高速铁路测量技术培训（PPT96页)

高速铁路测量技术培训高速铁路控制测量简介高速铁路的特点良好的结构稳定性、连续性和平顺性良好的结构耐久性和少维修性减少工务养护、维修设施一旦基础变形下沉，修复困难，要求有坚实、稳定的基础绝对坐标系统,高精度三维框架凸显了测量在工程建设中的重要性高速铁路精测网为一次布设、统一测量、整网平差，按铁道部的要求为“三网合一”，即勘测、施工、运营维护三个阶段的控制网合用一个控制网，满足勘测设计、建设施工、运营管理等各方面应用。1、平面控制测量精密控制测量平面控制网按分级布网的原则，分三级布设，第零级为基站网（框架平面网CPO），第一级基础平面控制网（CPⅠ），第二级为线路控制网（CPⅡ），第三级为轨道控制网（CPIII）。第零级GPS基站网（框架网CPO）按每50km左右设置一座，采用GPS法测量，相邻点的相对中误差20mm。第一级基础平面控制网（CPⅠ），采用铁路二等GPS精度测量，沿线路小于4km布设一个点或一个点对。基线边方向中误差:1.3秒，最弱边相对中误差：1/180000，相邻点的相对中误差10mm。第二级为线路控制网（CPⅡ）,采用三等GPS法测量，点间距在600～800m。基线边方向中误差:1.7秒，最弱边相对中误差：1/100000，相邻点的相对中误差8mm。2、高程控制测量高程控制网按照《国家一、二等水准测量规范》（GBT/12897-2006）施测。沿线布设基岩点、深埋水准点和一般水准点三种类型，组成统一的高程控制网，水准点位设在线路施工的影响范围以外。基岩点：按约每50～100km设置一座。深埋水准点：按每8～20km设置一个深埋水准点。深度根据地质地层条件及桥梁墩设计深度单独进行设计，平均深度约50m左右。一般水准点：沿线一般水准点不大于2km布设一个，在特大桥、隧道附近和车站范围内增设水准点。为便于施工单位施工放样对高程点的引用，一般水准点尽量与CPI、CPⅡ点位共用。CPIII高程测量，精密水准。各控制网主要用途CPI:基础平面控制网，为勘测、施工、运营维护提供坐标基准;CPII:线路控制网，为勘测和施工提供控制基准;CPIII:轨道控制网，为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准。控制网测量方法测量等级点间距相邻点的相对中误差(mm)备注CP0GPS——50km20CPIGPS二等≤4km一对点10点间距≥800mCPIIGPS三等600～800m8导线三等400～800m8附合导线网CPIII自由测站边角交会——50～70m一对点1注：1、CPII采用GPS测量时，CPI可按4km一个点布设；2、相邻点的相对中误差为平面x、y坐标分量中误差。各等级参数及精度要求外业联测示意图等级CPI（二等）CPII（三等）观测模式静态观测静态观测卫星高度角≥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≥２1～2数据采样间隔（s）10～6010～60接收机类型双频双频PDOP或GDOP值≤6≤8GPS网外业观测技术要求加密控制网选点埋石选点（1）各等级控制点应选在土质坚实、安全僻静、观测方便和利于长期保存的地方。（2）点位应便于安置GPS接收机。点位周围视野开阔，便于GPS卫星信号的接收。（3）点位离大功率无线电发射源(电视台、微波站)的距离不小于200m，离高压输电线距离不宜小于50m。（4）点位附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，尽量避开大面积水域。（5）所有CPI、CPII控制点均应在现场填写点位说明，必要时应丈量至明显地物的距离，绘制点位示意图，并按附录1作好点之记，点之记成果用AutoCAD绘制。CPI及CPII选点及埋石应注意点位的分布，宜在中线两侧布设，避免局部段落桩点全部布设在一侧的情况出现。埋石（1）控制点标石采用混凝土预制桩，预制桩内加钢筋笼，以防止预制桩在运输及埋设过程断裂。