铁路CPIII测量技术方案书.docx
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铁路CPIII测量技术方案书
新建XXX铁路HSSG-3标段
CPⅢ控制网
测量与评估技术方案
编制:
审核:
批准:
2016年12月
1概述
新建XX孝感至十堰段位于湖北中部至西北部,线路自汉孝城际铁路孝感东站引出西行,经孝感市、云梦县、安陆市、随州市、随县、枣阳市、襄阳市、谷城县、丹江口市至十堰市,线路全长399.126公里,其中桥隧总长272.818km,桥隧比68.35%。
共设车站13座,其中依次新建云梦东、安陆西、随州南、随县、枣阳、襄阳南、隆中、谷城北、丹江口南、武当山西、十堰北站等11座,改建汉孝城际孝感东站1座(接轨站),预留车站一座(朋兴站)。
2技术依据
1、《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009);
2、《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-2006);
3、《铁路工程卫星定位测量规范》(TB10054-2010);
4、《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2009);
5、《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》(TB10754-2010);
6、《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》(铁建设〔2006〕158号);
7、《测绘成果质量检查与验收》(GB/T24356-2009);
8、《高速铁路竣工验收办法》(铁建设[2012]107号);
9、国家、中国铁路总公司(原铁道部)相关的技术政策、标准和管理规定。
3测量范围及内容
3.1测量范围
本CPⅢ专业测量评估技术适用范围为武汉至十堰铁路孝感至十堰段,正线长399.126km。
3.2测量内容
1、CPⅠ、CPⅡ控制网复测、二等水准控制网复测;
2、CPⅡ控制网加密;
3、线路二等水准控制点加密;
4、CPⅢ平面控制网测量、高程控制网测量;
5、CPIII平面网复测、高程复测。
3.3CPⅢ控制点测量准备工作
按照《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)及《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》(TB10754-2010)要求,CPⅢ建网前应对精测网进行全面复测;
1、施工单位提交区段沉降变形观测初次评估申请,沉降评估单位审查通过,出具沉降初评报告;
2、施工单位精测网复测完成,精测网评估单位审查通过复测成果;
3、施工单位的桥梁防撞墙和路基接触网杆基础完成;
4、施工单位CPⅡ加密点和CPⅢ标志预埋完成;
5、施工单位CPⅢ测量用棱镜、连接杆件和CPⅢ测量软件准备完成;
6、施工单位提交的CPⅢ测量技术方案经CPIII评估单位审查通过;
7、施工单位在CPⅢ测量前做好观测条件保证措施。
4精测网复测
4.1坐标系统
平面坐标系统采用铁四院提交的精测网成果相应的工程独立坐标系统,参考椭球体采用国家2000坐标系椭球体参数,高程采用国家1985高程系统。
与设计相同,如下:
起止里程
中央子午线(dms)
大地高(m)
CPI点范围
平均高程异常(m)
起点-DK149+000
113°47′00″
0
CPI011~CPI043
-15
DK149+000-DK229+000
113°05′00″
70
CPI044~CPI062
-20
DK229+000-DK290+000
112°30′00″
45
CPI063~CPI079
-22
DK290+000-DK388+000
111°50′00″
70
CPI080~CPI102
-25
DK388+000-DK446+000
111°10′00″
200
CPI103~CPI131
-25
4.2CPⅠ、CPⅡ控制网复测
4.2.1精度指标
CPⅠ、CPⅡ控制网复测采用GPS静态测量,边连接方式构网,CPⅠ控制网应附合到CP0上,CPⅡ控制网应附合到CPⅠ上,并采用固定数据平差。
技术要求满足表4-1、表4-2要求。
表4-1GPS测量作业的基本技术要求
控制网
项目级别
卫星高度角(°)
同时观察有效卫星数
有效时段长度(min)
观测时段数
数据采样间隔(S)
