南环铁路CPIII测量作业指导书.docx
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南环铁路CPIII测量作业指导书
南环铁路
CPIII（轨道控制网）测量
作
业
指
导
书
中铁四局集团第一工程有限公司精测大队
二O一一年六月合肥
南环铁路
CPIII（轨道控制网）测量
作业指导书
编写：
审核：
中铁四局集团第一工程有限公司精测大队
二O一一年六月合肥
目录
1概述.........................................................................................................1
1.1编制依据.................................................................................................................1
1.2工程概况..............................................................................................................1
1.4无砟轨道CPⅢ控制网测量的准备工作..............................................................2
2作业技术依据及坐标高程系统............................................................2
2.1作业的技术依据及规范.......................................................................…….2
2.2坐标与高程系统..........................................................................................3
3CPII控制网加密测量...................................................................................3
3.1采用GPS方式加密CPII网的具体要求....................................................3
3.2采用导线方式加密CPII网的具体要求......................................................6
3.3洞内CPII测量..............................................................................................7
3.4加密CPII网的评估要求..............................................................................7
4CPIII平面控制网测量....................................................................................8
4.1CPIII平面控制点布设...................................................................................8
4.2CPIII平面控制网观测.................................................................................15
4.3CPIII平面控制网数据处理..........................................................................18
5CPIII高程控制网测量...................................................................................21
5.1CPIII高程控制点布设.................................................................................21
5.3连续桥上下二等水准高程传递....................................................................23
5.4CPⅢ控制点高程数据处理...........................................................................24
6CPIII控制网的维护.......................................................................................25
7CPIII存在主要问题及建议............................................................................26
