采用按规定 尺寸制作的模具进行预制,在制作过程中使用了振荡泵。标石顶面压印点号涂上 了红油漆,中心标志严格居中,标志中心十字丝均为 0.3mm 粗细。加密控制点示 意图见附件 1: “沪杭铁路客运专线三标段加密控制点示意图图 1” 。 选点 加密点选在设计中线两侧 50m~150m 范围内。 所选点位在满足 GPS 观测条件 下,所处位置地基坚实、利于长期保存。 为保证平面控制测量过程中,能够采 集到高质量的 GPS 卫星数据,选择点位都具有良好的天空通视条件,尽量避免建 筑物、树木、多路径效应等方面的影响。在充分顾及设计的网形条件下,考虑了 以下几个问题: (1)选点的位置便于安置 GPS 接收机和操作全站仪,视野开阔,视场内障 碍物的高度角不超过 15°。 (2)远离电台、微波站等大功率无线电发射源,其距离大于 200m。 (3)远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,其距离大于 50m。

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(4)控制点的位置选择时考虑了施工的影响,利于长期保存。离施工区较 远的平面控制点,着重考虑控制网图形结构和便于加密和恢复控制点,并尽量为 施工测量提供方便。 (5)对于需要精密测边的控制点,在保证相互通视的前提下,测距边视线 都避开了吸热、散热的地区;视线上避开了电线等障碍物,砍除了一些视线上的 树枝使得视线距树木、墙体、电线杆大于 2.0m。 埋石 埋石时,柱石面字头朝北,桩面用砖起砌围井和加盖,并且用数码相机记录 下了埋石过程,埋石操作规范。选埋时先实地调绘,再在规定模版上进行计算机 编辑,经检查、修改和使用检验后定稿。

(五) 高程控制测量作业实施计划
本次加密控制网水准施测涉及二等水准点 13 个(包括沪杭客专土建 3 标段 范围内的深埋水准点 SM02, 以及位于沪杭客专土建 2 标段范围内相邻的一个二 等水准点:GCPII084,沪杭客专土建 4 标段范围内相邻的两个二等水准点: CPI014、GCPII105)和新加密二等水准点 114 个,往返测水准路线约 200 公里。 高程观测拟投入 2 台电子水准仪,计划 23 天完成本次水准复测任务。 水准测量工作实施时依据各水准点的相对位置关系, 在相邻间距最短的水准 控制点之间构成水准测量路线。 外业观测人员在单天的水准测量过程中, 必须通过连续观测的方式启闭于各 个水准点,在启闭水准点的连续观测中不允许设立临时转点进行休整,只能在完 成一个启闭于水准点的单程水准测量后方可进行休整。 启闭于相同水准点的水准 路线应尽量在单天的上、下午时段分开进行往测和返测,避免在同一上午或下午 时间段进行往返测。 水准测量前、后需检查与校正 i 角,保证 i 角绝对值在作业过程中小于等于 15″。 水准测量必须采用与水准仪配套的铟钢水准标尺,按《国家一、二等水准测 量规范》二等水准测量要求作业。测量时应保证前后视距尽可能相等,减少仪器

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i 角对高差观测的影响,前后视距差满足规范要求。 二等水准测量应进行往返观测,并尽量沿同一条路线进行。观测顺序如下: 往测: 奇数站为后—前—前—后 偶数站为前—后—后—前 返测: 奇数站为前—后—后—前 偶数站为后—前—前—后 要注意往、返测时观测顺序区别,并严格遵照执行。每一测段均采用偶数站结 束,由往测转为返测时,互换前后尺再进行观测。 水准测量观测过程中,必须使用 5kg 及以上重量的尺垫作为转点使用,并且 要在每次观测前压实尺垫。在一个连续的启闭于水准点的水准线路观测过程中, 且严禁冲压、 碰动尺垫, 否则必须重测启闭于水准点的整条水准线路。 在立尺时, 需用尺撑或竹竿辅助安置水准尺,确保水准尺在观测时处于竖直状态。 必须采用电子水准仪自带的自动记录功能进行水准测量记录,杜绝记录错 误。

(六) 平面控制测量作业实施计划
本次加密控制点 CPII 施测需观测本标段范围内的 20 个 CPII 点和新加密的 102 个点,以及联测本标段范围内的 4 个 CPI 点和 JZ-HH01。 基线组网观测方案设计 依据规范关于网型和连接数的要求, 对本次 GPS 平面加密控制网的施测进行 基线组网观测的方案设计, 在实际外业观测和内业基线的数据处理过程中严格按 照相关规范执行。 GPS 平面加密控制网施测的构网原则采用边联式构网,控制网以大地四边形 和三角形为基本图形组成带状网。GPS 平面控制网施测实施时,在 CPII 加密控 制网施测时,需联测所有的 CPI 控制点和 CPII 控制点,并将这些 CPI 控制点视 作 CPII 点进行 CPII 的组网观测。 GPS 测量规程 实际外业测量必须遵循基线组网设计所确定的作业模式, 并在接收机或控制 器上配置 GPS 外业观测参数(参见 6.2.2 节) ,参与作业的接收机所配制的参数
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应相同。 每天出工之前,必须检查电池容量是否满足作业要求,数据存储设备应有足 够的存储空间,仪器及其附件必须齐全。 天线安置应符合下列要求: ? 在开始 GPS 外业观测前, 必须确认天线安置基座的对中器合格, 天线安 置基座的对中精度要求为 1mm。天线应利用脚架和天线安置基座直接实 现对中。 ? 在开始 GPS 外业观测前, 必须确认天线安置基座的管水准器合格, 天线 安置基座必须严格整平。脚架必须稳定、牢固安置。 ? 如天线有指北定向标志, 则应借助指北针或罗盘, 在开始观测和观测过 程中都使接收机天线指北标志指向正北方向。 ? 雷雨季节架设天线时,要注意防雷击。雷雨过境时,应立即停止观测, 并卸下天线。 GPS 测量需要遵循的操作要点有: ? 观测组必须严格遵守调度命令, 按规定时间开始同步观测。 当没按计划 到达点位时, 应及时通知其他各组, 并经观测计划编制者同意后对观测 时段作必要调整,观测组不得擅自更改观测计划。 ? 经检查,接收机的电源电缆、天线电缆等项连接正确,接收机预置状态 和工作状态正常后,方能启动接收机开始测量。 ? 每时段观测前后分别量取天线高,天线高丈量必须按接收机使用规定, 从天线相位中心标志处丈量至地面点位标志, 丈量的天线高是垂高还是 斜高必须在记录手薄上清楚标明, 且无论是垂高还是斜高, 直接丈量距 离的误差在前后 2 次丈量中必须小于等于 2mm,方取两次直接距离丈量 的平均值作为最终距离丈量的结果。 ? 不同时段的观测间隔期间必须重新进行天线安置基座的整平、对中操 作,并重新丈量仪器高。 ? 接收机开始记录数据后,应及时将测站名、测站号、时段号、天线高等 信息完整地记录在手簿上。 同时严密注意仪器的警告信息, 及时汇报和 处理各种特殊情况。

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? 一个时段观测过程中严禁进行以下操作: 关闭接收机重新启动, 进行自 测试,改变接收设备预置参数,改变天线位置,按关闭和删除文件功能 键等。 ? 静置和观测期间应防止仪器震动, 不得移动仪器, 要防止人员或其他物 体碰动天线或阻挡信号。 ? 在作业过程中,不应在天线附近使用无线电通讯。当必须使用时,对讲 机应距天线 10m 以上,车载电台应距天线 50m 以上。 ? 经检查, 一个点的全部观测任务已执行完毕, 所有规定的作业项目已完 成并符合要求, 记录和资料完整无误, 再将点位标识恢复原状后方可进 行迁站。 安全措施 人员进入工区必须戴安全帽,遵守工区安全生产手册,并且所有人员必须遵 守国家安全法。车辆必须遵守机动车交通法规。

