控制网测量作业指导书.docx
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控制网测量作业指导书
郑徐铁路客运专线ZXZQ04标轨道工程
编号:
00X
CRTSⅢ型板式无砟轨道
CPⅢ控制网测量作业指导书
单位:
编制:
审核:
批准:
2014年XX月XX日发布2014年XX月XX日实施
目录
1适用范围……………………………………………………………………1
2技术依据……………………………………………………………………1
3测量内容……………………………………………………………………1
4坐标及高程系统……………………………………………………………1
5CPII点加密测量……………………………………………………………1
6CPIII控制网的布设、建立……………………………………………4
7CPIII控制网测量…………………………………………………………6
8CPⅢ网的复测与维护……………………………………………………17
9CPⅢ网评估………………………………………………………………19
10资料整理…………………………………………………………………21
CPⅢ控制网作业指导书
1适用范围
本作业指导书适用于郑徐铁路客运专线ZXZQ04标CRTSⅢ型无砟轨道CPⅢ控制网测量作业。
2技术依据
2.1《高速铁路工程测规范》(TB10601-2009);
2.2《铁路工程测量规范》(TB10101-2009);
2.3《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006;
2.4《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB10054-1997);
2.5《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2009);
2.6郑西公司的其他相关规定。
3测量内容
(1)新增CPⅡ点加密测量;
(2)CPⅢ控制网建立;
(3)CPⅢ平面控制网测量;
(4)CPⅢ高程控制网测量;
4坐标及高程系统
为保证三网合一,平面采用工程独立坐标系,即选用1954椭球体参数,(椭球长半径6378137m,椭球扁率1/298.257)中央子午线经度取:
114°45′;投影面大地高50m,(投影面85高程为6m、该地区高程异常为44m);。
高程系统采用1985国家高程基准。
5CPII点加密测量
5.1一般规定
1、为满足CPⅢ测量的需要,CPⅢ测量前,应对CPI、CPII进行复测,沿线的CPI或(加密)CPⅡ点间距根据规范要求一般控制在600-700米左右,当不满足要求时应对CPⅡ点和二等水准点进行同精度加密。
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。
所采用仪器应经专业部门检定并出具仪器检定报告,确保所有仪器设备在有效检定期内。
2、加密测量前应检查联测标石的完好性,对丢失和破损较严重的标石应按原测标准用同精度扩展方法恢复或增补,CPⅡ加密测量时观测3个时段,每个时段不少于60分钟,加密1个CPⅡ点时应联测2个及以上CPI点和2个及以上CPⅡ点,且加密点位于所联测CPI/CPⅡ点构成的网形中部。
3、CPⅠ控制网应附合到CP0上,并采用固定数据平差;CPⅡ控制网应附合到CPⅠ上,并采用固定数据平差;
4、各级平面控制网的主要技术要求应符合下列规定:
1)CP0、CPⅠ、CPⅡ控制网GPS测量的精度指标应符合表1的规定;
表1CP0、CPⅠ、CPⅡ控制网GPS测量的精度指标
控制网级别
基线边方向中误差
最弱边相对中误差
CP0
≤0.7″
1/2000000
CPⅠ
≤1.3″
1/180000
CPⅡ
≤1.7″
1/100000
2)CPⅡ控制网导线测量的主要技术要求应符合表2的规定。
表2CPⅡ控制网导线测量的主要技术要求
控制网
长度(km)
边长(m)
测距中误差(mm)
测角中误差
(″)
相邻点位坐标中误差(mm)
导线全长相对闭合差限差
方位角闭合差限差(″)
等级
CPⅡ
≤4
400~
800m
5
1.8
10
1/55000
±3.6√n
三等
5、加密CPII点编号
采用7位编号形式(0000P20),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。
