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京石高铁毕业设计论文

黄河水利职业技术学院

毕业论文（设计）

京石客运专线

无砟轨道铺设GRP测量

学生姓名：

赵凯志学号：

2008020716

指导教师：

朱曙光职称：

讲师

齐志远职称：

工程师

专业：

工程测量技术

系（部）：

测绘工程系

2011年5月20日

京石客运专线

无砟轨道铺设GRP测量

摘要

赵凯志

（黄河水利职业技术学院河南开封475003）

本次实习在武汉锐进铁路发展有限公司实习，此次实习主要进行的是京石客专无砟轨道铺设GRP坐标测量。

就好像在进行数字化测图碎步点坐标采集之前要进行图根控制测量一样，在测量GRP坐标之前，必须要进行GRP测量---即GRP控制测量。

测量GRP平面控制网的时候，采用的设站方法是以后方交会为主，仪器多以Leica全站仪为主。

在设站的时候，采用激光对中，补偿器精平。

在测量GRP高程控制网的时候，采用的是“后前前后”的观测程序，依次观测4条边。

当GRP控制测量工作结束之后，下面的测量工作就是GRP放样了，此时放出来的位置不是很精确，要经过后期的精确测量才能获取真正的GRP坐标。

放样的时候，设站依然采用的是后方交会的方法，以四个棱镜作为后视点。

放样完毕之后，当GRP标志做好之后，我们就可以对GRP坐标进行平面坐标测量和高程坐标测量了。

测量GRP平面坐标的时候，依然要采用后方交会的方法进行设站，设站需要两个GRP控制点坐标。

但是每次要八个GRP去控制定向。

在测量坐标的时候，通常对GRP点位坐标要进行三个测回的测量，对GRP控制点要进行四个测回的测量。

对于高程测量，我们采用的是Trible水准仪，采用“后前”的观测程序和中间点测量的方法获取GRP的高程。

关键词：

后方交会，GRP，中间点测量

黄河水利职业技术学院

学生毕业设计指导教师意见

设计课题：

京石客运专线无砟轨道铺设GRP测量

指导教师意见：

是否同意参加答辩：

同意（）不同意（）

指导教师签名：

第1章绪论

1.1任务来源

为统一京石城际铁路轨道基准点（GRP）测量，保证轨道精调高效高质完成，根据京石城际高速铁路有限公司计划安排，按照《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》和《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》文件，武汉锐进铁路发展有限公司对京石城际高速铁路GRP测量技术方案进行编制。

1.2测区概况

京石客运专线北起北京西站，经涿州、保定、定州、正定国际机场，至石家庄南站，全线总长281公里，共设北京西、新涿州、新高碑店、新保定、新定州、正定国际机场、石家庄南7个车站。

列车类型为动车组，项目投资估算总额为438.7亿元，其中工程投资402.7亿元，动车组购置费36亿元，由铁道部和北京市、河北省合资建设，部分资金将使用国家开发银行贷款。

此外，为了配合新线开通，铁路部门还将配套建设动车运用设施和北京、石家庄铁路枢纽工程。

据介绍，该线速度目标值为350公里/小时。

力争在2011年竣工通车。

国家发改委作出批复，同意新建北京至石家庄铁路客运专线。

通车后，北京与石家庄之间将实现铁路公交化，现在3个多小时的路程，届时只需一个半小时。

此外，批复要求，客运专线建设期间要加强管理，落实征地拆迁、环境保护等相关政策和措施，严格控制项目总投资。

同时，客运专线作为合资铁路，应严格按照《公司法》及有关规定规范化运作，维护投资各方的权益。

京石铁路客运专线于2008年10月7日在河北省涿州市码头镇举行开工动员大会，宣布开工。

1.3工作内容

根据京石城际铁路有限公司计划安排，按照《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》和《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》文件要求，在GRP控制网测量评估验收后和轨道板施工前，要进行GRP测量，我们在保定区段进行GRP平面和高程的测量，采用国际最先进的TrimbleDiniSeries水准仪和Leica全站仪进行测量。