(七) 质量保证措施
质量管理组织机构 项目管理组织机构实际就是质量管理组织机构,各岗位要把握岗位的质量 关。质量管理组织机构见图 9.1-1。

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项目经理 专家顾问 项目总工程师 主任工程师 质量检查负责人 审定 复核 质量监督、检查、资料整理、报告编写

平面测量负责人

高程测量负责人

生产及施工保证 图 9.1-1 质量技术管理措施 1)准备阶段质量控制 接到测量任务通知书后, 由项目常务副经理委派测量技术人员收集现有测量 资料,并经实地调查、检查,分析后利用。指派平面、高程测量队负责人,严格 按照相关规范进行测量仪器设备的室外调试、检修和材料准备,当精度和稳定性 不符合要求时,及时维修或更换。 对参与本项目的全体测量人员进行质量、安全、文明施工教育以及项目开工 培训,编写测量技术设计书、制定质量目标、检查要求等。经审批通过后,对测 量技术设计书、质量要求、安全生产进行交底。 2)外业测量质量控制 测量队、组长及测量人员严格按相关规范要求作业,确保测量记录真实、完 整。 外业数据记录全面实行电子记簿或手工记录,各项限差在记录程序中设置, 限差超限,电子记簿自动报警,数据存盘,直至满足要求为止。 作业中如仪器、设备发生故障、引起资料数据不准确,立即停止作业,将仪 器、设备进行维修检校后再重新作业,以免影响工期。 各类原始记录严格按照相关规范的规定记录,不得修改;电子记录簿及数据
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质量管理组织机构框图

及时下载至计算机,由专人负责管理备份,登记造册,打印加工,并由相关技术 人员签署,检查人员和项目技术负责人检验无误后签字验收,如发现质量问题及 时返工。 严格控制工序质量,作业人员对每一工序的成果进行 100%的检查,避免将 上道工序有质量问题的成果流入下道工序。对已发生的不合格产品制定纠正措 施,实施后项目技术负责人检验无误后签收。 3)内业工作质量控制 技术组、质检组成员抽查和核对经过各作业队、组处理的数据资料,在确认 起算数据准确、技术指标符合相关规范规定要求后,绘出图件或打印成果资料, 并签收。 技术组、质检组成员严格按有关规范、标准规定验收各项原始记录。 4)关键点质量控制 本项目质量控制的关键点是控制测量、外业数据采集及内外业检查和验收。 本项目质量控制关键点见表 9.2-1 本项目质量控制关键点 实施阶段 外业数据 采集 工作内容 B、C 级 GPS 控制测 量 二等水准测量 全站仪比测 对照检查 质量检验 控制措施 对选点位置、控制网构网形式、观测限差检 查、起算数据正确性、数据处理及平差计算 的及时跟踪和检查,并做好记录。 在陆地区域进行全站仪比测 5%外业设站,100%外业对照检查。 各类原始资料、成果、图件的内外业检查, 精度统计。 表 8.2-1

检查、验收

技术档案管理措施 技术档案管理专人保管。如已有资料、利用分析、技术要求以及测量方案等 的电子文档、外业采集数据及数据整理成果、技术问题处理意见和措施等,由专 人管理备份,数据文件存储要登记造册(文件名、作业日期、处理日期等) ,技 术负责人检查验收,并签字。

(八) 精测网施测数据处理和平差方法
高程加密控制网施测数据处理和平差 本次水准施测首先应检查各测段(2 个相邻水准点之间的水准路线)的往返
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测高差不符值,其必须符合规范要求,否则应重测该段水准路线。相邻水准点间 的高差计算时,取符合规范要求的往返观测值的平均值作为最终成果。 通过往返测高差不符值检查后, 应以各测段经检查合格的往返测高差不符值 来计算本次水准施测整体的每公里高差中数偶然中误差, 该数值也必须符合规范 要求,否则应重测部分(通常优先重测“往返测高差较差接近限差的测段” )或 全部的水准路线。 只有在通过上述两项检查,并认定本次二等水准施测为合格,方可进行施测 高差与设计高差的成果比对分析。当高差比对超过规范规定的限差标准时,应追 加进行一次高差比对超限测段的二等水准测量(往返测)以辅助确定该地段地表 高程变动的真实存在。 外业观测的当天晚上, 应对水准观测数据进行初步整理以方便及时发现问题 和问题的及时解决。 平面加密控制网施测数据处理和平差 基线检查 本次施测获取的 GPS 观测数据需要及时进行观测数据的处理和质量分析, 检 查其是否符合规范和技术设计要求。原则上,外业观测的当天,应对观测基线进 行解算,基线解算不合格时,要分析原因,必要时进行基线的补测和重测。 基线解算合格后,要进行基线的同步环、异步环和重复基线较差检核。同步 观测的基线向量边组成的同步基线环坐标分量闭合差应符合下式要求: Wx?( n /5)*? Wy?( n /5)*? Wz?( n /5)*? W=
W X2 ? WY2 ? WZ2 ?( 3n /5)*?

由不同时段基线向量边组成的异步基线环坐标分量闭合差应符合下式: Vx ? 3 n * ? Vy ? 3 n * ? Vz ? 3 n * ?

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V ? 3 3n * ? 同一基线向量边的重复性基线较差应小于 2 2 ?。当检查发现观测数据不能满足 要求时,应对成果进行全面分析,必要时应补测或重测。 上述关于基线同步环、异步环和重复基线较差检核项中的“?”为相应等级 GPS 网的中误差精度指标,用下式表示:

? ?

a

2

? (b ? d )

2

式中,d 为以公里为单位的距离值(当进行同步环和异步环检核时,d 为环平均 边长;当进行重复基线较差检核时,d 为基线长) a、b 为 GPS 网的等级指标, ; 其中 a 为固定误差系数,b 为比例误差系数(参见 6.3.1 节) 。 当基线解算的各项要求符合规范要求后,方可进行 GPS 网的整体平差。GPS 平面控制网采用 GPS 商业处理软件进行基线解算和平差处理。 基线处理时删除观 测条件差的时段和观测条件差的卫星不让其参与平差。 加密 CPII 基线网二维联合平差 CPII 加密控制网的基线解算完成后,首先在 WGS-84 椭球下,以施测后确认 为点位稳定的一个 CPI 点的 WGS84 空间三维直角坐标为起算数据对 CPII 控制网 进行空间 GPS 基线无约束平差,检查 CPII 基线向量网在无约束平差下获得的基 线向量的改正数,GPS 网的无约束平差获得的基线向量的改正数(VΔ x,VΔ y,VΔ z) 的绝对值应在规定限差(3?)之内。对改正数超限的基线边可在满足数据冗余度 的前提下剔除掉。 之后, 以施测后确认为点位稳定的全部 CPI 点的设计平面坐标为强制约束条 件,对加密 CPII 基线向量网进行二维约束的联合平差,以获取各 CPII 点的平面 成果坐标。

