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1、,中铁十一局二公司测量室,高速铁路轨道控制网（CPIII）测量培训,2012年6月 合阳,CPIII测量流程图,一、CPIII测量前的准备工作二、精测网加密测量及数据处理三、CPIII的布网埋标四、外业观测（一）平面观测（二）高程观测五、数据处理,内 容 提 纲,线下工程沉降和变形评估 无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，CP控制网测量应在线下工程沉降和变形满足要求且通过沉降评估后开展。,一、CPIII测量前的准备工作,精测网全面复测 根据高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）要求，CP建网前，应对CP0、CP、CP和线路水准基点进行全面复测。,CP控制网及二等水准基点加密
2、 为满足CP控制网测量联测的需要，CP建网前，应对CP控制网、二等水准基点进行同精度加密。,线下工程平面线位复测 对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行线路中线贯通测量，提前处理施工引起的误差，为高精度铺设无砟轨道奠定良好的基础。,一、CPIII测量前的准备工作,CP观测条件的创造 CP数据采集时必须高度重视外部观测条件的影响。CP观测时，作业现场应无明显震动、灰尘，观测视线无遮挡物等。,CP测量的培训工作 CPIII测量工作开展前，必须对现场作业人员开展相应的业务培训。,铁路工程独立坐标系统-高速铁路工程测量平面坐标系应采用工程独立坐标系统。边长投影在对应的线路轨道设计高程面上，投影长度的变
3、形值不大于10mm/km。三网合一-高速铁路工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能可分为勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。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，应该做到三网合一。也就是各阶段平面控制测量应以基础框架平面控制网（CP0）为起算基准，高程控制测量应以线路水准基点控制网为起算基准。精测网-高速铁路工程测量平面控制网应按分级布网的原则分四级布设，第一级为框架平面控制网（CP0）测量，第二级为基础控制网（CP），第三级为线路平面控制网（CP），第四级为轨道控制网（CP）CP-control Point（控制点的英语单词首写字母）,高速铁路精密测量系
4、统的基础知识1,高速铁路的精密测量系统分为平面控制测量和高程控制测量。高速铁路的平面控制测量按照逐级控制的原则建立，共分四级控制。首级网为框架控制网CPO，点间距为5070km，为GPS 一等三维网；二级网为基础控制网CPI，点间距为4km，为GPS 二等三维网；三级网为线路平面控制网CPII，点间距为500700m，为GPS 三等平面网；四级网为轨道控制网CPIII，为智能型全站仪自由测站边角交会的三维控制网，其点间距为纵向60m左右一对控制点，点对的横向间距为1020m，CPIII的精度要求为相邻点位的相对中误差1mm。,高速铁路精密测量系统的基础知识2,二、精测网加密测量及数据处理,（一
5、）一般规定加密测量前应检查联测标石的完好性，对丢失和破损的标石应按原测标准用同精度内插方法进行恢复。CPII加密测量时按三等GPS观测技术指标实施，加密CPII点之间应有直接观测基线，并尽可能多地联测距加密点300米以上的已知CPI或CPII点，且加密CPII段落两端应联测已知CPI或CPII点，存在段落搭接时，段落间应至少重叠一条边并将相邻段已加密CPII点作为已知点进行约束。使用GPS方法加密CPII网的构网边长应大于400m，且应严格按程序观测。,CP控制网应附合到CP0上，并采用固定数据平差；CP控制网应附合到CP上，并采用固定数据平差。各级平面控制网的主要技术要求 CP、CP控制网G
