客运专线无砟轨道铁路工程测量技术.ppt

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1、客运专线无砟轨道铁路工程测量技术 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一章第一章 概述概述无无碴轨道在道在铁路路线路上的使用，从根本上改善了路上的使用，从根本上改善了列列车走行的基走行的基础条件，条件，实现了旅客列了旅客列车运行平运行平稳性、性、安全性、舒适性的要求，并且大大安全性、舒适性的要求，并且大大缩短了短了线路路维修修时间，降低了，降低了维护成本。成本。一、国内外无一、国内外无碴轨道道发展展历程程1.1.国外无国外无国外无国外无碴轨碴轨道道道道

2、发发展展展展历历程程程程 20世世纪60年代，世界各国开始研究使用无年代，世界各国开始研究使用无碴轨道，从室内道，从室内试验，现场试铺到在高速到在高速铁路上的普遍路上的普遍推广，推广，历经40余年，形成了具有各国特色的系列化、余年，形成了具有各国特色的系列化、标准化准化产品。品。无无碴轨道具有的突出道具有的突出优点点:轨道道稳定性高定性高刚度均匀性好度均匀性好结构耐久性构耐久性强维修工作量修工作量显著减少著减少技技术相相对成熟成熟由于无由于无碴轨道具有的明道具有的明显优势，世界各国研究开，世界各国研究开发了多种了多种结构形式的无构形式的无碴轨道。如道。如:日本新干日本新干线的板式的板式德国高速

3、德国高速铁路的路的Rheda型、型、Bogl型、型、Zblin型型英国的英国的PACT型、英吉利海峡隧道的型、英吉利海峡隧道的弹性支承性支承块(LVT)式式法国的法国的STEDEF型等型等 高速高速铁路采用无路采用无碴轨道道结构形式已被很多国家构形式已被很多国家所接受。其中德国和日本在无所接受。其中德国和日本在无碴轨道的研道的研发及及应用方面用方面处于于领先地位，技先地位，技术相相对更成熟。如下更成熟。如下图所示：所示：日本桥上日本桥上日本桥上日本桥上A A型板式轨道型板式轨道型板式轨道型板式轨道隧道内框架型板式隧道内框架型板式隧道内框架型板式隧道内框架型板式轨轨轨轨道道道道雷达雷达雷达雷达2

4、0002000型无型无型无型无碴轨碴轨碴轨碴轨道道道道博格板式无博格板式无博格板式无博格板式无碴轨碴轨碴轨碴轨道道道道2.我国无我国无碴轨道的研究与道的研究与应用用国内国内对无无碴轨道的研究始于道的研究始于20世世纪60年代，与国外的研年代，与国外的研究几乎同究几乎同时起步。起步。等整体道床以及框架式等整体道床以及框架式沥青道床等多种型式。青道床等多种型式。初期曾初期曾试铺过支承支承块式式短木枕式短木枕式整体灌注式整体灌注式正式推广正式推广应用的用的仅有支承有支承块式整体道床，在成昆式整体道床，在成昆线、京原京原线、京通、京通线、南疆、南疆线等等长度超度超过1 km的隧道的隧道内内铺设，总铺设

5、长度度约300 km。在此在此20多年期多年期间，我国在无，我国在无碴轨道的道的结构构设计、施工方、施工方法、法、轨道基道基础的技的技术要求以及出要求以及出现基基础沉降病害沉降病害时的整治的整治等方面等方面积累了宝累了宝贵的的经验，为发展无展无碴轨道新技道新技术打下了打下了基基础。此外此外还铺设过由由沥青灌注的固化道床，但未正式推广。青灌注的固化道床，但未正式推广。在京九在京九线九江九江长江大江大桥引引桥上上还铺设过无无碴无枕无枕结构，构，长度度约7 km。20世世纪80年代曾年代曾试铺过由由沥青混凝土青混凝土铺装装层与与宽枕枕组成成的的沥青混凝土整体道床，全部青混凝土整体道床，全部铺设在大型

6、客站和隧道内，在大型客站和隧道内，总长约10 km。1995年我国开始年我国开始对弹性支承性支承块式无式无碴轨道道进行研究，行研究，1996年、年、1997年先后在年先后在陇海海线白清隧道和安康白清隧道和安康线大瓢沟大瓢沟隧道隧道铺设试验段，并在秦岭隧道一段，并在秦岭隧道一线、秦岭隧道二、秦岭隧道二线正式正式推广使用，一、二推广使用，一、二线合合计无无碴轨道道长度度36.8 km，并先后，并先后于于2001年、年、2003年开通运年开通运营。以后又以后又陆续在宁西在宁西线(南京南京-西安西安)、兰武复武复线、宜万、宜万线、湘、湘渝渝线等隧道内及城市等隧道内及城市轨道中得到广泛道中得到广泛应用，

