CP3测量.docx

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CP3测量

 CPⅢ控制网布测

CPⅢ控制网又名基桩控制网,是高速铁路测量最基本的控制网,在高速铁路的修建过程中，从线路的中线放样、底座混凝土钢模放样方案、轨道板调整到钢轨精调系统都会用到CPⅢ控制网,在后期线路维护的时候也需要用到CPⅢ,所以CPⅢ控制网在施工中显的极为重要.在修建CRTSⅠ型板式无砟轨道，CRTSⅡ型板式无砟轨道，CRTSⅠ型双块式无砟轨道，CRTSⅡ型双块式无砟轨道等无砟轨道前都需要进行CPⅢ基桩测设。

在做CPⅢ布测之前，首先要做CPⅡ网的复测。

　CPⅢ：

中文为基桩控制网。

沿线路布设的三维控制网，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，为无碴轨道铺设和运营维护的基准。

由中华人民共和国铁道部提出。

　　无砟轨道客运专线铁路工程测量平面控制网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），主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准。

　　高速铁路工程测量平面控制网在框架控制网（CP0）基础上分三级布设，第一级为基础平面控制网（CPⅠ）主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；第二级为线路控制网（CPⅡ），主要为勘测和施工提供控制基准；第三级为轨道控制网（CPⅢ），主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。

　　轨道施工测量控制网CPⅢ适用于新建250~350km/h高速铁路工程测量，新建200km/h无砟轨道铁路工程测量可参照执行。

　　CPⅢ主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准。

桥上每60m左右在下、上行两侧的防撞墙上各设一个点，路基也在下、上行两侧的电气化杆基座上每100多米各设一个点。

摘要

本论文是我根据在京沪高铁Ⅰ标十一工区六个月的实习工作中结合自己学到的知识，，并参考了《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-1997）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）《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）《关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知》（铁建设[2009]20号）《关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见》等相关资料的基础上及相关技术文献将以文字，数字，图及表等形式对轨道控制网进行布设，本论文内容包括:

精测网复测；CPⅡ控制网加密测量；CPⅢ网测量标志选用和埋设；CPⅢ网测量；精调前CPⅢ网复测；CPⅢ网数据处理及评估,指导轨道的几何静动态调整及调整分析编写本论文。

由于在编写论文过程中所收集的一部分资料的时效性，论文难免存在疏漏甚至错误之处，请评审老师在评审过程中如发现需要修改和补充完善之处，敬请评审老师给予指正。

关键词:

