高速铁路精密工程测量解析

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1、304050 高速铁路精密工程测量 演 绎 诚 信 之 本 追 求 卓 越 之 路 铁道第三勘察设计院集团公司 2010年7月 304050目 录 一、精密工程测量的概念及常用的设备 二、高速铁路建精测网的必要性 三、传统的铁路工程测量的方法 四、高速铁路精密工程测量的特点 五、高速铁路精密工程测量的内容和方法 六、一体化测量系统简介 304050一、精密工程测量的概念及常用技术设备 u什么叫精密工程测量 u精密工程测量的特点 u如何理解测量的精度 u高速铁路工程中哪些测量属于精密工程测量 范畴 uGPS u全站仪 u电子水准仪 304050什么叫精密工程测量 u工程测量分普通工程测量和精密工

2、程测量 u所谓精密，顾名思义是精确严密 u精密工程测量主要是研究地球空间中具体几 何实体的精密测量描述和抽象几何实体的精密 测设实现的理论、方法和技术。精密工程测量 代表着工程测量学的发展方向 304050精密工程测量的特点 u精密工程测量的最大特点是要求的测量精度很高。 u精密工程测量的另一个特点是对测量的可靠性要求 很高，包括测量仪器的鉴定检核，测量标志的稳定、 测量方法的严密、测量方案的优选、观测量之间的相 互检查控制，以及严密的数据处理和对测量的质量检 查控制以及监理等等。 304050如何理解测量的精度 u精度这一概念包含的意义很广，分相对精度和绝对 精度。 u相对精度又有两种 u一

3、种是观测量的精度与观测量的比值，比值越小则 精度越高，如边长的相对精度。但比值与观测量及其 精度这两个量都相关，同样是1/1000000,观测量是 10m和10km，精度分别为0.01mm和10mm，故有可比 性差的缺点；另一种是一点相对于另一点，特别是临 近点的精度，这种相对精度与基准无关，便于比较， 但是各种组合太多，如有100个点，每一个点就有99 个这样的相对精度。 304050如何理解测量的精度 u绝对精度也有两种 u一是指一个观测量相对于其真值的精度，这一精度 指标应用最多。由于真值难求，通常用其最或是值代 替。但这一绝对精度指标也有弊病，有时，它也与观 测量的大小有关，如长度观测

4、量 u另一种是指一点相对于基准点的精度，该精度与基 准有关，并且只能在相同的基准下比较 304050如何理解测量的精度 u由于精度的含义较多，而且随着测量技术的 发展又在不断地提高，那么，有什么精度要求 的测量才能称之为精密工程测量很难给出一个 确切的定义。 u这里我们给出以下定义：凡是采用一般的、 通用的测量仪器和方法不能满足工程对测量或 测设精度要求的测量，统称精密工程测量。 304050高速铁路那些测量属于精密工程测量 u大型工程、特种工程中并非所有的测量都是 精密工程测量，因此大型工程、特种工程不能 与精密工程并列。 u大型、特种工程中一定包括一些或许多精密 工程测量 304050高速

5、铁路那些测量属于精密工程测量 u高速铁路工程变形监测和轨道板铺设、轨道 精调属于精密工程测量，就其精度而言，其相 对精度可能要求达到毫米至亚毫米级 u高速铁路工程控制网从分级布设，最弱边长 相对精度从几万分之一到上百万之一，临近点 坐标精度一般10毫米左右 u长大隧道的横向贯通精度虽然在厘米到分米 级，但其对方向测量精度要求很高，也属于精 密工程测量 304050GPS 304050 304050GPS 304050GPS 304050GPS 304050GPS 304050GPS RTK 304050全站仪 304050电子水准仪 304050 二、高速建精密工程测量体系的必要性 u高速铁路

6、行车速度快，列车运行安全和舒适 度对轨道的高平顺性和高稳定性要求高； u高速铁路建设需要大量铺设无砟轨道，轨道 板的铺设和轨道（道岔）精调都需要高精度、 高可靠性的测量技术做保证； u高速铁路勘察设计、施工和运营检测过程中 的测量很多都属于精密工程测量的范畴 u“三网合一”建设的需要； u高速铁路建设工程测量成套技术标准体系的 建设需要。 304050三、传统的铁路工程测量的方法 u 铁路速度目标值低，对平顺性要求不高，勘测设计、施工和运营养护维修 没有要求建立统一的坐标基准（控制网不唯一，各自一体），没有“三网合一 ”的概念 u 各级控制网测量精度指标主要考虑线下工程施工要求制定，没有考虑过

7、轨 道施工和运营对测量控制网的要求 u 作业模式和流程一般是：初测、定测、线下工程施工测量、铺轨测量 u 高斯投影变形和高程投影变形大。北京54和西安80坐标系统一般采用3度带 投影，不利于GPS RTK、全站仪进行勘测和施工放样。高程投影变形在高原 地区和线路高差大的地方投影变形大。 u 测量精度要求低，平面一般五等导线精度，高程测量采用五等水准，多属 于普通工程测量的范畴。经常出现曲线偏角超限问题，施工单位只有已改变 曲线要素的方法进行施工 u 施工交桩一般也是只交中桩，不给施工单位交导线点和GPS控制点，施工 单位也不用坐标法施工 304050四、高速铁路精密工程测量的特点 u从控制网网

