(5)《工程測量學》第2章線路設計階段的測繪工作(II)

測繪科學與工程學院第2章線路設計階段的測繪工作II工程測量學多媒體課件分節(jié)目錄2.1線路設計的有關(guān)知識2.2線路初測階段的測量工作2.3線路定測階段的測量工作2.4線路縱橫斷面圖的測繪2.5既有線路測量2.6航測、遙感技術(shù)中線路勘測中的應用補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設2.4線路縱橫斷面的測繪斷面圖是根據(jù)斷面外業(yè)測量資料繪制而成，非常直觀地體現(xiàn)了地面現(xiàn)狀的起伏狀況，是工程設計和施工中的重要資料，也是鐵路、公路設計的基礎文件之一。2.4線路縱橫斷面的測繪線路縱斷面圖表示了沿中線方向的地勢起伏形狀，設計中用于研究線路空間線型的起伏布置。線路橫斷面圖則反映了各中樁處垂直于線路中線方向的地面起伏情況，設計人員結(jié)合當?shù)氐牡匦?、地質(zhì)、氣候和水文等自然因素，用于確定橫斷面的形式、各部分位置和尺寸，并為路基土石方量的計算提供依據(jù)。2.4線路縱橫斷面的測繪一、線路縱斷面的測繪線路的平面位置在實地測設之后，應測出各里程樁處的高程。從而繪制表示沿線起伏情況的縱斷面圖，以便進行線路縱向坡度、橋面位置、隧道洞口位置的設計。后視前視中視后視前視中視2.4線路縱橫斷面的測繪一、線路縱斷面的測繪①②③④⑤①②⑤③④⑥⑦⑧2.4線路縱橫斷面的測繪一、線路縱斷面的測繪后視前視中視后視前視中視2.4線路縱橫斷面的測繪2.4線路縱橫斷面的測繪2.4線路縱橫斷面的測繪一、線路縱斷面的測繪2.4線路縱橫斷面的測繪一、線路縱斷面的測繪線路縱斷面圖是以中樁的里程為橫坐標，以其高程為縱坐標而繪制的。常用的里程比例尺有1:2000和1:1000。為明顯表示地形起伏狀態(tài)，通常使高程比例尺為水平比例尺的10～20倍。2.4線路縱橫斷面的測繪一、線路縱斷面的測繪平面曲線及其要素豎曲線及其要素水準點及位置水準點及位置2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪在鐵路、公路設計中，線路的橫斷面圖用以滿足路基、隧道、橋涵、站場等專業(yè)設計以及計算土石方數(shù)量等方面的要求。橫斷面圖是設計路基橫斷面、計算土石方和施工時確定路基填挖邊界的依據(jù)。橫斷面測量的寬度，由路基寬度及地形情況確定，一般在中線兩側(cè)各測15～50m。2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪(一)確定橫斷面方向在線路上，一般應在曲線控制點、公里樁和線路縱、橫向地形明顯變化處測繪橫斷面。在大中橋頭、隧道洞口、擋土墻等重點工程地段，適當加密橫斷面。橫斷面的方向，在直線地段與線路方向垂直；在曲線地段與各點的切線方向垂直。其確定方法可用方向架、經(jīng)緯儀等進行。2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪(二)橫斷面上點位的測定經(jīng)緯儀：宜用于地形起伏變化大的山區(qū)。將儀器置于中線樁上，讀取中線樁兩側(cè)各地形變化點的視距和垂直角，計算各觀測點相對中樁的水平距離與高差。水準儀皮尺法：適用于施測橫斷面較寬的平坦地區(qū)。由方向架定斷面方向，皮尺量距，水準儀測量高差。全站儀：將儀器置于中線樁上，直接測量中線樁兩側(cè)各地形變化點的水平距離與高差。2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪(二)橫斷面上點位的測定——水準儀皮尺法2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪(二)橫斷面上點位的測定——水準儀皮尺法2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪(二)橫斷面上點位的測定——數(shù)據(jù)記錄2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪(三)繪制橫斷面圖繪制橫斷面圖的縱橫比例尺相同，一般采用1:100或1:200。根據(jù)橫斷面測量中得到的各點間的平距和高差，檢驗橫斷面測量成果，橫斷面測量檢測限差為：檢查點至中樁的高差檢查點至中樁的水平距離單位均為m2.4線路縱橫斷面的測繪二、線路橫斷面的測繪(三)繪制橫斷面圖在橫斷面圖上應標定中樁位置和里程，并逐一將地面特征點畫在圖上，再連接相鄰點，即繪出橫斷面圖。2.5既有線路測量為了增強鐵路、公路的運輸能力，除修建新線之外，對既有線路進行技術(shù)改造也是一種有效措施。既有線路的勘測設計與新建線路一樣，即：