控制网；控制网标志和埋设；CPⅢ网测量；CPIII复测

第一章任务概述

1.1任务名称

京沪高速铁路土建一标段CPⅢ控制网测量。

1.2设计依据

1.《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）

2.《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）

3.《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）

4.《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-1997）

5.《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）

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）

7.《关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知》（铁建设[2009]20号）

8.《关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见》（铁建设[2008]246号）

9.铁道部其他相关规定。

1.3CPⅢ轨道控制网测量主要内容

1.精测网复测。

2.CPⅡ控制网加密测量。

3.CPⅢ网测量标志选用和埋设。

4.CPⅢ网测量。

5.精调前CPⅢ网复测

6.CPⅢ网数据处理及评估。

1.4工程概况

京沪高速铁路土建一标段起讫里程为DK120+942-DK156+899

桥梁主要结构形式有：

简支箱梁：

主要有32.6m、24.6m跨标准简支箱梁及20.7的非标准跨简支箱梁。

特殊结构梁：

（32+48+32）m、（40+56+40）m、（40+64+40）m、（48+80+48）m、（60+100+60）m、道岔梁等多种跨度或多跨连续梁。

1.5地理环境

京沪高速铁路经过西青、静海乡镇较多，房屋密集，多处跨既有线和公路，通视条件较差，对CPⅢ网的测量方案的选择提出特殊要求。

1.6既有精测网情况

2.1.1精测网的资料

铁三院提供的《京沪高速铁路北京至徐州段精密控制测量技术文件》；

铁三院现场交接平面（CPⅠ、CPⅡ）控制桩和高程控制桩及技术资料；

铁三院提供的4个CP0框架基准点（北京BJ01、天津BJ02、沧州XCZ3、德州XDZ4）的坐标明细表见表1.1，4个基岩水准点高程明细表见表1.2。

表1.1CP0坐标明细表

序号

点号

平面坐标

空间直角坐标

位置

X（m）

Y（m）

X（m）

Y（m）

Z（m）

1

BJ01

4413006.6838

455837.2969

-2167503.2876

4398364.8870

4065252.8164

丰台西站

2

TJ02

4336846.0464

539014.7440

-2263586.6547

4404193.9270

4006494.1297

天津铁三院

3

XCZ3

4261049.5957

512591.1609

-2261409.5846

4458580.1856

3947498.1161

沧州兴济镇

4

XDZ4

4143142.9748

467682.5493

-2253928.9095

4543513.5866

3854500.4302

德州陵县开发区

表1.2基岩点高程明细表　

序号

点号

设计高程

位置

1

JY01

40.2495

北京南站

2

LQZ02

2.539

天津李七庄

3

CZJY3

8.3946

沧州兴济镇

4

DZJY4

17.0241

德州陵县开发区

1.6.2平面控制网

平面控制网分三级，分别为CP0、CPⅠ和CPⅡ控制网。

CP0框架基准网布设3个，间距100km左右，分别位于北京丰台西站、天津铁三院和沧州兴济镇。

CPⅠ平面控制网按B级GPS点沿线路小于4Km布设一对点，点对间形成大地四边形网，按边联式带状布网，由于地形条件限制，点对大多布设于线路一边；一标段共布设CPⅠ点172个。

