精密控制网施工复测及加密技术设计方案.docx
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精密控制网施工复测及加密技术设计方案
京沪高速铁路JHTJ-1标精测网
施工加密测量技术设计方案
1概述
1.1任务概述
新建兰州至重庆铁路兰州东至夏官营、广元至重庆段土建工程和兰州东至重庆铺架工程LYS-14标段精测网CPI、CPII控制点和水准点间距较大,不能满足施工放样需要。
故需在CPI基础控制网和设计三等水准点基础上进行施工加密测量。
1.2任务范围、内容
(1)任务范围
京沪高速铁路工程JHTJ-1标DK5+280.13~DK238+470.17。
(2)工作内容
施工加密测量:
选点、埋设标石,进行平面控制点和高程控制点外业观测及平差计算。
1.3预计完成期限
计划完成期限:
二〇〇八年三月二十日至二〇〇八年五月三十一日。
2工程概述
2.1地理位置
京沪高速铁路JHTJ-1标段起讫里程为DK5+280.13~DK238+470.17,正线长度223.944km,线路自北京南站西端引出,沿既有西黄线而行,在黄村跨京山线,沿既有京山线南侧经廊坊至天津南站,修建联络线引入天津西站并将其改造为高速始发站;正线线路继续向南与京沪高速公路大体平行,过沧州西,跨南运河主河道至104国道处。
2.2地形地貌
线路主要穿行于冀鲁平原区,北京至廊坊为冲、洪积平原,地势由西北向东南缓倾;廊坊至武清及沧州至标段终点为冲积平原,廊坊至武清地势由西北向东南缓倾;武清至沧州为近海冲积平原,地势由西缓倾,其中天津市区及其以南团泊洼一带地势低洼,沟渠坑塘密布;沧州至标段终点由西南向东北缓倾。
2.3地质条件
标段地层主要为第四系冲积层、冲洪积层、海积层,一般以黏性土、粉土、砂类土为主,仅北京附近分布有厚层卵石土和圆砾土,城区、村庄及局部坑塘分布有厚度不等的填土。
北京黄村至标段终点普遍分布松软层,松软层底板埋深6~18m。
北京至沧州地震动峰值加速度≥0.10g,分布有地震可液化层,液化层以饱和的粉、细砂及粉土为主。
本线部分地段经过的大部分地区因地下水超采形成漏斗区,存在地面沉降等现象,特别是廊坊、天津等地区。
2.4地震参数
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)划分,结合现场调查及工点情况确定测区地震动峰值加速度(地震基本烈度)如下:
DIK0+000~DIK65+0000.20g
DIK65+000~DK174+0000.15g
DK174+000~DK242+0000.10g
2.5河流水系
本标段线路经过地区的河流分属海河水系,沿线河流密布,水利设施众多,经过的主要河流有老龙河、永定河、子牙河、独流碱河、子牙新河、马厂碱河、南运河等。
2.6气象条件
本标段属暖温带亚湿润季风气候区,四季分明。
春天干燥多风,夏季炎热多雨,秋季秋高气爽,冬季寒风凛冽。
大风多集中在3、4月份,年平均降雨量在560~800mm左右,70%的降雨主要集中在7、8月份,年平均温度在11~14℃,极端最高气温为40℃,最冷月平均气温在-4℃左右,沿线土壤最大冻结深度0.8~0.5m。
2.7主要工程项目
正线桥梁23座,总长208.395km,占全长的93%,箱梁6065孔,各种特殊结构69处;
路基15.549km,占全长的7%;
无碴轨道256.41双线公里,占95%;正线铺轨269.959双线公里;联络线铺轨22.877单线公里,站线铺轨13.091km;道岔46组。
3既有资料情况
3.1铁三院提供的《京沪高速铁路北京至徐州段精密控制测量技术文件》;
3.2铁三院现场交接平面(CPⅠ、CPⅡ)控制桩和高程控制桩及技术资料;
4主要技术依据
《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》(铁建设[2006]189号)
《精密工程控制测量及线下工程变形监测技术方案设计》
《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)
《精密工程测量规范》(GB/T15314-94)
《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-2006)
《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB10054-1997)
《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2001)
《京沪高速铁路精密工程控制测量及线下工程变形监测可行性研究》
《京沪高速铁路JHTJ-1标精测网施工加密测量技术设计方案》
5坐标系统和高程系统
5.1坐标系统
该标段施工复测采用的坐标系统为:
中央子午线经度116°45′,投影面大地高0.0m,X方向加常数0km,Y方向加常数500km。
采用WGS-84椭球参数。
5.2高程系统
采用1985国家高程系统。
6加密测量技术方案
6.1工作流程
本标段加密测量线路长达223.944km,测量任务大,精度要求高。
按照工区划分为十个测段加密,具体分工见表1。
