线路加密控制桩工作技术方案.docx
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线路加密控制桩工作技术方案
艾比湖流域生态环境保护工程
输水隧洞出口端对外公路D段
GGTJ-7标段
施工测量方案
编写：
复核：
审核：
批准：
中铁二十三局集团有限公司ABH工程项目部
二零一五年五月
目录
1.工程概况2
2.执行的主要技术标准和规范3
3.作业时间4
4.作业方法4
4.1加密控制桩的布设4
4.2高程控制网6
5.人员、仪器设备安排6
5.1参加加密控制网测量的主要人员6
5.2加密控制网采用的主要仪器设备6
5.3加密控制网分工安排6
6.平面控制网7
6.1外业观测7
6.1.1GPS观测的主要技术7
6.1.2天线高的量取8
6.1.3外业记录8
6.1.4GPS数据处理8
6.1.5导线法进行加密测量观测的主要技术8
6.2高程控制网9
7.加密控制网测量精度11
7.1施工平面控制网加密精度估算11
7.1.1导线测量线路加密控制网测量精度指标要求11
7.1.2GPS测量线路加密控制网测量精度指标要求11
7．2桥、隧控制网误差分配及其精度计算要求11
7.2.1隧道控制误差分配及其精度计算要求11
7.2.2隧道控制横向贯通误差的估算13
7.2.2.1导线控制网方式横向贯通精度估算13
7.2.2.2GPS控制网方式估算横向贯通精度估算15
7.2.3桥梁控制误差分配及其精度计算要求16
7.3高程控制网17
7.3.1二等水准测量精度17
7.3.2高程测量的主要技术标准18
8.加密桩成果的评定18
8．1线路加密桩成果的评定18
8．2桥梁控制网控制点加密桩成果的评定18
8．3隧道控制网控制点加密桩成果的评定18
9.加密控制网坐标系统和起算点19
1.工程概况
本标段为贵广铁路GGTJ-7标段，里程范围:
DK429+154.54～DK523+201.8，全长94.048km，位于广西桂林市。
本标段线路自大汀村附近设灵田车站，出站后穿胡山隧道，经回龙村、淡塘坪村、大山口村，跨潮田河，经留村、塘边、古斗、柑子村、青茅坪、南圩坪山医院、杨梅村，穿坪山隧道，跨大源河，经思的村，于饭僧山村西侧设阳朔车站，出站后跨幸福源水库，穿宝峰山隧道，经曾山坪、下莫、廖洞，三跨苦竹河后，于孟家跨西河、全沙公路，与黄家圳跨茶江后，于李家村设恭城车站，出站后穿东科山隧道，跨势江河。
在工程施工正式开工前，中铁二十三局集团有限公司贵广铁路工程指挥部已完成本标段精密控制测量平面控制网、二等水准高程的工作。
计划从2009年3月15日开始对本标段进行加密桩的测设。
本次线路加密控制桩与CPI和CPⅡ控制点的间距为300m～350m，相邻两加密控制点间要求通视。
特大桥和隧道要求布设独立施工控制网，特大桥的网要布设成大地四边形或者边连接的形式，隧道进出口及斜井至少布设3-4个GPS控制点，要求相互通视，单独进行GPS测量。
2.执行的主要技术标准和规范
⑴《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》，铁建设[2006]189号；
⑵《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》，TB10054-97；
⑶《新建铁路工程测量规范》（TB10101—99）
⑷《国家一、二等水准测量规范》（GB\T12897-2006）
⑸贵广铁路广西段标段DK429+154.54～DK523+201.80段的测量控制桩，设计交桩资料。
3.作业时间
计划于2009年3月15日至4月25日完成线路加密控制点、桥、隧道独立控制网和高程外业数据采集任务，内业计算及资料整理在2009年4月28日完成。
4.作业方法
4.1加密控制桩的布设
按照规范要求，在标段范围内，线路加密控制桩的观测采用双频GPS接收机按D标准或者四等导线进行加密；一般桥、隧采用双频GPS接收机按C标准进行加密，特大桥、长隧道建立独立控制网，采用双频GPS接收机按B级标准进行加密。
为保证观测值成果精度及质量可靠性,加密选点及布网需要遵循以下几点：
①加密点尽量选在交通方便地方,边长大于300m～350m。
②加密点应尽量设在视野开阔地带,同时站点周围视场角应不低于15°。
③隧道加密洞口控制点应进行同步观测,同步观测的卫星颗数>4,越多越好且PDOP<6。
④加密点避开强反射地面如水域、平滑地面及强反射环境（斜面山坡、漏斗形谷地等）以减少多路径影响,应避开高压输电、变电及大功率发射台如电视转播、通讯基站等强电磁设施以防止信号干扰。
⑤为减少垂线偏差对方位传递的影响（GPS为法线系统,而常规仪器为垂线系统）,各洞口的进洞方向点位应尽量在同一高程面上。
