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1、测量手册（CPIII）,中铁上海局一公司杨旻,一、CPIII简述,我国的高速铁路建设事业步入了一个辉煌阶段，无论从技术还是规模，都走到了世界前列。其中精密工程测量技术是高铁建设的一个重要技术。只有建立一套完整的控制测量系统，才能保证测量控制满足高速铁路运行与建设的高精度要求。高速铁路无砟轨道要求具有良好的稳定性、连续性和高平顺性，施工中需采用高精度三维控制测量技术，CPIII技术的应用满足了高速铁路施工、运营、维护等方面的要求和需要。,二、CP控制网测量前准备工作,2.1 线下工程沉降和变形评估无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，CP的控制网测量应在线下工程沉降和变形满足且通过沉降评
2、估后开展； 按照客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南（铁建设【158号】）要求，路基地段沉降一般观测期为6个月，桥梁地段一般沉降观测期为6个月、基岩墩或地质条件好桥梁观测期为2个月，隧道地段沉降一般观测期为3个月。,2.2 精测网全面复测按铁道部建设司时速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）要求，CP建网前应对精测网进行全面复测一次。为保证三网合一，平面坐标系统采用与线路CP、CP相同投影带的工程独立坐标系统，并满足投影变形值不大于10mm/km的要求。高程系统采用1985国家高程基准。,2.2.1、采用GPS复测CP、CP控制点时，复测
3、与原测成果较差应满足表一、表二的规定。 表一 CPI、CPII控制点复测坐标较差限差要求 单位：mm 注：表中坐标较差限差指X、Y坐标分量较差。 表二 GPS复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差注：表中相邻点间坐标差之差的相对精度按下列式计算,式中：Xij=（Xj Xi）复 （Xj Xi）原 Yij=（Yj Yi）复 （Yj Yi）原 Zij=（Zj Zi）复 （Zj Zi）原 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）。,2.2.2 水准点间的复测高差与
4、原测高差之较差。2.3 线下工程平面线位复测对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行平面线位的复测，以提前处理施工放样引起的误差超限，为铺设无砟轨道奠定良好的基础。即铺设无砟轨道前对线下工程进行平纵面贯通测量。2.4 CP控制网加密为了高效、准确地建立CPIII 基桩网，一般情况下都需要加密CPII网。CPII 的加密的主要目地是为了方便轨道控制网CPIII的观测，以及弥补被损毁的和无法利用的CPII 点。在路基、桥梁地段CPII加密可采用GPS测量在原精密平面控制网基础上按同精度内插方式加密；隧道地段应根据隧道长度布设相应精度要求的洞内CPII控制网。,2.4.1、技术依据 （1）、高速铁路工
5、程测量规范（TB10601-2009）； （2）、客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南（铁建设2006158号）； （3）、精密工程测量规范（GB/T15314-94）； （4）、国家一、二等水准测量规范（GB12897-2006）； （5）、全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB10054-97）； （6）、时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CP）测量管理办法（铁建设200880号）； （7）、其他相关规定；,2.4.2、测量内容 （1）CP控制网加密（洞外GPS加密、洞内导线加密） （2）二等水准加密（含桥上下三角高程传递）； 2.4.3、坐标和高程系统 1、平面坐标系 为保证
6、三网合一，平面坐标系统采用与线路CP、CP相同投影带的工程独立坐标系统，并满足投影变形值不大于10mm/km的要求。高程系统采用1985国家高程基准。 2、高程基准 高程系统采用1985国家高程基准。 2.4.4、加密一般规定 1、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。所采用仪器应经过检定，并在有效检定期内。 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内插方法恢复或增补，CPII加密测量时观测2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CPI和2个CPII，且加密点位于已知点中间。,3、CP控制网应附合到CP0上，
7、CP控制网应附合到CP上，并采用固定数据平差。4、CPII加密点应采用强制对中标，在桥梁部分CPII加密点需上桥，可与CP点共用（采用CPIII预埋件），也可单独埋设，并且沿线路前进方向左右交替埋设于桥梁的固定端；路基段应在路肩处埋设加密桩，加密桩应高出轨面50cm(保证GPS观测条件)，埋深需比临近剖面管深50cm，横截面要求3030cm，需埋设在两个接触网杆之间，沿线路前进方向左右交替埋设。,图一、加密CPII及加密二等水准标志,5、CP平面网建网前应保证沿线路 方向每隔400800m左右有一个CP或CP控制点可供CP平面网联测，不满足间距条件时应按GPS三等测量的技术要求加密CP控制点。
8、CP高程网建网前为应保证2km线路长度范围内至少有一个稳定可用的线路水准基点，不满足间距条件时应按二等水准测量技术要求加密水准基点。 6、考虑到既有CPI和CPII的情况，应优先采用GPS进行CPII的加密工作。 2.5、各级平面控制网的主要技术要求应符合下表规定： 表一 CP0、CP、CP控制网GPS测量的精度指标,表二 CP控制网导线测量的主要技术要求导线环（段）的测角中误差应按下式计算：,式中 f导线环（段）的角度闭合差（）；n导线环（段）的测角个数；N导线环（段）的个数；注： mD为仪器标称精度； 2.6、观测2.6.1、CPII加密要求同精测网原网要求，观测、数据处理均与原测CPII
