高铁GRP测量.docx

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高铁GRP测量

摘要

作为我国“四纵四横”高铁发展大战略的最重要一环，京沪高铁从一开始就吸引了太多人的目光，如何建成建好京沪高铁理所当然的成为了大家关注的焦点。

京沪高铁所采用的博格板式无砟轨道系统技术，是我国引进的第一条无砟轨道结构形式。

经过消化、吸收、再创新，形成的中国特色的板式轨道，称为Ⅱ型板式无砟轨道技术，已应用于京津城际轨道交通工程。

 博格轨道板精调是Ⅱ型板无砟轨道施工最重要、最难控制的一项技术。

精确测量不仅包含了传统工程测量中的平面及高程测量，还包括了轨道板的空间三维姿态调整和定位，也就是博格轨道板精调。

GRP点，也就是轨道基准点，作为精调作业的基本控制点。

精调的成败取决于基准点的好坏。

本文就关于GRP点的测量展开论述。

目录

1工作背景3

2工作内容4

2.1测量内容4

2.2坐标系统和高程基准4

3测量实施4

3.1GRP设计坐标计算4

3.2GRP放样4

3.3GRP埋设6

3.4GRP编号7

4GRP平面测量7

4.1GRP平面观测设备7

4.2GRP平面测量方法7

4.3外业测量8

4.4精度指标9

4.5GRP平面数据数据处理9

4.6平面测量注意事项9

5GRP高程测量10

5.1GRP高程测量设备10

5.2GRP高程测量方法10

5.3GRP高程外业观测10

5.4精度指标11

5.5GRP控制点高程数据处理11

5.6高程测量注意事项11

6GRP的维护及数据整理12

5.1GRP的维护12

5.2上交与存档资料12

7参考文献12

一工作背景

我国高速铁路起步晚，但起点高、发展快，通过引进国外核心技术、消化吸收再创新，具备了建设高速铁路的能力，迎来了我国高速铁路建设新时代。

京沪高铁所采用的博格板式无砟轨道系统技术，是我国引进的第一条无砟轨道结构形式。

经过消化、吸收、再创新，形成的中国特色的板式轨道，称为Ⅱ型板式无砟轨道技术，已应用于京津城际轨道交通工程。

II型板的每块板上的承轨槽都是按设计线路参数打磨的，所以II型板在线路上的铺设位置是固定的，板的编号也是唯一的；因而II型板对铺设要求极高。

铺设完成的II型轨道板，板之间的相对精度、平顺性很好，将钢轨精调的任务基本在板的精调上完成，最后钢轨几乎不需要精调。

因此可见，精调是II型板铺设的重点，难点，也是保证高铁高速高效建设的关键之所在。

GRP点，即轨道基准点，是轨道板精调作业的基本控制点。

基准点点是架全站仪的,是轨道板的强制对中点,它定位的准确性直接影响轨道板的精调施工。

GRP点的精度和由GRP点构成的GRN网间的平顺性能否达到施工需要的精度指标，是决定精调能否顺利实施的关键之所在。

在这里，对GRP点的测量也就显得尤为重要。

二工作内容

在CPIII控制网测量评估验收后和轨道板施工前，要进行GRP测量，在轨道精调前，要进行CPIII复测。

2.1工作内容

GRP测量的主要内容包括：

（1）GRP点的计算

（2）GRP点的放样

（3）GRP点的埋设

（4）GRP点的编号

（5）轨道基准网（GRN）的测量

2.3坐标系统和高程基准

（1）平面坐标系统采用与中铁四院提交的京沪高速铁路相对应的工程独立坐标系统，即参考椭球体采用WGS-84椭球体参数，中央子午线为120°00′，投影面大地高为15米，高程异常为5米。