7、已用，已经铺设和正和正在在铺设的的这种无种无碴轨道累道累计近近200 km，下下图为弹性支承性支承块式无式无碴轨道道在秦沈客运在秦沈客运专线选定了定了3座混凝土座混凝土桥作作为无无碴轨道的道的试铺段。其中段。其中见下列各图沙河特大沙河特大桥(692m)试铺长枕埋入式无枕埋入式无碴轨道；道；狗河特大狗河特大桥(741m)直直线和双河特大和双河特大桥(740m)曲曲线上上试铺板式板式轨道。道。沙河特大桥长枕埋入式无碴轨道 狗河特大桥板式无碴轨道（直线上）双河特大桥板式无碴轨道（曲线上）根据根据客运客运专线无无砟轨道道铁路工程施工路工程施工质量量验收收暂行行规定定客运客运专线铁路路轨道工程施工道工程

8、施工质量量验收收暂行行标准准，无无砟轨道道铺设精度精度标准分准分别见下表。下表。二、无二、无砟轨道道铺设精度要求精度要求项目设计速度（km/h）高 低轨 向水 平轨 距扭曲（基长6.25m）350v20022112200222+1-23弦长（m）10-客运专线铁路无砟轨道静态平顺度允许偏差（mm）项目设计速度（km/h）高 低轨 向水 平轨 距扭曲（基长6.25m）350v2002222220033323弦长（m）10-客运专线铁路有砟轨道静态平顺度允许偏差（mm）序序 号号项项 目目允许偏差（允许偏差（mm）1 1轨面高程与设计比较轨面高程与设计比较一般路基一般路基+4+4-6-6在建筑物上

9、在建筑物上紧靠站台紧靠站台+4+40 02 2轨道中线与设计中线差轨道中线与设计中线差10103 3线间距线间距+10+100 0客运客运专线铁专线铁路无路无砟轨砟轨道道轨轨面高程、面高程、轨轨道中道中线线、线间线间距允距允许许偏差偏差序序 号号项项 目目允许偏差（允许偏差（mm）1 1轨面高程与设计比较轨面高程与设计比较一般路基一般路基 2020在建筑物上在建筑物上 1010紧靠站台紧靠站台+20+200 02 2轨道中线与设计中线差轨道中线与设计中线差30303 3线间距线间距+20+200 0客运客运专线铁专线铁路有路有砟轨砟轨道道轨轨面高程、面高程、轨轨道中道中线线、线间线间距允距允许

10、许偏差偏差项目设计速度（km/h）高 低轨 向水 平轨 距2002（10）2（10）2+2检验点间距（m）5（150）-德国高速铁路无砟轨道铺设精度标准（mm）三、客运三、客运专线无无砟轨道道铁路工程路工程测量量基本工作流程基本工作流程客客运运专线无无砟轨道道铁路路工工程程测量量勘勘测设计阶段段施工施工阶段段运运营阶段段勘勘测设计阶段段控制网控制网设计初初测定定测平面控制网平面控制网设计高程控制网高程控制网设计建立基建立基础控制网控制网CPI(B级级GPS网网)建立二等建立二等/四等高程四等高程控制网控制网建立建立线路控制网路控制网CPII(C级级GPS网或四等网或四等导线导线)利用初利用初设

11、二等二等/四等高程四等高程控制网控制网评估估施施工工阶段段线下工程下工程施工施工阶段段无无砟轨道道铺设阶段段竣工竣工阶段段一般地段利用定一般地段利用定测平高控制网或根据需要加密施工控制网平高控制网或根据需要加密施工控制网建立建立变形形监测网网建立基建立基桩控制网控制网CPIII建立全建立全线二等水准二等水准高程高程控制网控制网加密基加密基桩轨道道铺设竣工竣工测量量评估估重点地段建立独立的平高控制网重点地段建立独立的平高控制网建立建立变形形监测网网建立建立维护基基桩变形形监测网网评估估验收收交接交接运营阶段运营维护工作构筑物变形监测第二章第二章 无无砟轨道道铁路工程控制路工程控制测量量第一第一节

