沪杭控制网复测及变形监测工程实施细则DOC.docx
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沪杭控制网复测及变形监测工程实施细则DOC
沪杭高速铁路运营期
控制网复测及构筑物变形监测工程
实施细则(初稿)
编制单位:
中铁上海设计院集团有限公司
批准单位:
上海市铁路局
1工程概况1...
2主要工作依据2...
3工作内容2...
4控制网平面复测3...
4.1复测的精度指标3
4.2复测基本原则3
4.3复测限差要求4
4.4复测提交资料4
5CPI、CPII控制复测技术要求4..
5.1点位踏勘4
5.2GPS观测4
5.3基线处理5
5.4平差计算5
6CPII加密控制网复测技术要求6..
6.1点位踏勘6
6.2技术要求7
7轨道维护基点及轨道控制网(CP皿)复测技术要求7
7.1点位踏勘7
7.2仪器及定位精度要求8
7.3观测方法9
7.4平差计算11
8线下沉降监测网测量技术要求1..2
8.1基本要求12
8.2点位踏勘12
8.3基准网测量(二等水准复测)13
8.4线下沉降变形监测技术要求13
8.5工作基本要求15
9线上沉降监测网测量技术要求1..6
9.1基本要求16
9.2点位踏勘17
9.3工作网测量(精密水准)17
10路基重点地段垂直位移监测1..9
11工程沉降评估1..9.
11.1沉降监测评估判定标准19
11.2沉降监测评估应急响应措施20
12沉降数据管理2..1.
12.1数据标准化管理21
12.2报告提交制度21
1工程概况
沪杭高速铁路,连接上海与杭州,是中国“四纵四横”客运专线网络中沪昆客运专线的一个组成部分。
该工程连接上海、杭州两大城市,由上海虹桥站引出,经松江南一金山北一嘉善南一嘉兴南一桐乡—海宁西一余杭南引入杭州东站,并通过联络线与上海站、杭州站相接,正线全长160公里,其中87%为桥梁工程,全线设车站9座。
全线设计时速为350公里。
工程自2009年2月26日动工,2010年10月26日正式通车营运。
根据《高速铁路运营沉降监测管理办法》(运基线路[2010]554号)要求,为确保高铁列车持续安全、平稳运行,对高速铁路建、构筑物的变形监测,及时掌握运行状态非常重要。
沪宁、沪杭线均采用“三网合一”,即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网三网的平面高程控制采用统一基准。
控制网的复测就是为变形监测提供稳定可靠的基准数据,而变形监测为线路养护维修提供准确数据,两者缺一不
可。
为统一沪杭高铁全线的控制网复测及沉降变形观测系统的技术要求,确保观测质量,为评估预测工后沉降,合理制定线路养护维修计划,特制定本实施细则。
2主要工作依据
1)《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009);
2)《高速铁路设计规范(试行)》(TB10621-2009);
3)《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007);
4)《工程测量规范》(GB50026-2007);
5)《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2009);
6)《铁路工程卫星定位测量规范》(TB10054-2010);
7)《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006);
8)《关于发布《高速铁路运营沉降监测管理办法》的通知》(运基线路[2010]554号);
9)《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);
10)《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);
11)《测绘成果质量检查与验收》(GB/T24356-2009)。
3工作内容
工作内容分为以下两个部分:
1)全线控制网平面复测
1CPI、CPU控制网复测;
2线上CPH加密控制网复测;
3轨道维护基点及轨道控制网(CP皿)复测。
2)构筑物变形监测
1线下沉降监测网测量;
2线上沉降监测网测量;