接收机类型
PDOP或GDOP
CPⅠ
二等
≥15
≥4
≥90
≥2
10~60
双频
≤6
CPⅡ
三等
≥15
≥4
≥60
2
10~60
双频
≤8
表4-2GPS控制网测量的主要技术要求
控制网
控制网级别
固定误差a(mm)
比例误差系数b(mm/km)
基线方位角中误差(″)
约束点间的边长相对中误差
约束平差后最弱边边长相对中误差
相邻点的相对中误差(mm)
CPⅠ
二等
5
1
1.3
1/250000
1/180000
10
CPⅡ
三等
5
1
1.7
1/180000
1/100000
8
注:
当基线长度短于500m时,一、二、三等边长中误差应小于5mm,四等边长中误差应小于7.5mm,五等边长中误差应小于10mm。
4.2.2基线解算
(1)同一时段观测值的数据剔除率宜小于10%。
(2)同一基线不同时段重复观测基线较差应满足下式的规定:
ds≤2
δ
式中:
mm;d为选定的重复基线长度,单位km。
(3)独立环各坐标分量及全长闭合差应符合下式规定:
Wx≤3
δWy≤3
δ
Wz≤3
δWs≤3
δ
4.2.3控制网平差
(1)无约束平差
在基线的质量检验符合要求后,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。
基线向量各分量的改正数绝对值应满足下式要求:
,
,
(2)约束平差
二维约束平差前应对约束点进行稳定性和兼容性分析。
约束点间边长相对中误差应符合表4-2要求。
基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应满足下式要求:
,
,
4.2.4复测成果分析
复测与原测成果较差应满足表4-3、表4-4的规定。
表4-3CPI、CPⅡ控制点复测坐标较差限差要求单位:
mm
控制点类型
X、Y坐标分量较差的限差
CPⅠ
20
CPⅡ
15
表4-4GPS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
注:
表中相邻点间坐标差之差的相对精度按下式计算
4.3线路水准基点复测
4.3.1精度指标
线路水准基点复测应符合下表4-5、表4-6二等水准测量的相关规定。
其中,水准点间的复测高差与原测高差之较差小于±
。
表4-5水准测量主要技术要求(m)
等级
仪器类别
视线长度
前后视距差
任一测站上前后视距差累积
视线高度
数字水准仪重复测量次数
二等
DSZ1、DS1
≥3且≤50
≤1.5
≤6.0
≤2.8且≥0.55
≥2次
表4-6水准测量精度要求(m)
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
往返测高差
不符值
附合路线或
环线闭合差
左右路线
高差不符值
二等
≤1.0
≤2.0
6
4
4
——
4.3.2外业观测
水准复核测量按原测二等精度进行,依照计划线路采用单线路往返观测。
同一区段的往返测量使用固定的仪器和转点尺承,沿同一道路进行。
同一区段的往测(或返测)与返测(或往测)应尽量分别在上午与下午进行。
在整个复测作业期间,在每个新测段开始前对数字水准仪进行i角测定,按规范要求在15″内。
往、返测奇数测站照准标尺顺序为:
后—前—前—后;偶数测站照准标尺顺序为:
前—后—后—前。
对于数字水准仪,同一标尺两次读数差限差按≤0.4mm控制,两次读数所测高差之差≤0.6mm,检测间隔点高差之差≤1.0mm,读记至0.01mm。
4.3.3数据处理
在每天外业结束后,将当天观测数据下载传入计算机,对观测数据进行检查、复核和验算,检查各项指标是否符合规范要求,对超限部分及时提出外业补测,然后进行内业计算。
(1)统计各测段往返测高差不符值应满足≤±4
mm的限差要求。
(2)检测已测段高差之差检核应满足≤±6
mm的限差要求。
(3)每千米水准测量的偶然中误差(MΔ)应满足≤±1.0mm的精度要求。
式中:
△—测段往返高差不符值(mm);L—测段长(km);n—测段数。
(4)当水准网的环数超过20个时,还应按环线闭合差计算Mw。
Mw应满足±2.0mm的精度要求。
对本标段的所有深埋水准点做稳定性分析后,作为起算点,对本标段水准点进行严密平差计算,并进行各水准点高程的比较。
复测高差值与原测高差值之较差小于±6
,认为原测二等水准点精度满足规范要求,采用原测成果。
较差大于±6
时,应进行补测。
5加密测量技术方案
为了高效、准确地建立CPⅢ轨道控制网,根据已有控制网的情况,需要加密CPⅡ平面网和高程控制网。
