客运专线无砟轨道CPⅢ精密控制网测量(讲座稿)

2009年3月中交股份哈大铁路客运专线工程指挥部客运专线无砟轨道CPⅢ精密控制网测量技术标准（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）《客运专线铁路轨道工程施工技术指南》（TZ211-2005）。（3）《客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》（铁建设【2007】85号）（4）《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》TB10054。（5）《国家一、二等水准测量规范》（GB12879-2006）。（6）《时速200公里及以上铁路工程基桩控制网(CPⅢ)测量管理办法》（铁建设【2008】80号）高精度测量重在细节主要内容：1、基本概念与作业流程2、CPⅠ、CPⅡ及高程控制点复测及辅助点加密3、CPⅢ测量预埋件的埋设4、CPⅢ测量设备要求6、二等水准点高程上桥测量7、数据采集和平差5、CPⅢ控制网观测8、施工段落之间的衔接测量9、成果资料10、小结主要内容：1、基本概念与作业流程（1）客运专线精密工程控制测量网基本概念a、CPⅠ(基础平面控制网)沿线路走向布设，约4KM一对（个），按GPS静态相对定位原理建立，为全线（段）各级平面控制测量的基准。b、CPⅡ(线路控制网)在基础平面控制网（CPⅠ）上沿线路附近布设，约800～1000m一个，为勘测、施工阶段的线路平面控制和无碴轨道施工阶段基桩控制网起闭的基准。1、基本概念与作业流程（1）客运专线精密工程控制测量网基本概念c、CPⅢ（基桩控制网）沿线路布设的三维控制网，起闭于CPⅠ或CPⅡ，约60m左右一对，无砟轨道CPⅢ网一般采用自由设站边角后方交会法测量，一般在线下工程施工完成后施测，为无碴轨道铺设和运营维护的基准。d、三网合一“三网”是指勘测设计控制网、工程施工控制网、运营维护控制网，时速200公里及以上铁路的“三网”应建立统一的平面、高程控制基准，即“三网合一”。CPⅢ精密控制网测量分：测量前期准备、测量作业、评估验收三个阶段。（1）测量前期准备的主要内容有：CPⅠ、CPⅡ及高程控制网的复测；辅助点的加密测量；编制CPⅢ测量实施方案。（2）测量作业的主要内容有：埋设CPⅢ点，外业数据采集，平差计算，编制CPⅢ测量成果报告。（3）评估验收的主要内容有：对CPⅢ测量成果的总体质量进行评定，审查测量成果是否达到相关标准、规范的要求。1、基本概念与作业流程（2）、CPⅢ测量作业流程1、基本概念与作业流程（2）、CPⅢ测量作业流程CPⅢ测量作业流程图2、CPⅠ、CPⅡ及高程控制点复测及辅助点加密（1）CPⅠ、CPⅡ及高程控制点复测1、平面复测哈大铁路客运专线TJ-3标，地势较为平坦，地面高杆农作物长势良好，通视条件较差。线下精密控制网平面复测易采用GPS测量。a、各级平面控制网技术要求控制网级别测量方法测量等级CPⅠGPSB级CPⅡGPSC级b、GPS测量的精度指标控制网级别基线边方向中误差最弱边相对中误差CPⅠ≤1.3″1/170000CPⅠ≤1.7″1/100000c、GPS接收机的精度指标级别BCa≤8≤10b≤1≤5注：a：固定误差（mm）；b：比例误差系数d、GPS测量作业的基本要求级别项目BC静态测量卫星高度角(°)≥15≥15有效卫星总数≥5≥4时段中任一卫星有效观测时间(min)≥30≥20时段长度(min)≥90≥60观测时段数≥21～2数据采样间隔(S)15～6015～60PDOP或GDOP≤6≤8天线的对中精度为1mm，每时段观测前后分别量取天线高，误差不大于2mm，取两次平均值作为最终结果。e、GPS测量网形设计GPS网以CPⅠ对点作为联结边，采用边联式构网，控制网以大地四边形为基本图形组成带状网。每个控制点至少有3个以上的基线方向。f、复测限差要求CPⅠ、CPⅡ控制点的复测应满足X、Y坐标差值不大±2cm。g、与相邻管段的衔接测量复测时，向相邻区段延伸进行搭接测量，平面至少搭接测量一条公共边。