（2）高程系统采用1985黄海高程基准

三、GRP测量实施

GRP的测量工作必须在轨道控制网（CPIII）评估通过后方可进行，根据京沪高速铁路《CPⅢ网测量作业指导书》要求，在轨道精调前，必须对CPⅢ网进行复测。

3.1、GRP设计坐标计算

使用PVP施工版软件计算定位锥点及基准点（GRP）的设计坐标

3.2、GRP放样

混凝土底座板或支承层施工完成后，依据轨道控制点（CPⅢ），采用全站仪自由设站极坐标法测设轨道板定位点和轨道基准点。

轨道板定位点和轨道基准点应埋设于混凝土底座板或支承层上，轨道板定位点与轨道基准点连线应垂直于轨道中线，并分别向左和向右偏离轨道中线0.10m。

轨道板定位点的位置应以轨道中线为基准，垂直于钢轨顶面连线，投影到混凝土底座板或支承层表面上。

曲线地段轨道基准点应分设于轨道中线的内侧，轨道板定位点设于轨道中线的外侧。

直线地段应将轨道板定位点与轨道基准点分设于线路中线两侧，一般应位于线路中线的同一侧。

当直线段前后的轨道基准点不在同一侧时，应在直线段予以变换调整，不得在曲线段上。

轨道板定位点应满足下列要求：

1）轨道板定位点的放样距离不应大于100m。

2）轨道板定位点平面定位允许偏差不应大于5mm。

3）轨道基准点平面定位允许偏差不应大于5mm。

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CPIII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，CPIII控制点的坐标不符值应满足表3-1的要求。

表3-1CPIII控制点不符值限差

X

≤2mm

Y

≤2mm

H

≤2mm

若CPIII控制点坐标不符值不满足表3-1的要求，在保证CPIII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CPIII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GRP进行坐标放样。

放样距离应根据天气情况确定，高温、雨雾或晴天应适当控制测量距离。

3、GRP平面控制点布设设于突型挡台中心，按每6.5m（CRTSII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5mm。

本测段采用南方测绘定制的GRP测钉，该测钉和GRP精密测量基座、电子水准仪专用强磁尺垫以及以后精调全站仪脚架配套。

GRP测钉、GRP精密测量基座和电子水准仪专用强磁尺垫（见下图3-2。

GRP精密测量基座和棱镜电子水准仪专用强磁尺垫GRP测钉

图3-2GRP精密测量基座和电子水准仪专用强磁尺垫、GRP测钉

3.3GRP埋设

CRTSⅡ型无砟轨道的轨道基准点和轨道板定位点的位置示意图。

每个轨道板缝处设置一个轨道基准点和轨道板定位点。

轨道基准点和轨道板定位点分别距线路中线左右两侧，距离10cm。

轨道基准点在曲线地段应该位于线路中线的内侧。

示意图4-3如下：

3.4GRP编号

轨道基准点编号：

采用6位编号形式（800000）。

其中第一位左线

为“8”，右线为“9”；后五位为大里程方向的轨道板编号。

对于DK800+000至DK1000+000之间CPⅢ点编号和轨道基准点编号冲突的情况，可通过CPⅢ点编号首位修改为“3”来解决。

四GRP平面测量

GRP三维坐标的测量，应采用平面坐标和高程分开施测的方法进行。

相邻GRP之间的平面和高程相对精度应满足表4-1要求。

表4-1相邻GRP间相对精度要求

平面

0.2

高程

0.1

GRP平面测量则采用带有强制对中功能的精密基座与相应的精密棱镜。

4.1平面测量设备

测量作业过程中使用的全站仪，应具有自动照准，自动搜素，自动记录功能，其标称精度应满足：

方向测量中误差不大于±1′，测距中误差不大于±（1mm+2ppm）,温度计精确至0.5℃，气压计读书精确至0.5hPA.仪器设备均在鉴定有效期内。

在进行GRP平面位置测量时，为保证相邻GRP间测量的相对精度。

原则上一个测站只用一个精密基座进行，以避免不同基座间的系统误差影响，并在测量前需对所使用的精密基座的气泡进行校正。

4.2平面测量方法

轨道基准点（GRP）的平面测量左右线路分别进行测量，在底座板张拉连接并锁定后，粗铺轨道板之前进行，采用全站仪自由设站极坐标法进行观测，直接测量各点的坐标，外业采用自动记录方式。