CPⅡ网加密的主要目地是为了方便CPⅢ网的联测,以及弥补被损毁的和无法利用的CPⅡ点。
CPⅡ网加密点按600米左右的间距沿线路布设,各区段CPⅢ头尾搭接处6对CPⅢ的中间应布设一个CPⅡ加密点。
高程控制网加密的主要目地是为了方便CPⅢ网的联测,保证联测CPⅢ以后形成的附合水准路线长度满足规范要求。
5.1选点埋标
桥梁、路基段平面加密CPⅡ控制点应采用强制对中标志,埋标前先要对网形进行设计。
桥梁部分CPⅡ加密点埋设于防撞墙顶面,桥梁固定支座的正上方(纵横向均固定),距梁端0.5m的位置。
点间距600~800米。
CPⅡ加密点单独埋设,不与CPⅢ点共用。
如下图所示:
路基段CPⅡ加密点按左右交替布设在限界内便于CPⅢ控制网联测的地方,可埋设在两个接触网杆中间稳固可靠且不影响行车安全的地方设置对空通视良好的柱状墩上,或者在施工拉线基础时仿照接触网基础扩大基础的做法施工,但具体施工请咨询设计单位。
如下图所示:
隧道内CPⅡ点埋设在电缆槽顶面,点间距300~500米,成对布设。
点间视线应距洞内设施0.2m以上。
加密水准点埋设在线路附近稳定且不易被破坏的地方。
桥梁部分宜上桥埋设,尽量保证在梁上下联关系时不用再进行水准测量,加密水准点间距计划在2km左右。
5.2加密点的编号
加密CPⅡ点编号采用7位编号形式(XXXXP2X),具体说明如下:
前4位为连续里程的公里数,第5、6位为“P2”代表加密CPⅡ点,第7位为流水号,由小里程向大里程方向顺次编号。
加密线路水准基点编号采用7位编号形式(XXXXH2X),具体说明如下:
前4位为连续里程的公里数,第5、6位为“H2”代表加密高程点,第7位为流水号,由小里程向大里程方向顺次编号。
点号标志字号应采用统一规格字模,字高为6cm的正楷字体刻绘,并用白色油漆抹底,黑色油漆喷写编号,点号铭牌白色抹底规格为40cm×30cm。
加密点埋设完成后,应按要求绘制点之记。
包括点号、概略经纬度、所在地、交通情况、交通略图、点位略图、通视情况、选点及埋石情况。
5.3CPⅡ加密测量及数据处理
5.3.1采用GPS方式加密CPⅡ网的具体要求
加密测量采用的方法、使用的仪器和精度应符合相应等级的规定,原则上采用双频GPS加密,不应使用单频GPS。
所采用仪器应经过检定,并在有效检定期内。
CPⅡ加密要求同精测网原网要求,观测、数据处理均与原测CPⅡ相同。
加密网形设计原则上一个标段内CPⅡ加密网应统一观测、统一平差,要尽可能多的联测原精测网中的CPI或CPⅡ点,以保证平面坐标系统统一。
与相邻标段CPⅡ加密网搭接,至少搭接上一区段的2个CPⅡ加密点及1个原精测网中的CPI或CPⅡ点。
执行下列指标:
表5-1GPS观测技术要求
级别
项目
三等
静
态
测
量
卫星高度角(°)
≥15
有效卫星总数
≥4
时段长度(min)
≥60
观测时段数
2
数据采样间隔(S)
10~60
接收机类型
双频
PDOP或GDOP
≤8
在整体平差前应先对网中的CPI和CPⅡ的稳定性进行分析。
①基线质量检验:
表5-2基线质量检验限差表
检验项目
限差要求
X坐标分量闭合差
Y坐标分量闭合差
Z坐标分量闭合差
环线全长闭合差
独立环
重复观测基线较差
≤
,本项目a=5mm,b=1ppm。
②在基线的质量检验符合要求后,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。
无约束平差基线向量改正数的绝对值应满足下式要求:
V△x≤3σ,V△y≤3σ,V△z≤3σ
③GPS网无约束平差合格后,应采用网中联测稳定性好的CPI和CPⅡ点坐标进行约束平差,同时应与相邻CPⅡ加密控制网衔接。
约束平差后基线向量的改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差应满足下式要求:
dV△x≤2σ,dV△y≤2σ,dV△z≤2σ
平差后加密点CPⅡ的基线方位角中误差≤1.7″,最弱边相对中误差限差为1/100000。
5.3.2采用导线测量方式加密CPⅡ网的具体要求
采用导线方式加密CPⅡ网时应按同精度扩展方式加密CPI通视点对,导线附合长度不大于5公里,所采用仪器为测角精度不低于1″,测距精度不低于1mm+2ppm的全站仪施测,仪器应在鉴定有效期内。
加密CPⅡ导线点的埋设要求同上,点间距以500米为宜。
采用导线测量时还应满足下列要求:
①导线应起闭于CPⅠ控制点,应符合表5-3-2的规定。
导线附合长度2km以上时,应采用导线网方式布网,导线网的边数以4~6条边为宜。
表5-3洞内CPⅡ导线测量主要技术要求
控制网
附合长度(km)
边长(m)
