A2京沈客专京冀段CPIII测量技术方案0705.docx
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A2京沈客专京冀段CPIII测量技术方案0705
新建北京至沈阳铁路客运专线京冀段
CPⅢ测量技术方案
2016年7月
新建北京至沈阳铁路客运专线京冀段
CPⅢ测量技术方案
编制：
饶雄
审核：
二〇一六年七月四日
1、项目概况
新建北京至沈阳铁路客运专线京冀段（简称：
京沈客专京冀段）正线长度290.047km，设计行车速度350km/h，全线铺设III型板式无砟轨道。
为满足后续轨道铺设及运营维护需要，按照分级布网、逐级控制的原则，进行京沈客专京冀段精密工程平面控制网CPⅠ、CPⅡ和高程控制网（二等）加密及轨道控制网（CPⅢ）测量工作，使测量成果质量满足勘测、施工、运营维护各个阶段的要求。
2、技术依据
（1）《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）
（2）《京沈客专京冀段CPⅢ测量评估大纲》（中铁四院编制）
（3）《京沈客专精密工程控制测量网第二次复测成果》（铁三院编制）
3、CPⅡ加密测量技术方案
3.1坐标系统
平面坐标系统采用铁三院提交的精测网复测成果中相应的工程独立坐标系统，参考椭球体采用2000国家大地坐标系椭球参数。
本线精密工程控制测量平面坐标系统采用工程独立坐标系（任意带高斯投影抵偿坐标系），依据线路定测方案线位东西（Y）方向坐标差值及轨面设计高程计算中央子午线值及投影面高程，满足测区投影长度变形值不大于1/100000（10mm/km）的要求。
根据计算在全线建立工程独立坐标系，投影变形均小于1/100000。
3.2CPⅡ加密点布设要求
为了高效、准确地建立CPⅢ轨道控制网，根据既有CPⅡ控制网的情况，需要加密CPⅡ网。
CPⅡ网加密的主要目地是为了满足CPⅢ网的观测条件，以及弥补被损毁的和无法利用的CPⅡ点。
CPⅡ网加密点按600米左右的间距沿线路布设，各区段CPⅢ头尾搭接处6对CPⅢ的中间应布设一个CPⅡ加密点,所有的加密CPⅡ点不与CPⅢ点共桩。
1．CPⅡ加密点的布设位置
路基段CPⅡ加密点按线路左右交替布设在在限界内便于CPⅢ控制网联测的地方，一般可埋设在两个接触网杆之间稳固可靠且不影响行车安全的地方设置对空通视良好的柱状墩（离基础地面1.0米以上，基础浇筑混泥土为0.7m×0.7m，深1.0m，圆柱直径0.25米，均应埋设钢筋骨架，主筋配置Φ16mm，绕筋配置Φ8mm，每30cm配置一层，钢模浇筑）。
图3-2-1路基段CPⅡ加密点俯视图（左）与剖面图（右）（单位：
mm）
桥梁段CPⅡ加密点应布设在桥梁固定支座端防撞墙顶上。
隧道段CPⅡ加密点应成对布设在隧道电缆槽顶面上，点对间距为350～500米。
2．CPⅡ加密点的埋设
加密CPⅡ控制点应采用强制对中标志。
根据现场实践，建议使用如下强制对中标志。
①强制对中标的组成
预埋件转接头测量仪器连接盘
图3-2-2CPⅡ加密点预埋件及测量仪器连接盘
预埋件为埋入现场的部分，为不锈钢或铜质材料加工而成。
转接头的底端装进预埋件后，顶端可以直接安装GPS天线，也可以安装通用的测量仪器或棱镜基座。
通过基座，可以安装各式棱镜以及测量仪器。
对中精度优于0.1mm。
测量仪器连接盘底端螺丝可以直接安装到预埋件上，顶端螺丝用于连接测量仪器基座。
通过仪器连接盘，可以直接安装测量仪器、GPS天线，或棱镜。
②强制对中标的安装
事先在埋设强制对中标的位置打孔，将预埋孔注入1:
16（水:
干料）的桥梁支座灌浆料，灌浆料比孔口低1～2cm，将预埋件垂直埋入预埋孔，将灌浆料挤出。
预埋件顶面比孔口高出1mm左右（图3-2-3）。
30分钟左右，灌浆料凝固。
预埋件整平精度约4～8分。
图3-2-3埋设过程（左）和埋设完成的预埋件（右）
③强制对中标的使用
在埋设好的预埋件上，可以安装全站仪和基座，通过基座可以安放各种类型的棱镜和GPS接收机（图3-2-4）。
对于重量比较大的仪器而言，则可以通过测量仪器连接盘来进行安置。
测量仪器连接盘边缘部分由三个底端螺丝，可以调节伸缩长度，确保仪器连接稳固（图3-2-5）。
图3-2-4安置好的仪器连接盘
图3-2-5通过仪器连接盘安装的测量仪器
3．CPⅡ加密点的编号
CPⅡ加密点按照线路里程增加方向进行编号，编号规则为：
××××（标示为里程公里数）+CPII（标示为CPII加密点）+×（该里程段流水号，从小里程往大里程方向顺序编号）。
如0158CPII1点桩号，“0158”代表线路里程数，“CPII”代表CPII控制点，“1”代表1号点。
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。
4．CPⅡ加密点点之记绘制
CPⅡ加密点埋设完成后，应按要求绘制点之记。
包括点号、概略经纬度、所在地、交通情况、交通略图、点位略图、通视情况、对应线路里程及距中线左右距离、选点及埋石情况。
3.3CPⅡ加密测量及数据处理
1．采用GPS方式加密CPⅡ网的具体要求