⑥为使隧道控制系统与线路设计关系完好吻合且坐标便于统一,直线隧道或曲线隧道切线上宜布设2个GPS控制点。
加密点埋设采用不锈钢芯桩，顶端打磨成半园弧并刻十字线。
加密点的埋设见下图：
观测时严格执行《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》和《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》中施测B级网、C级网、D级网的规定，采用静态定位技术，线路加密采用边连接方式，桥、隧道独立控制网采用三角形或大地四边形组成的带状网，确保该网的高精度和高可靠性。
4.2高程控制网
本标段的水准点加密点测量按执行单位分三个工区进行复测。
按附合水准测量方法，依据二等水准测量技术要求施测，测量时的视线长度、前后视距差、视距累计差等各项限差严格按照《国家一、二等水准测量规范》中二等水准测量的技术要求执行，将设计院提交的水准高程引测到加密点上。
5.人员、仪器设备安排
5.1参加加密控制网测量的主要人员
本次加密测量由中铁二十三局集团有限公司贵广铁路工程指挥部工程部组织各子公司项目部测量人员进行测量。
参加测量的人员共39人，其中测量工程师4人，测量员35人。
5.2加密控制网采用的主要仪器设备
平面控制网复测共投入4台中海达和4台华测共计8台双频GPS接收机，该仪器的标称精度±（5mm+1ppm）。
高程控制网复测共投入5台电子水准仪,标称精度0.3mm。
5.3加密控制网分工安排
详见下表。
贵广铁路GGTJ-7标段各测段测量分工表
测段
单位名称
里程
负责人
工作内容
使用仪器
1
局指挥部
DK429+154.54～DK523+201.80
张亮
全标段平面加密及高程加密测量
4台中海达、
4台华测双频GPS接收机、
5台天宝DiNi0.3电子水准仪
2
第一项目部
DK429+154.54～DK464+093
李海峰
所辖管段内平面加密及高程加密测量
3
第二项目部
DK464+093～DK491+818、DK502+924～DK523+201.8
李万里
所辖管段内平面加密及高程加密测量
4
第三项目部
DK491+818～
DK502+924
刘慧
所辖管段内平面加密及高程加密测量
6.平面控制网
6.1外业观测
6.1.1GPS观测的主要技术
---同步观测健康卫星数≥5；
---几何图形强度因子PDOP≤6；
---卫星截止高度角：
15°；
---观测时段长度：
CPⅠ≥90分钟，CPⅡ≥60分钟；
---CPⅠ网平均重复设站次数≥2.0；
---CPⅡ网平均重复设站次数≥1.0
---历元采样间隔：
15秒；
---天线对中精度：
脚架≤2mm；
6.1.2天线高的量取
天线高量取的正确与否，直接影响到点位坐标的精度。
因该类型仪器只有一个天线高量测标志，观测时要求在测前、测后量测两次，取均值作为天线高，以保证天线高读数的准确无误。
6.1.3外业记录
外业记录包括：
点名、点号、观测日期、观测时间段、数据文件名、天线高等。
6.1.4GPS数据处理
本次GPS复测的基线解算，计划采用TGO进行处理。
基线解算工作一般于观测当天晚上，传输完数据后随即完成。
处理方法为同时段批处理，其基线质量因子满足软件的规定。
所有的外业成果验算合格后，把这些基线向量提供内业平差计算。
GPS网平差所使用的TGO处理软件进行平差处理和高斯投影坐标转换。
该软件具有功能全面，整体性好，解算容量大，运算速度快，操作简明，使用方便等特点。
6.1.5导线法进行线路加密测量观测的主要技术
导线起闭于CPI，并联测CPII控制点，按四等导线精度施测，采用标称精度不低于2″、测距精度不低于2mm+2ppm的全站仪进行施测。
觇标采用仪器配套棱镜和觇牌组合，光学对中器对中，对中误差小于1mm。
水平角和距离观测应在大气稳定和成像清晰的气象条件下进行观测，视线超越的高度及旁离障碍物的距离均不宜小于1.5m。
用于气象改正的温度、气压数据，在每测站测定一次，并在观测手簿上作好记录。
气象观测时待气压计、温度计与周围环境一致后测记气象数据，气压计、温度计避免受日光曝晒和辐射。
测距边气象改正、加常数改正通过全站仪设置来自动进行，输入数据后要认真复核。
导线边长测量，读数至1毫米。
距离和竖直角往返各观测2测回，外业采用竖直角计算平距。
各项限差应满足下表的要求。
导线测量水平角观测应符合下表的要求
控制网等级
仪器等级
测回数
半测回归零差
2C较差
同一方向各测回间较差
加密点
DJ1
4
6″
9″
6″
DJ2
6
8″
13″
9″
竖直角和距离观测应符合下表的要求
仪器精度等级
测距中误差（mm）
同一测回各次读数互差（mm）
