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1、京沪高速铁路CP控制网建立与实施何跃宝 李正云 程安文中国水电集团京沪高铁三标段三工区七局摘 要：为适应高速铁路对线路高稳定和高平顺性的要求，线路必须具备准确的几何线形参数。无碴轨道施工工艺复杂，对测量精度要求极高，其测量方法也有别于常规控制测量，采用自由设站边角交会建立的轨道控制网CP可以满足无碴轨道测量精度要求。本文从精测网复测、CP布设到CP测量及技术要求，系统介绍了CP控制网的建立与实施。关键词：高速铁路；精度；CP控制网1 工程概况京沪高速铁路是我国?中长期铁路网规划?投资规模最大、技术含量最高的一项工程,也是我国第一条具有世界先进水平的高速铁路,正线全长约1318公里,与既有京沪铁
2、路的走向大体并行,全线为新建双线,设计时速350公里,初期运营时速300公里,共设置21个客运车站。京沪高速铁路桥梁长度约1140km，占正线长度86.5%；隧道长度约16km，占正线长度1.2%；路基长度162km，占正线长度12.3%；全线铺设无碴轨道约1268正线公里，占线路长度的96.2%。有碴轨道约50正线公里，占线路长度的3.8%。全线用地总计5000hm2不包括北京南站、北京动车段、大胜关大桥。京沪高速铁路将全线铺设无缝线路和无碴轨道，为满足无碴轨道结构的高平顺性要求，需全线建立CP控制网，作为无碴轨道结构施工的控制基准。2 测量内容1 精测网全面复测2 CP加密测量3CP平面控
3、制测量4 CP高程控制测量5CP控制网复测3 CP控制点测量准备工作无碴轨道对线下根底工程的工后沉降要求非常严格，CP的控制网测量还应待线下工程沉降和变形满足要求，且无碴轨道铺设条件评估通过后进行。1区段沉降变形观测评估通过。2桥梁防撞墙和路基接触网杆根底完成。3精测网复测完成，复测报告评审通过。4CP测量技术方案报批通过。5CP加密点和CP标志预埋完成。3.1 CP控制点的布设CP控制点距离布置一般为60m左右，且不应大于80m，离线路中线3-4米，且应成对布设。CP控制点布设高度应比轨道面高度高30cm左右。3.1.1桥梁段CP控制点的布设桥梁段CP控制点的布设可直接在梁固定端的防撞墙顶面
4、或内侧成对开凿铅垂方向的安装孔(孔径50毫米，孔深100毫米)，然后使用快干砂浆或者锚固剂埋设立式基座。对于标准32米简支箱梁每两孔布置一对CP点，相邻两对CP点在里程上相距约64米；24米简支箱梁每两孔布置一对CP点，相邻两对CP点在里程上相距约49米，对于32+48+32的连续梁布置形式可与32米简支箱梁相同；对于40+64+40米连续梁，在每孔梁的固定端设置CP点对；对于64+100+64米的连续梁，在64米跨固定端防撞墙处布置CP点，100米跨的在跨中和固定端布置CP点；其他类型的梁按不大于70米间距布置CP点。基座埋设完成后，预埋件与混凝土外表等高，待砂浆或锚固剂稳定凝固后，就可以使
5、用。3.1.2路基段CP控制点的布设路基段CP可直接布置在接触网支柱上，假设接触网未完成施工，在线路两侧的接触网底座上使用钢筋混凝土成对浇筑CP基桩，基桩直径不小于30厘米，基桩顶面高于外轨轨顶面30厘米，如图3.1-1所示；假设接触网已完成施工，那么可直接布置在接触网支柱上，如图3.1-2所示。相邻两对CP基桩在里程上相距约50米，待基桩稳定后，在基桩顶面开孔(孔径50毫米，孔深100毫米)然后使用快干砂浆或者锚固剂埋设立式基座。布置在接触网支柱上有以下几个优点：1接触网支柱的根底平安稳定2点位不易遭受破坏3未来可用的控制点均匀分布在线路上每隔50m4可以在线路两侧布置标记点图3.1-1 布
6、置在接触网根底上的CP点图3.1-2布置在接触网支柱上的CP点3.1.3隧道CP控制点的布设隧道里一般布置在电缆槽顶面以上85厘米的边墙内衬上，相邻CP点对相距60米左右，布置形式如图3.1-3所示。850mm图 3.1-3隧道内CP控制点布置图3.2 CP测量标志的埋设及要求3.2.1 CP网点测量标志的埋设1桥梁局部：CP标志一般埋设于梁固定支座上方、防撞墙的顶部中间，线路方向与左右方向偏差均不大于10mm，预埋件的中心线与竖直方向的夹角不大于5，然后隔一孔梁约65m处埋设于相同的位置(图-1)；非标梁和连续梁每50-70m处埋设一对CP标志，尽量不要设置在梁的中间部位；施工单位应在相应的
7、防撞墙顶部预留直径为5cm，深10cm的孔，以便安装CP预埋件或者在浇筑防撞墙时待混凝土未凝固之前直接安装预埋件。图-1桥梁局部CP标志埋设2路基局部：CP基座设置于接触网杆根底内侧，每50m左右设置一对，CP标志埋设于基座靠近线路一侧，距设计轨道面上方30cm处，预埋件中心线与水平方向偏上5(图-2)；在做CP基座时要在基座相应位置预留直径为5cm、深10cm的孔，以便安装CP预埋件。CP根底最下端用20*20的钢筋与接触网内部钢筋连接牢固，CP内部钢筋详细尺寸见上图，成桩后基座直径为25cm。3隧道局部：埋设于隧道边墙，距离电缆槽顶85cm，预埋件中心线与水平方向偏上5，安装预埋件时打孔。