GRP测量的主要内容包括：

（1）GRP放样

（2）GRP埋设与编号

（3）GRP的平面测量和高程测量

第2章技术依据

1．《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设【2006】189号）；

2．《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》（铁建设函【2009】674号）；

3．《客运专线铁路轨道工程施工技术指南》（TZ211-2005）；

4．《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）；

5．《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【2007】85）；

6．《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【2009】20号）；

7．《精密工程测量规范》（GB/T15314-1994）；

8．《工程测量规范》（GB50026-2007）；

9．《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）；

10．《京石城际高速铁路GRP测量技术方案》（2009年7月）；

第3章GRP控制网测量

我们在进行GRP的测量之前，必须要进行GRP（高铁控制网）的布设和测量，就好像我们在进行数字化测图的时候，如果我们要获取碎步点的坐标时，必须要进行图根控制网的布设和量测。

当我们获取GRP控制点的坐标之后，我们就可以进行GRP的量测！

GRP是指轨道基准点。

在高速铁路轨道测量中,GRP点在CRTSI型板应用就是结合CRTSI型板与CRTSII型板各自优势的基础上，提出的改良施工方案。

这一测量方法不但保证了施工测量中的精度，还提高了施工进度。

因此GRP点的测设直接影响轨道板铺设后的精度和质量。

　　京石城际铁路轨道板精调结合CRTSI型板与CRTSII型板各自优势的基础上，提出了用精调标架和GRP点的测量方法。

全站仪在两个GRP控制点上做已知点建站，测量放置在CRTSⅠ型板上螺栓孔精调标架上的棱镜后，可以测量出该棱镜所处位置的实测三维坐标，根据坐标可以确定它在线路中的里程，经过软件的里程推算，得出该处的理论三维坐标，软件计算实测和理论坐标的偏差，将偏差值显示在显示器上，根据偏差对CRTSⅠ型板进行调整。

为保证测量精度，左右线应分开进行调整。

这一测量方法不但保证了施工测量中的精度，提高了施工进度，同时也保留了现场测量成果，为后处理数据检查、分析与报表生成提供了有效的依据。

下面我们先简要谈一下GRP控制网

3.1GRP控制点的布设

GRP控制点距离布置一般为60m左右，且不应大于80m,GRP控制点布设高度应与轨道面高度保持一致的高度间距。

（一）一般路基地段宜布置在接触网杆上，见下面图1

图1路基布置示意图

注：

GRP控制点距离设计轨面高差一般为300mm左右。

（二）当路基地段没有施工接触网杆时可以在路基上布置临时控制点桩或布置在已施工的接触网杆的基座上，见下面图2

注：

临时控制点桩在施工时应加4根直径为6mm的钢筋

图2GRP控制点

（三）桥梁上一般布置在防护墙上，见下面示意图3

图3桥梁控制点布置图

注：

GRP控制点距防护墙表面50mm左右。

（四）隧道里一般布置在电缆槽顶面以上30—50厘米的边墙内衬上，见下面示意图4

图4隧道布置图

注：

标记点设置在内衬上，位距电缆槽边墙表面30-50cm左右。

（五）GRP控制点的安装：

当接触网杆或临时标记桩为钢筋混凝土杆时，将锚固螺栓固定在引导孔上；

当接触网杆或临时标记桩为钢架时，可以将标记点锚固螺栓焊接或栓接在钢架上。

安装标记销钉（在不使用时可以将该销钉取下保存）。

安装反射镜（在不使用时可以将该反射镜及销钉取下保存）。

（六）GRP控制点编号的标注应全线统一采用大小为4cm的正楷字体刻绘，并用白色油漆抹底，绿色油漆填写编号字体。

（3）GRP控制网标记点的编号

CPIII-网络的点编号定义如下：

CPIII-点按照公里数递增进行编号，其编号反映里程数。

CPIII-点以数字GRP为数字代码

所有处于线路下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。

举例如下表1：

表1“自由测站”法CPIII-网络的点编号体系

点编号

含义

数字代码

在里程内点的位置

0356301

表示线路里程DK356范围内线路前进方向左侧的GRP第1号点，“3”代表“GRP”