测距中差(mm)
测角中误差(″)
相邻点的相对中误差(mm)
导线全长相对闭合差限差
方位角闭合差限差(″)
导线等级
备注
CPⅡ
L≤2
300~600
3
1.8
7.5
1/55000
三等
单导线
2<L
≤7
300~600
3
1.8
7.5
1/55000
三等
导线网
L>7
300~600
3
1.3
5
1/100000
隧道二等
导线网
②导线测量水平角采用方向观测法,并满足表5-4的规定
表5-4水平角方向观测法的技术要求
等级
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(″)
三等及以上
0.5″级仪器
4
4
8
4
1″级仪器
6
6
9
6
③导线边长测量应满足表5-5的规定
表5-5边长测量技术要求
等级
使用测距仪精度等级
每边测回数
一个测回读数较差限值(mm)
测回间较差限值
(mm)
往返观测平距较差限值
往测
返测
三等及以上
Ⅰ
2
2
2
3
2md
Ⅱ
4
4
5
7
注:
1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程
2、测距仪精度等级划分如下
Ⅰ级md≤2mm
Ⅱ级2mm<md≤5mm
Ⅲ级5mm<md≤10mm
Ⅳ级10mm<md≤20mm
md为每千米测距标准偏差。
即按测距仪出厂标称精度的绝对值,归算到1km的测距标准偏差。
3、md=a+b×D
式中:
md----仪器测距中误差(mm),a----标称精度中的固定误差(mm),b----标称精度中的的比例系数(mm/km),D----测距长度(km)。
④测距边的斜距应进行气象和仪器常数改正。
气压、气温读数取位应符合表5-6的规定,在测站和反射镜站分别测记。
表5-6气压、气温读数取位要求
测量等级
干湿温度表(℃)
气压表(hPa)
三等及以上
0.2
0.5
⑤导线成果计算应在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求后,采用严密平差方法计算。
长度大于800米的隧道的洞内CPⅡ测量由设计院按规范要求施测,施工单位按要求检核以后方可使用。
洞外后视点方向应尽量沿线路方向布设,按CPI控制网等级测设,测设CPⅢ控制网时原则上应联测洞外后视点。
涉及坐标换带CPⅡ加密网计算时,应分别采用相邻两个投影带的CPⅠ、CPⅡ坐标进行约束平差,约束点坐标不足的可采用投影换带的方法获得。
平差得到的两套CPⅡ加密成果都应满足相应技术要求,然后通过坐标转换得到另一坐标系的成果,比较转换坐标与直接平差坐标之间的差值,较差应满足≤±3mm。
最后并分别提交两套CPⅡ加密网的坐标成果。
5.4线路水准基点的加密及数据处理
5.4.1测量方案
加密线路水准基点埋设在线路附近稳定可靠且不易被破坏的地方,桥梁部分宜上桥埋设,埋设于桥梁固定支座正上方防撞墙顶,尽量保证在梁上下联测时不再进行水准测量。
加密线路水准基点的埋设要求同线路水准基点埋点要求。
加密线路水准基点测量应采用不低于DS1的水准仪,须经过检定并处于检定有效期内。
高程控制网加密时,水准线路必须联测到线路两端各两个以上线路水准基点上,以检验联测水准点是否发生显著沉降或被破坏(包括深埋水准点、基岩水准点)。
高程控制网加密按二等水准测量的技术要求执行,作业前及作业过程中检查i角均应不超过15″;水准尺须采用辅助支撑进行安置,测量转点应安置尺垫,尺垫选择坚实的地方并踩实以防尺垫的下沉。
水准线路采用往返观测,并沿同一路线进行。
每一测段均采用偶数站结束,往返观测在一日的不同时间段进行。
水准测量的仪器及水准尺类型应按测量等级的要求选择,宜优先采用相应等级的数字水准仪及其自动记录功能采集数据,观测数据采用仪器内置储存器记录,并转换成电子手簿。
5.4.2技术要求
水准外业观测,应符合下列要求:
表5-7水准观测主要技术要求
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)
数字水准仪重复测量次数
二等
铟瓦
DS05
≥3且≤50
≤1.5(电子)
≤6.0(电子)
≥0.55且≤2.8
≥2
DS1
水准成果,应满足如下指标:
表5-8二等水准测量精度要求(单位:
mm)
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
≤1.0
≤2.0
6
4
4
——
注:
表中L为往返测程,附合或环线的水准路线长度,单位为km。
表5-9二等水准测量的技术标准
等级