3路基重点地段垂直位移测量。
4控制网平面复测
4.1复测的精度指标
CPI(GPS二等)最弱边相对中误差应小于1/180000,基线边
方向中误差不大于1.3〃。
CPH(GPS三等)最弱边相对中误差应小于1/100000,基线边方向中误差不大于1.7〃。
CP皿平面网方向观测中误差应小于1.8〃,距离观测中误差应小于1.0mm,相邻点的相对中误差不大于1.0mm。
4.2复测基本原则
1)复测的平面坐标系统采用与原精测网相同的工程独立坐标系统;复测的高程系统采用与原精测网成果相同的系统,即1985国家
高程基准。
2)控制网的复测按照原控制网的网型结构进行观测。
复测采用
的方法、精度指标应与原建网测量相同。
复测成果与原测成果的较差
如超出限差要求,应进行二次复测,加以确认
4.3复测限差要求
控制网等级
复测坐标较差限差
相邻点间坐标差之差的相对精度限差
CPI
20mm
1/130000
CPU
15mm
1/80000
cpe
3mm
相邻点的坐标增量较差限差2mm
4.4复测提交资料
提交的复测报告,编写格式按《高速铁路工程测量规范》
(TB10601-2009)第5.7.10条执行。
5CPI、CPII控制复测技术要求
5.1点位踏勘
对全线的CPI、CPII点位资料进行分析,结合现场踏勘,选择稳定可靠的CPI、CPII点进行复测。
CPI要满足规范4km—个点的要求,CPII要满足600〜800的边长要求,对不满足点位密度要求的路段要进行补设,补设点位的埋设方法与原设相同,点号在原点号后加“-1”
“-2”表示。
5.2GPS观测
全线CPI、CPII观测技术要求按《高速铁路工程测量规范》
(TB10601-2009)要求执行。
各等级GPS测量作业的基本技术要求
等级
二等
三等
观测模式
静态观测
静态观测
卫星高度角
>15°
>15°
同时观测有效观测卫星数
绍
>4
观测时段数
1~2
时段长度
>90分
>60分
数据采样间隔
10~60秒
10~60秒
PDOP或GDOP
W6
<8
接收机类型
双频
双频
5.3基线处理
GPS网基线向量解算采用TGO或LGO软件进行,采用静态相
对定位模式进行解算。
用于解算基线的起算点在WGS-84坐标系中的
绝对坐标精度不低于10米,计算同一时段观测值的剔除率应小于
10%。
解算后按下表的要求进行基线质量检核和分析
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(附合路线)
W(兰
対兰3品
W^ W<沁杰 重复观测基线较差 ds<2屆 注: °_3(b.d),本项目a=5mm,b=1ppm。 d取基线或环平均边长(以km计)。 5.4平差计算 1)GPS网平差采用经鉴定合格的商用软件进行,本线采用武汉大学开发的COSAGPS数据处理软件进行网平差计算。 2)CPI网采用整体平差,平差前应先对网中起算点的稳定性进行分析。 对不满足精度要求的控制点进行剔除,满足要求的点全部作为起算点。 3)CPII网采用整体平差,平差以全部的CPI点作为起算点。 4)无约束平差中基线向量各分量的改正数绝对值应满足下式要求: VAX3(XVay^3(XVAZ^3(X 5)约束平差中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: dV△xW2xdV△yW2xdVazW2x 6CPII加密控制网复测技术要求 6.1点位踏勘 对全线线上的CPII加密点点位资料进行分析,结合现场踏勘, CPII要满足600〜800的边长要求,对不满足点位密度要求的路段要 进行补设,补设点位的埋设方法与原设相同,点号在原点号后加“-1 -2”表示。 6.2技术要求 1)CPH加密点观测精度按《高速铁路工程测量规范》 (TB10601-2009)CPII的等级要求。 2)CPII加密观测分区段进行,一般按8〜16km设为一区段,每区段应联测不少于线下的2个CPI点及部分CPH点及联测上一区段的CPU加密点,CPH点间的基线长度不小于300m,并尽可能多地联测精测网CPI、CPII点。 3)CPU加密点网平差应采用一个区段内联测的精测网CPI、CPH点和上一区段的CPU加密点作为已知点进行二维约束平差。 平差前需检核已知点间的兼容性,对兼容性不好的已知点进一步分析原 因,必要时进行重新测量。 