6、加密线路水准基点编号
采用7位编号形式(0000H20),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CPII点,第7位为流水号,由小里程向大里程方向顺次编号。
5.2CPII控制点加密测量方法
根据精测网布设现状,现有部分CPI和CPⅡ点离线路较远或者测量时不能通视,不能满足CPⅢ测量的要求,需在现有基础上对CPⅡ点进行加密,CPⅡ加密采用同精度扩展技术要求进行。
为了方便与CPⅢ的联测,减少联测CPⅢ带来的困难,加密后的CPⅡ点间距在600-700米左右。
CPⅡ加密点测量采用GPS方法和三等导线进行测量,采用GPS方法测量时按C级GPS网技术指标进行,观测时就近附合到CPI或CPⅡ点上。
用于CPⅡ加密测量的GPS接收机标称精度不低于5mm+1ppm,经专业部门检定合格并在有效期内。
CPⅡ加密测量数据基线解算完成后统计所有基线向量的相对中误差、基线向量改正数极其限差;统计所有同步环和异步环极其限差,环闭和差应该包括Wx,Wy,Wz极其限差,所有基线向量和闭和环合格后方可进行无约束平差和约束平差。
重复基线及环闭合差检验按表3、4、5执行。
表3CPII测量作业的基本技术要求
级别
项目
C
静
态
测
量
卫星高度角(°)
≥15
有效卫星总数
≥4
时段中任一卫星有效观测时间(min)
≥20
时段长度(min)
≥60
观测时段数
1-2
数据采样间隔(S)
10-60
PDOP或GDOP
≤8
表4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
同步环
独立环
重复观测基线较差
表5GPS测量的精度指标
控制网级别
基线边方向中误差
最弱边相对中误差
相邻点坐标中误差
CPⅡ
≤1.7″
1/100000
10mm
采用导线方法测量时,按三等导线技术指标进行,就近附合到CPI或CPII点上,在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求的前提下采用严密平差的方式进行计算,测量要求应符合表6、7和8的要求。
表6CPⅡ导线测量主要技术要求
控制网级别
测回数
对应导线等级
0.5″级
1″级
CPⅡ
4
6
三等
表7CPⅡ导线测量主要技术要求
控制网级别
附合长度(km)
边长
(m)
测距
中误差(mm)
测角
中误差
(″)
相邻点位坐标中误差(mm)
导线全长
相对闭合差限差
方位角闭合差限差
(″)
对应导线等级
CPⅡ
≤4
400~800
5
1.8
10
1/55000
±3.6
三等
表8
控制网等级
仪器等级
测回数
半测回归零差
2C较差
同一方向各测回间较差
导线等级
CPII
DJ05
3
6″
9″
6″
三等
DJ1
4
6″
9″
6″
(3)导线边长测量,读数至0.1毫米。
距离和竖直角往返各观测2测回。
各项限差应满足表9的要求。
表9距离和竖直角观测限差
仪器精度
等级
测距中误差(mm)
同一测回各次读数互差(mm)
测回间读
数较差(mm)
往返测平距
较差
Ⅰ
<5
5
*mD
2mD
注:
mD=(a+b×D),为仪器标称精度。
式中:
a——仪器标称精度中的固定误差(mm)
b——比例误差系数(mm/km)
D——测距边长度(km)
电磁波测距仪的测距精度划分标准为:
测距长度为1km时Ⅰ级:
|mD|≤5mm,CPⅡ导线测量数据使用电子手薄记录,数据微机传输整理,距离经高程和高斯投影改化后进行平差计算。
起算数据为CPI或CPⅡ点,平差采用通过铁道部鉴定的专业平差软件或商业软件。
主要技术要求见7.1-5,相对点位精度≤10mm。
6CPIII控制网的布设、建立
CPⅢ测量是高速铁路施工技术中的重点和难点,CPⅢ测量结果的成败直接决定无砟轨道施工的成败。
为统一全线CPⅢ测量工作的开展,由城际公司牵头、工程部统一组织和管理、各施工单位总工和测量队长具体负责的管理模式。
在建设单位的领导下,设计单位组织相关专家或技术人员对各施工单位测量人员进行专项技术培训,并在测量过程中指导和督促,对测量成果进行检核,CPⅢ测量标志需在全线内统一,以利于施工和后期的运营维护。
6.1CPIII点编号
采用6位编号形式(0000300),前四位采用连续里程,第5位正线部分为3,,第6、7位为流水号,01-99号数循环。
由小里程向大里程方向顺次编号。