12、 无无砟轨道道铁路工程控制路工程控制测量特点量特点一、三网合一的概念一、三网合一的概念运运营维护控制网是在无控制网是在无碴轨道工程竣工后，施工道工程竣工后，施工单位交位交给运运营单位，位，为运运营阶段段对无无碴轨道道进行行变形形监测、运、运营维护的平面、的平面、高程控制网，它包括了基高程控制网，它包括了基础平面控制网、二等水准网、平面控制网、二等水准网、线路控路控制网、控制基制网、控制基桩点等。点等。三网三网勘勘测控制网控制网施工控制网施工控制网运运营维护控制网控制网勘勘测控制网是指包括基控制网是指包括基础平面控制网在内，在勘平面控制网在内，在勘测设计阶段段为满足勘足勘测设计和向施工和向施工单

13、位交位交桩而而进行的平面、高程行的平面、高程测量，它包括量，它包括了了线路控制网。路控制网。施工控制网是在基施工控制网是在基础平面控制网、平面控制网、线路高程控制网的基路高程控制网的基础上，上，为满足施工而建立的各足施工而建立的各级平面、高程控制网。平面、高程控制网。为保保证控制网的控制网的测量成果量成果质量量满足勘足勘测、施工、运、施工、运营维护三个三个阶段段测量的要求，适量的要求，适应无无砟轨道道铁路工程建路工程建设和运和运营管理的需要，三个管理的需要，三个阶段的平面、高程控制段的平面、高程控制测量必量必须采用采用统一的基准，一的基准，简称称“三网合一三网合一”。与有与有砟轨道相比，无道相

14、比，无砟轨道的最大特点是工程施工工道的最大特点是工程施工工艺和和精度要求高，运精度要求高，运营维护技技术特殊，周期特殊，周期长（按（按60 年年设计标准）。准）。坐坐标高程系高程系统的的统一一起算基准的起算基准的统一一测量精度的量精度的协调统一一其内容和要求：其内容和要求：在无在无砟轨道的勘道的勘测设计、线下施工、下施工、轨道施工及运道施工及运营维护的各的各阶段段均采用坐均采用坐标定位控制，因此必定位控制，因此必须保保证“三网三网”坐坐标高程系高程系统的的统一，一，无无碴轨道的勘道的勘测设计、线下施工、下施工、轨道施工及运道施工及运营维护工作才能工作才能顺利利进行。行。客运客运专线的的“三网三

15、网”平面平面测量量应以基以基础平面控制网平面控制网CP为平面控制平面控制基准，高程基准，高程测量量应以二等水准基点以二等水准基点为高程控制高程控制测量基准。量基准。因此，因此，对于客运于客运专线铁路工程建路工程建设和运和运营管理建管理建立立“三网合一三网合一”的的测量系量系统不不仅保保证了无了无砟轨道道施工的精度，而且施工的精度，而且为运运营期期间养养护维修提供了修提供了统一的基准，起着重要的作用。一的基准，起着重要的作用。“三网合一三网合一”的重要性在于从控制网的的重要性在于从控制网的统统一开始着手建立一开始着手建立铁铁路无路无砟轨砟轨道道测测量系量系统统，其意，其意义义可以可以说说是划是划

16、时时代的。代的。二、三网合一的重要性二、三网合一的重要性德国睿德国睿铁铁公司（公司（RailOne）执行副行副总裁巴哈曼先生曾裁巴哈曼先生曾说过：“要成功地建要成功地建要成功地建要成功地建设设设设无无无无砟轨砟轨砟轨砟轨道，就必道，就必道，就必道，就必须须须须有一套完整、高效有一套完整、高效有一套完整、高效有一套完整、高效且非常精确的且非常精确的且非常精确的且非常精确的测测测测量系量系量系量系统统统统，否，否，否，否则则则则必定失必定失必定失必定失败败败败。”三、投影三、投影变形要求形要求四、我国客运四、我国客运专线对无无砟轨道道铺设精度要求精度要求项目高低轨向水平轨距幅值/mm221弦长/m

17、10表21 无砟轨道铺设的精度（静态）要求（2）300m弦弦长，正矢偏差，正矢偏差为10mm，即，即10mm/300m。（1）10m弦弦长，轨向偏差向偏差为2mm，高低偏差，高低偏差为2mm,即即2mm/10m,见下表下表第二第二节 平面控制网平面控制网在在测量数据量数据处理理时，则希望希望测量量误差差对最最终的的结果影果影响最小。响最小。一、工程控制网的一、工程控制网的优化化设计在布在布设控制网控制网时，希望在，希望在现有人力、物力和有人力、物力和财力的条力的条件下，使控制网具有件下，使控制网具有较高的精度和可靠性；高的精度和可靠性；在旧有控制网改造在旧有控制网改造时，希望在，希望在满足一定