8、形上看属于带状，CPI直接闭合到国家高等 级GPS点（A/B级）困难，所以有时需要做CP0； u高速铁路精密工程测量最大的特点是精度要求高。轨 道基准点和轨道（道岔）精调需要达到亚毫米级测量精 度；轨道板的铺设需达到亚毫米毫米级的测量精度； 轨道控制网CPIII测量要求1毫米测量精度； u高速铁路精密工程测量层次多，领域广，工作量繁重 ，是铁路建设成败的关键技术之一。 304050五、高速精密工程测量的内容及方法 u主要技术支持性文件或规范 u平面控制测量的内容和作业方法 u高程控制测量的内容和作业方法 u控制网复测及加密作业方法 u线下施工阶段的测量作业方法 u无砟轨道铺设阶段的测量作业方法

9、 u构筑物变形测量作业方法 u线路整理及竣工测量作业方法 u运营及养护维修测量 304050主要技术支持性文件或规范 1、高速铁路工程测量规范（TB10601-2009） 2、新建铁路工程测量规范 （TB10101-2009） 3、高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南（铁建设函2009674号） 4、高速铁路无砟轨道施工测量暂行标准（报批稿） 5、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 ） 6、客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南（TZ216-2007） 7、客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准（铁建设200785 号） 8、时速200公里及以上铁路工程基桩

10、控制网（CP）测量管理办法（铁 建设200880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 200920号） 304050平面控制测量的内容和作业方法 平面控制按分级布网的原则布设 uGPS框架网CPO D10-6 u基础平面控制网（CP） 10 u线路平面控制网（CP） 8 u线下施工控制网加密 8 u轨道控制网(CP) 1 u加密基标 0.2 304050GPS框架网CP0 按每50100km左右设置一座，按国家A/B级GPS标准 施测。若国家A/B级GPS点密度和兼容性好可以代替CP0 。 测量方法：使用双频GPS接收机，按静态测量方式观 测两个时段，每个时段24小

11、时（A级）或4小时（ B级） ，使用精密星历解算基线。 精度指标要求：最弱边相对中误差：1/1000000 304050基础平面控制网（CP） 按二等GPS施测，小于4km布设一个点或一个 点对，点对间距大于等于800m。 测量方法：使用双频GPS接收机，按静态测量 方式观测两个时段，每个时段90分钟，使用广播 星历解算基线。 基线边方向中误差:1.3秒 最弱边相对中误差：1/180000 相对点位精度：10 mm 304050线路控制网（CP） 采用GPS法测量，按三等GPS测量施测，点间 距在600800m。 测量方法：使用双频GPS接收机，按静态测 量方式观测两个时段，每个时段60分钟，

12、使用广 播星历解算基线。 基线边方向中误差:1.7秒 最弱边相对中误差：1/100000 相对点位精度：8mm 304050 暂规规定无砟轨道客运专线水准基点高程 控制测量采用二等水准施测，点间距小于等于2km ，CPIII高程测量采用精密水准测量。 沿线布设基岩点、深埋水准点和一般水准点（ 线路水准基点）三种类型，组成统一的高程控制 网，水准点位设在线路施工的影响范围以外。 高程控制测量 304050 基岩点：按约每100km设置一座。京津城际高 速在北京和天津共设置2座，京沪高速北京至徐州 段采用既有和新布设基岩点共计6座。 大西客专大同至运城段利用国家基岩点三个。 作业方法：使用电子水准

13、仪和条码尺，按一等 或二等水准测量要求施测。 高程控制测量 304050 深埋水准点：京津城际每4km设置一个深埋水准点，共设 置28个，京沪高速北京至济南段部分路段地处区域性地 面沉降区，按每6-8km设置一个深埋水准点。大西客专20 -25 6-8km设置一个。深度根据地质地层条件及桥梁墩设 计深度单独进行设计，平均深度约50m左右。 作业方法：使用电子水准仪和条码尺，按二等水准测量 要求施测。 高程控制测量 304050 一般水准点（线路水准基点） ：沿线一般水准点 不大于2km布设一个，在特大桥、隧道附近和车站 范围内增设水准点。为便于施工单位施工放样对 高程点的引用，一般水准点尽量与

14、CPI、CP点位 共用。 作业方法：使用电子水准仪和条码尺，按二等水 准测量要求施测。 高程控制测量 304050 1、水准加密观测按照国家二等水准施测，采用单 路线往返观测。加密点设置同平面点，测量时附合在 相邻的水准点上。 2、仪器使用不低于DS1级的精密电子水准仪用配 套2m或3m铟瓦条码水准尺、尺垫。水准仪与水准尺在 使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准 轴与水准管轴的夹角均不超过15。外业测量自动观测 记录，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/T 12897-2006）有关 要求执行。 二等水

15、准测量具体方法及精度要求 304050 3、观测时，视线长度50m，前后视距差1.0 m（光学） ，1.5 m（电子）；前后视距累积差3.0m（光学），6.0 m（ 电子）；视线高度0.3m（光学），0.5m（电子）；测站限差 ：两次读数差0.4mm，两次所测高差之差0.6 mm，检测间歇 点高差之差1.0 mm；观测读数和记录的数字取位：使用DS05 或DS1级仪器，读记至0.05mm或0.1mm；使用数字水准仪读记 至0.01mm。 4、观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇 偶站功能的电子水准仪，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

16、后后前，偶数站为后前前后 二等水准测量具体方法及精度要求 304050 5、每一测段均为偶数测站。一组往返测一般安排在不 同的时间段进行；由往测转向返测时，互换前后尺再进行观 测；晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺 撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。 6、观测前30分钟，将仪器置于露天阴影处，使仪器与 外界气温趋于一致；对于数字式水准仪，进行不少于20次单 次测量，达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着 太阳；避免视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜中截长的 20%。观测时用测伞遮蔽阳光，对于电子水准仪，施测时均 装遮光罩。 二等水准测量具体方法及精度要求 304050 7、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