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，必须采用进口双频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。
CPⅡ加密要求同精测网原网精度要求，观测、数据处理均与原测CPⅡ相同。
加密网形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加密网应至少衔接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3-3-1GPS观测技术要求
级别
项目
三等
静
态
测
量
卫星截止高度角（°）
≥15
同时观测有效卫星数
≥4
有效时段长度（min）
≥60
观测时段数
1～2
数据采样间隔（S）
15
PDOP或GDOP
≤8
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3-3-2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
环线全长闭合差
独立闭合环
重复观测基线较差
≤
，其中a=5，b=1。
以下相同
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：
V△x≤3σ，V△y≤3σ，V△z≤3σ
③GPS网无约束平差合格后，应采用网中联测稳定性好的CPⅠ和CPⅡ点坐标进行二维约束平差，同时应与相邻CPⅡ加密控制网的衔接。
二维约束平差后基线向量的改正数与同名基线观测值相应改正数的较差应满足下式要求：
dV△x≤2σ，dV△y≤2σ
平差后加密点CPⅡ的点位精度应小于10mm，基线方位角中误差≤1.7″，最弱边边长相对中误差限差为1/100000。
2．采用导线测量方式加密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5km，采用仪器为测角精度不低于1″，测距精度不低于1mm+2ppm的全站仪施测，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3-3-3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3-3-3CPⅡ控制网导线测量的主要技术要求
控制网
附合长度（km）
边长（m）
测距中差（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
±3.6
三等
②导线测量水平角采用方向观测法，并满足表3-3-4的规定
表3-3-4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3-3-5的规定
表3-3-5边长测量技术要求
等级
使用测距仪精度等级
每边测回数
一个测回读数较差限值（mm）
测回间较差限值
（mm）
往返观测平距较差限值
往测
返测
三等
Ⅰ
2
2
2
3
2md
Ⅱ
4
4
5
7
注：
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为每千米测距中误差。
即按测距仪出厂标称精度的绝对值，归算到1km的测距中误差。
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）
④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3-3-6的规定，在测站和反射镜站分别测记。
表3-3-6气压、气温读数取位要求
测量等级
干湿温度表（℃）
气压表（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．采用导线测量方式加密CPⅡ网的具体要求
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。
附录1：
控制点点之记
加密CPⅡ点之记
工程名称：
京沈客专京冀段第页共页
点名
等级
高铁三等
详细位置图:
标石断面图：
点位
详细
说明
（点位近视图片）
交通路线
所在地
（点位远景、远视图片）
标石类型
概略坐标
标石质料
B
L
线路里程
DK
选点埋石单位
观测单位
选点者
埋石者
观测者
选点日期
埋石日期
观测日期
3.4上交资料
（1）加密CPⅡ测量技术方案；
（2）加密CPⅡ控制点平面成果表；
（3）加密CPⅡ观测手簿；
（4）加密CPⅡ网图；
（5）加密CPⅡ控制网平差报告
（6）加密CPⅡ技术总结；
（7）原始观测数据及上述文件内容的磁盘文件。
4、二等水准基点加密测量技术方案
为满足CPⅢ控制网高程测量的要求，沿线二等水准基点应满足以下要求：
1）路基段每2公里应有一个二等水准基点；
2）桥梁段二等水准基点应加密到桥上，点间距不超过2公里；
3）隧道段每2公里应设一个二等水准基点；
对不满足以上条件的区段需在既有二等水准基点的基础上进行同精度二等水准加密测量。
4.1高程系统
高程系统采用1985国家高程基准。
4.2二等水准加密点埋设要求
1．路基段二等水准加密点按线路水准基点埋石要求观测前3个月单独埋设（或埋设在稳定的接触网杆基础上）；