6、PS测量的精度指标应符合下表的规定：,二、精测网加密测量及数据处理（平面）,二、精测网加密测量及数据处理（平面）,（二）选点埋石 CP加密点应采用强制对中标，在桥梁部分CP加密点需上桥，应单独埋设CP预埋件，并且沿线路前进方向埋设于桥梁的固定支座顶端的防撞墙顶（纵横向均固定）,CP加密点间距500600米；路基段应在路肩处埋设加密桩，加密桩应高出轨面(保证CP网联测条件)，埋设应满足高速铁路工程测量规范中CP控制桩要求，需埋设在两个接触网杆之间稳固可靠，不影响行车安全，并方便CP网联测的地方。加密CPII点在隧道口附近时应考虑GPS观测条件及点的稳定性，并兼顾与洞内CPII测量的联测，以保证洞
7、内外的顺接性；在站场范围内应避免埋设CPII加密点，必要时应据现场条件选定合适的位置。考虑到CPIII网搭接的问题，在相邻两评估段落搭接的六对点中间应埋设一个CPII点，故在加密CPII前应做好工作安排。,二、精测网加密测量及数据处理（平面）,（三）观测CP加密测量执行下列指标：,二、精测网加密测量及数据处理（平面）,（四）数据处理 CP数据处理使用独立基线手动处理,二、精测网加密测量及数据处理（高程）,（一）测量方案 CPIII水准路线附合长度不得大于3km。结合线路精密水准控制网的特点，一般2km左右有一个精密水准网基点，故一般要求CPIII水准线路2km左右附合一次。桥梁地段因桥面与地面
8、间高差较大，线路水准基点高程直接传递到桥面CP控制点上有困难时，可通过不量仪器高和棱镜高的三角高程测量法传递，为更方便于高程传递，要求在梁上三角高程点的梁下相应位置埋设引测基点，引测基点采用和CP点同样的构件，即要求在桥梁地段每2公里左右测一处三角高程。梁上三角高程点应埋设在梁的固定支座正上方的防撞墙上（是否可与CP点共用看具体要求）。,二、精测网加密测量及数据处理（高程）,当精密水准基点被破坏或密度不够，达不到CPIII附合的距离要求时，应对精密水准网进行恢复或加密，尽量保证每两公里处有一个水准基点。高程控制网加密时，水准线路应联测三个以上已知水准基点，且水准线路两端必须联测已知水准点，存在
9、段落搭接时，应将相邻段加密水准基点作为已知水准点联测，以检验联测水准点是否发生显著沉降和保证线路高程的平顺性。高程控制网加密按二等水准测量的技术要求执行,二、精测网加密测量及数据处理（高程）,（二）桥面高程传递 三角高程应独立观测两遍，且要求变换仪器高，每次要求观测四个测回。两遍高差较差不应大于2mm，满足限差要求后，取两组高差平均值作为传递高差。中间设站三角高程测量方法其测量原理如下所示。,二、精测网加密测量及数据处理（高程）,（二）桥面高程传递 中间设站三角高程测量的主要技术要求，应满足下表的要求。采用单一棱镜，保证棱镜高不变；仪器与棱镜的距离不大于100m，最大不应超过150m。前、后视
10、距应尽量相等，一般距离差值不宜超过5m。观测时，要准确测量温度、气压值，以便进行边长改正。,二、精测网加密测量及数据处理（高程）,（三）梁上水准路线贯通为了检验三角高程点间的匹配性，并且为了防止三角高程测量时存在粗差，故在CPIII水准测量之前，需要在梁上对三角高程点进行二等水准贯通测量，以保证大约2km一个三角高程点间满足二等水准的要求。贯通水准路线中的三角高程点一般不得少于三个，以便对三角高程点间的兼容性进行分析。技术要求按照国家二等水准要求施测,二、精测网加密测量及数据处理（高程）,（四）桥下水准联测。技术要求按照国家二等水准要求施测,二、精测网加密测量及数据处理（高程）,（五）数据处理
11、。线路水准基点的加密处理以稳定的线路水准基点、深埋水准点或基岩水准点为起算点，进行整体严密平差计算，采用专业平差软件平差。高程成果保留到0.1mm。加密二等水准平差计算应采用COSA地面数据处理软件。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每千米水准测量偶然中误差M；当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。,三、CPIII的布网埋标,（一）CP标志及安装,CP点应设置强制对中标志，标志几何尺寸的加工误差应不大于0.05mm，CP标志棱镜组件安装精度应符合下表要求：,（二）安装要求及方法1、桥梁段CP点的布设 CP点宜布设在简支梁固定端距梁端0.5m的位置。,三
