石武高铁第十五标段高速铁路控制网技术设计.docx
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石武高铁第十五标段高速铁路控制网技术设计
石武高铁第十五标段高速铁路控制网技术设计
目录
摘要...................................................................................7
ABSTRACT.................................................................................8
1.工程介绍..................................................................................9
2作业依据................................................................................9
3基本技术要求..........................................................................9
4GPS点测量............................................................................11
4.1点号及其点名....................................................................11
4.2标石类型和规格11
4.2.1类型11
4.2.2规格11
4.3控制点布设基本要求12
4.3.1选点要求12
4.3.2埋石要求13
4.3.3施测概略经纬度13
4.3.4点之记绘制13
4.3.5拍照及命名13
4.4GPS观测及内业数据处理14
4.4.1坐标基准14
4.4.2时间14
4.4.3GPSB级网技术、精度指标14
4.4.4设站要求15
4.5大地点联测16
4.6GPS内业数据处理16
4.7上交资料清单17
5二等水准测量18
5.1水准线路布设要求18
5.2水准点选点18
5.3水准点编号18
5.4水准点标石和点之记18
5.4.1质量保证18
5.4.2GPS点、导线点及普通水准点埋设标准19
5.5水准测量19
5.6联测20
5.7计算20
5.7.1每千米偶然中误差计算20
5.7.2正常水准面不平行改正数计算21
5.8高程控制网复测21
5.9上交资料成果21
6道路控制网CPIII测量22
6.1概述22
6.2CPIII作业前准备工作23
6.2.1线下工程变形和沉降评估23
6.2.2CPI、CPII、二等水准控制网复测23
6.3CPIII平面控制测量24
6.3.1CPIII控制点布设24
6.3.2CPIII控制点的编号25
6.3.3CPIII平面控制网观测25
6.3.4CPIII平面控制网数据处理26
6.4CPIII高程控制测量27
6.4.1CPIII高程控制标布设27
6.4.2无砟轨道CPIII高程控制网布设27
6.4.3无砟轨道CPIII高程控制网观测29
6.4.4CPIII高程控制测量29
6.4.5无砟轨道CPIII高程数据处理29
6.5控制网维护与复测30
6.5.1进行一次CPⅢ轨道控制网的全面复测30
6.5.2平面控制网复测判别依据30
7项目质量管理30
致谢31
参考文献32
石武高铁第十五标段高速铁路控制网技术设计
摘要
通过介绍无碴轨道测量控制网形式、施测方法和轨道测量技术，指出采用传统的有碴轨道施工测量方法无法满足当前高速铁路客运专线无碴轨道施工建设的要求。
应认真执行铁道部有关《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》，对任务设计地段施测基础平面控制网（B级GPS平面控制网）、线下施工控制测量（C级GPS平面控制网、既有四等GPS网联测）、轨道控制网CPIII测量及二等水准高程控制网。
关键词高速铁路施工施工控制测量控制网轨道控制网CPIII测量
ThefifteenthsectionofShijiazhuang-Wuhanhigh-speedrailwayControlnetworktechnologydesign
ABSTRACT
ByintroducingtheBallastlesssurveycontrolnetworkintheform,samplingmethodsandmeasurementtechniquestrack,thatthetraditionalballastedtrackconstructionsurveymethodscannotmeetthecurrenthigh-speedrailwaytrackconstructionBallastlessthedemandsofbuilding.Weshouldearnestlyimplementtherelevant"BallastlessTrackEngineeringSurveyofTemporaryProvisions"ofMinistryofRailways.Surveyingonthebasisofmissiondesignlotsplanecontrol（B-classGPShorizontalcontrolnetwork）,constructioncontrollinemeasurement（C-levelGPShorizontalcontrolnetwork,suchasGPSnetworkestablishedfourjointmeasurement）,measurementandorbitcontrolNetCPIIIsecondLevelofverticalcontrolnetwork.