2．桥梁段二等水准加密点应布设在墩台顶部桥梁固定支座端上方；
3．隧道段二等水准点可与洞内CPⅡ点共点，其它区段加密二等水准基点不与加密CPⅡ共点。
4．二等水准加密点按照线路里程增加方向进行编号，编号规则为：
××××（标示为里程公里数）+BM（标示为二等水准加密点）+×（该里程段流水号，从小里程往大里程方向顺序编号）。
如0158BM1点桩号，“0158”代表线路里程数，“BM”代表二等水准点，“1”代表1号点。
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。
5．二等水准加密点点之记绘制
二等水准加密点埋设完成后，应按要求绘制点之记。
包括点号、概略经纬度、所在地、交通情况、交通略图、点位略图、中线里程及距中线左右距离、选点及埋石情况。
4.3二等水准加密测量及数据处理
1．测量要求
二等水准加密测量应采用不低于DS1的水准仪，须经过检定，并处于检定有效期内。
对于沉降区水准点必须加大观测频次，并在使用前对水准点进行检测，以检验联测水准点是否发生显著沉降；水准路线必须联测两个以上水准点。
水准测量按《高速铁路工程测量规范》中的二等水准测量的技术要求执行，并实行分级控制。
作业前及作业过程中检查i角均应不超过15″；水准尺须采用辅助支撑进行安置，测量转点应安置尺垫，尺垫选择坚实的地方并踩实以防尺垫下沉。
水准线路采用往返观测，并沿同一路线进行。
每一测段均采用偶数站结束，往返观测在一日的不同时间段进行。
水准测量的仪器及水准尺类型应按测量等级的要求选择，宜优先采用相应等级的数字水准仪及其自动记录功能采集数据，观测数据采用仪器内置储存器记录，并转换成电子手簿。
2．技术要求
二等水准加密测量技术要求应满足表4-3-1、表4-3-2、表4-3-3的要求
表4-3-1二等水准测量精度要求（mm）
水准测量等级
每千米水准测量偶然中误差
每千米水准测量全中误差
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
平原
山区
二等
≤1.0
≤2.0
6
4
0.8
4
——
表4-3-2二等水准测量主要技术要求
等级
水准仪最低型号
水准尺类型
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）
数字水准仪重复测量次数
光学
数字
光学
数字
光学
数字
光学
（下丝读数）
数字
二等
DSZ1、DS1
因瓦
≤50
≥3且≤50
≤1.0
≤1.5
≤3.0
≤6.0
≥0.3
≤2.8且≥0.55
≥2次
表4-3-3二等水准加密测量的主要技术标准
等级
附合路线长度
（km）
水准仪
最低型号
水准尺
观测次数
二等水准
≥8
DSZ1、DS1
因瓦
往返
二等水准加密点分区段测量时，应联测上一区段至少两个加密点进行接边测量。
3．三角高程上桥
当桥面与地面高差大于3米时，二等水准高程传递采用不量仪器高、棱镜高的三角高程中视测量方法，具体如下：
在高程传递点附近分别在桥墩侧面和对应墩桥梁固定支座端挡砟墙埋设京沈客专CPⅢ专用标志，在桥墩侧面埋设处应绘制编号，观测过程时先用电子水准仪按二等水准作业要求将高程传递到墩底CPⅢ高程标志杆，再用全站仪进行挡砟墙和墩底CPⅢ平面标志杆高差传递。
CPⅢ平面及高程标志杆均为标准件，高程传递点A、B使用CPⅢ平面、高程标志件相同。
因此，A、B两CPⅢ高程标志间高差为全站仪观测的三角高程高差，不需量测全站仪和棱镜高。
为保证三角高程传递的准确性，每一上桥处应构成闭合环上桥，即在相邻200米处再有一处三角高程引上桥，桥上的两个A、B点用水准仪测出高差，与两段三角高程高差构成闭合环，环闭合差应满足4
的要求。
图4-3-1三角高程上桥示意图
全站仪前后视可分别观测,采用正倒镜观测。
每个观测组观测技术要求如下：
表4-3-4三角高程测量技术要求
垂直角测量
距离测量
不同观测组高差较差
测回数
两次读数差
指标差互差
测回数
前后视水平距离
前后视距差
两次读数差
测回差
4
≤±1.0″
≤±5.0″
4
≤100m
≤±5m
≤±1.0mm
≤±2.0mm
≤±1.0mm
4．数据处理
①二等水准网按照《高速铁路工程测量规范》二等水准测量标准施测，以联测的线路稳定的水准基点为起算点，进行整体严密平差计算，采用专业平差软件平差。
高程成果保留到0.1mm。
②水准测量作业结束后，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；当水准网的附合路线或环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。
MΔ和Mw应符合表4-3-1的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。
MΔ和Mw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；
W——经过各项修正后的水准环线闭合差（mm）；
N——水准环数。
CPⅢ控制点高程测量应严密平差，平差计算取位下表中精密水准测量的规定执行。
表4-3-5二等水准测量计算取位