CPⅡ线路控制网按C级GPS标准在CPⅠ基础上按800～1000m一个点符合布网，一标段共布设CPⅡ点222个。

由于当地基础建设和其他原因部分CPⅠ和CPⅡ点破坏情况比较严重，部分点已补设。

各级平面控制网布网情况见表1.3。

表1.3各级平面控制网布网情况

控制网级别

测量方法

测量等级

点间距

备注

GPS基站网

GPS

A级

100Km左右

CPⅠ

GPS

B级

点对间短边800～1000m

相邻点对长边≤4000m

最短不小于600m

CPⅡ

GPS

C级

800～1000m

最短不小于600m

1.6.3高程控制网

高程控制网沿线路布设分为基岩点、深埋水准点和一般水准点等三种类型的高程控制点。

本标段共有3个基岩点，间距100km左右，分别位于北京南站、天津李七庄、沧州兴济镇。

深埋水准点31个，每8km左右设一个，其中深埋点JHBM03已破坏。

普通二等水准点141个，每2km设一个，一般水准点大多与CPⅠ和CPⅡ共点。

第二章精测网复测

2.1平面控制网复测

2.1.1CPⅠ网复测

1.控制网网形

按设计院网形进行复测。

由于个别控制点丢失，不能按设计院网形进行复测的情况，应与相邻控制点构成大地四边形。

2.外业测量

CPⅠ点复测外业工作分为四个测段同时进行。

各测段之间重叠2个CPⅠ控制点，并延伸到JHTJ-2标段2个CPⅠ控制点。

整个标段CPⅠ点与CP0框架基准点采用双频GPS接收机按B级GPS技术要求进行联测。

每个CP0框架点至少与2个CPⅠ控制点联测。

相邻标段共用标段间两个CP0间联测数据数据，进行整网平差。

3.内业数据处理

不同类型GPS接收机采集的数据转换成RINEX格式后，采用广播星历，使用TGO1.6GPS数据处理软件进行基线解算。

在基线解算满足规范要求后，采用CP0框架基准点进行约束，采用COSAGPS网平差软件进行整体平差。

2.1.2CPⅡ网复测

1.控制网网形

按设计院网形进行复测。

由于个别控制点丢失，不能按设计院网形进行复测的情况，应与相邻控制点构成三角形或大地四边形。

2.外业测量

整个标段的CPⅡ控制点复测分为四个测段同时进行。

相邻测段重叠两个CPI控制点。

3.内业数据处理

不同类型GPS采集的数据转换成RINEX格式后，采用广播星历，使用TGO1.63GPS数据处理软件进行基线解算。

在基线解算满足规范要求后采用COSAGPS进行平差处理。

CPⅡ控制网分段进行平差，采用经过复测后证明是可靠的本段所有CPⅠ控制点进行约束。

CPⅠ的数据采用设计院提供的成果。

2.1.3使用仪器

CPⅠ和CPⅡ控制网测量外业采用的GPS接收机主要有：

TRIMBLEsps780（天宝））双频GPS接收机。

所有GPS接收机均已检定合格。

2.1.4CPⅠ和CPⅡ测量作业技术要求

表2.1作业时其主要技术要求如下：

项目

CPⅠ

CPⅡ

静

态

测

量

卫星高度角（°）

≥15

≥15

有效卫星总数

≥5

≥5

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

2

1

数据采样间隔（S）

15

15

PDOP或GDOP

≤6

≤8

2.天线应严格整平对中，对中误差≤1mm。

每时段开机前和关机后各量一次天线高，三个方向天线高互差不大于2mm，取平均值作为最后的天线高；第一时段天线面向正北方向，第二时段天线旋转180°再严格整平对中，再次按要求量取天线高。

3.观测时详细记录测站点号、天线编号、日期、时段、天线高、观测者、记录者等；

4.开机后应检查有关指示灯与仪表；

5.观测中应查看测站信息、接收卫星数、数据记录信号灯等情况，保证接收机工作正常，数据记录正确；

6.观测中在接收机10m内禁止使用对讲机和手机；

7.每日观测结束后，当天及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。

2.1.5精度要求

1.各独立闭合环坐标分量闭合差均符合下式的规定：

；

；

环全长闭合差应满足：

式中：

W为环闭合差，

，n为独立环中的边数；

2.同步环的坐标分量闭合差和全长闭合差均符合下式的规定：

；

；

；

式中：

W为环闭合差，

，n为同步环中的边数；

3.重复基线的长度较差小于

。

4.无约束平差中基线分量的改正数绝对值均满足下式：

VΔx≤3σ，VΔy≤3σ，VΔZ≤3σ

GPS基线长度精度用下式表示：

式中：

σ——中误差（mm）；

d——相邻点间距离（km）

表2.2GPS测量精度指标

控制网级别

基线边方向中误差

最弱边相对中误差

CPⅠ

≤1.3″

1/180000

CPⅡ

≤1.7″

1/100000

6.当复测结果与设计单位提供的成果较差超限时，应进行二次复测，查明原因。

当确认设计单位成果资料有误或精度不符合规定要求时，应与设计单位协商，对成果资料进行改正；复测成果与设计单位测量成果的不符值在下列规定范围内时，应采用设计单位测量成果。

①采用GPS复测CPⅠ、CPⅡ控制点，复测与原测成果坐标较差应满足下表的要求：

表2.3控制点的点位精度要求（mm）

控制点

相对点位精度

同精度复测坐标较差限差

CPⅠ

10

20

CPⅡ

10

15

②利用复测与原测相邻点间约束平差后三维或二维坐标差之差的相对精度按

（1）～（4）式计算，较差应符合下表的规定。

△Xij=（Xj–Xi）复–（Xj–Xi）原

（1）

△Yij=（Yj–Yi）复–（Yj–Yi）原

（2）

△Zij=（Zj–Zi）复–（Zj–Zi）原（3）

（4）

式中

—相邻点间坐标差之差的相对精度；

s---相邻点间的二维平面距离或三维空间距离；

△Xij，△Yij—相邻点i与j间二维坐标差之差（m）；

△Zij—相邻点i与j间Z方向坐标差之差，当只统计二维坐标差之差的相对精度时该值为零（m）。

表2.4GPS复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差

控制网等级

相邻点间坐标差之差的相对精度限差

CPⅠ

1/130000

CPⅡ

1/80000

2.2高程控制网复测

2.2.1高程复测

1.按设计院布设水准路线进行，结合区域沉降观测网同时进行观测。

2.整个标段水准网复测按执行单位及分工表分四段进行复测。

3.复测方法

按二等水准测量技术要求，按深埋点分段，采用设计院提交的3个基岩点作为起闭点，按附合水准方法施测。

4.平差计算

高程控制网以联测的4个基岩点为起算点，并取用二标所测深埋点JHBM33至沧州基岩点（DZJY4）的数据，用专业平差软件（武汉大学科傻平差软件）进行严密平差计算。

2.2.2使用仪器

水准仪使用LeicaDNA03或TrimbleDini（Dini12）等DS03级的精密电子水准仪及配套2m或3m铟瓦条码水准尺和不小于2.5kg重尺垫，均在有效合格检定期内。