有冻土层时埋设在冻土线以下0.5m；300基岩面30200100300450300250450150123456（2）在基岩裸露或埋深较浅的地区可埋设基岩桩：选择稳固、未风化的岩石埋桩。岩石上埋桩时采用钻孔法，用电钻钻进成孔，放入标芯后再采用强力胶填塞钻孔，并用水泥抹平，具体埋设规格如图注：1－盖；2－土面；3－砖；4－素土；5－冻土线；6－贫混凝土加密平面控制网组网施测CPII加密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，CPII平面加密控制网与CPI、CPII点进行联测构成附合网。在和四标和二分部接头处，应将相邻CPI、CPII予以联测，并进行稳定性检验。（1）采用Trimble双频GPS接收机观测，CPII加密施测按铁路C级施测，使用的GPS仪器精度应满足要求级别BCa（mm）≤5≤5b（mm/km）≤2≤3（2）全部仪器、光学对中基座生产作业前都必须按要求进行检校合格且应在有效检定期内才能投入使用。所有仪器在观测前统一进行设置，数据采样间隔10秒，设置高度角为15度。（3）观测前，应做好星历预报，避开不利于观测的时间段。（4）观测时，天线整平对中误差不得大于1mm，每时段观测前后各量取天线高一次，两次互差小于2mm，并取其平均值作为最后结果。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。（5）到达测站后，按规定架设仪器，认真整平，精确对准GPS桩十字分划，安置天线时使天线的指北标志指北。（6）仪器观测过程中严禁擅离工作岗位，注意观察仪器工作状态，如模糊度、电池电量等指示，提前根据电池电量等做出反映，严禁无故造成仪器中途关机。（7）施测过程中要防止仪器震动，不得移动仪器，要防止人员或其它物品碰动天线或阻挡信号。（8）施测过程中，要认真填写测量手簿，记录点名、观测员、记录员、接收机型号、天线编号、观测日期、开机时间、关机时间等信息，在测前、测中、测后均量取天线高一次，均记录在手簿中，互差超限时要查明原因。以上信息均要求现场记录，严禁事后补记。同时在观测过程中，完善点位的点之记，供内业整理使用。（9）一个时段观测完毕，如在同一点上需要观测另一时段时，要关掉电源重新架设整平、严格对中后开始观测作业。如需搬站，要认真清点仪器，避免仪器配件等的丢失。每天施测完毕，及时上交观测手簿及点之记，严禁丢失。（10）施测过程中，不应在天线附近使用无线电通讯。必须使用时，对讲机、手机等应距天线10m以上。（11）每天观测完毕，上交记录介质给数据处理人员，数据处理人员要及时拷贝备份，应在不同的计算机中备份。GPS网基线解算处理平差1.GPS基线处理统一采用LGO7.0处理软件，提交符合各项基线检验要求的工程项目及基线数据。2.需要提交的数据及GPS基线处理成果(1)观测原始数据；(2)转换后的RINEX格式数据；(3)符合基线数据各项检验要求的LGO工程项目；(4)重复基线、同步环、独立基线环检验报告。3.加密平面控制点的GPS控制网平差采用武汉大学研发的COSAGPS软件进行处理。（1）自由网平差：首先在WGS-84坐标系下，以CPI为位置基准进行控制点的GPS基线向量网的空间三维自由网平差，从而得到自由网平差后的各控制点的WGS-84三维空间直角坐标，并检查GPS基线向量网本身的内符合精度，判定基线改正数是否符合规范要求。3轨道控制网CPIII沿线路两侧布设的三维控制网，平面控制起闭于基础平面控制网（CPI）或线路控制网（CPII），高程控制起闭于沿线路布设的二等水准网，一般在线下工程施工完成后施测，为无砟轨道铺设和运营维护的基准。分为平面和高程两部分。（2）约束网平差：平面控制网约束平差以本项目坐标系下的CPI、CPII的已知成果坐标作为强制约束基准进行二维约束平差CPIII在施工中的主要应用导线测量法CPIII控制网应附合到CPI或CPII上，并采用固定数据平差。优点：简单、易操作、联贯性强、无需重叠测量，点的使用简单，点上可架站。缺点：精度分布不均匀，导线需尽量布设成直伸，作用单一。边角后方交会测量法（目前被广泛应用）先采用独立自由网平差，后在CPI或CPII中置平。