18、要求的前提下，足一定要求的前提下，使改造的使改造的费用最低；用最低；二、二、质量量标准准优化化设计中涉及的中涉及的质量量标准准精度精度可靠性可靠性费用用纯量精度量精度标准准准准则矩矩阵标准准内部内部可靠性可靠性外部外部可靠性可靠性最大原最大原则最小原最小原则纯量精度量精度标准是准是选择一个描述全网一个描述全网总体精度的某体精度的某一量作一量作为评定网的精度指定网的精度指标。纯量精度指量精度指标适用于工程控制网。因工程控制网适用于工程控制网。因工程控制网有其特殊要求的一面（如直有其特殊要求的一面（如直线隧道隧道贯通的横向精度通的横向精度要求要求较高），高），经常只涉及部分点的精度，易于用常只涉及

19、部分点的精度，易于用纯量量标准来描述，且在准来描述，且在设计中易于达到目中易于达到目标，不必，不必对全网的精度作控制。全网的精度作控制。准准则矩矩阵是一种全面和精密的精度是一种全面和精密的精度标准，它可准，它可描述网的精度描述网的精度细部，是一个具有理想部，是一个具有理想结构的方构的方差差协方差矩方差矩阵，有几种，有几种结构方法。构方法。例如，例如，1972年年Grafarend提出了所提出了所谓TK结构，构，它要求点位它要求点位误差差椭圆为圆，且各点一致。，且各点一致。1974年年Baarda等人提出了一种等人提出了一种“混沌混沌”结构，构，要求点位要求点位误差差椭圆和相和相对点位点位误差差

20、椭圆均均为圆。可靠性是衡量网的抗差能力，包括网的内可靠性是衡量网的抗差能力，包括网的内部可靠性和外部可靠性。因部可靠性和外部可靠性。因为这些都与些都与观测量的多余量的多余观测分量有关，分量有关，因此目前均采用多余因此目前均采用多余观测分量作分量作为可靠性可靠性的度量。的度量。费用用标准是建网准是建网费用的精度指用的精度指标，有两种原，有两种原则，最大原最大原最大原最大原则则（费费用一定，网的用一定，网的用一定，网的用一定，网的质质量最好）量最好）量最好）量最好）最小原最小原最小原最小原则则（网的（网的（网的（网的质质量量量量标标准准准准满满足要求，足要求，足要求，足要求，费费用最小）用最小）用

21、最小）用最小）。由于建网的由于建网的费用涉及多种因素，用涉及多种因素，实际情况千情况千变万万化，一般化，一般难以用一个准确的合乎以用一个准确的合乎实际的的费用函数用函数来来计算建网算建网费用，目前常用用，目前常用观测值权的一个函数的一个函数来度量。来度量。根据德国慕尼黑国防根据德国慕尼黑国防军事学院天文、物理大地事学院天文、物理大地测量教授量教授格格伦法法伦德（德（E.Grafarend）博士所建）博士所建议的分的分类方法，控方法，控制网的制网的优化化设计问题通常可分通常可分为四四类。三、三、优化化设计分分类和解算和解算控制网的控制网的优化化设计零零类设计一一类设计二二类设计三三类设计零零零零

22、类设计类设计也就是基准的也就是基准的也就是基准的也就是基准的选择问题选择问题，即平差的参考系，即平差的参考系，即平差的参考系，即平差的参考系选择问题选择问题。基基准可以准可以认为就是就是给控制网的平差提供一控制网的平差提供一组必要的起始数据，以便求必要的起始数据，以便求得平差得平差问题的唯一解。因此，基准的的唯一解。因此，基准的选择可以可以认为是必要的起始数是必要的起始数据的据的选择，而如何，而如何选择这组必要的起始数据才能达到某种目的必要的起始数据才能达到某种目的则是是零零类设计所要解决的所要解决的问题。测量控制网的点位坐量控制网的点位坐标是待估参数。是待估参数。对于于测角网，角网，观测量是