0356301

（轨道左侧）奇数

1、3、5、7、9、11等

0356302

表示线路里程DK1356范围内线路前进方向右侧的GRP第1号点，“3”代表“GRP”

0356302

（轨道右侧）偶数

2、4、6、8、10、12等

自由设站点编号按“Z035601，Z035602…”沿线路里程增加方向编号。

（4）GRP控制点的定位精度要求见下表2

表2GRP控制点的定位精度要求（mm）

控制点

可重复性测量精度

相对点位精度

GRP

后方交会测量

3.2GRP控制点的平面坐标测量

3.2.1水平角测量的精度：

测量水平方向：

3测回；

测量测站至GRP标记点间的距离：

3测回。

方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》（GB/T15314-1994）的要求不应超过表3的规定，观测最后结果按等权进行测站平差。

表3方向测量法水平角测量精度表

经纬仪类型

电子经纬仪两次读数差

半测回归零差

一测回内2C互差

同一方向值各测回互差

DJ05

0.5

DJ07

DJ1

注：

DJ05为一测回水平方向中误差不超过±0.5″的经纬仪。

每个点应观测3个全测回。

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。

测量中点位横向允许偏差不大于±5mm。

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CPII点应联测。

与上一级CPI、CPII控制点联测时应保证800—1000米的间隔联测一个，

（一）与上一级CPI、CPII控制点联测，一般情况下应通过2个或以上线路上的自由测站，见下图。

联测高等级控制点时，应最少观测3个完整测回数据（其精确度应在5毫米误差以下）。

图6与CPI、CPII控制点联测示意图

测站（自由站点）

GRP控制点

向GRP点进行的测量（方向、角度和距离）

（二）如果从自由测站上到高等级控制点CPI或CPII只能有一个方向通视时，则须增加这一方向的测回数。

图7与CPI、CPII控制点通过辅助点的间的联测示意图

（三）不能直接观测的CPII点建议用GPS按CPII精度加密。

（四）为了使相邻重合区域能够满足GRP网络的测量高均匀性和高精确度，每个重合区域至少要有3到4对CPIII点（约为180米的重合）一起测量，并且考虑平差，每个区域不小于4公里为宜。

桥梁、隧道段须与已有的独立的隧道施工控制网相连接。

通过选取适当的CPII点和GRP特殊网点，来保证形成均匀的过渡段。

（五）GRP控制网应与线下工程竣工中线进行联测。

（7）内业数据处理

在自由设站GRP测量中，测量时必须使用与全站仪能自动记录及计算的专用数据处理软件，采用软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定。

观测数据存储之前，必须对观测数据的质量进行检核。

包括如下内容：

仪器高、棱镜高；

观测者、记录者、复核者签名；

观测日期、天气等气象要素记录。

检核方法可以采用手工或程序检核。

观测数据经检核不满足要求时，及时提出重测，经检核无误并满足要求时，进行数据存储，提交给数据计算、平差处理。

数据计算、平差处理必须是经采用通过铁道部相关部门正式鉴定软件，在计算报告中要说明软件名称。

自由设站点、GRP点进行整体平差。

平差计算时，要对各项精度作出评定。

（8）现场记录

在现场测量时必须记录各测站的实际情况，它是测量中的重要数据，在进行外业测量时，应按表四填写。

（9）观测气象条件

GRP观测应在气象条件相对比较稳定的天气下进行（温差变化较小，湿度较小，如阴天），夜间观测应避免强热光源对观测的影响.