7.1分段CPIII控制网的衔接.............................................................................26
7.2加密CPII控制点的保护...........................................................................26
7.3平面数据采用过程气象元素改正问题........................................................26
7.4已破坏CPIII控制桩恢复问题....................................................................27
8上交成果资料.......................................................................................................27
CPIII（轨道控制网）测量作业指导书
1概述
1.1编制依据
1.1.1铁道部工程管理中心2007年4月30日《关于加强铁路客运专线精密控制测量工作的通知》。
1.1.2铁道部建设管理司《关于重视和加强时速200公里以上铁路工程测量工作的通知》（建技电[2006]128号）。
1.1.32008年5月28日铁道部建设司《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）。
1.1.42009年铁道部建设司《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）。
1.2工程概况
合肥枢纽南环线工程位于合肥市南郊，线路基本呈东西走向，东接轨于合宁线肥东站（DK437+500），西与西宁线、合武线长安集车站接轨（DK477+100），将合宁、合武铁路在枢纽内的客车径路以高标准线路贯通，线路长度约39.626km。
线路横跨合肥市肥东县、包河区、经济技术开发区、肥西县。
具体线位如下：
线路从合宁铁路肥东站引出，跨店埠河，下穿合宁下行线，上跨淮南线、老淮南线、合马路，绕避龙塘工业园区，跨二十埠河、南淝河、合宁高速公路后与合福客专并行走在合宁高速公路北侧，接着跨南淝河路、包河大道、合宁高速公路包河大道收费匝道引入合肥南站沪蓉场，在合肥南站内跨庐州大道、机场专用线、徽州大道，出合肥南站后跨宿松路，经合肥市监狱，跨习友路、金寨路、阜合客专、合宁高速公路后走在合宁高速公路南侧，经安徽医专北侧，穿越海外学者创业中心、安徽民营工业园（内有多家民营企业）、安徽斯坦迪专修学院，跨宝塔路，为避免拆迁芙蓉路两侧众多住宅小区和安医大附属医院等既有建筑物，线路骑跨在芙蓉路中间，将芙蓉路按规划要求改建为行车道中间设置隔离带的双向八车道城市道路，之后线路跨合九线、西宁下行线（H6线）、集贤路、飞虎路，下穿长安大道后引入长安集站与合武铁路贯通。
全线共设肥东、合肥南、长安集三个车站，其中合肥南站为客运站，肥东站为中间站和接轨站，长安集站为接轨站。
施工范围为：
DK437+500～DK477+100，共计39.626km范围内的站前及相关工程（不含合肥南站房、无站台柱雨棚及其相关工程），施工范围包含合肥南站和合肥南动车运用所、合福客专引入合肥南站相关工程。
南环铁路设计区段旅客列车速度目标值：
250km/h（有砟）
1.3CPⅢ控制网测量的具体工作内容
具体工作内容如下：
（1）CPII控制网加密测量；
（2）CPⅢ平面控制网测量；
（3）CPⅢ高程控制测量。
1.4无砟轨道CPⅢ控制网测量的准备工作
1.4.1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，CPⅢ的控制网测量应待线下工程沉降和变形满足要求，且无砟轨道铺设条件评估通过后进行。
1.4.2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（CPIII）测量管理办法》（铁建设【2008】80号）要求，CPⅢ建网前应对精测网进行全面复测一次。
1.4.3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作业技术依据及坐标高程系统
2.1作业的技术依据及规范
（1）《高速铁路工程测量规范》TB10601-2009（铁建设[2009]196号）；
（2）《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006；
（3）《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）；
（4）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）；
（5）《工程测量规范》（GB50026-93）；
（6）《精密工程测量规范》（GB/T15314-1994）。
2.2坐标与高程系统
（1）平面坐标系统采用中铁四院提交的精测网成果相应的工程独立坐标系统，参考椭球体采用WGS-84坐标系椭球体参数。
（2）高程系统采用1985国家高程基准。
3CPII控制网加密测量
为了高效、准确地建立CPIII基桩网，一般情况下都需要加CPII网。
CPII网加密的主要目地是为了方便CPIII网的观测，以及弥补被损毁的和无法利用的CPII点。
石武客专CPII控制网加密原则上采用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。