方案研究

→初測

→

初步設計

→定測

→

施工設計2.5既有線路測量既有線勘測的主要特點是：勘測基本上沿著既有線進行，較之新線勘測減少了大量的選線測量工作，其主要內(nèi)容之一是對既有線路及各種建筑物作詳細測繪。既有線路測量的主要內(nèi)容有：既有線里程丈量線路調(diào)繪高程測量橫斷面測量線路平面測繪地形測繪站場測繪設備調(diào)查等2.5既有線路測量

GPSRTK技術(shù)進行既有線路測量時，基準站安置在道軌旁的已知點上，流動站安置在可在軌道上開行的任何一種平板車上，隨著平板車的運動，RTK測量系統(tǒng)將實時地得出線路中線各點的三維坐標，一次性完成平面與高程測量。天寶GEDO軌道測量系統(tǒng)瑞士安伯格GRP一體化軌道測量系統(tǒng)2.5既有線路測量一、里程丈量

里程丈量是為了在既有線路上定出千米樁、百米樁和加樁的位置，作為勘測設計和施工的里程依據(jù)，也是既有線平面坐標計算的長度依據(jù)。2.5既有線路測量二、線路調(diào)繪

線路調(diào)繪又稱為橫向測繪，是對既有線路兩側(cè)30～50m以內(nèi)的地物、地貌進行調(diào)查和測繪。其目的是作為修改和補充既有線平面圖、拆遷建筑物、路基加寬、防護、排水系統(tǒng)布置以及第二線左右側(cè)選擇等意見的依據(jù)。2.5既有線路測量二、線路調(diào)繪2.5既有線路測量三、高程測量沿線路檢測已有水準點和補設新的水準點，測量沿線所有百米樁和加樁處鋼軌頂面的高程。測量工作分為水準點高程測量和中樁高程測量。2.5既有線路測量四、站場測繪站場平面圖的比例尺為1:2000或1:1000，其測繪范圍根據(jù)需要確定，除了要測繪站場及其周圍的地形外，還要對站內(nèi)既有建筑和設備進行測繪。測量的主要工作有：基線測量、高程測量、橫斷面測量、站場平面測繪、地形測繪、站內(nèi)股道及線路測量、道岔測量等。2.5既有線路測量五、橋涵測量既有橋涵丈量應在調(diào)查和有關(guān)資料的基礎上進行。丈量的數(shù)據(jù)必須核對，并查明各部位的建筑材料等有關(guān)情況。2.6航測、遙感技術(shù)在線路勘測中的應用線路勘測設計的過程可分為外業(yè)勘測和內(nèi)業(yè)設計。內(nèi)業(yè)設計主要取決于計算機硬、軟件水平的提高與發(fā)展；外業(yè)勘測主要是地形數(shù)據(jù)采集的高精度與自動化，這取決于各種新技術(shù)、先進設備的支持。2.6航測、遙感技術(shù)在線路勘測中的應用地形數(shù)據(jù)的獲取野外實測已有地形圖的數(shù)字化航測遙感方法GPS和全站儀等方法手扶跟蹤數(shù)字化全自動數(shù)字化全數(shù)字測圖模擬法解析法遙感判譯2.6航測、遙感技術(shù)在線路勘測中的應用隨著計算機技術(shù)、信息技術(shù)、光電技術(shù)、測繪技術(shù)、遙感技術(shù)等高新技術(shù)的進步以及學科的相互交叉和滲透、相互影響和促進，線路勘測設計技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。從技術(shù)發(fā)展的角度看，全球定位系統(tǒng)、航空攝影測量、遙感以及地理信息系統(tǒng)為線路的勘測設計提供了有力的技術(shù)支持。2.6航測、遙感技術(shù)在線路勘測中的應用勘測設計一體化線路勘測地形數(shù)據(jù)采集與處理的自動化和DTM技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫、線路CAD緊密結(jié)合成一個有機的整體，可實現(xiàn)地面數(shù)據(jù)采集、資料獲取、數(shù)據(jù)處理、道路設計與優(yōu)化直至成果輸出等線路勘測設計全過程都自動傳遞，達到勘測與設計信息的真正共享，將形成覆蓋數(shù)據(jù)采集與處理、線路初步設計、施工設計到輸出設計文件的路線設計全過程的一體化。計算機不僅參與勘測設計計算繪圖工作，而且還參與勘測設計各階段工作的管理、協(xié)調(diào)和質(zhì)量控制等，這就是所謂的勘測設計一體化。2.6航測、遙感技術(shù)在線路勘測中的應用勘測設計一體化基于航測數(shù)據(jù)采集的公路測設一體化總體框架補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設徐萬鵬補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設徐萬鵬，男，1967年11月出生，河南淅川人，1990年畢業(yè)于武漢測繪科技大學。碩士研究生學歷。中鐵十五局集團京滬高鐵指揮部副指揮長，教授級高級工程師。全國五一勞動獎章鐵道部青年科技拔尖人才詹天佑中國鐵建青年獎鐵道部火車頭獎章中國鐵建勞動模范先后獲得省、部級科技進步一等獎2項，二等獎2項，洛陽市青年科技獎2項。在國際會議和國家核心期刊上發(fā)表學術(shù)論文16篇。/g732/s1796/t25180.aspx補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設徐萬鵬補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設國際鐵路聯(lián)盟對高速鐵路的定義：通過改造原有線路，使營運速率達到每小時200公里以上，或者專門修建新的“高速新線”，使營運速率達到每小時250公里以上的鐵路系統(tǒng)。時速100～120公里稱為常速；時速120～160公里稱為中速或準高速；時速160～200公里稱為快速；時速200～400公里稱為高速；時速400公里以上稱為特高速。