测回间读数较差（mm）
竖直角指标差较差
竖直角测回间较差
往返测平距较差
I
<5
5
7
10″
10″
≤2mD
注：
mD=（a+b×D），为仪器标称精度。
式中：
a——仪器标称精度中的固定误差（mm）
b——比例误差系数（mm/km）
D——测距边长度（km）
6.2高程控制网
按附合、闭合水准测量办法，依据二等水准测量技术要求按水准路线往返施测，过程中采用设计院提交水准点作为起闭点，测量时的视线长度、前后视距差、视距累计差等各项限差严格按照《国家一、二等水准测量规范》关于二等水准测量的技术要求执行。
水准仪与水准尺在使用前已检校合格并要求在使用过程中，经常规检校合格，水准仪i角均不超过15″，复测开始前和结束后都应进行i角检测，并做好记录。
采用单路线往返观测，一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。
观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》有关要求执行。
其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
水准仪观测时，视距长度≤50m，前后视距差≤1m；测段前后视距累积差≤3m；测站限差：
两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6mm，检测间歇点高差之差≤1.0mm；观测读数和记录的数字取位：
使用DS1数字水准仪读记至0.01mm。
往返测观测顺序按往测：
奇数站为后—前—前—后，偶数站为前—后—后—前；返测：
奇数站为前—后—后—前，偶数站为后—前—前—后的观测顺序进行。
在外业数据满足《国家一、二等水准测量规范》相关二等水准测量的技术要求后，采用科傻系统（COSA）系列软件《科傻地面控制测量数据处理系统》进行严密平差。
7.加密控制网测量精度
7.1施工平面控制网加密精度估算
7.1.1导线测量线路加密控制网测量精度指标要求
按导线测量方法，计算最弱点的横向中误差公式为：
以导线平均边长200m，导线长S=800m计算：
采用四等导线进行加密，测角中误差2.5〞则mk=2.2mm对于加密导线测量网来说，应进行多段落的整体严密平差（一个CPI点对构成一个段落）；不可按单一附合导线计算平差；导线点坐标成果保留到0.1mm。
7.1.2GPS测量线路加密控制网测量精度指标要求
按D级GPS测量方法加密，边长以300m计算施工加密网相邻两点的相对中误差：
纵向中误差：
300000×1/60000=5mm
横向中误差：
300000×2″/206265=3mm
7.2桥、隧控制网误差分配及其精度计算要求
7.2.1隧道控制误差分配及其精度计算要求
隧道控制网横向和高程贯通精度要求
隧道贯通误差取2倍中误差为测量限差,设隧道总的横向贯通限差为△q,则贯通中误差的限差
（1）
在没有横洞（斜井、竖井）等辅助井开挖仅有两开挖洞口相向施工时,将隧道地面控制测量、地下两相向开挖的洞内施工导线各作为1个独立因素;而在增加有1个斜井或竖井施工时则亦增加1个独立因素,将各独立因素按等精度影响考虑计算其总的误差影响,据此理论则有地面控制测量误差所引起的横向贯通中误差为
（2）
注:
仅有相向开挖两洞口施工时,mq通常称之为影响值。
当存在一个竖井（或斜井）时,影响值mq=Mq/4;当存在n个竖井（或斜井）时,影响值
（3）
每增加一个斜井或竖井进入正洞施工就会增加一地下贯通面,因要分配给每个贯通面误差裕量导致地面控制测量的精度要求提高。
对于隧道建有平导且通过平导每隔300～400m经由横向坑道进入正洞开挖,通过此方式进行的贯通面有n个,结合式
（2）
（4）
结合式（3）
（5）
7.2.2隧道控制横向贯通误差的估算
7.2.2.1导线控制网方式横向贯通精度估算
根据导线测量特点,其观测量分别为边长和角度,观测精度以边长相对中误差msi/Si及测角中误差mβ分别表示其观测精度,应用误差传播定律,得到单导线测量误差引起的横向贯通影响值的估算公式为
（6）
因为实际地面导线网环均为双导线闭合环,故式（6）估算的影响值为近似且偏大,偏于安全。
贴近实际情况双导线闭合环测量误差引起的横向贯通影响值的估算公式为
mq
（7）
式（6）,（7）中:
mβ,s;ρ=206265s;dy为第i条边在贯通面上的投影长,m;Ry为不包括导线环起、终点的各i点向贯通面方向作的垂线长度,m。
1）据式（6）或（7）计算出地面导线网对横向贯通影响值mq外。
2）
（8）
根据式（8）计算出洞内测量误差对横向贯通误差影响值mq内值。