KeywordsHigh-speedRailwayConstruction;ConstructionControlSurvey;ControlNetworkMeasuredOrbitControlNetCPIII
1.工程介绍
石武铁路客运专线南起武汉，北到石家庄。
本次设计对石武高铁第十五标段（DK465+100～DK685+710）正线长度93.2km的线路，施测基础平面控制网（二级GPS平面控制网）、线下施工控制测量（三级GPS平面控制网、既有四等GPS网联测）、轨道控制网CPIII测量和二等水准高程控制网。
以此作出我的毕业设计。
2作业依据
《客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定》；
《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001.；
《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》BT10054-97.；
《国家一、二等水准测量规范》GB12879-91.；
《测绘产品检查验收规定》CH1002-95.；
TB10101-2009.铁路工程测量规范；
TB10601-2009.高速铁路工程测量规范。
《客运专线无砟轨道铁路设计指南》铁建设函[2005]754号
《客运专线无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设［2006］158号）
《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设［2006］189号）
《客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南》（TZ216-2007）
《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号）
3基本技术要求
客运专线无砟轨道铁路工程测量平面坐标系应使用无砟轨道铁路工程测量平面坐标系统建设独立的坐标系统，同时引入北京54，西安80坐标系和坐标系。
边长投影长度的变形值不大于10mm/km。
平面坐标系统使用30'的带宽，使用WGS-84椭球参数，投影长度的变形值应小于或等于10mm/km。
中央子午线见表3-1：
表3-1石武高铁第十五标段高程点坐标
起点里程
终点里程
中央子午线
DK465+100
DK513+999.744
116°30′00″
DK514+000
DK559+000
117°00′00″
DK759+000
DK685+710.37
117°30′00″
DK685+710.37
终点
118°00′00″
控制值不大于10mm/km，应该提高投影面大地高的取值，高程抵偿面按下表分段。
表3-2石武高铁第十五标段高程点坐标投影数据
起点里程
终点里程
中央子午线
投影面大地高（米）
最大投影变形（毫米/千米）
DK465+100
DK514+000
117º30ˊ00〞
40
9.4
DK514+000
DK559+000
117º00ˊ00〞
30
8.5
DK559+000
DK658+500
117º30ˊ00〞
30
8.4
DK658+500
DK685+710
117º30ˊ00〞
70
8.3
客运专线无砟轨道铁路的高程测量系统应采用1985国家高程基准。
此外，在主要的段衔接，要联测CPI平面点四个、二等水准点一个。
客运专线无砟轨道铁路的高程控制网络，按照水准测量二等精度精度要求施测。
在勘测阶段，当田间不允许进行二等水准测量的时候，应该分阶段进行。
二等水准测量中偶然中误差不超过1mm/km，全中误差不超过2mm/km。
重点工程地段根据实际情况进行处理。
当二等水准点同时可以满足CPI、CPII对点位的要求时，可与CPI、CPII共用。
4GPS点测量
4.1点号及其点名
点号：
GPSB、C级点点号的组成方式为：
“CPI”和“CPII”加3位流水号。
“CPI”表示GPSB级，“CPII”表示GPSC级。