全站仪设站点应尽量靠近GRP的连线方向。

GRP平面测量外业观测应满足下列条件：

1）全站仪设站点应尽量靠近GRP的连线方向。

2）左右线GRP的测量，应分别设站观测。

3）同一测站观测的CPIII控制点不应少于4对，观测的GRP点不少于11个（可视天气情况作相应调整），其中包括与上一个测站搭接的3—5个GRP。

自由设站要求

自由设站测量采用局部独立坐标系。

自由设站观测的CPⅢ点应位于所联测CPⅢ点的中间。

CPⅢ点采用与CPⅢ网测量时一致的CPⅢ标志。

全站仪设在线路中线附近，更换测站后，相邻测站重叠观测的CPⅢ点3-5个。

自由设站点精度一般应符合下表4-3要求，

表4-3自由设站点精度要求

完成自由设站后，CPⅢ点的坐标不符值应满足表4-4的要求。

当CPⅢ点坐标不符值X、Y大于表4-4的规定时，该CPⅢ点不应参与平差计算。

表4-4CPⅢ点坐标不符值限差要求

4.3外业观测

同一测站CPⅢ点和轨道基准点均采用全站仪盘左进行观测，进行多个半测回观测。

每个半测回过程如下：

1）顺次观测所有CPⅢ点；2）顺次观测所有轨道基准点；3）按照同样的流程进行下一个半测站测量；4）各个半测回结束时，再顺次观测所有CPⅢ点。

轨道基准点观测不少于3次。

CPⅢ点观测不少于4次。

此为一个测站的观测程序，一个测站结束后搬至下一站后按同样的程序进行测量。

每站观测距离约70m，至少观测11个轨道基准点，重复观测上一测站的CPⅢ点不少于2对，重复观测上一测站观测的轨道基准点3~5个。

本站观测的所有轨道基准点（包含重复观测上一站的轨道基准点）都必须位于测站的同一侧。

每站轨道基准点测量时，采用同一组棱镜三脚座和精密棱镜。

在观测轨道基准点时，应由远及近完成全部轨道基准点测量。

每次安置棱镜三脚座时，要精确整平棱镜三脚座，在棱镜三脚座移动过程中，棱镜应始终面对全站仪。

对于CPⅢ棱镜组件和棱镜三脚座上棱镜不一致的，需要检查仪器中输入的棱镜常数是否正确。

4.4精度指标

数据处理应采用布板软件进行处理，并进行复核。

测量精度应满足

下列要求：

1）相邻点平面相对精度不大于0.2mm；

2）轨道基准点各半测回测量的坐标值与其平均值间的较差≤0.4mm。

3）重迭轨道基准点的平面位置允许偏差：

横向≤0.3mm，纵向≤0.4mm。

4.5GRP平面网数据处理

GRP点的平面数据处理软件采用德国博格公司的PVP软件。

平差计算以前，通过数据处理软件对外业观测的限差重新进行检核。

平差方法如下：

通过德国博格公司的PVP施工版软件计算出理论GRP点数据，然后通过软件的测量菜单导入联测CPⅢ点数据和GRP理论数据，再直接导入徕卡1201+测量机器人所测得的外业数据，选择标准限差启动计算进行平差，软件会进行自动平差，并删除不合格的点或者站点，并显示点的状态，状态3为非常好可用，状态2为合格可用，状态1为不可用等待下次搭接后状态变为2或者3才能使用，然后纳入数据库备用。