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第四篇

沉降观测实施细则及 CPIII 测量技 术
第一部分 沉降观测实施细则

(一) 沉降变形观测网布设的总体原则
沉降、位移变形观测根据《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》 、 《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》和《成绵乐铁路线下工程沉降变形 观测及评估实施方案》的要求,沉降、位移变形观测点的水准测量采用三等变形 观测测量技术要求。 建立沉降、位移变形观测网,布设水准基点和工作基点。高程采用施工高程 控制网系统并与施工高程控制网联测。全线二等水准测量贯通后,将沉降、位移 变形观测网与二等水准点联测,统一归化为二等水准基点上。 所使用的仪器和设备进行定期检查并作出详细记录;每次测量采用同一仪 器,固定观测人员,采用相同的观测路线和观测方法,在基本相同的环境和观测 条件下工作。 各种原始测量记录真实、可靠,并有可追溯性;计算成果和图表清晰、签署 齐全,并妥善保存。 观测人员经过培训后才能上岗。 1.1 水准基点和工作基点的布设 (1)水准基点的布设 所有的设计院提供的点均可作为水准基点, 在沿线施工已设水准基点的基础 上,如需要增加水准基点,应将基准点设置在变形区以外的岩石或原状土层上, 也可利用稳固的建筑物、构筑物设立基准点。 (2)工作基点的布设 为满足沉降、位移变形观测精度要求,在两基准点之间沿线路方向按间距均 大约 200m、距路基中心距离不大于 100m 布设工作基点。工作基点布设在不受 施工干扰的稳定土层内,方便长期保存和使用的地点。
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(3)工作基点网的校核和复测 观测过程中,工作基点定期与水准基点进行联测校核。当对沉降观测成果发 生怀疑时,随时进行复测校核。 1.2 沉降变形工作基点网和观测点的主要技术要求 (1)沉降、位移变形观测网主要技术要求
表4-1 沉降、位移变形观测网的主要技术要求

相邻基准 等级 点高差中 误差(mm)

每站高 差中误 差(mm)

往返较差、 附合或环线 闭合差(mm)

检测已测 高差较差 (mm) DS05型仪器,按客专暂行规定二 6 L 等水准测量的技术要求施测 使用仪器、观测方法的要求

4
三等 1.0 0.3

L

(2)沉降、位移变形观测点的精度要求 本线沉降变形测量等级及精度要求按表 4-2 的规定执行。
表4-2 沉降、位移变形观测点的精度要求

垂直位移测量 沉降变形测量等级 沉降变形点的高程中 误差(mm) 三等 ±1.0 相邻沉降变形点的高 差中误差(mm) ±0.5

水平位移观测 沉降变形点点位中误 差(mm) ±6.0

(3)水准观测执行技术要求 水准网的观测按照国家二等水准施测, 对线下工程变形点的观测必须采用闭 合或附合水准路线,严禁采用支水准路线或中视法,水准路线经过的工作基点或 基准点数量不得少于两个。 水准仪使用DS05级数字仪器,仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。 水准仪与水准尺在使用前及使用过程中,经常规检校合格,水准仪视准轴与水准 管轴的夹角均不超过15″。仪器各种设置正确,其中有限差要求的项目按规范要 求在仪器中进行设置,并在数据采集时自动控制,不满足要求的在现场根据提示 并进行重测。
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外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫,沿同一路线进 行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》 (GB/T 12897-2006) 二等水准有关要求执行。观测时,视线长度≤50m,前后视距差≤1.5 m,前后视 距累积差≤6.0 m,视线高度≥0.5m,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, 观测读数和记录的数字取位: 使用数字水准仪读记至0.01mm。 观测时,一般按后—前—前—后的顺序进行,对于有变换奇偶站功能的电子 水准仪,按以下顺序进行: (1)往测:奇数站为后—前—前—后 偶数站为前—后—后—前 (2)返测:奇数站为前—后—后—前 偶数站为后—前—前—后 每一测段均为偶数测站。晴天观测时给仪器打伞,避免阳光直射;扶尺时借 助尺撑,使标尺上的气泡居中,标尺垂直。 观测前30min,将仪器置于露天阴影处,使仪器与外界气温趋于一致;对于 电子水准仪,进行不少于20次单次测量,达到仪器预热的目的。测量中避免望远 镜直接对着太阳;避免视线被遮挡,遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。观 测时用测伞遮蔽阳光,对于电子水准仪,施测时需装遮光罩。 自动安平水准仪的圆水准器,严格置平。在连续各测站上安置水准仪时,使 其中两脚螺旋与水准路线方向平行,第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右 侧。除路线拐弯处外,每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置,一般为接近一 条直线。 观测过程中为保证水准尺的稳定性,选用2.5kg以上的尺垫,水准观测路线 必须路面硬实,观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。同时观测过程中避免仪器 安置在容易震动的地方,如果临时有震动,确认震动源造成的震动消失后,再激 发测量键。水准尺均借助尺撑整平扶直,确保水准尺垂直。 当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时, 应重测并分析工作基点的 稳定性,必要时联测基准点进行检测。 数据处理时,闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算,水准路线要进

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行严密平差,选用经鉴定合格的软件进行。

(二) 路基沉降、位移变形观测的具体实施方法
2.1 路基变形观测总体原则 1 路基沉降观测以路基面沉降和地基沉降观测为主。沉降、位移变形观测断 面根据不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况设置;测点的设置位置应满 足设计要求,同时还应针对施工过程中掌握的地质、地形等情况调整或增设。 2 尽量将观测点设在同一横断面上,以有利于测点看护,便于集中观测,统 一观测频率,便于各观测项目数据的综合分析。 3 路基面观测断面沿线路方向的间距按设计要求设置(一般不大于50m,地 势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤可放宽到100m) ,地形、 地质条件变化较大地段应适当加密。 4 一般地段路基填筑至路基基床表层顶面, 加堆载预压的路堤填筑至基床底 层表面后,在路基面设观测桩,进行路基面沉降观测,时间不少于6个月。根据 观测结果,分析评价地基的最终沉降量完成时间,及时调整设计措施使地基处理 达到预定的控制要求。同时作为竣工验收时控制沉降量的依据。 5 测点及观测元器件的埋设位置符合设计要求,且埋设准确、稳定。观测期 间对观测点采取有效的保护措施,防止施工机械的碰撞,人为因素的破坏,确保 观测工作善始善终,取得满意成果。 6 观测断面及测点布置以设计文件为准。 2.2 路基沉降变形观测断面典型示意图 观测断面的设置、观测内容、元件布设根据地形、地质条件、地基压缩层厚 度、路堤高度、地基处理方法、堆载预压等具体情况,结合沉降预测方法和工期 要求具体确定。设计断面类型众多,目的和意义以及设置方式基本一致,代表性 观测断面示意图如下:

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典型观测断面沉降元件布置图

(3) 观测元件的选取和埋设 观测元器件的选取渠道 综合采集仪、剖面沉降管等监测元器件,由一标各经理部自行采购,各经理 部在采购招标中将严格按照招投标程序, 重点审查各厂家相应的全国工业产品生 产许可证、计量器具许可证和质量等证明文件,并要求具有良好的工程应用业绩 和信誉评价。确保满足工后沉降的评估需要以及精度要求。各种沉降监测桩、位 移监测桩和沉降板由各经理部按照设计标准,采购或自行加工制作。 观测元器件的技术要求 为确保杭甬铁路客运专线路基变形监测安全有效,所采集的数据真实可靠, 正确合理分析路基工后沉降,预测轨道施工时间,在满足本线相关技术要求以及 相关规定的基础上,按照设计要求,路基变形监测的主要元器件的技术指标以及 相关技术要求如下: ○ 人工现场采集数据的读数仪宜采用汉化智能式读数仪,可自动记录采集 1 数据,每组数据应包括传感器电子编号、测量时间和相对应的数据值,且具备自 动下载传感器历史数据的功能, 并能将数据自动上载到路基沉降监测软件的数据 库。 ○ 主要产品必须具有生产资质《制造计量器具生产许可证》 2 (CMC证)和 《全国工业生产许可证》 ,每个生产许可证必须分项明确,如力、压力、应力、 应变、位移和配套读数仪器等。
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○ 产品技术和生产工艺成熟(非实验品和试制品) 3 。且具有成功的工程应用 业绩,并经过工程测试使用期不少于两年的考验。 观测元件的埋设、防护及数据采集 沉降观测桩(点) 在一般路基填筑至基床表层顶面,加载预压路堤填筑到基床底层顶面后,埋 设沉降观测桩(点) ,路基面两侧观测桩一般设在距左右线路中心2.0m处。埋设 规格见附图7.3.2.1,观测点钢筋头为半球形,高出埋设表面5mm。沉降观测桩采 用精密电子水准仪测量。
φ20mm钢筋