所有处于线路上行线轨道左侧的标记点,编号为奇数,处于上行线轨道右侧的标记点编号为偶数,在有长短链地段应注意编号不能重复。
举例如表10所示
表10CPIII点编号表
点编号
含义
数字代码
在里程内点的位置
0044301
表示线路里程DK44范围内线路前进方向左侧的CPIII第1号点,“3”代表“CPIII”
044301
(轨道左侧)奇数
1、3、5、7、9、11等
0044302
表示线路里程DK44范围内线路前进方向右侧的CPIII第1号点,“3”代表“CPIII”
044302
(轨道右侧)偶数
2、4、6、8、10、12等
武汉城市圈城际铁路CPⅢ
0044310
XXXX集团
6.2CPIII标志:
说明:
铭牌白色抹底规格为40cm*30cm,武汉城市圈际铁路CPIII和施工单位采用黑体字,点号采用Arial字体。
路基放置在标志的下方0.2m,桥梁放置在标志防护墙顶面下0.2m处。
6.3自由测站CPIII点编号
CPIII测量过程中自由设站点编号根据连续里程和测站号等性息来进行编制,如0020C101。
前4位为里程,第5位代表初次建网观测,B表示补测,F代表复测,J代表竣工测量,第6位1代表第一次测量,01-99号数循环。
6.4线下工程沉降评估
无砟轨道对线下工程的工后沉降要求非常严格,CPⅢ控制网测量应在线下工程沉降评估通过之后进行。
7CPIII控制网测量
7.1平面控制网测量
7.1.1人员、仪器设备配置
(1)根据城际铁路无砟轨道施工组织计划,满足无砟轨道安装及精调工作。
CPIII测量工作由总工和测量队长负责。
(2)仪器配置计划及仪器要求
为了确保城际铁路无砟轨道的铺设精度,施工使用的所有测量仪器、测量方法、工具和软件,都必须满足技术条件所需精度和规范之要求,仪器配置计划如下表:
表11人员、仪器设备配置表
作业区
测量作业小组
测量人员
仪器设备
备注
平面作业区
1个
4
1套
≦1″级全站仪
高程作业区
1个
4
1套
≦0.5″电子水准仪
用于CPIII测量的全站仪、电子水准仪应通过国家定点机构的鉴定并在有效期内,且全站仪必须满足如下精度要求:
角度测量精确度:
≤±1″
距离测量精确度:
≤±1mm+2ppm
电子水准仪测量精确度:
每千米水准测量高差中误差为±0.5mm
CPIII测量建议使用带目标自动搜索及测量的自动化全站仪,每台仪器应至少配13个棱镜,使用前应对棱镜进行检测,并对每个棱镜编号,确保所有棱镜的可互换性。
7.1.2软件的选用要求
为了满足基桩控制网(CPⅢ)的建网与测设的要求,减少测量人员的工作强度,提高测量的工作效率,全站仪机载软件应该具备以下一些特点:
1、可以设置CPⅢ控制网外业数据采集的各项限差,包括:
半测回归零差、2C差、指标差、2C互差、指标互差、水平角互差、竖直角互差、距离互差等;
2、按照CPⅢ控制网外业数据采集数据的各项限差的规定,采集符合规范要求的质量合格的CPⅢ控制网原始数据;
3、采集过程中建立了严格的实施质量控制体系,实施检核各项限差,对不合格超限的数据重测。
4、按照CPⅢ控制网外业数据采集限差的要求,对采集数据进行筛选,最终将符合规范要求的质量合格的CPⅢ控制网观测数据保存在规定的数据文件中。
5、同时也自动保存观测过程中的所有原始观测数据,供事后溯源分析。
6、观测数据文件导入数据后处理软件时,CPⅢ网数据处理系统软件还要按照相关的限差规定,对原始观测数据进行再次的检查和筛选,保证最终参与CPⅢ平面控制网的平差计算的观测数据是满足各项限差规定的合格数据。
7.1.3CPIII平面控制网外业观测
(1)测量方法
CPIII控制网采用自由设站交会网(《暂规》称为“自由设站后方交会网”)的方法测量,自由测站的测量,从每个自由测站,将以2x6个CPIII-点为测量目标,每次测量应保证每个点测量3次,测量方法见下图:
图1CPIII自由设站交会
测站(自由站点)
CPIII控制点
向CPIII点进行的测量(方向、角度和距离)
CPIII控制点距离为60m左右,且不应大于80m,观测CPIII点允许的最远的目标距离为150m左右,最大不超过180m。
每次测量开始前在全站仪初始行中输入起始点信息并填写自由测站记录表,每一站测量3组完整的测回。
应记录于每个测站的:
温度、气压以及CPI、CPII点上的棱镜高,并将温度、气压改正输入每个测站上。
对于线路有长短链时,应注意区分重复里程及标记的编号。
(2)水平角测量的精度应按如下要求进行:
①测量水平方向:
3—4测回;
②测量测站至CPIII标记点间的距离:
2测回。
③观测的各项限差要求不应超过下表的规定,观测最后结果按等权进行测站平差。
表12CPⅢ平面网角度观测技术要求
控制网名称
仪器等级
测回数
半测回归零差
不同测回同一方向2C互差
归零后方向值较差
CPⅡI平面网
0.5″
3
6″
9″
6″
1″
4
9″
9″
6″
④距离的观测应与水平角观测同步进行,并由全站仪自动进行观测,并满足下表精度要求。
表13CPⅢ平面网距离观测技术要求
控制网名称
测回
半测回距离较差
测回间距离较差
CPⅢ平面网
3
±1mm
±1mm
距离测量一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次
⑤平面测量可以根据测量需要分段测量,其测量范围内的CPⅠ及CPⅡ点应联测。
表14CPⅢ平面网主要技术指标
控制网名
测量方法
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
CPⅢ平面网
自由测站边角交会
±1.8″
±1.0mm
±1mm
±3mm
7.1.4与上一级CPI、CPII控制点联测
(1)与上一级CPI、CPII控制点联测时应保证600—800米的间隔联测一个。
(2)与上一级CPI、CPII控制点联测,一般情况下应通过2个或以上线路上的自由测站,见下图。
(3)联测高等级控制点时,应最少观测3个完整测回数据(其精确度应在5毫米误差以下)。
图2CPIII与CPI、CPII控制点联测示意图
测站(自由站点)
CPIII控制点
向CPIII点进行的测量(方向、角度和距离)
(4)如果从自由测站上到高等级控制点CPI或CPII只能有一个方向通视,则须增加这一方向的测回数。
图3CPIII与CPI、CPII控制点联测示意图
(2)
测站(自由站点)
CPIII控制点
向CPIII点进行的测量(方向、角度和距离)
(5)与上一级CPI、CPⅡ控制点联测时,为保证棱镜常数的统一,便于自动观测,地面CPI、CPⅡ点也采用同一型号棱镜。
为解决CPIII专用测量标志与地面CPI、CPⅡ点的对中问题,须采用专用棱镜转换套筒,套筒可以与普通安装棱镜的基座、支架配套,安装两种不同棱镜后,保证两种棱镜的中心重合。
基座可安放在三脚架上并精确整平对中,用于架设在原CPⅠ或CPⅡ上安放棱镜。
联测高等级控制点时,应最少观测3个完整测回数据。
(6)不能直接观测的CPII点用GPS按CPII同精度加密。
(7)为了使相邻重合区域能够满足CPIII网测量的高均匀性和高精确度,每个重合区域至少要有3到4对CPIII点(约为180米的重合)一起测量,并且考虑平差,每个区域不小于4公里为宜。
(8)CPIII控制网应与线下工程竣工中线进行联测。
(9)CPIII观测应在气象条件相对比较稳定的天气下进行(温差变化较小,湿度较小,如阴天),夜间观测应避免强热光源对观测的影响。
观测时段的选择:
①应尽量选择无风的阴天进行;
②应完全避开日出,日落、日中天的前后1小时的时段进行观测;
③如果允许,首先应选择夜晚无风的时段观测。
(10)现场记录
在现场测量时必须记录各测站的实际情况,它是测量中的重要数据,在进行外业测量时,应按下表填写。
表15CPIII自由测站记录表
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自由测站编号
仪器高
温度
气压
测量点编号
棱镜高
备注
测量点编号
棱镜高
备注
测量点标记示意图
线路里程方向
说明:
将自由测站编号、CPIII轨道标记点编号应在该示意图上标记出来
测量单位:
天气:
司镜:
记录:
年月日
7.2CPIII高程控制网测量
7.2.1CPⅢ高程控制网测量
CPⅢ控制点高程测量采用单程精密水准测量方法进行,CPⅢ控制点间的水准路线图如表7.5.1-1所表,以保证每相邻的4个CPⅢ点之间都构成一个闭合环。
外业观测时,左边第一个闭合环的4个点高差应该由两个测站完成,其他闭合环的三个高差可由一个测站按后-前-前-后或前-后-后-前的顺序测量。
CPⅢ点与上一级水准点的高程联测时,应采用独立往返精密水准测量的方法进行,观测路线如图7.5.1-1所表:
图4CPⅢ水准测量路线图
图7-5CPⅢ点与上一级水准点联测图
外业观测
(1)严格按照精密水准测量观测方法进行观测;
(2)每一测站水准标尺需借助尺垫立直,尺垫重量应符合相应等级水准测量规定的标准;