3）结合隧道内布网特点及所用仪器标称测距精度、隧道施工情况,先设定洞内测距相对精度,长大隧道洞外及洞内可设ms/S=1/50000～1/100000,隧道形状确定后,一般dyi、Ry亦随之可确定并计算获得,（对于近似直线延伸布设的洞内导线闭合环网,式（6）、（7）dyi近似为零,则式（6）、（7）中主要为根式内的第二项数值计算）,这样在已知了ms/S,Σdyi、ΣRyi后,将其值代入式（6）、（7）中即可反求出洞内所需的mβ测角精度值。
4）依据mβ求算值以及ms/S设计值,结合测量规范确定洞内导线网的施测等级、测角等级及测距精度标准。
若得出测距、测角精度太高难以施测,则需重新设计网形结构和导线边长并按照以上顺序重新计算各要素,直至既满足洞内贯通误差的精度要求,测角和测距精度及导线边长又较易于按要求顺利实施。
7.2.2.2GPS控制网方式估算横向贯通精度估算
图4 直线隧道GPS控制网的常用布网方案
GPS隧道网产生贯通误差的原因,并根据如图4所示的典型GPS隧道控制网形,可以认为洞外控制测量所产生的贯通误差,具体是由进、出洞控制点C和D的点位误差、进洞后视定向点A和E的点位误差、进洞后视定向边CA和DE的边长及方位角误差引起的。
设贯通面P与Y轴平行,点A、E为后视定向点,点B、F为检验点,后视定向边CA和DE的边长及方位角值分别为SCA、SDE和αCA、αDE,又设点位误差、边长误差和方位角误差对横向贯通中误差的影响值分别为M2P点、M2P边、M2P方,则有洞外GPS控制测量误差对横向贯通精度的影响值为:
M2YP=M2P点+M2P边+M2P方
（1）
（1）式中点位误差的影响值为:
M2P点=M2C+M2D
（2）
（2）式中MC、MD为控制点C、D的点位中误差,即进、出口处洞口控制点的点位误差,直接影响贯通面处的横向贯通中误差。
（1）式中边长误差的影响值按下式计算:
（3）
式中MSCA/SCA、MSDE/SDE表示定向边CA、DE的边长相对中误差,SYCA、SYDE为定向边CA、DE在贯通面上的投影长度。
后视定向点的点位误差,首先引起定向边的方位角误差,进而通过进洞联系测量产生贯通误差,因此该项误差可以和定向边的方位角误差所引起的横向贯通误差一起考虑,则有:
（4）
式中MαCA、MαDE为定向边CA、DE方位角中误差,MA、ME为后视点A、E的点位中误差,SCP、SDP为控制点C、D到贯通面P的垂直距离。
把
（2）、（3）和（4）式中的M2P点、M2P边、M2P方代入
（1）式,即可计算出GPS网测量误差所引起的横向贯通中误差的大小。
上面贯通误差的计算公式,是最不利情况下的GPS隧道洞外控制网的横向贯通中误差,因此能确保实际的横向贯通误差小于按上述方法估算的横向贯通误差。
7.2.3桥梁控制误差分配及其精度计算要求
在确定施工控制网必要精度时,根据桥墩放样的容许误差来分析确定施工控制网的必要精度进行分析,即按桥墩中心定位的容许误差进行分析。
这时
m控=0.4∆
式中,m控为控制网点的误差,∆为桥墩中心放样的容许误差。
桥轴线长度精度估算
桥梁GPS控制测量要根据估算的桥轴线长度相对中误差，按表4.2.2确定GPS网的测量精度等级，进行测量设计。
7.3高程控制网
7.3.1二等水准测量精度
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
二等水准
≤1.0
≤2.0
——
注：
表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。
7.3.2高程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
二等
2
≤400
DS1
铟瓦
往返
往返
注：
表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。
8.加密桩成果的评定
8.1线路加密桩成果的评定
线路加密导线控制点的点位中误差应满足mx、my≤±15mm。
8.2桥梁控制网控制点加密桩成果的评定
桥梁控制网最弱边相对中误差小于估算的桥轴线长度相对中误差。
8.3隧道控制网控制点加密桩成果的评定
隧道控制网估算的横向贯通误差中误差小于规范要求的隧道横向贯通误差。
9.加密控制网坐标系统和起算点
根据本次平面控制网加密的特点和要求，以及交桩时提供的已知资料情况，为保证和定测时的一致性，仍采用以WGS-84坐标系为基础的独立坐标系，中央子午线经度110度15分和110度45分，投影面高程分别为180m和230m，在平差时用强制约束的办法固定与各个投影面相应的已知点。
高程控制网复测采用1985国家高程基准，过程中采用设计院提交的控制点作为起算点。
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