砂浆

5

级配碎石

300
150
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级配碎石

附图7.3.2.1 路基面沉降观测点设置参考图(单位:mm)
沉降板 由底板、 金属测杆 (φ 20mm厚壁镀锌铁管) 及保护套管 (直径不小于φ 49mm 硬PVC管)组成,钢底板尺寸为30cm× 30cm,厚0.8 cm;钢筋混凝土底板尺寸为 50cm× 50cm,厚3cm;具体按设计图样焊接组装。采用水平仪按国家二等精密水 准测量方法测量沉降板标高变化。沉降板采用精密电子水准仪测量。 沉降板埋设位置处可垫10cm砂垫层找平,埋设时确保测杆与地面垂直。放 好沉降板后,回填一定厚度的垫层,再套上保护套管,保护套管略低于沉降板测 杆,上口加盖封住管口,并在其周围填筑相应填料稳定保护套管,完成沉降板的 埋设工作。 采用水准仪按国家二等精密水准测量方法测量埋设就位的沉降板测杆 杆顶标高作为初始读数,随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管,每 次接长高度以0.5m为宜, 接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。沉降板样式 见下图:

剖面沉降管 由测斜管及测斜仪组成, 把测点在水平或垂直方向上的倾斜角度换算成沉降 或水平位移。测斜仪建议选用活动测斜仪,以实现自动或人工观测。管材采用专 用塑料硬管,其抗弯刚度应适应被测土体的竖向位移要求,管端接口密合。 路基基底剖面沉降管在地基加固施工完毕后, 填土至0.6m高度碾压密实后开 槽埋设,开槽宽度20~30cm,开槽深度至地基加固表层顶面,槽底回填0.2m厚 的中粗砂,在槽内敷设沉降管(沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳) ,其 上夯填中粗砂至与碾压面平齐。沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷 设完成后, 两头应砌筑观测坑, 并加设盖板, 以方便观测及对孔口进行长期保护, 并做好坑内及其周围的排水。并于一侧管口处设置观测桩,观测桩采用C15素混 凝土灌注,断面采用0.5 m?0.5 m?1.0m。待上部一层填料压实稳定后,连续观 测数日,取稳定读数作为初始读数。 下面简述埋设过程: (1) 沉降管安装前应进行预接:测斜管采用带导槽的专用套管,相邻两套 管应用配套接头管和螺丝预先紧密连接。测斜管接长时应使导向槽严格对正,不 得偏扭。然后,在管接头处外部做好对准标记和编号,以确保正式安装时导槽方 向不变,且测头在导槽内滑动时畅通无阻。 (2) 安装时,首先将沉降管的端头用封盖密封。然后按照预先做好的导槽对
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准标记和顺序编号, 依次用配套接头管和螺丝对与其相邻的上一段沉降管进行连 接,用生胶密封。最后按照设计将沉降管安装到位。在放置过程中,要使导向槽 保持准直,并尽可能接近最后的对准位置。 (3)沉降管按要求放到位后,检查导槽方向是否与设计方向一致,如果相差 较大,则应加以纠正;如果方向正确,则用测头沿导槽放置于滑降管内来回滑动 数遍,以检查导槽是否畅通,如上下自如则说明安装成功。 (4)在周围浇筑混凝土的过程中,应随时用沉降仪模拟探头进行检验,以免 沉降管变形。 土压力盒埋设、安装 A、埋设时间确定 一般在原地基上部填筑垫层30cm以上,选择无雨、雪天气进行开挖埋设。 B、布点 一般软基处理, 土压力盒安装于桩顶及桩间地基土顶面, 根据实验设计方案, 进行测量确定好桩位及桩间土压力盒埋设位置。 C、安装前辅助工作 根据布点位置,用人工开挖找出主测桩头,保证桩头平整。在桩间土压力盒 埋设位置挖深大约400mm,直径ф 为400mm孔,用以埋设桩间土压力盒,准备好 安装土压力盒所用的水泥、无粗颗粒细、中砂、ф 50mmPVC钢丝软管、裁纸刀、 尼龙绳、水平尺一把、综合测试仪一台。选择好适当导线长度土压力盒布置于安 装位置。 D、安装 用综合测试仪监测安装, 安装时将 土压力盒受力膜(承压膜)面朝上,安 装在桩顶土压力盒底部应采用水泥浆 垫平,桩间土压力盒底部填入10cm深 中砂压实垫平, 用水平尺控制将土压力 盒安装水平。 安装好土压力盒后, 在其 周围覆盖30cm厚的中砂,压实。记录好该实验段面里程,主测桩桩顶土压力盒 编号,桩间土压力盒编号及桩间土压力盒与主测桩之间的实际距离、方向,天气
1-承压膜;2-导线;3-压力盒;4-细砂;5-地基 1 2

3 4 5

土压力盒安装示意图

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状况。 (附安装示意图)

E、土压力盒校零、取初值 a 连接好综合测试仪,按综合测试仪开关键开机,再按F1键进行测量。综合 测试仪将显示传感器编号、应变、应力、温度(智能温度型传感器) 。 b 按下F2调零键不放松,5秒钟之后,综合测试仪将显示零点应变,记录好 零点应变值。按回车键返回到测量状态,综合测试仪将显示应变、应力值为0, 按保存键保存零点数据, 人工记录好土压力盒编号、 零点时温度。 松开夹子线蓝、 绿线,综合测试仪将直接显示零点时振弦频率,请记录好零点时振弦频率值。然 后断开土压力盒与综合测试仪之间的连接。 F、保护 同段面土压力盒安装完成后, 土压力盒测试导线应套上PVC钢丝软管进行保 护,并挖槽集中从观测箱一侧引出路基,引入观测箱内(先将所准备好的尼龙绳 穿过PVC钢丝软管,把PVC纲丝软管置好在土压力盒一侧。根据土压力盒的安装 位置,用裁纸刀在PVC钢丝软管相应位置上开好引线孔。将土压力盒导线线头绑 扎在尼龙绳上,拉动尼龙绳索,将测试导线经引线孔拉入PVC钢丝软管内,直至 导线线头拉出管口。整理好管口外导线,引入观测箱内。。路堑断面则顺沿边坡 ) 挖槽布管。

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清理现场用人工进行回填, 在仪器上填筑层较薄的情况下, 土压力盒附近1m 范围内土方或碎石应用人工推平及小型机具碾压,不得用大型机械推土碾压,以 防压力盒被碾压坏。制作相应的标示牌,插在导线布线位置,以作标示。并派专 人负责看管,以防土压力盒及导线因施工或自然因素而破坏。 (附线路埋设示意

