高速鐵路CPIII控制高程測量培訓(xùn)

1、京滬高速鐵路軌道控制網(wǎng)CP高程測量 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限責(zé)任公司二OO九年七月京滬高速鐵路軌道控制網(wǎng)CP高程測量編制者： 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司航察處 ： 夏艷軍審核者：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司航察處 ： 郭良浩（處總工程師）目 錄1. 無砟軌道高程測量執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范12. 軌道控制網(wǎng)CP高程測量12.1 CP控制網(wǎng)測量設(shè)備12.2 CP高程控制點(diǎn)精度要求12.3 CP控制點(diǎn)高程測量一般規(guī)定32.4 CP控制網(wǎng)測量方法32.5 CP控制點(diǎn)高程測量數(shù)據(jù)處理83. 特殊情況下的CP控制網(wǎng)高程測量83.1 區(qū)域沉降區(qū)的CP控制網(wǎng)高程測量83.2 連續(xù)梁等特殊結(jié)構(gòu)的CP控制網(wǎng)高程

2、測量94 CP加密高程測量及高程上橋的方法95 CP高程復(fù)測方法與技術(shù)要求106 CP控制網(wǎng)高程評估驗(yàn)收程序、標(biāo)準(zhǔn)和要求117 CP控制網(wǎng)的維護(hù)118 其它有關(guān)事宜119 上交資料11 京滬高速鐵路無砟軌道CP高程測量軌道控制網(wǎng)CP是沿線路布設(shè)的三維控制網(wǎng)，起閉于基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CP）或線路控制網(wǎng)（CP）及線路水準(zhǔn)基點(diǎn)，應(yīng)在線下工程竣工，通過沉降變形評估后施測，為無砟軌道鋪設(shè)和運(yùn)營維護(hù)的三維基準(zhǔn)。無砟軌道鐵路工程測量高程控制網(wǎng)為兩級布設(shè)，第一級為線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)（二等），第二級為軌道控制網(wǎng)（CP）高程控制測量（精密）。所有CP平高共點(diǎn)。1. 無砟軌道高程測量執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范(1)客運(yùn)專線無砟

3、軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定（鐵建設(shè)2006189號）；(2)國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范（GB/T 12897-2006）； (3)國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范（GB 12898-91）； (4)工程測量規(guī)范（GB50026-2007）；(5)精密工程測量規(guī)范（GB/T 15314-1994）。2. 軌道控制網(wǎng)CP高程測量2.1 CP控制網(wǎng)測量設(shè)備用于CP控制網(wǎng)高程測量的水準(zhǔn)儀，標(biāo)稱精度應(yīng)滿足每公里水準(zhǔn)測量往返測高差中數(shù)測量的中誤差優(yōu)于±0.3mm/km。水準(zhǔn)尺應(yīng)采用整體因瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺，與水準(zhǔn)儀配套的尺墊，其重量應(yīng)不低于3kg。與水準(zhǔn)儀配套的腳架，應(yīng)采用木質(zhì)腳架。2.2 CP高程控制點(diǎn)精度要求C

4、P控制點(diǎn)水準(zhǔn)測量應(yīng)按客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定中的“精密水準(zhǔn)”測量的要求施測。CP控制點(diǎn)高程測量工作應(yīng)在CP平面測量完成后進(jìn)行，并起閉于二等水準(zhǔn)基點(diǎn)，且一個測段聯(lián)測不宜少于三個水準(zhǔn)點(diǎn)。精密水準(zhǔn)測量采用滿足精度要求的電子水準(zhǔn)儀（電子水準(zhǔn)儀每千米水準(zhǔn)測量高差中誤差為±0.3mm），配套因瓦尺。使用儀器設(shè)備應(yīng)在檢定期內(nèi)，每年必須對測量儀器精確度進(jìn)行一次檢定，每天使用該儀器之前，根據(jù)自帶的軟件對儀器進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)。（1）精密水準(zhǔn)測量精度要求精密水準(zhǔn)測量精度要求表（mm）水準(zhǔn)測量等 級每千米水準(zhǔn)測量偶然中誤差M每千米水準(zhǔn)測量全中誤差MW限 差檢測已測段高差之差往返測不符值附合路線或環(huán)