4.6平面测量注意事项

1）需定期对全站仪进行检查；

2）全站仪工作之前要适应环境温度；

3）应尽量避免在恶劣天气环境下作业，一般中午11点至下午3点之间也要避免测量作业；

4）在每次测量作业前需对测钉钉帽进行清洁；

五GRP高程测量

GRP的高程测量要在轨道板初铺之后进行，以避免二期荷载对GRP高程造成影响。

5.1GRP高程测量设备设备

电子水准仪精度不低于0.5mm/km，配套使用因瓦水准尺，所使用的电子水准仪和条码水准尺需要有相应的检定证书，并在检定有效期内，作业之前应对仪器进行必要的检验和校准。

5.2测量方法

用几何水准方法，按照附合水准方法和中视水准测量方法相结合进行施测，轨道基准点一般作为中点，除首末CPⅢ点外，其余CPⅢ点作为附合水准线路的转点。

左右线路的轨道基准点的高程可同时施测。

采用电子水准仪进行往返观测，起闭于CPⅢ点，附合水准线路长度约为300m。

在轨道基准点上立尺时，水准尺使用水准尺适配器，在CPⅢ点立尺时，不使用水准尺适配器，使用与CPⅢ网测量时一致的水准测量杆。

水准尺适配器常数准确测定，同时保证水准尺适配器与轨道基准点测钉的匹配。

在同一站内的所有轨道基准点高程测量时应采用同一把水准尺及其配套水准尺适配器。

水准尺适配器常数在外业不输入的，在内业数据处理中进行修正。

5.3测量过程

在两个CPⅢ点中部安置水准仪，后视一个CPⅢ点（如CPⅢ1），前视另一个CPⅢ点（如CPⅢ2）或轨道基准点，采用中视法测量该区间所有的轨道基准点（可以包括左右2条线路的轨道基准点），然后搬站至CPⅢ2和CPⅢ3之间，重复上一个测站过程。

相邻两站之间重叠1个轨道基准点。

相邻测段之间应重叠3~5个轨道基准点。

如下图所示

5.4精度指标

1）单程水准测量起闭于CPⅢ点的闭合差限差应满足下式要求：

式中：

S单程水准测量线路长度（km）。

2）轨道基准点往返测高程值与其平均值间的较差不应大于0.3mm；

3）重叠区内轨道基准点高程较差不应大于0.3mm；

4）相邻轨道基准点间的高程相对精度不大于0.1mm。

5.5GRP控制点高程数据处理

高程数据处理是根据测量数据计算一站内任意两个相邻的GRP之间高差是否超限，再计算各点往测与返测高程平均值，并计算与平均值之差。

各项指标满足要求后，计算本站观测的各轨道基准点高程。

通过德国博格公司的PVP施工版软件计算平差的结果:

往返测高程值最大较差为，874837，为0.3mm，满足较差不应大于0.3mm的精度要求。

重叠区内轨道基准点高程较差最大为：

874883，为0.3mm，满足较差不应大于0.3mm的精度要求。

将联测数据导入PVP施工版软件，获得已测的基准点（GRP）的三维坐标，形成已知点*.DUP文件，用于轨道板精调时仪器的强制对中点。

5.6高程测量注意事项

1）定期对仪器进行检查

2）在外业测量过程中，注意先清洁测钉；

3）尽可能保持设站点与两端CPIII点间的距离相等

六、GRP的维护及资料整理

6.1GRP的维护

应结合现场施工现状，制定有效措施，加强GRP点的保护和维护。

6.2存档资料

数据资料应留有存档，以备计算，恢复，检查之用

1、本区段CPIII控制点的三维坐标值

2、平面、高程测量原始观测数据

3、平面、高程平差计算原始文件

4、GRP测量成果表

5、GRP测量精度统计表

6、GRP测量联测示意图

7、电子文档（所有电子记录、过程数据、成果数据的电子文档）

七、参考文献

（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）《京沪高速铁路CPⅢ控制网测量作业指导书》京沪总指，2010年1月

（11）《京沪高速铁路轨道基准点测量作业指导书》京沪总指，2010年1月

（12）《新建铁路京沪高速铁路徐沪段精密控制测量复测量平面和高程成果》