表1
测段
工区
起讫里程
测量人员
加密方法
备注
1
一工区
DK5+280.13~DK20+476
工程师1人助工2人测工10人
GPS
2
二、三工区
DK20+476~DK43+400
工程师2人助工2人测工10人
导线
3
四、五工区
DK43+400~DK60+978
工程师1人助工1人测工8人
GPS
4
六工区
DK60+978~DK67+168
工程师1人测工8人
导线
5
七工区
DK67+168~DK85+887
工程师1人助工1人测工8人
导线
6
八工区
DK85+887~DK102+161
工程师2人助工1人测工15人
导线
7
九工区
DK102+161~DK120+833.46
工程师1人助工1人测工8人
导线
8
十、十一工区
DK120+833.46~DK156+899
工程师3人助工2人测工20人
导线
9
十二、十三工区
DK156+899~DK190+370.11
工程师2人助工1人测工16人
导线
10
十四至十七工区
DK190+370.11DK238+470.17
高工1人,工程师4人,助工2人测工20人
导线
6.2布网要求和选点、埋石
6.2.1布网要求
(1)在CPI、CPII、及勘测水准点基础上进行加密。
(2)点位选在距线路中线较近、稳固可靠且不易被施工破坏的范围内,便于长期保存,方便测设中线。
(3)点间距离在300m左右为宜,且点间相互通视。
6.2.2施工加密控制网选点要求:
由技术负责人会同相关人员在线路平面图上进行控制网的方案设计、图上选布点位、编号。
选点、埋石人员按设计好的点位进行现场选点、埋石工作。
但要根据现场实际情况按布网设计原则灵活确定点位,并在图上修改标示。
加密点布设应充分考虑即将施工的影响,布设在不易被破坏的范围内。
对高路基、桥梁等段落,尽量考虑将加密点布设于线路一侧,避免因施工后造成点间不通视现象,以方便施工使用。
使用GPS加密时,点间距250~350m,所选点位应相互通视,加密点一般应选在距线路中线50~100m,便于安置仪器。
周围应视野开阔,对天通视情况良好,高度角15°以上无障碍物阻挡卫星信号;远离高于安置天线高度的树木、建筑物等阻挡卫星信号的障碍物。
为了避免电磁场对GPS卫星信号的干扰,点位应远离大功率无线电发射源、高压输电线;在点位附近避免有大面积水域,以避免多路径效应的影响;点位应布设于交通方便,基础稳定,易于保存,有利于导线联测的地方;注意避免季节变换后,植被生长可能引起的不通视问题。
加密点用导线法测量时,点间距宜为250~350m,所选点位应相互通视,应选在距线路中线50~100m,稳固可靠,且不易被施工破坏的范围内,导线点应便于长期保存和测设中线。
6.2.3加密点埋设标准
加密的平面控制点和高程点尽量共用,加密控制点标石埋设标准应与精测网CPII控制点标石埋设规格及要求相同。
6.3测量方案
6.3.1平面控制网加密测量实施方案
(1)测量方法和等级
GPS测量;测量等级为C级。
(2)技术指标
CPII加密GPS测量的精度指标应符合表2的规定。
GPS测量的精度指标表2
基线边方向中误差
最弱边相对中误差
≤1.7″
1/100000
(3)GPS施工加密测量作业的基本要求
a.CPII加密GPS测量作业的基本要求应符合表3的规定。
GPS测量作业的基本要求表3
项目
CPⅡ加密
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
1
数据采样间隔(S)
15
PDOP或GDOP
≤8
b.天线应严格整平对中,对中误差≤1mm。
每时段开机前和关机后各量一次天线高,三个方向天线高互差不大于2mm,取平均值作为最后的天线高;
c.观测时详细记录测站点号、日期、时段、天线高、观测者、记录者等;
d.开机后应检查有关指示灯与仪表;
e.观测中应查看测站信息、接收卫星数、数据记录信号灯等情况,保证接收机工作正常,数据记录正确;
f.观测中在接收机10m内禁止使用对讲机和手机;
g.每日观测结束后,当天及时将数据转存至计算机硬、软盘上,确保观测数据不丢失。
(4)GPS测量数据处理
a各独立闭合环坐标分量闭合差均符合下式的规定:
;
;
环全长闭合差应满足:
式中:
W为环闭合差,
,n为独立环中的边数;
b同步环的坐标分量闭合差和全长闭合差均符合下式的规定:
;
;
;
式中:
W为环闭合差,
,n为同步环中的边数;
c重复基线的长度较差小于
。
d无约束平差中基线分量的改正数绝对值均满足下式:
VΔx≤3σ,VΔy≤3σ,VΔZ≤3σ
GPS基线长度精度用下式表示:
式中:
σ——中误差(mm);
d——相邻点间距离(km)
6.3.2平面控制网导线加密测量实施方案
(1)测量方法和等级
导线测量;测量等级为四等。
(2)技术指标
导线测量的主要技术要求应符合表4的规定。
四等导线测量主要技术要求表4
附合长度(km)
边长
(m)
测距
中误差(mm)
测角
中误差
(″)
相邻点位坐标中误差(mm)
导线全长相对闭合差限差
方位角闭合差限差
(″)
≤4
250~350
5
2.5
10
1/40000
±5
(3)施工加密导线测量作业的基本要求
a.导线测量应起闭于CPI控制点,并联测CPII控制点。