5、線閉合差左右路線高差不符值精密水準(zhǔn)2.04.012884注：表中L為往返測段、附合或環(huán)線的水準(zhǔn)路線長度，單位km。（2）精密水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求精密水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等級每千米高差全中誤差（mm）路線長度（km）水準(zhǔn)儀等級水準(zhǔn)尺觀 測 次 數(shù)往返較差或閉合差（mm）與已知點(diǎn)聯(lián)測附合或環(huán)線精密水準(zhǔn)42DS1因瓦往返往返8注： L為往返測段、附合或環(huán)線的水準(zhǔn)路線長度，單位km。（3）精密水準(zhǔn)觀測應(yīng)符合以下要求精密水準(zhǔn)觀測主要技術(shù)要求等級水準(zhǔn)儀最低型號水準(zhǔn)尺類型視距（m）前后視距差（m）測段的前后視距累積差（m）視線高度（m）數(shù)字水準(zhǔn)儀重復(fù)測量次數(shù)光學(xué)數(shù)字光學(xué)數(shù)字光學(xué)數(shù)字光學(xué)（下絲讀數(shù)）數(shù)

6、字二等DS05因瓦503且501.01.53.06.00.32.8且0.552次精密水準(zhǔn)DS05因瓦603且601.52.03.06.00.32.8且0.452次三等DS1因瓦1001002.03.05.06.0三絲能讀數(shù)0.351次DS2雙面木尺單面條碼7575因水準(zhǔn)路線較短，故不設(shè)間歇點(diǎn)。使用雙擺位自動安平水準(zhǔn)儀時，不計(jì)算基輔分劃讀數(shù)差。對于數(shù)字水準(zhǔn)儀，同一標(biāo)尺兩次讀數(shù)差小于0.4mm。上述觀測限差超限時，重新觀測。2.3 CP控制點(diǎn)高程測量一般規(guī)定軌道控制網(wǎng)CP控制點(diǎn)的高程測量起閉于線路水準(zhǔn)基點(diǎn)， CP控制點(diǎn)與上一級水準(zhǔn)點(diǎn)的高程聯(lián)測應(yīng)采用往返測精密水準(zhǔn)測量。軌道控制網(wǎng)CP控制點(diǎn)間的高程網(wǎng)

7、測量，可采用3種水準(zhǔn)測量方法中的任意一種進(jìn)行。CP控制點(diǎn)間的高程網(wǎng)的構(gòu)網(wǎng)形式及其與上一級水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。當(dāng)采用單程觀測時，每相鄰4個CP點(diǎn)之間應(yīng)構(gòu)成水準(zhǔn)閉合環(huán)。區(qū)段之間銜接時，前后區(qū)段獨(dú)立平差重疊點(diǎn)高程差值應(yīng)滿足±3mm。滿足該條件后，后一區(qū)段CP網(wǎng)平差，應(yīng)采用本區(qū)段聯(lián)測的線路水準(zhǔn)基點(diǎn)及重疊段前一區(qū)段連續(xù)12對CP點(diǎn)高程成果進(jìn)行約束平差。當(dāng)橋面與地面間高差大于3m，線路水準(zhǔn)基點(diǎn)高程直接傳遞到橋面CP控制點(diǎn)上困難時，宜采用不量儀器高和棱鏡高的中間設(shè)站三角高程測量法傳遞。CP高程網(wǎng)外業(yè)觀測成果的質(zhì)量評定與檢核的內(nèi)容包括：測站數(shù)據(jù)檢核、水準(zhǔn)路線數(shù)據(jù)檢核，聯(lián)測線路水準(zhǔn)基點(diǎn)的高差閉合

8、差，當(dāng)CP水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過20個時還要進(jìn)行每千米水準(zhǔn)測量的高差全中誤差的計(jì)算。相鄰CP點(diǎn)高差中誤差應(yīng)不大于±0.5mm。2.4 CP控制網(wǎng)測量方法 中間設(shè)站三角高程測量法采用中間法三角高程原理，用測站點(diǎn)到CP點(diǎn)間的高差，進(jìn)一步計(jì)算出相鄰兩CP點(diǎn)間的高差，該方法類似于GPS網(wǎng)基線的差分處理，其實(shí)質(zhì)是用于減弱地球曲率與大氣折光的影響。單個測站形成的CP三角高程網(wǎng)網(wǎng)形示意圖多個測站形成的CP三角高程網(wǎng)網(wǎng)形示意圖CP三角高程網(wǎng)建網(wǎng)需注意的事項(xiàng)：1）可以根據(jù)CP平面測量的邊角觀測值，采用CP三角高程網(wǎng)建網(wǎng)測量技術(shù)，進(jìn)行CP高程網(wǎng)的建網(wǎng)測量；2）應(yīng)根據(jù)經(jīng)過球氣差改正后的自由測站到個CP點(diǎn)的單向三