7轨道维护基点及轨道控制网(CP川)复测技术要求 7.1点位踏勘 1)全线CPIII点进行现场踏勘,破坏的需重新恢复。 CP皿控制点平面测量标志采用与国产球棱镜(普罗米新球形棱镜)配套使用的棱镜测量杆及球棱镜转换杆,水准测量标志采用测量位置与球棱镜中心重合的水准尺适配器。 2)轨道维护基点设置在相 邻点对CP皿间,上下行的轨道板中心。 维护基准点上下行线分别设 维护基点 OC O• 线路由4 O• oO OCO cpm 60m oKiO cpm 7.2仪器及定位精度要求 1)cpm平面控制网的定位精度要求 cpm平面控制网的定位精度要求 控制网 测量方法 可重复性测量精度 相邻点位相对点位精度 CPm 自由测站边角交会法 3mm 1mm 2)cpm采用的仪器设备和自动观测软件: 1全站仪标称精度必须满足如下要求: 水平方向测量精度: w士T 距离测量精度: w±mm+2ppm 2全站仪采用高精度以上全站仪,带目标自动搜索及照准 (ATR)功能,女口LeicaTCRA1201、TCA2003、TS30及TrimbleS6和S8等。 3CPm平面控制网的外业观测,采用智能型全站仪在自动观测 软件的控制下进行自动观测。 cpm平面控制网的自动观测软件全线 统一采用西南交大的CPm数据采集软件(DMS)和数据处理软件 (DAS)。 7.3观测方法 1)测量由于受“天窗”时间限制,根据需要进行分区段测量, 区段长度4~8km。 区段间应重复观测不少于6对CP皿点,作为重叠 观测区域进行区段衔接。 2)测量方法 由于CPIII点和轨道维护基点同时观测,要求采用强制对中支架完成观测。 图1全站仪、棱镜强制对中装置 CPH控制网平面测量时应每隔600m左右联测一个CPI或CPH控制点。 与CPI、CPU控制点联测时,应至少通过两个或两个以上自由测站进行联测, 观测采用边角交会的方法测量,测站强制对中设立在轨道维护基点上,每个测站观测12个CP皿点及3个轨道维护基准点。 测站间距一般约为120m,观测CP皿点的最远距离不大于180m。 每个CP皿点至少应保证有3个测站的方向和距离观测量。 测站点位布置图 由边角交会测量得到的维护基准点坐标,需根据矢距测量进行横向精度检核修正。 测量采用逐点架设仪器,钢板尺丈量中间点的支距,架设仪器时对中误差应小于0.5mm,结合实测维护基点坐标输入计算机进行改正处理。 3)方向及距离观测技术要求 cpe平面网水平方向观测技术要求 控制网 等级 仪器 等级 测回 数 半测回 归零差 不同测回同一 方向2C互差 同一方向归零 后方向值较差 cpe 05〃 2 6〃 9〃 6〃 T 3 6〃 9〃 6〃 每个测站的CP皿距离测量,实时在全站仪中输入温度和气压进 行气象改正。 温度量测精度应为02C,气压量测精度应为0.5hpa。 CP川平面网距离观测技术要求 控制网等级 仪器等级 测回数 盘左盘右较差 测回间测距较差 cpe 1mm+1ppm 2 1mm 1mm 1mm+2ppm 3 1mm 1mm 7.4平差计算 1)CP皿平面控制网平差各项指标: CP川平面控制网平差计算技术指标 控制网 方向观测中 误差 距离观测中 误差 相邻点相 对点位中 误差 同精度复测坐 标较差 CP川平面网 ±1.8〃 ±1.0mm ±1mm ±3mm CP川平面网无约束平差主要技术要求 控制网名称 方向改正数 距离改正数 CPE平面网 w士3.0" w士2mm CRH平面网约束网平差后的主要技术要求 控制网 名称 与cpI、cph联测 与CP川联测 方向观测 中误差 距离观测 中误差 点位 中误差 相邻点相 对点位 中误差 方向 改正数 距离 改正数 方向 改正数 距离 改正数 CP川 ±4.0” ±4mm ±3.0〃 ±2mm ±1.8” ±1mm 2mm ±1mm 平面网 2)区段间接边处理 区段之间衔接时,前后区段独立平差重叠点坐标差值应w士3mm满足该条件后,后一区段CPH网平差,应采用本区段联测的CPI、CPU控制点及重叠段前一区段的1〜3对CPH点作为约束点进行平差计算,平差后其余未约束的重叠crh点前后区段坐标差值应w士1mm最后重叠点坐标成果采用上一区段成果。 8线下沉降监测网测量技术要求 8.1基本要求 线下沉降监测网分基准网及工作网。 