1

2 3 4 1-复合地基加固桩;2-压力盒;3-导线;4- PVC钢丝软管

基底土压力盒线路埋设示意图
图)尤其是边坡位置,在挖排水沟或其他工况施工时,注意导线不要被挖断。 (抗滑桩)土压力盒安装 A、时间确定 待桩孔钻好且钢筋笼焊接好后,再进行安装。 B、布点 根据实验设计方案在钢筋笼上进行量测,确定测试点与测力方向。 C、安装前辅助工作 准备好安装所需要的布帘、PVC管、尼龙绳、扎丝。准备好适当导线长度 土压力盒待装。 D、安装(采用挂布法) 取好1/2-1/3槽段宽度的布帘,在布帘上缝制好放置土压力盒的口袋,把土 压力盒放入后封口固定,将布帘平铺在测试点、钢筋笼近土面一侧的外表面。土 压力盒受力面向钢筋笼外侧,通过纵横分布绳索,将布帘固定在钢筋笼上,土压 力盒测试导线沿钢筋主筋引至桩顶,用扎丝固定。在土压力盒安装部位,应将导 线预留20cm,以防混凝土浇注时,侧压力将土压力盒与导线连接处拉断,损坏 土压力盒,导致安装失败。布帘随钢筋笼一起吊入槽孔,放入导管浇筑水下混凝
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土,并用综合测试仪进行监测,由于混凝土在布帘内侧,利用流态混凝土的侧面 挤压将布帘及土压力盒一起压向土层, 随水下混凝土液面上升所造成的侧压力增 大使土压力盒与土层垂直表面密贴,通过综合测试仪测试压力盒的压力读数,确 定压力盒安装是否成功。 E、导线保护 将土压力盒测试导线套上PVC管进行保 护, 记录好土压力盒安装位置及土压力盒编号, 并派专人看管,以防导线因施工而破坏。 F、校零 待桩体完全固结后, 对土压力盒进行调零。 并记录零点时温度、频率、应变、应力值,并 存档。 根据测试要求进行数据采集 若土压力盒用自动综合采集系统进行采集 数据,在土压力盒导线引入观测箱后,将其导线(四芯屏蔽线)对接于采集单元 接线端子, (红线-A 自动采集。 观测断面的设置和观测点数量。 每个工点观测断面及观测点的数量,埋设观测元件的种类、数量,根据设计 要求,由设计、施工、监理方在现场核查确定。 (四)观测精度指标 沉降、位移变形的水准测量精度为1mm,读数取位至0.01mm;剖面沉降管 的测量精度为4mm/30m;位移观测测距误差±3mm;方向观测水平角误差为± 2.5″。 (五)沉降变形观测频次 路基沉降观测频次不低于表4-3的规定。当环境条件发生变化或两次连续观 测沉降值大于4mm时应加密观测频次。
表 4-3 路基沉降观测频次表

黄线-B

蓝线-C

绿线-D)接入采集单元,设定

观 测 阶 段

观 测 频 次

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一般 填筑或堆载 沉降量突变

1 次/天

每天填筑量超过 3 层时 1 次/每填筑 3 层 2~3 次/天

两次填筑间隔时间较长 1 次/3 天 第 1 个月 堆载预压或路基施工完毕 1 个月以后 第 1 个月 无砟轨道铺设后 第 2~3 个月 3 个月以后 1 次/2 周 1 次/2 周 1 次/月 1 次/3 月 1 次/周

注:1、架桥机(运梁车)通过时观测要求:每 1 次/3 天,连续 3 次;以后 1 次/1 周,连续 3 次; 以后 1 次/2 周。

(六)沉降变形观测线路布置 路基水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线, 沉降观测点 位布设及水准路线观测示意图如下图所示:

沉降观测点位布设及水准路线观测示意图

(三) 桥涵沉降变形观测的具体实施方法
3.1 桥涵变形观测总体原则 1 桥梁变形观测以墩台基础的沉降和预应力混凝土梁的徐变变形为主, 涵洞
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除进行自身的沉降观测外,还要进行洞顶填土的沉降观测。 2 桥梁变形观测隔墩(台)布置测点(黄河南引桥为逐墩) ,涵洞逐个布置。 对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁,徐变变形 观测按每30孔选择1孔进行;其余现浇梁变形观测逐孔设置观测点。 3 桥涵主体工程完工后,沉降观测期不少于6个月;岩石地基等良好地质区 段的桥梁,沉降观测期不少于60天。观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计 要求时,适当延长观测期。 3.2 观测点的布置 1 桥梁墩台观测点布置 墩台沉降观测点在墩顶、墩身或承台上布置,按设计要求如下布置:

承台与墩身观测标设置

2 预应力混凝土梁梁体徐变观测点布置 对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁,每30
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孔选择1孔设置观测标,当实测弹性上拱度大于设计值的梁,前后未观测的梁应 补充观测标,逐孔进行观测;其余现浇梁逐孔设置观测标。移动模架施工的梁, 对前6孔进行重点观测,以验证支架预设拱度的精度。验证达到设计要求后,可 每10孔选择1孔设置观测标,当实测弹性上拱度大于设计值的梁,前后未观测的 梁应补充观测标,逐孔进行观测。 简支梁的一孔梁设置观测标6个,分别位于两侧支点及跨中;连续梁上的观 测标,根据不同跨度,分别在支点、中跨跨中及边跨1/4跨中附近设置,3跨以上 连续梁中跨布置点相同,详见附图。

钢结构桥梁梁部不存在徐变,为了观测变形,每孔设置6个观测标,分别在 支点及跨中设置。 对大跨度桥梁等特殊结构应由设计单位单独制定变形观测方案, 施工单位按 照设计方案进行观测。
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3 涵洞沉降观测点布置 每座涵洞均要进行沉降观测,观测标原则上应设在涵洞两侧的边墙上,在涵 洞进出口及涵洞中心分别设置,每座涵洞测点数量为6个。涵洞填土后观测点可 从边墙位置移动到帽石上,涵洞进出口的帽石上各设置两个测点,位于帽石两侧 位置。涵洞观测点布置见下图:

4 桥台沉降观测点布置 原则上应设置在台顶(台帽及背墙顶) ,测点数量不少于4处,分别设在台帽 两侧及背墙两侧(横桥向) 。具体位置见下图:

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5 观测点埋设标准样式 桥涵变形观测点按图8.2.5-1和8.2.5-2埋设,观测点不锈钢头为半球形, 高出埋 设表面3mm。
???钢筋
锚固砂浆

附图8.2.5-1 桥涵变形观测点设置图

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120 2 100 20

20

40 10 20 10

40x40x2
附图 8.2.5-2 墩身观测标设置

3.3 观测精度指标 桥涵基础沉降和梁体徐变变形的观测精度为± 1mm,读数取位至0.01mm。 3.4 观测频次 1 墩台观测频次 墩台观测频次见表4-4。

表 4—4 墩台观测频次

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14

注:1、观测墩台沉降时,应同时记录结构荷载状态、环境温度及天气日照情况。 2、架桥机(运梁车)通过时观测要求:第一次通过和第二次通过前后均需要观测,其后每1次/1 天,连续2次;其后每1次/3天,连续3次,以后1次/1周。

2 预应力混凝土徐变变形观测频次 预应力混凝土徐变变形观测频次见表4-5。
表4—5 梁体徐变变形观测频次

梁体测量间隔表 观测阶段 预应力终张拉 观测周期 张拉前、后各1次 张拉完成后第1天 张拉完成后第3天 预应力张拉完成~无砟轨道铺设前 张拉完成后第5天 张拉完成后1~3月,每7天为一测量周期 桥梁附属设施安装 无砟轨道铺设期间 1次/周,要求安装前、后必须各有1次 1次/周
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第0~3个月,每1个月为一测量周期 无砟轨道铺设完成后 第4~24个月,每3个月为一测量周期

3 涵洞观测频次 涵洞观测频次见表4-6。
表4-6 涵洞沉降观测频次

注:1、架桥机(运梁车)通过时观测要求:每1次/1天,连续2次;其后每1次/3天,连续3次,以后1 次/1周。

(5)桥涵沉降变形观测线路布置 1 梁体徐变变形观测方法 桥梁梁部水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线, 沉降观 测点位布设及水准路线观测示意图如图5.3.4所示,其中测点1,2,3,4构成第一 个闭合环,测点3,4,5,6构成第二个闭合环。

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1

3

5

2

4

6

图5.3.4 桥梁梁部沉降观测水准路线示意图 2 桥梁墩台沉降变形观测线路布置 桥梁墩台水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线, 沉降观 测点位布设于墩台两侧,水准路线观测示意图如图5.3.5所示:

沉降监测点 基准点 路线

图5.3.5 桥梁墩台沉降观测水准路线示意图

(四) 隧道基础沉降变形观测的具体实施方法
4.1 隧道变形观测总体原则 1 隧道主体工程完工后,变形观测期不少于3个月。观测数据不足或工后沉 降评估不能满足设计要求时,适当延长观测期。
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2 隧道内一般地段沉降观测断面的布设根据地质围岩级别确定, 不良和复杂 地质区段适当加密布设。 4.2 观测断面的布设 1 Ⅲ级围岩每400m、 Ⅳ级围岩每300m、 Ⅴ级围岩每200m布设一个观测断面。 地应力较大,断层破碎带,膨胀土等不良和复杂地质区段适当加密布设。详细断 面布设请参照铁三院隧道篇“隧道沉降观测大纲”中变形观测断面布置里程表。 2 隧道洞口至分界里程范围内至少布设一个观测断面。 3 隧底工程完成后,每个观测断面在相应于两侧边墙处设一对沉降观测点。 4.3 观测频次 隧道基础沉降观测的频次不低于表4-7的规定,沉降稳定后不再进行观测。
表 4-7 隧道基础沉降观测频次表

观测阶段 仰拱施工完成至无砟 轨道铺设前 无砟轨道铺设期间 无砟轨道铺设完成后 3 个月

观测频次 观测期限 3 个月 全 程 0~1 个月 1~3 个月 观测周期 1 次/周 1 次/天 1 次/周 1 次/2 周

备 注

4.4 隧道沉降变形观测线路布置 隧道水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线, 沉降观测点 位布设于观测断面隧道内壁两侧,水准路线观测示意图如图5.4所示:

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图5.4隧道沉降观测水准路线图

(五) 过渡段沉降观测的具体实施方法
5.1 过渡段变形观测总体原则 过渡段沉降观测以路基面沉降和不均匀沉降观测为主, 沉降观测期与路基相 同,不少于6个月。 5.2 过渡段沉降观测点布置 分别在路桥、路涵、路隧过渡段的结构物起点、距结构物起点5~10m处、 25~30m处、50m处各设一个观测断面,沿涵洞轴线设路基面观测断面,每个观 测断面设3个观测桩。 5.3 堤堑过渡段观测断面及观测点设置 路堤和路堑过渡段在分界处设路基面观测断面, 每个观测断面设3个观测桩。 5.4 过渡段沉降观测精度指标 沉降观测水准的测量精度不低于1mm,读数取位至0.01mm。 5.5 过渡段沉降观测频次 沉降观测的频次不低于设计的规定。 当环境条件发生变化或数据异常时及时 观测。

(六)沉降变形观测资料整理及提交
6.1 测量观测资料整理总体原则 1 观测资料齐全、详细、规范符合设计及细则要求。 2 人工测试数据, 在观测当天及时输入计算机, 核对无误后在计算机内备份; 自动采集的测试数据及时在计算机内备份。 沉降观测资料及时输入沉降观测管理 信息系统,保证各相关单位在观测过程中实时监控。观测中如有沉降异常情况, 及时通知有关各方及时处理。 3 按照提交资料要求及时整理、汇总、分析,按有关规定整编成册。 6.2 资料整理提交的种类及时间 1) 测量基本信息(一次性提交)

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1、观测网图。观测网平面布置示意图及观测网范围内的电子地图,文件格 式:*.dwg。 2、控制点坐标。各级控制点的三维坐标,文件格式:*.xls。 3、点位属性信息。文件格式:*.xls,文件内容为《京沪高速铁路线下工程 沉降变形观测及评估实施细则》附件四:附表1 观测断面与观测点工程属性信息 表。 4、点之记和点位影像。第一次提供数据时,提供所有测点点之记和点位影 像数据;点之记以*.doc格式存放,点位影像以*.jpg格式存放,点之记和点位影 像文件名与测点文件名一致,仅扩展名不同;如果测点重建,必须重新提供相应 的点之记和点位影像文件。 2) 观测数据(分批次提交) ,包括以下数据: 1. 电子水准仪原始观测数据。文件格式:*.gsi,*.dat。如果有除徕卡和天 宝以外的其它测量仪器的原始数据,第一次提供时给出数据格式说明。 2. 电子水准测量记录手簿。 3. 水准平差文件。文件格式:文本文件。 4. 水准平差成果文件。文件格式:文本文件。 5. 控制点高程信息文件。文件格式:文本文件。 6. 工作状况备注文件。文件格式:*.doc,工况填写要求按照《京沪高速铁 路线下工程沉降变形观测及评估实施细则》表10.3.6.1 施工阶段录入要求表填 写。 3)成果文档(分批次提交) ,包括以下文档,文件格式均为*.xls。 1. 路基沉降观测记录表(沉降观测桩) 。 2. 路基沉降观测记录表(沉降板) 。 3. 路基沉降板观测记录表(剖面管) 。 4. 路基分层沉降观测记录表。 5. 路基分层沉降观测记录汇总表。 6. 路基边桩位移观测记录表。 7. 路基边桩位移观测记录汇总表。 8. 桥梁承台沉降观测记录表。

第 99 页

9. 桥梁墩(台)沉降量记录表。 10.涵洞沉降量记录表。 11.隧道沉降量观测记录表。 12.桥梁梁部徐变观测数据录入表。 13.沉降设计值表。 14.断链表。 4)数据提交周期 1.测量基本信息只需一次性提交 2.观测数据和各种成果电子文档每月提交一次。 3.电子水准测量记录手簿纸质文档每三个月提交一次。 4.各种成果文档的纸质文档每一年提交一次。 5)沉降观测点编号规定 观测点的编号是观测点的标识,简洁明了地反映该观测点所在里程、观测点 的类型、观测点位置。为保证每个观测点的编号均为全线唯一的,同时便于在电 子水准仪中输入,测点编号采用以下格式: 里程 测点类型编码 测点位置编号

里程采用7位阿拉伯数字,前4位为公里标,后3位为百米标(取整) ;测点类 型编码采用1位英文字母; 测点位置编号采用1位阿拉伯数字; 测点编号共计九位。 各种测点的测点类型编码及测点位置编号详见下表:
测点类型英文字母编码及测点位置编号表 测点类 测点类型 型编码 沉降板 观测桩 分层沉降观测点 位移边桩 剖面管 承台观测标 墩身观测标 L G F W P C D 基底(1)、路基面(2) 左(1)、右(2)、中(3) 中(1) 左(1)、右(2) 基底(1)、基床底层顶面(2) 观测标 1(1)、观测标 2(2) 左(1)、右(2) 测点位置及其对应的测点位置编号

第 100 页

桥台观测标 梁体徐变观测标 涵洞观测标 隧道观测标

T X H S

观测标 1(1)、观测标 2(2) 、观测标 3(3) 、观测标 4(4) 左 1(1)、右 2(2)、左 3(3)、右 4(4)、左 5(5)、右 6(6) 左 1(1)、左 2(2)、中 3(3)、中 4(4)、右 5(5)、右 6(6) 左(1)、右(2)

第 101 页

附件

沉降观测使用表

附表 1 观测断面与观测点工程属性信息表 观测断面与观测点工程属性信息表
距线 测点 编号 测量 编号 工程 类型 测点 冠号 类型 里程 位置 心 测点 路中 高度 类型 度 填挖 处理 层厚 深度 高度 基底 压缩 处理 墩高 填土 类别 名称 涵顶 围岩 工程 备注

第 102 页

测量负责人:

复核:

监理:







第 103 页

附表 2 电子水准测量记录手簿 电子水准测量记录手簿
视准点 测 站 后视 前视 中视 视距读数 后距 1 前距 1 视距差(m) 后距 2 前距 2 累积差(m) 标尺读数 读数 后尺读数 1 前尺读数 1 高差(m) 后尺读数 2 差 前尺读数 2 (mm) 高差(m) (m) (m) 差 程 注 高 高 备