9、角高差，計(jì)算相鄰點(diǎn)間的高差。3）用于構(gòu)建CP三角高程網(wǎng)的CP平面網(wǎng)觀測值，除滿足CP平面的外業(yè)觀測要求外，還要滿足各測回豎直角測量的豎盤指標(biāo)差互差和豎盤指標(biāo)差互差的限差要求。CP三角高程網(wǎng)外業(yè)觀測的主要技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)滿足下表要求。CP三角高程網(wǎng)外業(yè)觀測的主要技術(shù)指標(biāo)全站儀標(biāo)稱精度測回?cái)?shù)測回間距離較差標(biāo)志誤差測回間豎盤指標(biāo)互差測回間豎直角互差方向測量誤差1距離測量誤差 1mm+1ppm31mmX、Y、Z方向1mm964）CP三角高程網(wǎng)應(yīng)每2km與就近的線路水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行高程聯(lián)測，聯(lián)測方法應(yīng)采用獨(dú)立往返水準(zhǔn)測量的方式進(jìn)行，聯(lián)測的進(jìn)度為精密水準(zhǔn)測量。5）由不同測站測量的CP三角高程網(wǎng)中的同名高差，應(yīng)采用

10、按距離長短加權(quán)平均的方法進(jìn)行合成。6）CP三角高程網(wǎng)含有自身的閉合高程路線和與線路水準(zhǔn)基點(diǎn)構(gòu)成的符合高程路線，閉合和符合高程路線的高差閉合差、每公里高差測量的偶然中誤差以及全中誤差，應(yīng)該滿足精密水準(zhǔn)測量的相應(yīng)限差要求。7）CP高程網(wǎng)應(yīng)采用約束線路水準(zhǔn)基點(diǎn)的方法進(jìn)行嚴(yán)密平差，平差后的各項(xiàng)精度指標(biāo)應(yīng)滿足下表的要求。CP三角高程網(wǎng)平差后的精度指標(biāo)高差改正數(shù)高差中誤差高程中誤差平差后相鄰點(diǎn)高差相對中誤差1mm1mm2mm1mm單側(cè)貫通往返水準(zhǔn)測量法往測時以軌道一側(cè)的CP水準(zhǔn)點(diǎn)為主線貫通水準(zhǔn)測量，另一側(cè)的CP水準(zhǔn)點(diǎn)在進(jìn)行貫通水準(zhǔn)測量擺站時就近觀測；返測時以另一側(cè)的CP水準(zhǔn)點(diǎn)為主線貫通水準(zhǔn)測量，對側(cè)的水準(zhǔn)

11、點(diǎn)在擺站時就近聯(lián)測。往測水準(zhǔn)路線如下圖1所示：圖1 往測水準(zhǔn)路線示意圖返測水準(zhǔn)路線如下圖2所示：圖2 返測水準(zhǔn)路線示意圖觀測順序：1）光學(xué)水準(zhǔn)儀觀測奇數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篈 后視標(biāo)尺基本分劃；B 中視標(biāo)尺基本分劃；C 前視標(biāo)尺基本分劃；D 前視標(biāo)尺輔助分劃；E 中視標(biāo)尺輔助分劃；F 后視標(biāo)尺輔助分劃。偶數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篏 前視標(biāo)尺基本分劃；H 中視標(biāo)尺基本分劃；I 后視標(biāo)尺基本分劃；J 后視標(biāo)尺輔助分劃；K 中視標(biāo)尺輔助分劃；L 前視標(biāo)尺輔助分劃。2）數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測奇數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篈 后視標(biāo)尺；B 前視標(biāo)尺；C 中視標(biāo)尺；D 前視標(biāo)尺；E 中視標(biāo)尺；F 后視標(biāo)尺。偶

12、數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篏 前視標(biāo)尺；H 中視標(biāo)尺；I 后視標(biāo)尺；J 后視標(biāo)尺；K 中視標(biāo)尺；L 前視標(biāo)尺。單程閉合環(huán)水準(zhǔn)測量法CP點(diǎn)之間的水準(zhǔn)路線，采用下圖3所示的水準(zhǔn)路線形式進(jìn)行。僅第一環(huán)和最后一個環(huán)各邊往返觀測，由往測轉(zhuǎn)為返測時，兩支標(biāo)尺應(yīng)互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。圖3 CP點(diǎn)之間的水準(zhǔn)路線示意圖觀測順序：1) 光學(xué)水準(zhǔn)儀觀測奇數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篈 后視標(biāo)尺基本分劃；B 前視標(biāo)尺基本分劃；C 前視標(biāo)尺輔助分劃；D 后視標(biāo)尺輔助分劃。偶數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篍 前視標(biāo)尺基本分劃；F 后視標(biāo)尺基本分劃；G 后視標(biāo)尺輔助分劃；H 前視標(biāo)尺輔助分劃。2) 數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測奇數(shù)測站照