基准网基准点应采用线路附近的国家一、二等水准点、全线的基岩点、深埋水准点、CPI、CPU和二等水准点,使用时必须加以联测验证。 工作网由基准点、工作基点、沉降变形监测点组成。 工作网采取简洁、灵活方式分段布设,布设时应充分考虑可能的重点区域(如已知的沉降区、地质条件不稳定区域、地下水抽采区、水网密集区、河道等)。 每段可独立观测,每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。 8.2点位踏勘 1)对全线的基准点进行现场踏勘,应保证2km一个,不足需进行补设。 根据沪杭客运专线实地走向,宜考虑并行处的国道G320布设一条二等附合水准路线作为长期沉降变形监测的基准网。 2)工作基点按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密,应 设在稳定区域作为高程的传递点。 可尽量使用沿线的CPII标志及施 工单位加密的点位标志,加密后的工作基点间距500〜1000m左右。 3)沉降变形点可直接选用原施工埋设在沉降变形体上的观测点, 不足需进行补设。 点位应选择能反映沉降变形体沉降变形的特征部位,不但要求设置牢固,便于观测,还要求形式美观,结构合理,且不破坏沉降变形体的外观和使用。 8.3基准网测量(二等水准复测) 1)基准网(二等水准复测)频次同平面网,一般两年复测一次 2)二等水准精度要求 二等水准测量精度要求单位: mm 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 ±6衬L ±AxL ±L --- 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。 水准观测主要技术要求 等级 水准仪等级 水准尺类型 视距(m) 前后视距差(m) 测段前后视距累积差(m) 视线高度(m) 光学 — 数字 — 光学 数字 光学 数字 光学 数字 二等 DS1>DSZ1 因瓦 <50 且 <50 <1.0 <1.5 <3.0 <6.0 下丝读 数》0.3 <2.8且 >0.5 水准观测的测站限差 项目 两次读数之差 两次读数 检测间歇点 上下丝读数平均值 等级 所测高差之差 高差之差 与中丝读数之差 二等水准 0.5 0.7 1 — 8.4线下沉降变形监测技术要求 1)测量等级及精度要求 本线变形测量按《工程测量规范》(GB50026-2007)中三等精度 标准执行,对于技术特别复杂工点,根据需要按二等精度标准的规定执行。 测量等级及精度要求 变形测量等级 垂直位移测量 变形点的高程中误差 (mm) 相邻变形点的高程中误差(mm) 二等 ±).5 ±).3 三等 ±1.0 ±).5 2)沉降监测技术要求 沉降监测基准网技术要求 变形测量等级 相邻基准点咼差中 误差 (mm) 每站咼差中误差 (mm) 往返较差、附合或环线 闭合差 (mm) 检测已测高差较差(mm) 使用仪器、观测方法及要求 二等 0.5 0.15 0.3丽 0.4Vn DS05型仪器,按一等水准测量的技术要求施测,用于特殊重点地段的观测。 三等 1.0 0.3 0.6Jn 0.^/n DS05或DS1型仪器,按二等水准测量的技术要求施测,用于一般地段的观测。 3)沉降监测点技术要求 鉴于全线90%以上路段为桥梁,线下沉降监测点在每个桥墩处 设置观测点2个,位于墩身两侧,其观测路线如下: 沉降监测点编号统一为六位数,具体规则为: 3(桥梁代号)+ XXX(桥墩编号)+XX(左侧用“01”,右侧用“02”表示)。 桥梁代号如下: 桥梁 桥梁代号 松江特大桥 1 洞泾港桥 2 横潦径大桥 3 跨沪杭高速公路特大桥 4 步云特大桥 5 嘉桐特大桥 6 桐海特大桥 7 海杭特大桥 8、9 路基段沉降点设置参见10•路基重点地段垂直位移监测 8.5工作基本要求 1)对线下工程变形点的观测必须采用闭合或附合水准路线,严 禁采用支水准路线或中视法,水准路线经过的工作基点或基准点数量 不得少于两个。 2)外业测量使用型号不低于DS1的精密电子水准仪及配套的2m或3m因瓦条码水准尺进行观测。 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。 3)每次观测前,对所使用的仪器和设备应进行检验校正,并保留检验记录。 