当CPI、CPII与二等水准共点时，点号分别按GCPI、GCPII加流水号编排。
4.2标石类型和规格
4.2.1类型
标石的形状为正四棱柱状混凝土普通标石。
4.2.2规格
B级点（CPI）下底30×30cm，上底20×20cm，高95cm。
C级点（CPII）下底20×20cm，上底15×15cm，高65cm。
图4-1CPI标石埋设图图4-2CPI标石埋设图
注：
1－盖；2－土面；3－砖；4－土；5－冻土；6－混凝
图4-3各等平面控制点标石表面设置
建筑物顶上设置标石，标石应该牢固的安放在建筑物。
建筑物上标石的设置应符合下图的规定（包括CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ）。
图4-4建筑物上各等平面控制点标石设置（单位：
mm）
4.3控制点布设基本要求
GPSB级网点应布设在铁路中线外50—100m，按“基本技术要求”中规定的点间距布设。
若CPII跨线路布设，则应充分考虑路基对通视的影响。
4.3.1选点要求
点位选在地质状况较好、地面稳定坚实不易下沉偏移，利于GPS观测，且点位能过长期保存的稳定区域。
（1）点位必须选择在周围视线开阔的区域。
（2）点位应选择在交通方便安全作业的地方。
（3）点位应远离大面积水域或者具有强烈干扰卫星信号接收的物体。
（4）点位须远离大功率无线电发射器源，并远离高压输电线五十米以外。
4.3.2埋石要求
以选定位置中心开挖标石坑，标石坑大小以方便作业为准，深度要求为：
CPI不小于1.3m，CPII不小于1.1m。
4.3.3施测概略经纬度
标石埋设完成后用手持GPS施测概略经纬度并且需要记录到点之记中，精确到整秒。
4.3.4点之记绘制
点之记制作在Word2003下绘制整理。
点之记包括以下内容：
（1）点号；
（2）所在1：
10000图的图号；
（3）概略经纬度；
（4）所在地；
（5）交通情况、交通略图；
（6）点位通视情况以及大概位置图；
（7）选点情况及埋石情况。
其中交通情况和大概位置用CAD绘制，再剪切插入到表内的相应位置。
4.3.5拍照及命名
在埋石过程中，应及时拍摄记录埋石的全部过程，照片为6寸彩色。
拍照时应调整好相机日期、时间，文件大小以1兆左右为宜。
以完整点号作为影像文件名。
4.4GPS观测及内业数据处理
4.4.1坐标基准
WGS-84坐标系，参考历元2000。
4.4.2时间
GPS观测和记录采用UTC（UTC=北京时间-8h）；
4.4.3GPSB级网技术、精度指标
在观测CPI、CPII时候，每隔15km左右观测一个既有GPSB级点，其观测技术指标同CPII。
表4-1GPS观测仪精度指标
CPI
CPII
观测模式
静态观测
静态观测
卫星高度角
15°
≥15
有效卫星总数
≥6颗
≥4
平均重复设站数
≥2（边联接）
≥1
观测时段数
2
1～2
时段长度
≥90分钟
≥60
采样间隔
15秒
15～60
PDOP值
≤6
≤8
B级GPS观测手簿的填写说明
GPS野外观测手薄必须严谨记录，要求字迹清晰，禁止涂改。
填写要求如下：
（1）手簿封面；
（2）作业人员与检查记录；
在观测中，当有技术问题或突发情况，在此填写；要求言语简练，内容事实准确；
（3）仪器信息
主机及天线型号填写全名，主机及天线编号（S/N、P/N）从主机及天线上查取，填写完整；接收机编号，在接收机中查取填写；天线电缆长度，。
（4）测站信息
近似坐标信息是测站点大地坐标，需要填写到整秒，大地高以m为单位，需填写到整米；
（5）测站环视图
测站环视图按照四周地物的的现状进行编绘。
（6）时段信息
时段号：
填写每个测站观测时间；
观测日期填写为：
如：
2010年10月12日；
年积日填写观测当天的年积日，如：
2010年10月25日，则年积日为“298”；
接收机实际设置的数据采样率和高度角应按照采样间隔和卫星截止高度角填写；
（7）天线高
天线高的量取：
测前、测后各分三个间隔为120º的位置量取，。
天线高量取方式：
在相应的量取方式前的方框里填上“√”。
天线高量取位置的填写：
根据仪器类型填写，如“AshtechZXtreme”。
（8）数据文件信息