分段附合或置平时相邻段应有足够的重叠，重叠长度不应小于1km。优点：自动化程度高、点位精度分布均匀、可用于检核路基变形，可方便用于日常维护。缺点：对仪器要求高、需要专业软件支持、外业测量限差多。CPⅢ自由设站边角交会控制网是随着我国无砟轨道的建设从德国引进的测量方法，在此之前我国的测量工作者对该网的精度特点、观测方法、平差计算方法以及能否满足无砟轨道平顺性要求等情况缺乏了解。为了满足我国无砟轨道建设的需要，在消化吸收国外经验的基础上，开展无砟轨道CPⅢ网测量数据采集与平差计算方法研究，有利于加深对CPⅢ网的认识，建立我国自主的CPⅢ网建网理论。CPIII测量为什么要采用边角后方交汇CPIII平面网的主要技术指标控制网级别测量方法方向观测中误差距离测量中误差相对点位精度CPⅢ自由设站边角交会1.8″1.0mm±1mmCPIII平面网水平方向观测技术要求仪器等级测回数半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差DJ0526″9″6″DJ136″9″6″CPIII平面网约束平差后的主要精度指标控制网名称与CPI、CPII联测与CPIII联测点位中误差方向改正数距离改正数方向改正数距离改正数CPⅢ平面网≤±4″≤±4mm≤±3″≤±2mm2mmCPIII平面控制网测量图形每个自由测站将以2×6个CPIII点为测量目标。每个CPIII测量标志点均有三个设站点对其进行方向、边长观测。测量CPIII时，每隔500～800m应与CPI或CPII联测，当CPI或CPII密度不能满足要求时，应加密CPII控制点。CPI或CPII点应至少在两个测站上进行联测，联测长度宜在200m以内，最长不应超过300m。当受条件限制，只能有一个测站点和CPI或CPII点通视时，应设置辅助点。测站间距为120m时，每一测站应前后各观测3对CPIII控制点，下一测站应至少重复观测上一测站的3对CPIII控制点，每个CPIII控制点至少应在3个自由设站点上被观测过。CPⅢ平面控制网测量网形示意图如下图所示。120m60mCPⅠCPⅡCPⅡ测站间距为60m时，每一测站应前后各观测2对CPIII控制点，下一测站应至少重复观测上一测站的2对CPIII控制点，每个CPIII控制点至少应在4个自由设站点上被观测过。CPⅢ平面控制网测量网形示意图如下图所示。60mCPⅠCPⅡCPⅡ60m采用测站间距120m的标准网形测量过程中如某CPⅢ点由于障碍物被挡，可以考虑采用由测站间距120m转测站间距60m的测量网形，如下图所示。CPⅠCPⅡ120m60m60mCPⅡ在实际测量过程中，如果CPⅠ或者CPⅡ点离线路较远，可以在线路外合适位置设置辅助点，在辅助点上架设仪器，观测临近的CPⅢ点和CPⅠ或者CPⅡ点。此时其测量网形示意图如下图所示。120m60mCPⅠCPⅡCPⅡJM002JM001CPIII高程控制网测量CPIII点需按精密水准测量规范施测高程，其各项要求如下：CPIII水准观测顺序CP3-1CP3-3CP3-5CP3-7CP3-9CP3-11CP3-13CP3-29CP3-31CP3-2CP3-4CP3-6CP3-8CP3-10CP3-12CP3-14CP3-30CP3-32CP3-33CP3-3460m10m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，其他闭合环的四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。CPⅢ控制点的布设应兼顾施工及运营维护，埋点应满足以下要求：1）、线路两侧成对布设；2）、纵向间距一般为60m左右，且不应大于80m；3）、相邻CPIII控制点应大致等高，布设高度应与轨道面高度保持一致的高度间距，宜高于外轨顶面30cm；4）、设置在稳固、可靠、不易破坏和便于测量的地方，并应防冻、防沉降和抗移动，桥上应设于固定支座端；5）、标识要清晰、齐全、便于准确识别和使用。（1）一般路基地段宜布置在接触网杆基座上，埋设立式基座，如下图：浇筑接触网杆基础时按附图连同CPI