自由测站记录表

线段第页共页

测量单位：

天气：

自由测站编号

仪器高

温度

气压

测量点编号

棱镜高

备注

测量点编号

棱镜高

备注

测量点标记示意图

线路里程方向

说明：

将自由测站编号、GRP轨道标记点编号应在该示意图上标记出来

司镜：

记录：

年月日

3.2.2仪器要求

全站仪必须满足如下精确度要求：

角度测量精确度：

≤1″

距离测量精确度：

1mm+2ppm

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，TRIMBLES6等

每台仪器应至少配13套棱镜，使用前应对棱镜进行检测。

3.2.3测量方法

GRP控制网采用自由设站交会网（《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规

定》称为“后方交会网”）的方法测量，自由测站的测量，从每个自由测站，将以2x3个CPIII-点为测量目标，每次测量应保证每个点测量3次，测量方法见下图5。

图5测量方法示意图

测站（自由站点）

GRP控制点

向GRP控制点进行的测量（方向、角度和距离）

GRP控制点距离为60m左右，且不应大于80m，观测CPIII点允许的最远的目标距离为120m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温度、气压以及CPI、CPII-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。

3.3GRP控制网高程测量

3.3.1CPⅢ高程控制点精度要求

CPⅢ控制点水准测量应按《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》中的“精密水准”测量的要求施测。

CPⅢ控制点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段联测不应少于三个水准点。

精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪（电子水准仪每千米水准测量高差中误差为±0.3mm），配套因瓦尺。

使用仪器设备应在鉴定期内，有效期最多为一年，每年必须对测量仪器精确度进行一次校准，每天使用该仪器之前，根据自带的软件对仪器进行检验和校准。

（一）精密水准测量精度要求见表4

表4精密水准测量精度要求表（mm）

水准测量

等级

每千米水准测量偶然中误差M△

每千米水准测量全中误差MW

限差

检测已测段高差之差

往返测

不符值

附合路线或

环线闭合差

左右路线

高差不符值

精密水准

≤2.0

≤4.0

注：

表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

（一）精密水准测量的主要技术标准要求见表5

表5精密水准测量的主要技术标准

等级

每千米高差全中误差（mm）

路线长度（km）

水准仪等级

水准尺

观测次数

往返较差

或闭合差

（mm）

与已知点

联测

附合或环线

精密水准

DS1

因瓦

往返

注：

①结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7倍。

②L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

（三）精密水准观测应符合表6要求

表6精密水准观测主要技术要求

等级

水准尺

类型

水准仪

等级

视距

（m）

前后视距差（m）

测段的前后视距累积差（m）

视线高度（m）

精密水准

因瓦

DS1

≤60

≤2.0

≤4.0

下丝读数

≥0.3

DS05

≤65

注：

①L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

DS05表示每千米水准测量高差中误差为±0.5mm。

（四）测站观测限差

测站观测限差可按表7执行。

表7测站观测限差单位：

等级

上下丝读数平均值

与中丝读数的差

基辅分划

读数的差

基辅分划所测

高差的差

检测间歇点

高差的差

精密

1.5

0.5

0.7

1.0

因水准路线较短，故不设间歇点。

使用双摆位自动安平水准仪时，不计算基辅分划读数差。

对于数字水准仪，同一标尺两次读数差不设限差，两次读数所测高差的差执行基辅分划所测高差的差。

视距长≤60m；

前后视距差≤1.0m;

前后视距累计差≤3.0m。

上述观测限差超限时，重新观测。

3.3.2测量方法

每一测段应至少与3个二等水准点进行联测，形成检核。

联测时，往测时以轨道一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，另一侧的CPⅢ水准点在进行贯通水准测量摆站时就近观测。