中國對速度的界定到2014年底，中國高鐵運營里程將達到16500公里，約占世界總里程的2/3；“四縱四橫”高鐵路網(wǎng)主骨架已經(jīng)大部分建成。補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設1、高速鐵路的分類2、高速鐵路修建過程3、高速鐵路工程分類和測量要求4、高速鐵路測量關(guān)鍵技術(shù)5、高速鐵路測量控制網(wǎng)分級6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則7、測量基準和精度匹配問題8、CPⅢ網(wǎng)布設9、三網(wǎng)合一技術(shù)補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設優(yōu)點：技術(shù)成熟，經(jīng)濟，與既有路網(wǎng)的兼容性好缺點：噪聲大。按驅(qū)動方式劃分輪軌系統(tǒng)高速鐵路磁懸浮鐵路優(yōu)點：速度快，噪聲小缺點：技術(shù)不成熟且造價高，與既有路網(wǎng)不兼容上海磁懸浮——世界唯一磁懸浮營運線路列車在鋼軌上運行列車懸浮在軌道上1、高速鐵路的分類補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設1、高速鐵路分類優(yōu)點：軌道穩(wěn)固、線路平順，運營維護工作量小缺點：造價高。輪軌系統(tǒng)按照道床結(jié)構(gòu)劃分無砟軌道系統(tǒng)有砟軌道系統(tǒng)優(yōu)點：造價低缺點：線路不穩(wěn)定，晝間運營，夜間維護，運營維護成本高補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設1、高速鐵路分類Ⅱ型雙塊系統(tǒng)Ⅰ雙塊系統(tǒng)無砟軌道系統(tǒng)分類雙塊式無砟軌道系統(tǒng)板式無砟軌道系統(tǒng)Ⅰ型板式系統(tǒng)Ⅱ板式系統(tǒng)補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設澆筑軌道板間的接縫軌道板縱連與鎖定形成帶狀受力結(jié)構(gòu)灌注CA砂漿填充層軌道板與底座板耦合軌道板鋪設和精調(diào)亞毫米級精度(0.3mm)2、高速鐵路修建過程(以CRTSⅡ型板為例介紹)下部主體工程施工橋梁、隧道、路基、涵洞厘米級精度下部主體工程底座板或支撐層下部主體工程支承層或底座板施工毫米級精度(3mm)下部主體工程底座板或支撐層底座板或支撐層通過鎖件張拉寬接縫無砟軌道成型補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設3、高速鐵路工程分類和測量要求下部主體工程施工橋梁、隧道、路基、涵洞厘米級精度線下工程鋼軌鋪設和軌道精調(diào)