第 104 页

测 段 计 算

起点 终点 前距 后距 km km 距离 km 高差 m

测量负责人:

复核:

监理:







附表3 路

基沉降观测记录表(沉降观测桩)

路基沉降观测记录表(沉降观测桩)
工程名称: 观测 期次 观测 日期 两次观 测间隔 累计 天数 测量单位: 本次 高程 本次 沉降 (mm) 累计 沉降 (mm) 测点编号 沉降 速率 (mm/d) 施工 阶段

备注

第 105 页

测量负责人:

复核:

监理:







附表 4 路基沉降观测记录表(沉降板)

路基沉降观测记录表(沉降板)
工程名称: 测量单位: 测点编号

观测 期次

观测 日期

两次 观测 间隔

累计 天数 (天)

填土 高度 (m)

本次 接管 高程 长度 (m)

本次 沉降 (mm)

累计 沉降 (mm)

沉降 施工 速率 阶段 mm/d 备注

第 106 页

测量负责人:

复核:

监理:







第 107 页

附表 5 路基沉降观测记录表(剖面管)

路基沉降观测记录表(剖面管)
工程名称: 观测点里程 填土高度(m) 测量单位: 观测次数 基准点标高(m) 上次观测时间

测量 位置 m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

观测 时间 yy-mm-dd

正向 读数 mm

反向 平均值 读数 mm mm

上次 标高 m

本次 标高 m

本次 沉降 mm

累计 沉降 mm

沉降 速率 mm/d 备注

第 108 页

12 测量负责人: 复核: 监理: 年 月 日

第 109 页

附表 6 路基分层沉降观测记录表

路基沉降观测记录表(分层沉降观测)
里程段落: 观测日期: 原始磁环标 上次磁环标 高(m) 高(m) 测试读数 (m) 平均值 (m) 本次磁环 标高(m) 第 页 共 本次 沉降 (mm) 页 累计 总沉降(mm) 本次分层 沉降 (m)

断面里程

测点编号

测点埋深

路堤填筑高度及其它情况 水位深度 水位标高(mm) 管口标高(mm)

注:1.每次磁环测量和沉降管管口标高测量均应对准管口固定位置。 2.每次磁环测量均需重复测量两次,并以磁环下部响声为准。 测量负责人: 复核: 监理: 年 月 日

附表 7 路基分层沉降观测记录汇总表

第 110 页

沉降观测记录表(分层沉降汇总)
断面里程: 累计 观测日期 天数 (天) 路堤 填高 (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ll 12 13 14 本次分层沉降(mm) 第 页 共 页 地面 总沉降 (mm) 备注

测量负责人:

复核:

监理:







第 111 页

附表 8 路基边桩位移观测记录表

路基沉降观测记录表(边桩位移)
里程段落: 断面 里程 边桩 编号 原始 边桩位置 标高 (m) 上次 标高(m) 本次 标高 (m) 观测日期: 本次 沉降 (mm) 沉降 速率 (mm/d) 累计 总沉降 (mm) 第 上次总水平位 移(mm) 页 共 本次水平 位移(mm) 页 本次总水平 位移速率 位移(mm) (mm/d)

备注

测量负责人:

复核:

监理:







附表 9 路基边桩位移观测记录汇总表
第 112 页

路基沉降观测记录表(边桩位移汇总)
断面里程: 两次 观测 日期 累计 天数 (天) 观测 时间 间隔 (天) 填土 高度 (m) 路基左侧边桩(编号: 沉降 速率 (mm/ d) 本次 水平 位移 (mm) ) 本次 总水 平位 移 (mm) 位移 速率 (mm/ d) 路基右侧边桩(编号: 沉降 速率 (mm/ d) 本次水 平 位移 (mm) 第 页共 页 ) 位移 速率 (mm/ d) 备注

本次 沉降 (mm)

总沉 降 (mm)

填土 高度 (m)

本次 沉降 (mm)

总沉 降 (mm)

本次总 水平位 移(mm)

测量负责人:

复核:

监理:







第 113 页

附表 10 桥梁承台沉降观测记录表

桥梁承台沉降观测记录表
工程名称: 观测 期次 观测 日期 两次观 测间隔 累计 天数 测量单位: 本次 高程 本次 沉降 (mm) 累计 沉降 (mm) 测点编号 沉降 速率 (mm/d) 施工 阶段

备注

第 114 页

测量负责人:

复核:

监理:







第 115 页

附表 11 桥梁墩(台)沉降观测记录表

桥梁墩(台)沉降观测记录表
工程名称: 观测 期次 观测 日期 两次观 测间隔 累计 天数 测量单位: 本次 高程 本次 沉降 (mm) 累计 沉降 (mm) 测点编号 沉降 速率 (mm/d) 施工 阶段

备注

第 116 页

测量负责人:

复核:

监理:







附表 12 涵洞沉降观测记录表

涵洞沉降观测记录表
工程名称: 观测 期次 观测 日期 两次观 测间隔 累计 天数 测量单位: 本次 高程 本次 沉降 (mm) 累计 沉降 (mm) 测点编号 沉降 速率 (mm/d) 施工 阶段

备注

第 117 页

测量负责人:

复核:

监理:







附表 13 隧道沉降观测记录表

隧道沉降观测记录表
工程名称: 观测 期次 观测 日期 两次观 测间隔 累计 天数 测量单位: 本次 高程 本次 沉降 (mm) 累计 沉降 (mm) 测点编号: 沉降 速率 (mm/d) 施工 阶段

备注

第 118 页

测量负责人:

复核:

监理:







第 119 页

附表 14 桥梁梁部徐变观测数据录入表

桥梁梁部徐变观测数据录入表
施工标段: 桥梁名称: 桥梁跨度 测点备注信息: 观测期号 观测日期 距左距离 天气温度 北京端左 1 (m) (°C) 北京端右 2 差值(左 3-左 1) 差值(右 4-右 2) 平均值 梁中左 3 梁中右 4 差值(左 3-左 5) 差值(右 4-右 6) 平均值 上海端左 5 上海端右 6 平均徐变量 测量负责人: 施工单位: 所在孔跨: 跨中里程 1 荷载情况 标高 (m) 徐变上拱量 (mm) 累计徐变量 (mm) 天气温度 (°C) 荷载情况 2 标高 (m) 徐变上拱量 (mm) 累计徐变量 (mm)

复核:

监理:







第 120 页

附表 15 沉降设计值表

沉降设计值表

设计总沉降 序号 冠 号 里 程 (mm)

修正设计总沉降 (mm)

第 121 页

单位:

填表:

年 月 日

附表 16 断链表

断链表
单位: 序号 断链前冠号 断链前里程 里程范围: 断链后冠号 断链后里程

第 122 页

填表:

复核:

监理:







附表 17 工程沉降变形观测准备工作检查记录表

杭 甬 铁路 客运 专 线

工程沉降变形观测准备工作检查记录表
单位工程名称 建设单位 设计单位 监理单位 施工单位 序号 1 2 3 4 5 项目 沉降变形观测设计交底 沉降变形观测方案 各种监测仪器和设备情况 专业观测人员情况 施工图现场核对情况 项目负责人 开工日期 现场项目负责人 现场项目负责人 总监理工程师 项目技术负责人 内 容

第 123 页

6 7 8 9 10 附件 材料 1. 2.