13、準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篈 后視標(biāo)尺；B 前視標(biāo)尺；C 前視標(biāo)尺；D 后視標(biāo)尺。偶數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃順序?yàn)椋篍 前視標(biāo)尺；F 后視標(biāo)尺；G 后視標(biāo)尺；H 前視標(biāo)尺。測站數(shù)為偶數(shù)，一般為6或8個。2.5 CP控制點(diǎn)高程測量數(shù)據(jù)處理在數(shù)據(jù)存儲之前，必須對觀測數(shù)據(jù)作各項(xiàng)限差檢驗(yàn)。檢驗(yàn)合格時，進(jìn)行必要順序整理，計(jì)算與檢核者簽名后進(jìn)行存儲。檢驗(yàn)不合格時，對不合格測段整體重測，至合格為止。CP控制點(diǎn)高程測量應(yīng)嚴(yán)密平差，平差計(jì)算取位下表中精密水準(zhǔn)測量的規(guī)定執(zhí)行。精密水準(zhǔn)測量計(jì)算取位等級往（返）測距離總和（km）往（返）測距離中數(shù)（km）各測站高差（mm）往（返）測高差總和（mm）往（返）測高差中數(shù)（mm）高程（m

14、m）精密水準(zhǔn)0.010.10.010.010.10.1水準(zhǔn)網(wǎng)平差包括經(jīng)典平差、擬穩(wěn)平差及偽逆平差。無砟軌道高速鐵路精密工程測量，不僅需要精密儀器和嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，更重要的是采用合理可行的測量數(shù)據(jù)平差處理方法。TSDI_HRSADJ精密工程測量平差軟件中包含專門針對高精度工程測量的高程數(shù)據(jù)處理方法，具有水準(zhǔn)網(wǎng)平差，水準(zhǔn)閉合環(huán)能自動搜索并計(jì)算的功能，可采用經(jīng)典平差、擬穩(wěn)平差和偽逆平差三種不同平差模式下平差，且平差結(jié)果可相互轉(zhuǎn)換。3. 特殊情況下的CP控制網(wǎng)高程測量3.1 區(qū)域沉降區(qū)的CP控制網(wǎng)高程測量區(qū)域沉降區(qū)的CP控制網(wǎng)高程測量，所使用的二等水準(zhǔn)基點(diǎn)，應(yīng)該是最近一個月左右復(fù)測的最新成果。時間間

15、隔長的二等水準(zhǔn)基點(diǎn)高程坐標(biāo)不能如實(shí)反映高程近況，使用時應(yīng)當(dāng)注意。CP建網(wǎng)必須在沉降評估通過之后進(jìn)行。CP控制網(wǎng)高程測量結(jié)束后，如果間隔時間長沒有鋪軌，應(yīng)該重新進(jìn)行二等水準(zhǔn)復(fù)測和CP高程復(fù)測，復(fù)測成果合格后方能鋪軌。 CP高程復(fù)測后，發(fā)現(xiàn)高程沉降較大，超出規(guī)范要求，常規(guī)方法不能解決，需要調(diào)整設(shè)計(jì)坡度時，應(yīng)及時通報總體組相關(guān)負(fù)責(zé)人，協(xié)商解決。3.2 連續(xù)梁等特殊結(jié)構(gòu)的CP控制網(wǎng)高程測量大跨度連續(xù)梁等特殊結(jié)構(gòu)的CP控制網(wǎng)高程測量，是整個CP高程測量的一個難點(diǎn)。由于連續(xù)梁中間的CP標(biāo)志不是設(shè)在固定端，其平面和高程坐標(biāo)會隨著橋梁的上端的伸縮形變（溫度等因素）而變化，因此連續(xù)梁中間位置的CP高程在復(fù)測時，