精度0.3毫米澆筑軌道板間的接縫軌道板縱連與鎖定灌注CA砂漿填充層軌道板鋪設和精調(diào)亞毫米級精度(0.3mm)支承層或底座板施工毫米級精度(3mm)基礎承軌結(jié)構(gòu)軌道扣件軌道系統(tǒng)除了嚴格控制沉降和變形外，其它方面與傳統(tǒng)鐵路測量并無本質(zhì)區(qū)別精密工程測量獨立測量基準三網(wǎng)合一技術(shù)專用測量工具特殊測量手段強調(diào)相對精度精密測量設備補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設4、高速鐵路測量關(guān)鍵技術(shù)變形控制和精密測量技術(shù)是高速鐵路建設中與測量相關(guān)的兩大關(guān)鍵技術(shù)。高速鐵路實現(xiàn)列車高速行駛的前提條件：軌道系統(tǒng)的高穩(wěn)定性一次性建成穩(wěn)固、可靠的線下工程；嚴格控制沉降和變形。軌道系統(tǒng)的高平順性精密測量技術(shù)：測量精度0.3mm；特殊測量手段：嚴格控制誤差傳遞和積累，確保軌道平順補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設5、高速鐵路測量控制網(wǎng)分級平面控制網(wǎng)分四級，逐級向下控制；高程控制網(wǎng)為二等水準網(wǎng)。第一級為框架控制網(wǎng)，簡稱為CP0網(wǎng)；第二級為基礎平面控制網(wǎng)，簡稱CPⅠ網(wǎng)；第三級為線路平面控制網(wǎng)，簡稱CPⅡ網(wǎng)；第四級為軌道控制網(wǎng)，簡稱CPⅢ網(wǎng)。補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設5、高速鐵路測量控制網(wǎng)分級補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設5、高速鐵路測量控制網(wǎng)分級補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設5、高速鐵路測量控制網(wǎng)分級控制網(wǎng)測量方法相鄰點的相對中誤差(mm)點間距CP0GPS20約50kmCPⅠGPS10約4000mCPⅡGPS8600～800m附合導線8400～800mCPⅢ自由測站邊角交會1點對間距50～70m二等水準二等水準測量高差中誤差2mm/km約2000m說明：1、相鄰點的相對中誤差指X、Y坐標分量中誤差。