返测时以另一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，对侧的水准点在摆站时就近联测。

往测示意如图8：

图8往测示意图

返测水准路线如下图所示：

图9返测水准路线示意图

3.3.3观测顺序

数字水准仪观测

奇数测站照准标尺分划顺序为

A后视标尺；

B前视标尺；

C中视标尺；

D前视标尺；

E中视标尺；

F后视标尺。

偶数测站照准标尺分划顺序为：

G前视标尺；

H中视标尺；

I后视标尺；

J后视标尺；

K中视标尺；

L前视标尺。

测站数为偶数，一般为6或8个。

由往测转往返测时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器。

3.3.4GRP控制点高程测量数据处理

在数据存储之前，必须对观测数据作各项限差检验。

检验合格时，进行必要顺序整理，计算与检核者签名后进行存储。

检验不合格时，对不合格测段整体重测，至合格为止。

表8精密水准测量计算取位

等级

往（返）测距离总和（km）

往（返）测距离中数（km）

各测站高差（mm）

往（返）测高差总和（mm）

往（返）测高差中数（mm）

高程

（mm）

精密水准

0.01

0.1

0.01

0.1

GRP控制点高程测量应严密平差，平差计算取位下表中精密水准测量的规定执行。

下面，我们仅列出部分观测成果

GRP控制网部分成果

39329,4389188.7588,521863.9507,44.1885,0,0

39330,4389193.1164,521856.0511,44.1998,0,0

39331,4389131.5048,521832.2137,44.1810,0,0

39332,4389135.9282,521824.3432,44.1775,0,0

40301,4389074.3160,521800.4678,44.1854,0,0

40302,4389078.6654,521792.5810,44.1876,0,0

40303,4389017.0982,521768.7420,44.1921,0,0

40304,4389021.4553,521760.8631,44.1887,0,0

40305,4388959.8258,521736.9872,44.2042,0,0

40306,4388964.2213,521729.1084,44.1851,0,0

40307,4388902.6103,521705.2530,44.2105,0,0

40308,4388906.9841,521697.3527,44.1871,0,0

40309,4388845.4079,521673.5267,44.1607,0,0

40310,4388849.7615,521665.6452,44.1873,0,0

40311,4388788.2240,521641.8071,44.1722,0,0

40312,4388792.5825,521633.9065,44.1783,0,0

40313,4388731.0333,521610.0723,44.1860,0,0

40314,4388735.3891,521602.1942,44.1891,0,0

40315,4388673.8135,521578.3731,44.1862,0,0

40316,4388678.1897,521570.4864,44.1860,0,0

第4章GRP的平面坐标测量

在完成控制网GRP的布设和量测时，下面就可以进行GRP坐标的测量。

GRP的平面坐标测量应采用标称测距精度≤（1mm+2ppm）和标称方向测量精度≤1″的智能型全站仪进行，我们采用Leica全站仪进行。

全站仪任意设站，主要采用后方交会的方法进行设站，通过与线路两侧4对GRP控制点的联测，最终确定GRP坐标的目的。

在GRP测量之前，必须要做好以下工作：

4.1GRP测量前期工作

4.1.1放样

GRP坐标测量之前，必须要有GRP点位的概略位置，因此，必须事先进行GRP平面坐标的放样工作。

GRP应采用全站仪自由设站坐标法放样的方法进行，自由设站观测的GRP控制点不得少于3对。

更换测站后，相邻测站GRP测量重复观测的GRP控制点不得少于1对。

GRP放样时，自由设站点的精度应满足表9的要求。

表9放样自由设站精度

≤2mm

定向精度

≤3″

备注：

GRP的放样理论上可不考虑自由设站H方向高程的精度，但为了下一步检核GRP控制点的不符值，应保留此精度指标。

自由设站测量完成和精度满足要求后，GRP控制点的坐标不符值应满足表10的要求。

表10GRP控制点不符值限差

≤2mm

若GRP控制点坐标不符值不满足表4-2的要求，在保证GRP控制点数量不少于2对的情况下，应将超限点剔除掉再进行自由设站。

在自由设站精度和GRP精度满足要求的前提下，利用全站仪和GRP的设计坐标对本站的10至14个GRP进行坐标放样。

放样距离应根据天气情况确定，阴天无风时不宜大于100m；高温、雨雾或晴天应适当控制测量距离。

4.1.2GRP埋设

设于突型挡台中心，按每5m（CRTSI型轨道板长度）布设一个，左右线分别布设，埋设位置偏离放样点位置不应大于1cm。

GRP点设于混凝土底座或支承层上，位于轨道横接缝的中央、相应板端里程中心点的法线上，偏离轨道中线0.1m，与轨道板安置点对称分布。

如图，曲线地段，置于轨道中线内侧；直线地段置于线路中线右侧。

在GRP点位置埋设测钉，埋设测钉时，GRP点平面位置允许偏差为±5mm。

图10GRP点的埋设示意图

GRP点的埋设方法：

（必须专人埋设）待底座板或

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