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
DS1及以上
铟瓦
往返
往返
4
注:
表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
5.4.3桥面高程传递
当桥面与地面间高差大于3m,线路水准基点高程直接传递到桥面CPⅢ控制点上困难时,可采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量法传递,观测两遍,且要求仪器变换仪器高,每次要求观测四个测回。
中间设站三角高程测量方法,就是在没有仪器高和棱镜高量取误差的情况下,求出点A和点B的高差。
其测量原理,见下图5-4-1所示。
图5-4-1不量仪器高、棱镜高的中间设站三角高程测量原理示意图
中间设站三角高程测量的主要技术要求,应满足表5-10的要求。
测量中,前后视必须是同一个棱镜。
观测时,棱镜高不变;仪器与棱镜的距离不宜大于100m,最大不应超过150m。
前、后视距应尽量相等,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。
表5-10中间设站三角高程测量主要技术指标
垂直角测量
距离测量
测回数
测回间指标差互差(″)
测回间较差(″)
测回数
测回内较差(mm)
测回间较差
(mm)
4
5.0
5.0
4
2.0
2.0
5.4.4桥面贯通水准测量
为了检验梁上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,故需要对梁上三角高程点进行二等水准贯通测量,以保证三角高程上桥测量后大约每2km间距的相邻两个三角高程点间的高差满足二等水准的要求。
三角高程上桥测量后,相邻的梁上三角高程点间,由高程值反算的高差值与其所测量高差值之间较差应满足限差要求,如果不能满足限差要求,则需分析原因,如果因线路水准点沉降原因造成超限,则需对线路水准点进行复测并调整。
贯通水准路线测量中的三角高程点一般不得少于3个,以便对三角高程点间的兼容性进行分析。
5.4.5数据处理
1)线路水准基点的加密应按照国家二等水准测量标准施测,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,采用专业软件进行平差。
高程成果保留到0.1mm。
2)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MΔ,MΔ应满足≤±1.0mm的精度要求;当水准网的环数超过20个时,还应按环线闭合差计算Mw,Mw应满足≤±2.0mm的精度要求。
MΔ和Mw应符合表4.8的规定,否则应对较大闭合差的路线进行重测。
MΔ和Mw应按下列公式计算:
3)在桥上水准路线贯通后,将桥下传递水准路线、三角高程代替几何水准(水准路线长取前后水平视线长的和)以及桥上辅助三角高程点间二等水准贯通三部分数据组成的水准网进行严密平差计算,平差后计算出的桥上辅助三角高程点的高程作为CPⅢ高程网平差计算的起算点。
平差计算应采用专业地面网数据处理软件。
图5-2桥上桥下二等水准路线示意图
(黄色的点是既有水准点;蓝色的点是桥下辅助点,埋设CPⅢ预埋件,便于水准测量与三角高程测量的转换;红色的点是桥上水准加密点,同样埋设CPⅢ预埋件。
)
6CPⅢ点的埋标与布设
6.1CPⅢ标志
CPⅢ标志组由预埋件、棱镜测量杆、水准测量杆和棱镜等组成。
CPⅢ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。
CPⅢ控制点标志应采用精加工原器件(要求采用数控机床),用不易生锈及腐蚀的不锈钢材料制作。
全线必须采用统一CPⅢ控制点标志,具体标志规格尺寸请参照设计相关文件及说明。
同一套测量标志在同一点重复安装的空间位置偏差应小于±0.5mm,分解到X、Y方向的重复安装偏差不应大于±0.4mm、Z方向的重复安装偏差不应大于±0.2mm。
不同套测量标志在同一点重复安装的空间位置偏差应小于±0.5mm,分解到X、Y方向的重复安装偏差不应大于±0.4mm、Z方向的重复安装偏差不应大于±0.2mm。
表6-1CPⅢ标志棱镜组件安装精度要求
CPⅢ标志
重复性安装误差(mm)
互换性安装误差(mm)
X
0.4
0.4
Y
0.4
0.4
H
0.2
0.2
6.2CPⅢ点和自由设站编号
6.2.1CPⅢ点编号
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- 铁路 CPIII 测量 技术 方案