2、高程复测高程复测按二等水准测量的方法进行测量，复测相邻水准点间的高差。a、水准测量精度要求水准测量等级每千米水准测量偶然中误差M△每千米水准测量全中误差MW限差检测已测段高差之差往返测不符值附合路线或环线闭合差左右路线高差不符值二等水准≤1.0≤2.0644——LLL注：单位（mm）。b、水准测量的技术标准c、水准测量的主要技术要求注：表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。L等级每千米高差全中误差（mm）路线长度（km）水准仪等级水准尺观测次数往返较差或闭合差（mm）与已知点联测附合或环线二等2≤400DS1因瓦往返往返4等级水准尺类型水准仪等级视距（m）前后视距差（m）测段的前后视距累积差（m）视线高度（m）二等因瓦DS1≤50≤1.0≤3.0下丝读数≥0.3观测读数和记录的数字取位：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；使用区格式木尺应读记至1mm。d、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）二等、精密水准0.010.10.010.010.10.11）二等水准测量应进行往返观测，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2）测量时应保证前后视距尽可能相等，前后视距差满足规范要求。3）用竹竿辅助安置水准尺，确保水准尺在观测时处于竖直状态。4）水准测量时，将尺垫安放在坚实的地方，防止尺垫下沉。e、保证水准测量精度的操作要点f、高程复测限差要求高程复测限差要求应满足6为测段长度，单位为km。g、与相邻管段的衔接测量L复测时，向相邻区段延伸进行搭接测量，高程至少搭接测量一个公共点。总之，复测工作结束后，编制图表齐全的复测成果报告。2、CPⅠ、CPⅡ及高程控制点复测及辅助点加密（2）辅助点加密测量当CPⅠ、CPⅡ控制点密度不能满足CPⅢ网测量要求或者不能与CPⅢ控制点通视时设置辅助点，辅助点以插网或者插点的形式采用C级GPS（或四等导线）测量的技术要求进行加密。3、CPⅢ测量预埋件的埋设•桥梁地段：预埋件一般埋设在桥梁固定支座端防撞墙内侧顶面以下约10cm处，大跨连续梁上应尽量避开跨中位置和活动端。（2）、控制点埋设3、CPⅢ测量预埋件的埋设（4）测量点的定义CPⅢ高程控制点与平面控制点共用同一个测量标志，采用不同类型的测量棱镜测量时，CPⅢ控制点坐标和高程点在测量标志上定义的位置不同。球形棱镜定义：球形棱镜的球心既是坐标点又是高程点；CPⅢ专业棱镜定义：坐标点是标识螺栓的前边缘中心点，高程点是标识螺栓前端的上边缘。同一铁路项目CPⅢ控制点坐标、高程应定义相同，以便于不同区段CPⅢ控制网之间进行搭接测量和后期运营维护测量。定义高程定义坐标相关标准目前没有对CPⅢ网测量仪器的技术指标和基本功能作出具体规定，参照不同类型无砟轨道安装测量对测量设备的要求，用于CPⅢ网测量的仪器应满足以下基本条件：1）全站仪测角标称精度应≤±1″，测距标称精度宜≤1mm+1ppm；2）水准仪每千米水准测量高差中误差≤±1mm，宜选用高精度电子水准仪；3）全站仪应具有自动搜索棱镜，自动照准目标，自动跟踪目标的功能，棱镜宜选CPⅢ测量专业棱镜。4、CPⅢ测量设备要求5、CPⅢ控制网观测CPⅢ控制网平面测量采用后方交会方法施测。即CPⅢ控制网与CPⅠ或CPⅡ控制网通过最小二乘方法获得最合理的联系，其后方交会控制网形状见下图。（1）、CPⅢ平面控制网观测1）CPⅢ控制点与上一级控制网的关系全站仪自由设站，自由站点宜设在两个CPⅢ控制点连线的中间位置，自由站点之间的距离约为120m自由测站的测量，从每个自由测站，将以2X3对CPⅢ点为测量目标，每次测量应保证每个CPIII网点的重叠观测次数不少于3次，见下图。当自由站点与CPI点或CPⅡ点通视的情况下，必须与CPI点或CPⅡ点进行连接测量，每个CPI或CPⅡ点至少有3个自由站点与其连接测量。