地质勘测资料 开工报告

检查结论:

监理组长: 总监理工程师: 年 注:本表一式 4 份,施工、设计、监理和建设单位各 1 份。 月 日

第 124 页

附表 18 工程沉降变形观测结果验收记录表

杭 甬 铁路 客运 专 线

工程沉降变形观测结果验收记录表
标段名称 工程部位 观测开工日期 施工单位 项目负责人 序号 1 2 3 附件材料 1. 2. 参 施工单位 加 观 监理单位 测 结 设计单位 果 验 收 人 评估单位 员 签 建设单位 字 注:本表一式 6 份,施工、设计、监理、咨询、评估和建设单位各 1 份。 咨询单位 观测项目 项目技术负责人 观测情况记录 项目质量负责人 观测结论 单位(项)工程名称 工程位置(里程) 观测完成日期

第 125 页

第二部分
(一) 依据及内容
(1)依据

CPIII 测量技术

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、 《无碴轨道工程的技术要求纲要(第 4 修订版)》DB-RO 03/2002 3、旭普林公司无砟轨道 CPⅢ测量施工培训手册。 (2)内容 1、CPⅢ平面控制网测量。 2、CPⅢ高程控制测量。 3、CPⅢ测量标志详图设计。

(二) 无砟轨道 CPⅢ控制网测量的时机
各高速铁路均要求布设精密测量控制网。在线下工程完成后,将进行无砟 轨道的铺设,CPⅢ控制网的测量工作则成了最紧迫、最关键的环节。 由于无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格, CPⅢ的控制网测 量应待线下工程沉降和变形满足要求,且无砟轨道铺设条件评估通过后进行,对 竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行平面线位的复测, 以提前处理施工放样 引起的误差超限,为铺设无砟轨道奠定良好的基础。

(三) CPⅢ控制网测量
因长度大于 1000m 的隧道地段没有布设 CPⅡ控制网,在隧道贯通后,无砟 轨道铺轨前应对其施工定位精度进行检查,满足技术要求后再铺设无砟轨道;因 此,在 CPⅢ平面控制网测量前,应先施测洞内 CPⅡ平面控制网,然后再开展 CP Ⅲ控制网测量。 (1)CPⅢ控制网平面测量 CPⅢ平面控制测量采用后方交会方法施测,其测量布网形式见下图。

第 126 页

1、CPⅢ点位位置说明 方案一、 对于线路上左右相对应的每个测站标志, 必须有一个为钻孔并配有墙体 (或 临时标杆体)嵌入螺栓。一般采用工厂精加工部件,用不易生锈及腐蚀的金属材 料制作, 有带支架的反射镜、 轨道标记销钉、 标记点锚固螺栓、 栓孔保护销钉 (塑 料)等。见下图。

点位位置和高程位置均为轨道标记螺栓前缘的上侧。见下图。

第 127 页

轨道标记销钉

为了在隧道中辅助高点可以发射信号,可设置临时标记点,临时标记点采用 双面反射镜,始终固定安装在逃生通道的上缘上方3.5米的隧道二次衬砌上。测 站应该向防护墙上的标记螺栓进行定向。见下图。

方案二
在桥上,采用平面定位。即在桥梁点防护墙上方,固定支座端埋设基准点。 使用可调整的棱镜、棱镜云台和预埋测点。

表面滚花

测量云台
标记 处数 分区更改文件号 签名 年月日 设计
标准化

预埋测点
不锈钢
阶段标记 数量 比例 2:1 审核 工艺 批准 共 张 第 张

预埋测点位置的点位位置为预埋测点的顶部中心和高程位置预埋测点的最 高点,云台高度为 150mm。

2、CPⅢ点号编制原则
第 128 页

按公里数递增进行编号,为便于测设与无砟轨道测量施工配套并便于输入 操作的方法,即所有位于线路左侧的点,使用 01,03,05?.等单号,位于线路 右侧的点,使用 02,04,?等双号,如 1001304,1001 表示 DK1001+?,3 表示 CPⅢ,04 表示 CPⅢ点序号。 3、测量方法及精度要求 (1)仪器精度要求 全站仪应尽量使用高精度测量仪,全站仪的基本精确度条件为: 角度测量精确度: ± 1″ 距离测量精确度: ± 2mm +2ppm 全站仪应带目标自动搜索及照准(ATR)功能的全站仪,如:Leica (徕卡) 系列的:TCA1201,TCA1800,TCA2003,TRIMBLE (天宝)S6 等,每台仪器宜配 12 个棱镜。推荐采用的全站仪如下: Leica TCA 1800 徕卡 TCA 1800; Leica TCA 2003 徕卡 TCA 2003; Leica TCA 1201 und 徕卡 TCA 1201; Trimble S 6 mit Robotic Trimble S 6 全站仪。 (2)CPⅢ控制点测量方法及与上一级控制网的关系 自由测站的测量,从每个自由测站,将以 2 x 3 对 CPⅢ点为测量目标,每 次测量应保证每个点被测量 3 次,见下图。

测站(自由站点) CPIII 标记点

向 CPIII 点进行的测量(方向、角度和距离)
第 129 页

为保证每次测量时同一个点使用同一个棱镜, 建议对测量需要的 12 个棱镜 进行编号 1~12,并对每个 CPⅢ点使用的棱镜号和连接器进行记录。 在自由站上测量 CPⅢ的同时,应将靠近线路的 CPI 点及全部 CPII 点进行 联测,纳入网中,CPI/CPII 点应至少在两个自由站上进行联测,有可能时应联 测 3 次,联测长度应控制在 150 米之内。当受观测条件限制,只能有一个自由站 点和 CPI/CPII 通视时,应设置辅助点,见下图:

当标记点距离为 60 m 左右,且不大于 80 m 时,为了确定 CPⅢ点允许的最 远的目标距离为 120 m 左右,最大不超过 150m。 每次测量开始前在全站仪初始行中输入起始点信息并填写自由测站记录 表。测量根据 2 组完整的测回。 (3)水平角测量的精度 ①测量水平方向:2 测回。 ②测量测站至 CPIII 标记点间的距离:2 测回。 ③方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》 (GB/T 15314-1994)的要 求不应超过下表的规定,观测最后结果按等权进行测站平差。 方向测量法水平角测量精度表
经纬仪 类 型 DJ05 DJ07 1 光学测微器两次 重合读数差 电子经纬仪两 次读数差 0.5 1 半测回 归零差 4 5 一测回内 2C 互差 8 9 表5 同一方向值各 测回互差 4 5

第 130 页

DJ 1

1

1

6

9

6

注:DJ05为一测回水平方向中误差不超过±0.5″的经纬仪。

④每个点应正倒镜观测 2 次,各点的允许横向偏差不超过 5mm。 ⑤距离的观测应于水平角观测同步进行,并由全站仪自动进行。 (4)测量中点位横向允许偏差不大于±5mm。 (5)平面测量可以根据测量需要分段测量,其测量范围内的 CPI 及 CPII 点应联测。 (6)CPIII 控制点的定位精度要求 CPIII 控制点的定位精度表(mm)
控制点 CPIII 后方交会测量 可重复性测量精度 5 表6 相对点位精度 1

(7)现场记录 在现场测量时必须记录各测站的实际情况,它是测量中的重要数据,在进 行外业测量时,建议按下表记录填写。

自由测站记录表 线 段 第 页共 页 天气:
仪器高 棱镜高 备注 温 度 测量点编号 气 压 备注

测量单位:
自由测站编号 测量点编号

棱镜高

第 131 页

测量点标记示意图

线路里程方向 说明:将自由测站编号、CPIII 轨道标记点编号应在该示意图上标记出来 司镜: 记录: 年 月 日

(2)CPⅢ控制网平面数据处理 在自由设站 CPⅢ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。 对于测量数据的整理和保存,必须保证数据信息能够从测量一直到评估验 收和存档都完整一致,手工校验的修正参数,必须记录在案。 CPⅢ网的平面数据处理可采用专业软件进行处理,处理结果不能满足所要 求的精度指标时,应进行返工测量。 (3)CPIII 控制网高程测量 1、测量方法 每一测段应至少与 3 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 CPⅢ水准点为主线贯通水准测量,另一侧的 CPⅢ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 CPⅢ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。往测示意如下:

第 132 页

二等水准点 仪器摆站点 CPⅢ水准点

后视 前视 联测线

返测水准路线如

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