12、、CPIII的布网埋标,1）简支梁部分 对于24或32m简支梁每2孔布设一对CP点，相邻两对CP点相距约为64m，56m或48m。对于连续24m简支梁，根据实际情况也可每三孔布设一对CP点。2）普通连续梁 对于连续梁，CP应优先布设于固定端上方。对于跨度超过80m的，应在跨中部分布设一对CP点，该对CP点应尽可能在同等条件下使用，使用前并应复核。3）大跨连续梁和特殊结构 大跨桥梁和特殊结构的CP点布设方案根据工程结构特点单独制定。,三、CPIII的布网埋标,2、路基段CP点的布设1）路基段CP一般布设于接触网杆基础大里程端侧线路方向，控制点纵向间距约5070m左右布设一对，其基础须与接触网杆基
13、础形成整体；埋设应特别注意不能与接触网补偿下锚坠砣及电力开关操作箱冲突。当冲突时，其基础应设置在线路小里程端；2）PVC管直径25cm，施工时应将其插入CP下部基础内20cm，顶部以高于外轨面30cm为宜；3）施工完成后CP下部基础应与接触网杆基础顶面等高；4）施工完成后PVC管应竖直；5）施工中应采用钢模浇注混凝土，以使CP下部基础尺寸标准、统一，内实外美，保证埋标的牢固稳定。,三、CPIII的布网埋标,3、隧道段CP点的布设 隧道里一般布置在设计轨道顶面以上3050厘米的边墙内衬上，相邻CP点对相距60米左右，布置形式见下面示意图：,三、CPIII的布网埋标,4、车站CP点的布设 在车站范
14、围内因为股道较多、同期施工的其他工程较多，应该根据施工进度将CP点设在雨棚柱基础上、站台边墙上或单独埋设CP的标志桩，在同一个车站形式应统一，要保证标志点的稳定性。,三、CPIII的布网埋标,(一）CPIII网的构网 CP控制网应采用自由测站边角交会法施测。CP平面网应附合于CP控制点上，每600m左右应联测一个CP控制点。CP平面网观测的自由测站间距一般为120 m，自由测站到CP点的最远观测距离不超过180m；自由测站距CP或CP控制点的距离不宜大于300m。每个CP点至少应保证有三个自由测站的方向和距离观测量。,四、外业观测（平面）,一般情况下采用测站间距为120m的平面网型，每个CP控
15、制点被3个自由测站观测；控制网形见下图：,四、外业观测（平面）,因遇施工干扰或观测条件稍差时，CP平面控制网可采用下图所示的构网形式，平面观测测站间距应为60m左右，每个CPIII控制点有四个方向交会。,四、外业观测（平面）,当采用在自由设站置镜观测CP 控制点时，应在2个或以上连续的自由测站上观测CP 控制点（一般连续3个）,四、外业观测（平面）,在自由站上测量CP的同时，应将全部CP加密点进行联测，纳入网中。应确保可视的CP控制点密度达到400m800m，否则应按同精度加密CP控制点。,四、外业观测（平面）,（二）观测 公司常用的仪器：徕卡TCRP1201+TCA2003 天宝手簿 仪器及
16、配套棱镜状态良好方可进行外业测量，仪器的测量模式、单位、取位、限差，温度、气压改正，加乘常数改正等均要正确设置。CP平面网水平方向采用全圆方向观测法进行观测，水平方向观测应满足下表的规定。,四、外业观测（平面）,CPIII平面网距离测量应满足下表的规定。当CP平面网外业观测的水平方向和距离的技术要求不满足以上技术要求时，该测站外业观测值应部分或全部重测。,四、外业观测（平面）,外业测量的几个计算公式：2C通常被称为二倍照准差，指标差计算公式：垂直角计算公式：,四、外业观测（平面）,CP平面网可根据施工需要分段测量，分段测量的区段长度不宜小于4km，区段间重复观测不应少于6对CP点，每一独立测段
17、首尾必须封闭。区段接头不应位于车站范围内，搭接区域应该避开连续梁。CP平面网测段及测段衔接网型如下图。CP平面网测段首尾网型示意图,四、外业观测（平面）,CP平面网重叠测段衔接网型示意图,四、外业观测（平面）,（一）CPIII高程控制网的构网 CP控制点水准测量应附合于线路水准基点（或加密的二等水准点），按精密水准测量技术要求施测，水准路线附合长度不得大于3km。CP控制点水准测量按下图所示的矩形环单程水准网构网观测。CP水准网与线路水准基点（或加密二等水准点）联测时，按精密水准测量要求进行往返观测。,四、外业观测（高程）,（二）观测精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪，配套因瓦尺。并按以