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）
二等水准
0.01
0.1
0.01
0.01
0.1
0.1
附录2：
加密水准基点点之记
工程名称：
京沈客专京冀段第页共页
点名
等级
二等
详细位置图:
标石断面图：
点位
详细
说明
（点位近视图片）
交通路线
所在地
（点位远景、远视图片）
标石类型
概略坐标
标石质料
B
L
线路里程
DK
选点埋石单位
观测单位
选点者
埋石者
观测者
选点日期
埋石日期
观测日期
4.4上交资料
（1）加密二等水准测量技术方案；
（2）加密二等水准高程成果表；
（3）加密二等水准水准路线图；
（4）加密二等水准高差检核表
（5）加密二等水准控制网平差报告
（6）加密二等水准技术总结；
（7）原始观测数据及上述文件内容的磁盘文件。
5、CPⅢ控制网测量技术方案
5.1CPⅢ控制网测量前准备工作
1．精测网全面复测
按原铁道部建设司《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）要求，CPⅢ建网前设计院应对精测网进行全面复测一次。
2．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控制网测量应在线下工程沉降变形满足规范要求，且无砟轨道铺设条件评估通过后方可进行。
3．线下工程平面和高程线位复测
对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行平面和高程线位的复测，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。
4．CPⅡ及二等水准加密测量合格
CPⅢ控制网测量宜在CPⅡ及二等水准加密测量评估合格以后开展工作。
5.2CPⅢ控制点布设
1．CPⅢ控制点元器件
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3-2-1的要求。
表5-2-1CPⅢ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
根据原铁道部《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）文件规定，京沈客专全线采用统一的CPⅢ标志组。
京沈客专京冀段全线从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。
CPⅢ预埋设套筒内尺寸建议参照下图尺寸，确保全线布设CPⅢ的统一。
CPⅢ预埋件为必须采用工厂精加工元器件，各标志的形式：
a、CPⅢ标志组中预埋件形式，用不生锈及不腐蚀的金属材料制作,安装要使用整平适配器进行安装。
见图5-2-1。
图5-2-1CPⅢ预埋设套筒内尺寸
b、配套使用精密棱镜如图5-2-2所示：
图5-2-2Leica精密棱镜
2．CPⅢ控制点埋设
CPⅢ控制网布设的技术要求如表5-2-2所示。
表5-2-2CPⅢ控制网布网要求
控制网级别
测量方法
纵向网点间距
备注
CPⅢ
自由测站边角交会
50～70米一对
横向点间距10～20m
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（线路里程增加方向、近线路中心一侧）扩大0.30米、基础深大于0.5米，在扩大基础面上采用200mm的PVC管或其它方式伸入基础承台浇筑一个直径0.20米、接触网基础以上0.8米高的圆墩柱作为CPⅢ点永久性安装平台，圆墩柱内应放置12毫米钢筋4根，钢模浇筑，CPⅢ元器件埋设圆柱顶部竖插或横插（可在圆心往线路中心侧偏1～2cm）。
遇到有下锚拉线的情况时，扩大基础宜必须设置在配重块（重锤）的另一侧，避免配重块（重锤）对CPⅢ控制点产生影响。
如图5-2-3、图5-2-4、图5-2-5所示：
图5-2-3路基CPⅢ点扩大基础俯视图（单位mm）
图5-2-4路基CPⅢ点剖面图（左）、埋设示意图（右）（单位：
mm）
大里程
图5-2-5路基CPⅢ点辅助立柱与线路关系图
2桥梁上一般布置在桥梁固定支柱端上方防撞墙顶端，埋设立式预埋件，如图5-2-6：
图5-2-6桥梁段CPⅢ埋设示意图
直接在防撞墙顶面线路两侧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预埋件，相邻两对CPⅢ点在里程上相距约60米，预埋件埋设完成后，预埋件外露部分不高于防撞墙顶面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以不埋设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埋设CPⅢ点，此CPⅢ点的埋设预埋件应与防撞墙的顶面持平，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），如图5-2-7所示：
图5-2-7隧道段CPⅢ埋设示意图
在隧
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