3.1采用GPS方式加密CPII网的具体要求
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，原则上采用进口双频GPS加密，不应使用单频GPS。
所采用仪器应经过检定，并在有效检定期内。
2、选点
CPII加密点应采用强制对中标，不允许与CPIII共点，每600米左右布设一个，在桥梁部分CPII加密点上桥，埋设于桥梁固定端防撞墙顶端；路基部分在限界内埋设稳定、对空通视良好的柱状墩（离基础面1.0米以上），基础为0.7mΧ0.7m，深1.0m，均应使用强制对中的方式选埋，标志应注意与顶面齐平。
加密CPII点的编号按以下原则编排：
JMCPII-X-XX，X代表标段号，XX为标段内按里程增大方向的顺序编号，点号标志字号应采用统一规格字模，字高为6cm的正楷字体刻绘，并用白色油漆抹底，黑色油漆喷写编号，点号铭牌白色抹底规格为40cm×30cm。
3、观测
CPII加密要求同精测网原网要求，观测、数据处理均与原测CPII相同。
观测前要对网形进行设计，原则上一个标段内CPII加密网应统一观测、统一平差，与相邻标段的CPII加密网应衔接2个点，联测标段内全部CPI点和CPI中间的部分CPII点，特殊情况CPII加密网不应短于8公里，联测的CPI点不少于3个，CPII加密点间的基线长度在600米左右为宜。
并执行下列指标：
表3.1.3GPS观测技术要求
C级
静
态
测
量
卫星高度角（°）
≥15
有效卫星总数
≥4
时段中任一卫星有效观测时间（min）
≥20
时段长度（min）
≥60
观测时段数
2
数据采样间隔（S）
15
PDOP或GDOP
≤8
重复设站
2
4、数据处理
在整体平差前应先对网中的CPI和CPII的稳定性进行分析。
（1）基线质量检验：
表3.1.4基线质量检验限差表
检验项目
限差要求
X坐标分量
闭合差
Y坐标分量
闭合差
Z坐标分量
闭合差
环线全长闭
闭合差
独立环
（附合路线）
重复观测
基线较差
，本项目a=5mm，b=1ppm。
（2）在基线的质量检验符合要求后，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WGS—84的三维坐标为起算数据，进行无约束平差。
无约束平差基线向量改正数的绝对值应满足下式要求：
（3）GPS网无约束平差
合格后，应采用网中联测稳定性好的CPI和CPII点坐标进行约束平差，同时应与相邻CPII加密控制网的衔接。
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：
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。
3.2采用导线方式加密CPII网的具体要求
采用导线方式加密CPII网时应按同精度扩展方式加密CPI通视点对，导线附合长度不大于5公里，所采用仪器为测角精度不低于1″，测距精度不低于1mm+2ppm的徕卡系列全站仪施测，仪器应在鉴定有效期内。
加密CPII导线点的埋设要求同上，点间距以500米为宜。
采用导线测量时还应满足下列要求：
1导线应起闭于CPⅠ控制点，应符合表3.2.1的规定。
导线附合长度2km以上时，应采用导线网方式布网，导线网的边数以4～6条边为宜。
表3.2.1
控制网
附和长度
（km）
边长（m）
测距中误差
（mm）
测角中误差
（″）
相邻点的相对中误差（mm）
导线全长相对闭合差限差
方位角闭合差限差
导线等级
CPII
≤5
500
5
1.8
8
1/55000
三等
2导线测量水平角采用方向观测法，并满足表3.2.2的规定
表3.2.2水平角方向观测法的技术要求
等级
仪器等级
测回数
半测回归零差（″）
一测回内
2c互差（″）
同一方向值
各测回互差（″）
三等
0.5″级仪器
4
4
8
4
1″级仪器
6
6
9
6
注：
当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。
3导线边长测量应满足表3.2.3的规定
1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程
2、测距仪精度等级划分如下
Ⅰ级∣md∣≤2mm
Ⅱ级2mm＜∣md∣≤5mm
Ⅲ级5mm＜∣md∣≤10mm
Ⅳ级10mm＜∣md∣≤20mm
md为每千米测距标准偏差。
即按测距仪出厂标称精度的绝对值，归算到1km的测距标准偏差。
3、mD=a+b×D
式中：
mD----仪器测距中误差（mm），a----标称精度中的固定误差（mm），b----标称精度中的的比例系数（mm/km），D----测距长度（km）测距边的斜距应进行气象和仪器常数改正。
气压、气温读数取位应符合表3.2.4的规定，在测站和反射镜站分别测记。
表3.2.4
测量等级
干湿温度表（度）
气压（hPa）
三等
0.2
0.5
5导线成果计算应在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求后，采用严密平差方法计算。
3.3洞内CPII测量
长度大于800米的隧道的洞内CPII测量由设计院按规范要求施测，施工单位按要求复测以后方可使用。
洞外后视点方向应尽量沿线路方向布设，按CPI控制网等级测设，测设CPIII控制网时原则上应联测洞外后视点。
3.4加密CPII网的评估要求
施工单位的加密CPII网应由设计单位评估通过以后方可用于CPIII测量。