2、相鄰CPⅢ點高程的相對中誤差為0.5mm。補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——框架控制網(wǎng)(CP0)布設在線路初測前布網(wǎng)和測量，用靜態(tài)GPS技術(shù)建網(wǎng)；點間距約50km，應與IGS參考站或國家A、B級GPS點聯(lián)測；聯(lián)測點數(shù)不少于2個，且均勻分布；每個點上的獨立基線不小于3條，采用精密星歷解算基線；要求全線一次性布設、測量和整體平差。CP0CP0CP0CP0CP0補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——基礎平面控制網(wǎng)(CPⅠ)在線路初測階段建立，用靜態(tài)GPS技術(shù)建網(wǎng)；點間距約4km，隧道段應在洞口處加設一對CPⅠ點；由三角形、大地四邊形構(gòu)成的帶狀網(wǎng)，附合在CP0網(wǎng)上；全線一次布網(wǎng)、測量和整體平差；整網(wǎng)三維約束和無約束平差在2000國家大地坐標系中進行；GPS測量的空間直角坐標分區(qū)、分帶投影帶至工程獨立坐標系中CP0CPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCP0補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——線路控制網(wǎng)(CPⅡ)在線路定測階段建立，用靜態(tài)GPS技術(shù)或精密導線建網(wǎng)；沿線路每600～800m布設一個點(隧道洞內(nèi)每300～600m布設一對點)；由三角形、大地四邊形連接成的帶狀網(wǎng)，并附合在CPⅠ網(wǎng)上；隧道段，采用四至六條邊的導線環(huán)布網(wǎng)，并附合在洞口CPⅠ點上全線應一次布網(wǎng)、測量和整體平差。CPⅠCPⅡCPⅠCPⅡCPⅡCPⅡCPⅡCPⅡCPⅡ補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)在線下主體完工、沉降變形趨于穩(wěn)定后建立，用精密測量機器人施測；平面和高程共點的三維控制網(wǎng)，控制點埋設強制對中裝置；平面控制基準是CPⅠ或CPⅡ點；自由設站后方邊角交會方式布設，網(wǎng)形規(guī)則；軌道系統(tǒng)施工和運營維護的控制基準；數(shù)據(jù)處理采用傳統(tǒng)平面、高程平差或三維平差。自由設站點補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)強制對中裝置常規(guī)強制對中裝置補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)強制對中裝置通用強制對中裝置轉(zhuǎn)接盤轉(zhuǎn)接桿預埋件轉(zhuǎn)接頭補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)強制對中裝置強制對中模式一補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設6、布網(wǎng)方法及數(shù)據(jù)處理原則——軌道控制網(wǎng)(CPⅢ)強制對中裝置強制對中模式二補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設7、測量基準和精度匹配問題高速鐵路線下基礎工程施工，其測量控制網(wǎng)可以基于國家統(tǒng)一基準。確保新建工程不與既有建筑發(fā)生矛盾和沖突；便于地理信息的統(tǒng)一。軌道系統(tǒng)施工前，需要在線下基礎工程的永久結(jié)構(gòu)物上，重新建立基于工程獨立坐標系下的CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ三網(wǎng)合一的精密控制網(wǎng)。實現(xiàn)最佳精度匹配：相鄰CPⅠ點的相對精度應優(yōu)于7mm；相鄰CPⅡ點的相對精度應優(yōu)于3mm。補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設7、測量基準和精度匹配問題軌道控制網(wǎng)(CPⅢ網(wǎng))是精密三維控制網(wǎng)。工程獨立坐標系應確保軌面上的長度投影變形不大于10mm/km。這一要求的依據(jù)是：高速鐵路軌道系統(tǒng)是狹長結(jié)構(gòu)，凈寬很小(通常小于10m)，施工測量時，現(xiàn)場實測距離因長度投影變形而引起的橫向誤差(通常小于0.1mm，軌道平順性要求是0.3mm)可以小到忽略不計的程度。補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設8、CPⅢ網(wǎng)布設——點位CPⅢ控制點成對且對稱布置，點間距9米～15米，點對間距約60米，網(wǎng)形非常規(guī)則。CPⅢ點要永久保存，需埋設在專用觀測墩。路基段：專用觀測墩補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設8、CPⅢ網(wǎng)布設——點位CPⅢ控制點成對且對稱布置，點間距9米～15米，點對間距約60米，網(wǎng)形非常規(guī)則。CPⅢ點要永久保存，需埋設在專用觀測墩。橋梁段：橋梁防護墻CPIII點永久保存補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設8、CPⅢ網(wǎng)布設——點位CPⅢ控制點成對且對稱布置，點間距9米～15米，點對間距約60米，網(wǎng)形非常規(guī)則。CPⅢ點要永久保存，需埋設在專用觀測墩。隧道段：隧道邊墻補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設8、CPⅢ網(wǎng)布設——平面測量觀測：CPⅢ觀測條件苛刻，一般要求在夜間或陰天，用邊角交會自由設站模式，向前、后各3對CPⅢ點進行全圓法方向和距離的全自動化觀測。每測站至少測量三個測回，測站之間重疊4對點。自由設站點補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設8、CPⅢ網(wǎng)布設——平面測量處理：全站儀的測量成果要在工程獨立坐標系中，利用聯(lián)測的CPⅡ點作為強制約束點，分段進行約束平差，求得CPⅢ點的平面坐標。分段長度不能小于四公里，平差方法為常規(guī)平面網(wǎng)平差。精度要求：點位絕對精度優(yōu)于2mm，相鄰點的相對精度優(yōu)于1mm。自由設站點補充：高速鐵路控制網(wǎng)的布設8、CPⅢ網(wǎng)布設——平面測量CPⅢ測量通常按照間隔2對點設站的形式向前推進；施工干擾或觀測條件不佳時可采用間隔1對點設站的形式向前推進；自由設站點

全站儀觀測方向可以直接在CPⅡ點上安置儀器進行CPⅡ