8、(图-3)。3.2.2 CP测量标志安装要求图-2路基局部CP标志埋设 图3.2.1-3隧道局部CP标志埋设无论是CP建网时或是全站仪通过CP目标点进行自由设站，棱镜重复安装的实际物理位置的同一性和测量精度将直接影响CP网的测量精度，决定轨道板的最终调整精度。为今后运营维护的方便，根据铁道部?CP测量管理方法?相关规定，京沪全线将采用同一种CP测量标志，要求任何一个CP控制点标志几何尺寸加工误差不应大于0.05mm，屡次重复性安装误差和互换性安装误差应满足表3.2-1要求。表3.2-1 CP标志安装精度要求CP标志重复性安装误差互换性安装误差X0.3mm0.3mmZ0.3mm0.3mmY0.3
9、mm0.3mm3.3 CP控制点编号CP -点编号定义如下：1CP -点按照公里数递增进行编号，其编号反映里程数；2CP -点以数字CP为数字代码；3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。举例如下：点编号含义数字代码在里程内点的位置0440301表示线路里程DK440范围内线路前进方向左侧的CP第1号点，“3代表“CP0440301轨道左侧奇数1、3、5、7、9、11等0440302表示线路里程DK440范围内线路前进方向右侧的CP第1号点，“3代表“CP0440302轨道右侧偶数2、4、6、8、10、12等自由
10、测站的点编号自由测站的点编号定义如下：自由测站点的编号应该按照日期编辑。格式为年月日，某日第一个自由测站编号为01。当某天有很多自由测站要测量，那么编号依次递增01直到两位数。举例如下：点编号测量日期自由测站的编号09081501010908260808对于有两组或以上的平面观测小组，一组自由测站编号可以从01到25，第二组可以从26到50，以此类推。4 CP控制网测量用于CP测量的仪器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；水准仪精度不低于DS1级，优先采用精密电子水准仪器。4.1 CP平面控制测量CP平
11、面控制测量应使用带目标自动搜索及测量的自动化全站仪，如：Leica 徕卡系列的：TCA1201，TCA1800，TCA2003，TRIMBLE S8等带自动观测和数据采集功能的全站仪，且全站仪应有自动气象改正设备或观测时适时输入气温、气压，每台仪器应至少配14个棱镜，使用前应对棱镜进行检测，并对每个棱镜编号，相同的点使用固定的棱镜进行观测。4.1.1全站仪机载软件的选用为了满足高速铁路施工测量中基桩控制网(CP)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CP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、2
12、C互差、指标互差、水平角互差、竖直角互差、距离互差等；2按照CP控制网外业数据采集数据的各项限差的规定，采集符合标准要求的质量合格的CP控制网原始数据；3采集过程中建立了严格的实时质量控制体系，实时检核各项限差，对不合格超限的数据要求重测；4按照CP控制网外业数据采集限差的要求，对采集数据进行筛选，最终将符合标准要求的质量合格的CP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， CP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CP平面控制网的平差计算的观测数据
13、是满足各项限差规定的合格的数据。4.1.2 CP平面网外业观测1 测量方法CP控制网采用自由设站交会网?暂规?称为“自由设站前方交会网的方法测量，自由测站的测量，从每个自由测站，将以前后各 2 x 3个 CP -点为测量目标，每次测量应保证每个点测量3次，测量方法见以下图。 测站自由站点 CP控制点 向CP点进行的测量方向、角度和距离图4.1.2-1 CP自由设站边角交会测量CP控制点距离为60m左右，且不应大于80m，观测CP点的目标距离一般为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：T温
14、度、气压以及CPI、CP点上的目标点的棱镜高测量，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 精度指标控制水平角测量的精度应按如下要求进行：1水平方向：3-42测站至CP标记点间的距离：2测回。3观测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4.1.2-2 CP平面网水平方向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互差归零前方向值较差2C值CPI平面网0.536961514996154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，并满足下表精度要求。表4.1.2-3 CP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CP平面网31mm1mm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CP点应联测。表4.1.2-4CP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CP平面网自由测站边角交会1.81.0mm1mm3mm4.1.3 与CPI、CP控制点联测与上一级C