4)外业测量一条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》(GB/T12897-2006)二等水准有关要求执行。 5)在观测过程中,应做好一些重点信息的记录,如天气情况,地下水影响情况的记录,利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。 6)当发现沉降监测数据出现异常时必须首先自查,并应重测和分析工作基点的稳定性,必要时联测基准点进行检测,并提交自查分析报告。 7)应定期对工作基点的沉降量进行监测,如果在两次复测期间,发现工作基点变形超出两倍中误差应及时对观测资料进行分析。 经核实后应对工作基点和变形监测点的各期实测高程进行修正。 8)为了将观测中的系统误差减到最小,达到提高精度的目的, 观测实行“五固定”原则,即“固定水准基点及工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件。 固定测量路线和方法”,以提高 观测数据的准确性。 9线上沉降监测网测量技术要求 9.1基本要求 线上沉降监测网分基准网及工作网。 基准网采用线下二等水准基准网,每2km位置处采用不量仪器 和棱镜高的三角高程法上桥,详细要求执行《高速铁路工程测量规范》 (TB10601-2009)466-468条。 工作网利用CP皿点作为线上沉降变形的监测点,观测时采用矩 形法精密水准CP皿高程方法,对观测数据对比分析判断不稳定沉降 区域并作细化处理。 9.2点位踏勘 1)对全线的二等水准点进行现场踏勘,应保证2km一个,不足需进行补设。 2)沉降变形监测点使用CPIII点,使用前进行踏勘,丢失或破坏需进行补设。 9.3工作网测量(精密水准) 1)作业方法 3、CPH网高程测量采用采用如图所示的矩形法水准路线形式进行,每相邻的两对CPH点之间都构成一个闭合环。 与测区内水准基点的联测采用独立往返精密水准测量的方法进行,每2公里左右联测一个水准基点。 矩形法cprn高程网测量原理示意图 QTe二二oV0」二二二GTO CPrn控制网闭合水准测量路线示意图 CPH网高程测量采用和平面网一致的分段测量,分段测量的区段 长度4〜8km区段间重复观测不应少于2对CPH点。 区段接头不应 位于车站和道岔范围内 2)观测精度要求 精密水准测量水准路线的精度要求(mm 水准测量 等级 每千米水准 测量偶然中 误差 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 精密水准 w2.0 W4.0 87L 8*匸 8兀 6兀 注: 1表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km 精密水准观测测站的技术要求 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) 精密水准 因瓦 DSi电子 水准仪 >3且 w60 w2.0 w6.0 >0.45 水准观测的测站限差 项目 两次读数之差 两次读数 检测间歇点 上下丝读数平均值 等级 所测高差之差 高差之差 与中丝读数之差 精密水准 0.5 0.7 1 — CPE控制点水准测量应对相邻4个CRH点所构成的水准闭合环进行环闭合差检核,相邻CPH点的水准环闭合差不得大于1mm 3)内业数据处理 观测数据存储之前,应对观测数据作各项限差检验。 检验合格时,进行数据整理,计算与检核者签名后存储。 检验不合格时,对不合格测段进行重测。 CPin控制网高程测量数据计算、平差处理,应采用铁道部主管部门评审合格的软件,而且全线CPn控制网平差计算的软件应统一。 合蚌线采用中铁二院和西南交通大学开发的cphdas软件进行CPn网数据处理和平差计算。 4)区段间接边处理 区段之间衔接时,前后区段独立平差重叠点高程差值应w士3mm 满足该条件后,后一区段CPn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的1〜2对CPn点高程成果进行约束平差计算。 平差后其余未约束的重叠CPH点前后区段高程较差应 <±1mm最后重叠点高程成果采用上一区段成果。 10路基重点地段垂直位移监测 对
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