文件名按统一格式命名。
以“点号+年积日+时段号”构成数据文件名。
无论原始数据，还是Rinex数据均需进行备份。
4.4.4设站要求
（1）作业前，应对对中器进行严格的对中检校准，在作业过程每隔一段时间需要对基座进行检校保持正常状态。
对中误差小于1mm。
（2）天线安置应进行严格的对中和整平，正确量取天线的高度，应得到仪器出厂时候的高度改正数，以便于在后期的的精确计算天线高。
（3）在每时段的观测前（必须在开机之前）和观测后（必须在关机之后）分别量取天线高，每次必须在相同的一个位置，从天线参考点三个互为一百二十度的不同方向量取，取平均值记入观测手簿。
（4）测站上所有规定标准，经过检核检查，均应符合标准。
（5）在一个观测时间段内，如果出现断电情况，则该时段必须重测。
（6）每一同步环观测的不同时段，须尽量使仪器保持相同水平相同位置，严格对中整平。
（7）同一时段观测时间禁止跨UTC时间0时，即北京时间早上八点。
（8）以“点号+年积日+时段号”构成数据文件名。
4.5大地点联测
在网段的开始、中间、终点附近各联测一个国家一等三角点，至少要有两个点。
在始、终点的一等三角点必须与相邻网段保持一致。
4.6GPS内业数据处理
1、原则上GPS网基线解算采用仪器商提供的随机软件。
2、每天要对观测数据进行当天的计算检核检核内容包括同步环和异步环和重复基线。
解算出每一时段的基线向量边后，还需要计算出该时段同步环坐标分量闭合差。
当各基线同步观测的时间大于观测时段的百分之八十时，其闭合差应符合下式要求。
（1）
（2）
（3）
（4）
由独立观测边构成的异步环的坐标分量闭合差应符合下列要求：
（5）
（6）
（7）
（8）
已知点同样按照上式计算附合闭合差。
同一边任意两个时段成果互差应小于GPS接收机标准差的
倍。
如果对观测的结果进行检查分析发现不能满足要求时，应进行成果分析。
表4-2GPS精度测量指标
级别
B
C
D
E
a（mm）
≤8
≤10
≤10
≤10
b（mm/km）
≤1
≤5
≤10
≤20
注：
a——固定误差（mm）；
b——比例误差系数。
各级GPS网相邻点间弦长精度表达式为：
（9）
式中：
σ——中误差（mm）；
d——相邻点间距离（km）。
当各项数据满足标准要求后，应以全网最长有效观测时间最长网点的WGS-84三维坐标作为起算数据，计算GPS网的无约束平差。
基线向量的改正数（VΔx，VΔy，VΔz）绝对值应在规定限差（3σ）之内。
3、在无约束平差对应的有效观测前提上，进行三维约束平差。
对基线向量的改正数与剔除粗差后无约束平差结果的同名基线相应改正进行约束平差。
数的较差（dΔx，dΔy，dΔz）应不大于规定限差（2σ）要求。
基线精度以式：
（10）
进行计算，式中固定误差a为8mm，b为1mm/km，d是基线长度，以千米为单位。
4.7上交资料清单
1、技术设计书；
2、仪器检验资料；
3、GPS网联测图；
4、GPS网展点图（标出通视方向，线位及里程）；
5、GPS网原始观测数据、手簿；
6、GPS网平差计算资料；
7、GPS网成果表；
8、点之记；
9、工作报告、技术总结、检查报告；
10、仪检资料和观测手簿外所有资料。
5二等水准测量
5.1水准线路布设要求
二等水准测量线路基本沿道路走向布设，点间距为2km左右。
对沿线的一、二等水准点进行连测。
用一等水准点作为高程起算和构成附（闭）合线路，利用二等水准点作为高程检查。
水准点不再进行重力测量。
水准点的高程采用正常高程，按照1985国家高程基准计算。
5.2水准点选点
高程路线选点尽量沿道路沿线进行。
水准点离高速铁路施工中线外50～150m最为合理，深埋水准点位置离高速铁路施工中线外50～400m最为合理。
基岩点收集国家原有的基岩点直接利用。
5.3水准点编号
水准点编号为BSXXX（流水号）。
流水号按照南北方向，点号唯一。
5.4水准点标石和点之记
一般水准点标石及标心与CPI、CPII相同。
每个水准点埋设后，绘制水准点点之记图。
在水准点标石埋石中应对标石的坑位、标石和浇灌过程进行拍摄记录。
影像文件名与水准点号统一。
深埋水准点的埋设：