2.2.3二等水准测量的精度要求

表2.5

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

≤2.0

——

注：

表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

2.2.4二等水准测量的主要技术标准

表2.6

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

≤400

DS1级及以上

铟瓦

往返

往返

注：

表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

2.2.5高程测量作业要求

1.技术要求

①水准网的观测按照《客运专线铁路无碴轨道工程测量技术暂行规定》中二等水准技术要求进行复测。

水准仪与水准尺在使用前应检校合格。

复测开始前和结束后都应进行i角检测。

水准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》有关要求执行。

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进行提示并进行重测。

二等水准测量主要技术要求见下表

表2.7二等水准测量主要技术要求

等级

水准仪型号

水准尺类型

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）

数字水准仪重复测量次数

数字

数字

数字

数字

二等

DS03

铟瓦

≥3且≤50

≤1.5

≤6.0

≤2.8且≥0.55

≥2次

测站限差：

两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6mm，检测间歇点高差之差≤1.0mm；观测读数和记录的数字取位至0.01mm。

观测时每一测段均为偶数测站；一组往返侧安排在不同时间段进行，由往测转向返测时，互换前后尺再进行观测，按以下顺序进行：

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水准测量野外作业结束后，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，MΔ≤±1.0mm；当水准网的环数超过20个时，按环线闭合差计算Mw，Mw≤±2.0mm。

MΔ、Mw应按下列公式计算：

式中：

△——测段往返高差不符值（mm）；

L——测段长或环线周长（km）；

n——测段数；

W——水准路线的环线闭合差（mm）；

N——水准环数。

2.水准作业基本要求

　在气象条件变化稳定时进行观测。

扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。

水准路线一般沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响。

尽量避开跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。

若与高压输电线或地下电缆平行，则使水准路线在输电线或电缆50m以外进行测量，以避免电磁场对水准测量的影响，施测时均装遮光罩。

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。

观测过程中为了保证水准尺的稳定性，选用了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。

2.2.6高程网平差处理及复测成果评价标准

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。

与设计高差比较应符合6

mm，对高差较差超限的测段应再次测量确认。

复测高程与设计高程比较，以期发现沉降趋势或规律。

当确认设计单位勘测资料有误或精度不符合规定要求时，应与设计单位协商，对勘测成果进行改正。

2.3线下工程沉降和变形评估

提前做好CPⅢ网测量区段线下工程沉降和变形评估的准备工作，CPⅢ网的布设和平面测量可与架梁及无砟轨道铺设评估工作同步进行。

2.4CPⅢ网测量工装准备

测量前对各种测量仪器和球型棱镜组进行检校和检测，合格后方可使用。

主要测量仪器和工装设备有：

TRIMBLE（天宝）双频GPS接收机。

全站仪主要有：

TCA1800，TCA2003；

水准仪使用LeicaDNA03或TrimbleDini（Dini12）等DS03级的精密电子水准仪及配套2m或3m铟瓦条码水准尺和不小于2.5kg重尺垫，均在有效合格检定期内。