16、有可能超限。通常要求鋪軌時在與測量時相同外部氣候條件下進(jìn)行。南京大勝關(guān)長江大橋及濟(jì)南黃河大橋等超大跨度的特大橋，其高程的解決方案需等CP高程成果出來后再根據(jù)實(shí)際情況研究解決。建議作為科研攻關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行研究。4 CP加密高程測量及高程上橋的方法CPII加密測量按照二等水準(zhǔn)要求進(jìn)行，加密點(diǎn)可以設(shè)在一般地面，也可設(shè)在橋上。當(dāng)橋面與地面間高差大于3m，地面水準(zhǔn)點(diǎn)高程無法直接傳遞到橋面CP點(diǎn)上時，應(yīng)選擇橋面與地面間高差較小的地方進(jìn)行CP點(diǎn)高程上橋測量。高程上橋測量可采用不量儀器高和棱鏡高的中間設(shè)站三角高程測量與幾何水準(zhǔn)測量相結(jié)合方法進(jìn)行。中間設(shè)站三角高程測量應(yīng)滿足表4.3的主要技術(shù)要求。采用該方法傳遞高程

17、時，前后視必須使用同一個棱鏡，且觀測過程必須確保棱鏡高度不變。儀器到棱鏡的距離宜小于100m。儀器到前視棱鏡和后視棱鏡的距離應(yīng)盡量相等，一般差值不宜超過5m。觀測時，應(yīng)測量溫度、氣壓值，并進(jìn)行邊長改正。高程引上橋后的高差（三角高程高差）需注意與相連段的水準(zhǔn)基點(diǎn)構(gòu)成閉合環(huán)，檢查閉合環(huán)中每段高差的往返不符值、環(huán)閉合差等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，保證三角高程有檢校過程。表4.3 不量儀器高和棱鏡高的三角高程測量技術(shù)要求垂直角測量距離測量測回?cái)?shù)兩次讀數(shù)差 （）測回間指標(biāo)差互差（）測回間豎直角互差（）測回?cái)?shù)每測回讀數(shù)次數(shù)四次讀數(shù)互差 mm測回間距離互差mm4±4.0±5.0±5.044

18、±3.0±5.0中間設(shè)站三角高程測量方法，就是在沒有儀器高和棱鏡高量取誤差的情況下，求出點(diǎn)A和點(diǎn)B的高差。其測量原理，見下圖4所示。 不量儀器高、棱鏡高的中間設(shè)站三角高程測量原理示意圖也可在同一側(cè)設(shè)置觀測點(diǎn)，如圖5：5 CP高程復(fù)測方法與技術(shù)要求CP高程復(fù)測的方法和技術(shù)要求需要滿足規(guī)范要求，按照精密水準(zhǔn)測量技術(shù)要求進(jìn)行復(fù)測。CP高程網(wǎng)復(fù)測采用的精度指標(biāo)、計(jì)算軟件及聯(lián)測上一級線路水準(zhǔn)基點(diǎn)的方法和數(shù)量均應(yīng)與原測相同。CP點(diǎn)復(fù)測與原測成果的高程較差應(yīng)±3mm，且相鄰點(diǎn)的復(fù)測與原測高程成果增量較差應(yīng)±2mm。較差超限時應(yīng)結(jié)合線下工程結(jié)構(gòu)和沉降評估結(jié)論進(jìn)行分析判斷

19、，并根據(jù)分析結(jié)論采取補(bǔ)測或重測措施。高程成果增量較差應(yīng)按式計(jì)算：Hij=（Hj Hi）復(fù) （Hj Hi）原6 CP控制網(wǎng)高程評估驗(yàn)收程序、標(biāo)準(zhǔn)和要求CP控制網(wǎng)高程評估驗(yàn)收程序與平面相同，其成果報告、技術(shù)報告、平差計(jì)算報告與CP控制網(wǎng)平面一起成冊，不單列。CP控制網(wǎng)高程驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是檢查外業(yè)數(shù)據(jù)表格、測段往返測高差不符值超限、 每千米高差偶然中誤差M、附合路線或環(huán)線閉合差及每千米高差全中誤差MW等一系列精密控制測量的技術(shù)數(shù)據(jù)及指標(biāo)，滿足精密控制測量的規(guī)范要求。CP控制網(wǎng)高程評估驗(yàn)收要求：按照京滬高速鐵路無砟軌道CP評估實(shí)施細(xì)則，提交評估驗(yàn)收報告。按照標(biāo)準(zhǔn)固定格式由外業(yè)提供觀測數(shù)據(jù)和成果報告、評估單位獨(dú)立計(jì)算和評估、業(yè)