4CPIII平面控制网测量
4.1CPIII平面控制点布设
4.1.1CPⅢ控制点的元器件：
由于CPⅢ控制网网点间的相对精度高达±1mm，而且CPⅢ控制网的服务期限从轨道板施工开始，到线路竣工时的全线轨道线形竣工测量，以及竣工后线路运营期间的轨道维护，因此CPⅢ控制网的测量标志必须达到以下要求：
具有强制对中、能够长期保存、不变形、体积小、结构简单、安装方便、价格适中、重复安置精度满足同一套测量标志在同一点重复安装的空间位置偏差应满足表4.1.1的要求。
表4.1.1CPⅢ标志棱镜组件安装精度要求
CPIII标志
重复性安装误差（mm）
互换性安装误差（mm）
X
0.3
0.3
Y
0.3
0.3
H
0.2
0.2
南环铁路线（全线从CPIII控制网建网、轨道施工粗调、精调、轨道线形竣工测量、运营期间的轨道维护均必须使用相同型号CPⅢ控制网测量标志，CPIII标志元器件的加工几何尺寸的加工误差应不大于0.05mm。
南环铁路线采用单轴CPⅢ标志，为中铁四院申请国家专利产品,专利号为：
ZI200820066038.9。
单轴CPⅢ标志组由预埋件、棱镜测量杆、球形棱镜连接件三部分组成。
单轴CPⅢ标志组各个部件的单独加工精度为0.02mm，棱镜测量杆插入预埋件后，引起的平面误差最大为0.168mm。
单轴CPⅢ标志组的主要部件应采用1Cr18Ni9不锈钢的合金材料，具有不怕雨、雪和太阳的防锈蚀性能，和因温差变化过大所引起的施工问题，适合用于野外露天作业，单轴CPⅢ标志应由铁四院授权委托后统一加工。
1.各标志的尺寸如下：
a、单轴CPⅢ标志组中套管预埋件的标准尺寸为下图：
预埋件尺寸：
外径：
20mm；长度：
100mm；
内径：
14.010mm～14.025mm。
b、单轴CPⅢ标志组中棱镜测量杆的标准尺寸为下图：
棱镜测量杆尺寸：
内插杆外径:
13.960mm～13.975mm;
外接杆长度：
110.000mm～110.050mm。
棱镜套管内径：
10.000mm～10.025mm。
c、单轴CPⅢ标志组中水准测量杆的标准尺寸为下图：
水准测量杆尺寸：
内插杆外径:
13.960mm～13.975mm;
外接杆长度（至球心）：
149.950mm～150.050mm。
外接杆长度（至球顶）：
159.950mm～160.050mm。
南环铁路线全线统一的CPIII标志如下图所示,采用德国进口的Sinning棱镜。
4.1.2CPIII控制点的埋设
CPⅢ控制点的布设应兼顾施工及运营维护，埋点应满足以下要求：
CPIII控制点距离布置一般为60m左右一对，且不应大于80m,CPIII控制点布设高度应与轨道面高度保持一致的高度间距。
（1）一般路基地段宜布置在接触网杆基座上，埋设立式基座，如下图：
浇筑接触网杆基础时按附图连同CPIII点基础一起浇筑，以保证CPIII点的稳定性。
在原接触网基础纵向扩大0.3米，在扩大基础面上浇筑一个直径0.2米、接触网基础以上0.6米高的圆墩柱作为CPIII点永久性安装平台，圆墩柱内应放置10毫米钢筋4根，钢模浇筑，CPIII元器件埋设至圆柱顶部；
实际埋设中圆墩柱应尽可能靠基础内侧，以免视线被接触杆挡住。
（2）桥梁上一般布置在桥梁固定支柱端上方防撞墙顶端，埋设立式基座，如下图：
直接在防撞墙顶面成对开凿铅垂方向的安装孔（孔径30毫米，孔深60毫米），然后使用云石胶埋设立式基座，相邻两对CPIII点在里程上相距约60米，基座埋设完成后，基座外露部分不高于基桩顶面2毫米。
特殊桥跨的CPIII点埋设如下：
a、80米以内的连续梁跨中可不埋设CPIII点；
b、80—120米的连续梁跨中应埋设一对CPIII点；120—180米的
连续梁跨中应埋设两对CPIII点；以此类推。
跨中埋设有CPIII点对时，应在同一片连续梁上的固定端设CPIII点，此CPIII点的埋设套筒应与防撞墙的顶面平，防撞墙的顶面应水平，通过特制连接装置以方便安装全站仪。
连续梁跨中埋设两对及以上CPIII点时，左右线的CPIII点应分别在同一观测视线上。
（3）隧道里一般布置在电缆槽上方30—50厘米的隧道边墙上（埋设横插基座）或外侧排水沟顶端（埋设立式基座），见下面图：
在隧道两侧边墙上成对开凿安装孔（孔径25毫米，孔深60毫米），开孔位置高于外轨轨顶面60厘米，然后使用云石胶埋设横插基座轴套，相邻两对CPIII点在里程上相距约60米，进行观测时，插入横插基座，并紧配合螺母，基本保证横插基座呈水平状即可，观测完后或者不用时需要拧上轴套保护盖。
（4）车站内贯通线一般埋设在站台廊檐上（埋设横插基座），见下图：
CPⅢ控制点应设置在稳固、可靠、不易破坏和便于测量的地方。
CPIII控制点编号应清晰、明显地标在CPIII控制点基桩上、桥梁防撞墙内侧或隧道边墙上，同一隧道点号标志高度应统一。
点号标志字号应采用统一规格字模，字高为6cm的正楷字体刻绘，并用白色油漆抹底，黑色油漆喷写编号。
点号铭牌白色抹底规格为40cm×30cm，黑色油漆应注明CPIII编号，工程线名简称，施测单位名简称。
4.1.3CPIII控制网标记点的编号
CPIII控制点点编号定义如下：
CPIII-点按照公里数递增进行编号，其编号反映里程数。
所有处于里程增大方向左侧的标记点，编号为奇数，处于里程增大方向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：
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