深埋水准点根据沿线地层情况，埋设至持力层，深埋水准点的埋设标准如附图所示。
深埋水准点编号按照BS001～026（流水号）。
流水号按照南北方向排列，点号唯一。
5.4.1质量保证
A孔深误差<1/1000。
B孔斜<1°。
C如不够40m为基岩的钢管到基岩基础中大于等于30cm。
D钢管为Φ108，钢管连接应牢固。
钢管打入后，钢管内应用水泥砂浆或细石混凝土填实。
E钢管上部应锲入水准标石，钢管锲入标石一般在1.1m左右，钢管在标石的正中间。
5.4.2GPS点、导线点及普通水准点埋设标准
按国家一、二等水准测量规范（GB1289-91）规定，为了保证标石点的稳定，一般地区至少需经过一个雨季。
根据施工情况，具体情况具体考虑。
水准点标石样式及要求如下图。
注：
1－盖；2－土面；3－砖；4－土；5－冻土；
图5-1水准点标石样式及要求
5.5水准测量
1、二等水准网须按照国家二等水准测量的标准进行施测。
以联测的基岩点作为起算点，进行整体平差。
2、CPIII高程控制网，在二等水准网基础上，按照国家二等水准测量标准施测，起闭于二等水准点。
3、观测顺序为后-前-前-后，每个测段必须为偶数测站。
跨越比较宽阔的河流或湖泊时候，应该按照《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-91）跨河水准测量有关技术要求执行。
表5-1每次测量的技术要求
垂直角测量
距离测量
测回数
两次读数差
测回间指标差互差
测回差
测回数
每测读数次数
四次读数差
测回差
4
≤±1.0″
≤±3.0″
≤±2.0″
2
4
≤±2.0mm
≤±2.0mm
表5-2二等级水准测量精度要
水准等级
千米水准偶然中误差△
千米水准全中误差W
限差
检测已测段高差之差
往返不符值
附合或者环线闭合差
左右路线高差不符值
二等水准
≤1.0
≤2.0
6
4
4
——
5.6联测
精密三角高程测量应尽量与线路附近可靠的一等水准点联测，构成附合路线，其长度不超过300km，高差闭合差不超出
mm。
或和二等水准点联测，以检查精密三角高程测量高程，高差不符值不超出
mm。
5.7计算
5.7.1每千米偶然中误差计算
单棱镜往返观测应按照往返测高差计算高差的不符值，高低双棱镜观测应分别按高棱镜和低棱镜来计算高差求其对应的高差不符值。
每千米测量偶然中误差为：
（11）
式中，
高差不符值，单位毫米；
为测段长，单位千米；
为测段数。
5.7.2正常水准面不平行改正数计算
正常水准面不平行改正数应在观测高差归算为正常高高差的基础上进行，其计算公式为：
（12）
式中，
为第
测段的正常水准面不平行改正数，以mm为单位；
为常系数，可在正常水准面不平行改正数的系数表中查取；
为测段始末点的近似高程，以m为单位；
为测段始末点的纬度差，以分为单位。
5.8高程控制网复测
1、水准测量的质量控制
2、平差方式与平差结果的解读
（1）复测和检测结果在进行平差处理时，两次引入的高程基准应该是一致的。
（2）高差比对和高程比对是常用的复测和检测成果分析方法：
。
（3）任何对比检测方法，只有在比对差异高于相应等级水准测量精度的指标时，才能说这种高差或变化是明显的，并考虑更新高程成果。
其他情况应沿用原高程成果。
（4）复测与检测的成果取舍基本原则：
平均性原则、较差限制原则、端点外推原则、成果最新原则。
（5）测段复测与原测时间超过了三个月，且复测高差与原测高差之差超过检测限差时，须进行测段两端点可靠性的检测。
（6）检测测段长度小于1千米时，以1千米进行计算。
高程比对分析与增补点成果应用。
5.9上交资料成果
1、观测记录（打印记录）和原始文档，以及原始文档打印软件；
2、高差计算表；
3、高程计算表；
4、水准点高程表；
5、点之记；
6、水准点埋石照像记录（光盘）；
7、仪器检验报告（复印件）；
8、技术总结。
6道路控制网CPIII测量
6.1概述
要使列车平稳高速安全运行，载体轨道必须高度稳定、平顺。
因此必须要建立有高标准、高精度测量控制网和先进的测量控制系统来保障，以确保前期施工
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