5、CPⅢ控制网观测（1）、CPⅢ平面控制网观测5、CPⅢ控制网观测2）、与CPI或CPⅡ点通过辅助点的间接连接测量如果从自由站点与CPI点或CPⅡ点只有一条视觉连线，进行测量的时候必须引入加密点，引入的加密点能够保证至少与两个自由站点通视，对于加密点的测量最少要有两组完整的测回数据。当标记点距离为60m左右，且不大于80m时，为了确定CPⅢ点允许的最远的目标距离为120m左右，最大不超过150m。每次测量开始前在全站仪初始值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。（1）、CPⅢ平面控制网观测CPⅡ固定点60mCPⅢCPⅢCPⅢCPⅢ辅助点5、CPⅢ控制网观测a)测量水平方向：3测回。b)测量测站至CPⅢ标记点间的距离：3测回。c)方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》(GB／T15314—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(″)（1）、CPⅢ平面控制网观测经纬仪类型光学测微器两次重合读数差电子经纬仪两次读数差半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差DJ050.5484DJ0711595DJ1116963）、水平角测量精度注：DJ1为一测回水平方向中误差不超过±1″的经纬仪d)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。5、CPⅢ控制网观测（1）、CPⅢ平面控制网观测控制点测量方法测量等级测角中误差（″）可重复性测量精度（mm）相对点位精度（mm）CPⅢ角度距离后方交会五等4514）、CPIII控制网精度设计5）、CPIII测量注意事项使用全站仪测量前，首先对全站仪进行观测前的横轴与竖轴校验（输入校差后仪器内部自动进行修正），同时需输入观测时环境温度和气压值。a)每隔1-2对CPⅢ棱镜进行自由建站。b）两个方向各观测2×2（或2×3）个CPⅢ控制点。c）每个CPⅢ控制点至少观测3次以上。d）CPⅢ点的编号统一（左侧为奇数，右侧为偶数）。e)每个CPI或CPⅡ点至少有3个自由站点与其连接测量。f）测量人员操作过程中要严格按照规范要求，避免不必要的人为误差。g）棱镜常数的设置要正确。5、CPⅢ控制网观测（1）、CPⅢ平面控制网观测5）、CPIII测量注意事项6）、现场记录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，应按下表记录填写。自由测站记录表———线———段第——页共——页测量单位：天气：自由测站编号仪器高温度气压测量点编号棱镜高备注测量点编号棱镜高备注说明：将自由测站编号、CPⅢ轨道标点编号、联测点(CPⅠ/CPⅡ、加密辅助点)的标号应在该示意图上标记出来司镜：记录：年月日每一测段应至少与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。往测水准路线示意图如下：CPⅢ高程控制点与平面控制点布设的位置相同，经往返观测后所有CPⅢ高程控制点都形成闭合观测路线。5、CPⅢ控制网观测（2）、CPⅢ高程控制网观测1）、测量方法往测路线返测路线CPⅢ水准网观测时，要增加观测一个中间联测点，称为间视，因此观测方向一般为三个，观测顺序如下：往测：奇数站为后—间—前—前—间—后偶数站为前—间—后—后—间—前返测：奇数站为前—间—后—后—间—前偶数站为后—间—前—前—间—后当普通路线观测时，观测方向为两个，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（2）、CPⅢ高程控制网观测1）、测量方法（2）、CPⅢ高程控制网观测2）、CPIII高程控制点测量精度a）精密水准测量精度要求水准测量等级每千米水准测量偶然中误差M△每千米水准测量全中误差MW限差检测已测段高差之差往返测不符值附合路线或环线闭合差左右路线高