18、下精度要求施测。,四、外业观测（高程）,（一）主要技术指标：,五、数据处理（平面）,（二）数据处理过程数据处理流程图,五、数据处理（平面）,测段之间衔接时，前后测段独立平差重叠点坐标差值应满足3mm。满足该条件后，后一测段CP网平差，应采用本测段联测的CP控制点及重叠段前一区段连续的13对CP点坐标进行约束平差。再次平差后，其他未约束的重叠点在两个区段分别平差后的坐标差值不宜大于1mm，若坐标差值大于1mm时，应查明原因，确认无误后，未约束的重叠点坐标应采用后一区段CP网的平差结果，并在新提交成果中备注栏注明为“更新成果”。测段之间衔接时，前后测段独立平差重叠点坐标差值不满足3mm时要认真分析
19、原因，并进行复测。,五、数据处理（平面）,坐标换带处CP平面网计算时，应分别采用相邻两个投影带的CP 坐标进行约束平差，并分别提交相邻投影带两套CP平面网的坐标成果。分带投影测段之间衔接时，前后测段独立平差重叠点，通过坐标转换成相同坐标系的坐标差值应满足3mm。满足该条件后，后一测段CP网平差，应采用本测段联测的CP控制点及前测段所有CP点转换坐标成果进行固定约束平差。两套坐标成果都应满足CPIII控制点的限差要求。提供两套坐标的CP区段长度不应小于800m。,五、数据处理（平面）,数据处理实例演示,五、数据处理（平面）,（一）主要技术指标 相邻CP点的水准环闭合差不得大于1mm。,五、数据处
20、理（高程）,（二）高程处理流程高程数据处理流程图,五、数据处理（高程）,CP高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容，应该包括：测站数据检核、水准路线数据检核，并计算每千米水准测量的高差偶然中误差，当CP水准网的附合（闭合环）数超过20个时还要进行每千米水准测量的高差全中误差的计算。CP高程网内业平差计算和基础控制资料的选用，应满足下列原则：（1）CP高程网水准测量的外业观测数据全部合格后，方可进行内业平差计算。（2）CP高程网采用联测的稳定线路水准基点、线上加密二等水准点的高程作为起算数据进行固定数据平差计算。,五、数据处理（高程）,CP高程测量分段方式与CP平面测量分段方式一致，每段长度不
21、宜少于4km，前后段接边时应联测另外一段2对CP点。区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点高程差值应3mm。满足该条件后，后一区段CP网平差，应采用本区段联测的线路水准基点及重叠段前一区段连续2对CP点高程成果进行约束平差，平差后采用本次测量成果。,五、数据处理（高程）,在下列情况下，CP高程网的外业观测值应该部分或全部重测：（1）当CP高程网水准测量的测站数据质量超过精密水准观测要求时，该测站的数据应该重测；（2）当独立闭合环闭合差超限时重新观测该闭合环；（3）当CP高程网水准路线的限差超过精密水准测量的要求时，该水准路线的数据应该重测。（4）当根据闭合环闭合差计算的每千米水准测量的高差全中
22、误差超限时，首先应对闭合差较大的闭合路线进行重测，重测后M仍超限，则整个CP高程网水准测量的数据都应重测。,五、数据处理（高程）,高程数据处理实例演示,五、数据处理（高程）,成果提交内容如下图：,六、CPIII技术总结报告的编制,（一）复测作业精度精度指标平面 CP平面网复测采用的仪器设备、观测方法、精度指标、计算软件及联测上一级控制点CP的方法和数量均应与原测相同。CP点复测与原测成果的坐标较差应3mm，且相邻点的复测与原测坐标增量较差应2mm。较差超限时应结合线下工程结构和沉降评估结论进行分析判断，并根据分析结论采取补测或重测措施。坐标增量较差按下式计算：Xij=（Xj Xi）复（Xj X
23、i）原 Yij=（Yj Yi）复（Yj Yi）原,七、CPIII控制网的复测,高程CP高程网复测采用的精度指标、计算软件及联测上一级线路水准基点的方法和数量均应与原测相同。CP点复测与原测成果的高程较差应3mm，且相邻点的复测与原测高程成果增量较差应2mm。较差超限时应结合线下工程结构和沉降评估结论进行分析判断，并根据分析结论采取补测或重测措施。高程成果增量较差应按下式计算：Hij=（Hj Hi）复（Hj Hi）原,七、CPIII控制网的复测,（二)成果的选用 复测完成后，应对CP网复测精度进行评价，满足要求后，对复测数据和原测数据进行对比分析和评价，对超限的点位认真进行原因分析，确认复测成果无误，为保证CP点位的相对精度，对超限的CP点应按照同精度内插的方式更新CP点的坐标。最终应选用合格的复测成果和更新成果进行后续作业。,七、CPIII控制网的复测,（三）复测坐标的计算实例数据演示,七、CPIII控制网的复测,谢谢大家,