9、相同。观测前要对网形进行设计，保证CPII加密点间的基线长度在400-600米左右，并且要尽可能多的联测原精测网中的CPI或CPII点，以保证梁上与梁下的平面坐标系统统一。并执行下列指标：,2.6.2、数据处理1、在对CPII加密点进行整体平差前应先对网中的原CPI和CPII点的稳定性进行分析。对不满足精度要求的原CPI和CPII进行剔除，满足要求的全部作为起算点。,本项目a=5mm，b=1ppm，d取基线或环平均变长(以km计) 在基线的质量检验符合要求后，应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WGS84的三维坐标为起算数据，进行无约束平差。
10、 无约束平差基线向量改正数的绝对值应满足下式要求： Vx3，Vy3，Vz3,2、GPS网无约束平差合格后，应引入网中联测的CPI和CPII点坐标进行三维约束平差，引入的已知数据应进行稳定性评定。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： dVx2，dVy2，dVz2 平差后加密点CPII的点位精度应小于10mm，基线边方向中误差1.7，最弱边相对中误差限差为1/100000。 2.6.3、导线加密CPII网1、CPII控制点采用测角精度不低于1，测距精度不低于1mm+2ppm的全站仪施测。加密导线点的埋设要求同CPII点埋设要求。2、点间距宜不大于600m。
11、3、导线测量水平角观测技术要求,导线边长测量，读数至0.1毫米。距离和竖直角往返各观测3或4测回，竖角指标差15，外业采用竖直角计算平距。各项限差应满足下表的要求。4、导线测量数据使用电子手簿记录，导线边应离开障碍物1m以上，数据微机传输整理。 5、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。计算测角中误差1.8，导线全长相对闭合差1/50000，方位角闭合差4。 CPII控制点的绝对精度应满足点位误差mx、my10mm，相对点位精度10mm。,2.6.7、线路水准基点的加密 1 测量方案加密线路水准基点埋设在线路附近稳
12、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。线路水准基点的埋设可与CPIII或加密CPII共桩（与CPIII、加密CPII预埋件相同），也可按线路水准基点埋石要求单独埋设。水准点加密应采用不低于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，对于沉降区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；对于非沉降区水准路线必须联测两个以上线路水准基点或深埋水准点。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
13、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。,2 技术要求,3 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，采用专业平差软件平差。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M；当水
14、准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。M和Mw应符合表5.3的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。M和Mw应按下列公式计算：,三、CPIII的埋标与布设,3.1 CP预埋件及安装 1、CP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，CP标志棱镜组件安装精度应符合表一的要求：,图一：CPIII、加密CPII及加密二等水准点基本通用预埋件,预埋件尺寸： 外径：28mm；长度：55mm 内径：16.mm；长度：30mm,3.2 CPIII标志的埋设方法 CP点标志埋设方法 CP点应成对布设，距离布臵一般约为60 m，埋设于接触网杆或其基础辅助立柱上、桥梁防撞墙上
15、、隧道边墙等位臵。CP点布设高度应大致等高， CP点标志采用钻孔埋标法，埋设之前逐个检查平面（高程）测量连接杆和预埋件是否密合。 1、路基段CP点标志埋设 （1）、在辅助立柱上距扩大基础顶面90cm（此处需高于轨顶30cm）处横向钻直径2cm的孔，孔深10cm，然后扩大孔径口，扩大部分直径2.5cm、深度10cm，孔径由内向外略向上倾斜。 （2）、用金属保护盖封闭预埋件插口端管口，防止异物进入预埋件。 （3）、将钻孔内碎石渣清理干净，浇水润湿洞孔，将植筋胶塞入洞孔。 （4）、植入预埋件，预埋件插口表面与辅助立柱表面齐平。,2、桥梁段CP点标志埋设 （1）、打孔：先在桥梁防撞墙顶面上钻直径2 c
16、m的孔、孔深10 cm，然后扩大孔径口，扩大部分直径2.5cm、深度10cm，孔径基本竖直（倾斜度不超过8）。 （2）、用金属保护盖封闭预埋件插口端管口，防止异物进入预埋件。 （3）、将钻孔内碎石渣清理干净，浇水润湿洞孔，将植筋胶塞入洞孔。 （4）、植入预埋件，预埋件插口顶面与防撞墙顶面齐平。 3、隧道段CP点标志埋设 （1）、打孔：在隧道边墙上，高出电缆槽顶面30cm的地方钻直径2cm的孔，孔深10 cm，然后扩大孔径口，扩大部分直径2.5cm、深度10cm，孔径由内向外略向上倾斜。 （2）、用金属保护盖封闭预埋件插口端管口，防止异物进入预埋件。 （3）、将钻孔内碎石渣清理干净，浇水润湿洞孔，将植筋胶塞入洞孔。 （4）、植入预埋件，预埋件插口表面与墙壁表面齐平。,