按四等导线精度,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。
b.觇标采用仪器配套棱镜和觇标组合,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。
c.用于气象改正的温度、气压数据,在每一测站测定一次,并在观测手簿上做好记录。
气压计、温度计与周围环境一致,避免日光暴晒和辐射。
测距边气象改正、加常数改正通过全站仪设置自动进行,输入数据应认真核对。
导线边长测量,读数至0.1毫米。
距离和竖直角往返各观测3测回(测距的一个测回指照准一次读若干数,读数一般为四次。
),竖角指标差≤15″,外业采用竖直角计算平距。
各项限差应满足表5的要求。
导线测量水平角观测应满足表6的技术要求。
d.导线测量数据使用光电记录手簿记录。
e.联测CPⅠ时,如果有两个以上通视方向时应对所有通视方向进行观测。
f.当导线平均边长较短时,应控制导线边数,但不得超过表3的导线长度和平均边长算得的边数。
距离和竖直角观测限差表5
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)
导线测量水平角观测技术要求表6
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
DJ1
4
6″
9″
6″
DJ2
6
8″
13″
9″
(4)导线测量数据处理
a起算数据为CPI控制点,导线应在方位角闭合差及导线全长闭合差满足要求后,用专业平差软件(南方平差易,武汉大学科傻平差软件)平差。
b控制点的点位中误差应满足mx、my≤±15mm,导线点坐标成果保留到0.1mm。
6.3.3高程控制网加密测量实施方案
(1)测量方法
高程控制网加密测量按二等水准测量方法进行施测。
(2)精密水准测量精度要求单位:
mm
水准测量
等级
每千米水准测量偶然中误差M△
限差
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
8
8
4
注:
表中L为往返测程,附合或环线的水准路线长度,单位为km。
(3)精密水准测量的技术标准
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
4
≤200
DS1
铟瓦
往返
往返
4
注:
表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
(4)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
铟瓦
DS05
≤65
≤2.0
≤4.0
下丝读数
≥0.3
DS1
≤60
读数和记录取位:
采用DS05或DS1级仪器时,应读记至0.05mm或0.1mm;采用数字水准仪时,应读记至0.01mm;采用区格式木尺应读记至1mm。
(5)精密水准测量计算取位规定见下表:
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)
二等、
精密水准
0.01
0.1
0.01
0.01
0.1
0.1
(6)二等水准测量质量保障措施。
①二等水准测量应进行测段往返观测,观测顺序为:
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
②测量时应保证前后视距尽可能相等,前后视距差不符值应满足规范要求。
③用撑竿辅助安置水准尺,确保水准尺在观测时处于竖直状态。
④水准测量时,将尺垫安放在坚实的地方,防止尺垫下沉。
⑤选择观测时间,避开中午炎热时段。
(7)数据处理
1)水准点间满足限差要求的情况下,以联测的深埋水准点为起算点,用专业平差软件(武汉大学科傻平差软件)进行严密平差计算。
2)水准测量野外作业结束后,每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差MΔ,MΔ≤±1.0mm。
MΔ应按下列公式计算:
式中:
△——测段往返高差不符值(mm);
L——测段长(km);
n——测段数;
7精测网加密测量应交成果资料
7.1精测网施工加密测量技术设计方案
7.2加密成果报告内容
7.2.1任务依据、技术标准、测量日期、作业方法、人员设备、数据处理方法、控制网测量精度、控制点现状分析、加密测量结论等。
7.2.2同步环,独立环闭合情况及精度统计。
7.2.3起算点的点号、坐标。
7.2.4平面加密控制点坐标成果,包括点号、平面坐标、坐标中误差、点位中误差、点对的坐标方位角及精度、平面边长及精度、重复基线、加密坐标成果和CPII与设计成果的比较。
7.2.5导线测量精度和平差结果。
7.2.6高程加密控制网高差和高差成果,包括点号、距离、往返测高差、往返测不符值、每千米偶然中误差。
7.3加密测量报告的附件
(1)平面:
基线报告、闭合环报告、约束和无约束平差报告;导线平差报告。
(2)高程:
水准测量原始观测数据;
(3)GPS测量和水准测量的观测手簿。
(4)GPS、水准仪等设备的鉴定证书。
(5)施测单位的测绘资质证书。
(6)人员资质证书。