套管预埋件、棱镜测量杆、水准测量杆和2″Sinning棱镜等均要检验合格方可使用。

第三章CPⅢ网测量标志选用和埋设

3.1CPⅢ网点测量标志选择

CPⅢ网点测量标志采用不锈钢套管预埋件、棱镜测量杆、水准测量杆和2″Sinning棱镜。

棱镜测量杆棱镜中心与高程测量杆中心顶部球心重合，均为套筒顶部以上150mm，高程测量杆球心直径为20mm。

CPⅢ控制点目标组使用Sinning棱镜及配套的不锈钢套管预埋件和测量杆，如下图3.1所示：

图3.1Sinning棱镜

3.2CPⅢ网点的埋设

CPⅢ点应成对布设，距离布置一般约为65m，埋设于桥梁防撞墙位置。

CPⅢ点布设高度应大致等高，并应与设计轨道高程面0.3m以上。

CPⅢ点的埋设一般宜采用预埋方式进行布设；对于后埋的，应采用快干砂浆或者锚固剂进行固定，确保CPⅢ标志预埋件的稳固。

3.2.1CPIII点的编号

1.编号采用公里数递增的方式，为避免长短链地段编号重复的问题，采用连续里程公里数编号。

前4位采用连续里程的公里数，第5位正线部分为“3”，第6，7位为流水号，由小里程向大里程方向顺次编号.线路左侧的点使用01，03，05…等单号；线路右侧的点使用02，04，06…等双号。

如0078304，0078表示DK78～DK79范围，04表示线路右侧第4个CPⅢ点。

现场标识：

CPⅢ点编号路基地段宜标绘于接触网杆（或临时基础）；桥梁地段宜标绘于防撞墙，标志正下方0.2m。

点号标志字号应采用统一规格字模，字高为6cm的宋体喷绘。

点号铭牌白色抹底规格为40cm×30cm，红色油漆应注明CPⅢ编号，工程线名简称，施测单位名简称。

。

桥梁段：

CPⅢ+编号，例如京沪高速铁路CPⅢ0143305为DK143～DK144范围内线路左侧第5个CPⅢ点。

路基段：

CPⅢ+编号，例如京沪高速铁路CPⅢ0055310为DK55～DK56范围内线路右侧第10个CPⅢ点。

2.自由设站编号

CPⅢ测量过程中的自由设站点编号根据日期和测量组号等相关信息来进行编制，如090102A01。

前6位为日期，第7位为测量组编号（按测量组分，如一组为A，二组为B），第8、9位为流水号。

第四章CPⅡ控制网加密测量

4.1CPⅡ加密方法

为了方便CPⅢ基桩网的观测，以及弥补间距过大或无法利用的CPI和CPⅡ点，需要进行CPⅡ加密，保证可利用的高级控制点间距相隔约500～600m。

CPⅡ加密点一般选在梁的固定端防撞墙和路基CPⅢ永久基桩上。

CPⅡ加密点网标预埋不锈钢套管与CPⅢ预埋套管相同。

在作GPS加密点观测时采用特制强制对中插杆与对中基座相连，在作CPⅢ点观测时直接安置棱镜测量杆，保证加密点和CPⅢ点的平面位置相同。

套管埋设时要保证安放垂直。

4.2CPⅡ加密点网标埋设与检测

CPⅡ加密点采用特制气泡安平器（如下图）埋设，保证不锈钢套管安置垂直，确保GPS测量的平面位置与棱镜中心平面位置一致，保证互换精度。

4.3CPⅡ加密点的平面分布

CPⅢ平面控制网要附合在CPⅠ、CPⅡ或CPⅡ加密点等高级点上。

以桥梁为例，按照下图4.1布设，路基段相似。

图4.1CPIII平面控制网的布设

4.4观测方法

观测时采用多台GPS双频接收机。

在一对CPI点（1号和2号）、加密的CPⅡ点及原CPⅡ点上分别架设同类型的GPS接收机，按C级网的要求进行观测。

本段观测完成后，在下一段的GPS观测中，搭接一对CPⅡ点或CPI点（3号和4号）。

4.5观测要求

按C级GPS网观测，技术要求、精度要求及数据处理与CPⅡ观测要求相同。

4.6数据处理

采用广播星历，使用随机商用数据处理软件进行基线解算，基线解算满足规范要求后，采用专用GPS网平差软件以该段所有可靠的CPI点或部分CPⅡ点做约束进行平差处理。

第五章CPⅢ控制网测量

5.1CPⅢ控制网平面测量

5.1.1CPⅢ布网形式

CPⅢ平面控制测量采用自由设站边角交会方法施测，以CPⅢ点间距65m左右的32.6m标准跨桥梁段为例的测量布网形式见下图５.１所示。

图５.１　桥梁CPIII的布置

5.1.2测量方法及精度要求

1.观测采用自由测站边角交会的方法进行。

桥梁段CPⅢ网点对间距一