(3)每一站搬站之前都检查各项指标是否超限,有超限的分析原因,立即重测;
(4)如遇太阳天气要注意打伞;
(5)每天观测完都应该检查当天的测量数据中是否存在问题,如果确有问题的必须对不合格的数据进行现场补测。
7.2.2CPIII高程控制点精度要求
CPⅢ控制点水准测量应按《高速铁路无砟轨道测量技术暂行规定》2009[189]中的“精密水准”测量的要求施测。
CPⅢ控制点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行,并起闭于二等水准基点,且一个测段联测不应少于三个水准点。
精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪(电子水准仪每千米水准测量高差中误差为±0.3mm),配套因瓦尺。
使用仪器设备应在鉴定期内,有效期为一年,每年必须对测量仪器精确度进行一次校准,每天使用该仪器之前,根据自带的软件对仪器进行检验和校准。
精密水准测量精度要求
表16精密水准测量精度要求表(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
精密水准
≤2.0
≤4.0
2
8
8
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。
(2)精密水准测量的主要技术标准要求
表17精密水准测量的主要技术标准
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
精密水准
4
2
DS1
因瓦
往返
往返
8
注:
①结点之间或结点与高级点之间,其路线的长度,不应大于表中规定的0.7倍。
②L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
(3)精密水准观测应符合以下要求:
表18精密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)
精密水准
因瓦
DS1
≤60
≤2.0
≤4.0
下丝读数
≥0.3
DS05
≤65
注:
①L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
②DS05表示每千米水准测量高差中误差为±0.5mm。
7.2.3二等水准点上桥
对于桥梁较高,二等水准测量上桥困难地段采用不量取仪器高和棱镜高的三角高程测量方法。
在桥上固定端埋设水准点A,在桥下埋水准点B,在这里采用中间设站三角高程测量方法,测量方法如图7.5.3-1所表。
二等水准上桥操作方法:
图5中间设站三角高程测量示意
将二等水准高程引至桥墩旁水准点A,在水准点A上架设棱镜,在距离桥墩约30m~50m的地方架设全站仪,具体距离视桥墩高度而定,以保证全站仪观桥面顶棱镜时的仰角不大于30°,仪器与棱镜距离不宜超过100m,最大不应超过150米。
首先观测水准点A上的棱镜,垂直角观测4个测回,距离观测4个测回;然后将棱镜移至水准点B ,同样进行垂直角4个测回,距离4个测回的观测,分别计算两水准点到仪器之间的高差,两高差之差即为水准点A至水准点B之间的高差。
测量过程应满足以下技术要求:
垂直角测量
距离测量
测回数
两次读书差(″)
测回间指标互差(″)
测回差(″)
测回数
每测回读数次数
四次读数差(mm)
测回差(mm)
4
≤±5.0
≤±5.0
≤±5.0
4
4
≤±2.0
≤±2.0
表19中间设站三角高程测量主要技术指标
操作过程中应注意以下几点:
1、高程引至桥墩旁(水准点B)时严格按照国家二等水准规范要求执行;
2、全站仪架设位置到两水准点的距离应尽量相等,桥墩上下应使用同一套棱镜和对中杆,为了消除量取棱镜高时带来的误差影响,严禁使用三角架加基座架设棱镜;
3、全站仪应使用标称精度测角≤1″,测距≤1mm+2ppm的仪器;
4、大风或其它不利于外业观测的天气下禁止作业;
5、仪器要求:
(1)TCA2003标称精度分别为0.5″/1+1ppm。
(2)仪器在使用之前需经过鉴定合格,并在有效期内;
(3)边长观测应进行温度、气压等气象元素改正,温度计测量精度不低于±0.5度,气压测量精度不低于±5hpa。
6、高程计算方法
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- 控制 测量 作业 指导书