23、方向量是方向或角度。或角度。仅根据方向或角度的根据方向或角度的观测值不可能确定点的坐不可能确定点的坐标值，亦即，亦即不能确定网的位置、方向和大小。因此，需要有一个点的位置（不能确定网的位置、方向和大小。因此，需要有一个点的位置（纵、横）、一个方位和一个尺度基准。也可以两个点的横）、一个方位和一个尺度基准。也可以两个点的纵、横坐、横坐标为基基准。准。对于于测边网、网、边角网或角网或导线网，网，观测量是量是边长和方向（或角度）和方向（或角度）。为了确定点的坐了确定点的坐标，需要有一个点的位置（，需要有一个点的位置（纵横坐横坐标）和一个方）和一个方位基准。位基准。一般来一般来一般来一般来说说，测测角

24、网、角网、角网、角网、测边测边网、网、网、网、边边角网都是二角网都是二角网都是二角网都是二维维平面控制网，平面控制网，平面控制网，平面控制网，其基准数其基准数其基准数其基准数为为4 4，而各种三，而各种三，而各种三，而各种三维维控制网的基数是控制网的基数是控制网的基数是控制网的基数是7 7个。个。个。个。（1 1）零）零）零）零类设计类设计控制网的基准控制网的基准设计不不仅为网的待定参数提供了起算数据，网的待定参数提供了起算数据，还对网的精度有很大影响。众所周知，离开始起点愈网的精度有很大影响。众所周知，离开始起点愈远，待定点，待定点的精度愈低。各种控制网有不同的的精度愈低。各种控制网有不同的

25、专门用途和特定的精度要求，用途和特定的精度要求，在在进行网的基准行网的基准设计时必必须分分别加以考加以考虑。参照德国高速参照德国高速铁路采用路采用MKS定定义的特殊技的特殊技术平面坐平面坐标系系统，把地球表面正形投影到把地球表面正形投影到设计和和计算平面上，算平面上，发生的生的长度度变形限形限定在定在10mm/km10mm/km的数量的数量级上。客运上。客运专线无无砟轨道施工平面控制网道施工平面控制网的基准的基准应该采用建立独立施工坐采用建立独立施工坐标系系统的方式，控制网的尺度的方式，控制网的尺度标准准应以以线路路轨顶标高作高作为施工投影面，通施工投影面，通过采取分采取分带投影或投影或采用特

26、殊技采用特殊技术定定义的平面坐的平面坐标系系统，将坐，将坐标投影投影长度度变形限定形限定值在在现在在25mm/km25mm/km的基的基础上上进一步提高到一步提高到10mm/km10mm/km，减小控，减小控制网的尺度制网的尺度变形，保形，保证无无砟轨道道铺设的精度要求。的精度要求。测测量控制网的一量控制网的一量控制网的一量控制网的一类设计类设计是解决网形是解决网形是解决网形是解决网形优优化化化化问题问题，即在客，即在客，即在客，即在客观观地形、地地形、地地形、地地形、地物和地物和地物和地物和地质质条件下，条件下，条件下，条件下，寻寻求点位的最求点位的最求点位的最求点位的最优优布布布布设设与与

27、与与观测值观测值的最佳配的最佳配的最佳配的最佳配赋赋。控制网网形控制网网形设计，一般先通，一般先通过图上上规划和野外踏勘得到初始方案，划和野外踏勘得到初始方案，然后运用最然后运用最优化方法化方法对初始网形加以改初始网形加以改进，得出最，得出最终布网网形。考布网网形。考虑到客运到客运专线的狭的狭长性性质以及其所以及其所经过的地形地貌，其平面控制网的地形地貌，其平面控制网的基本网形的基本网形应该是沿着是沿着线路的路的闭合合导线形或是大地四形或是大地四边形的形的带状网。状网。而网形的而网形的优化化设计所要解决的所要解决的问题就是布就是布设多少控制点，也就是控多少控制点，也就是控制点的数目的制点的数目

28、的优化。点数的多少决定着化。点数的多少决定着测区控制点密度，影响到精区控制点密度，影响到精度、可靠性和使用的方便性，也与度、可靠性和使用的方便性，也与测量的成本量的成本费用、工作量有直接用、工作量有直接关系。关系。应该在在满足精度、可靠性要求和使用方便的前提下，力求布足精度、可靠性要求和使用方便的前提下，力求布设最少的控制点。最少的控制点。目前目前目前目前 尚尚尚尚难难以以以以实现计实现计算机自算机自算机自算机自动选动选点。点。点。点。较为较为可行的途径是将可行的途径是将可行的途径是将可行的途径是将设计设计者者者者的直的直的直的直觉觉和和和和经验经验与与与与电电子子子子计计算机的高速算机的高速

29、算机的高速算机的高速计计算和算和算和算和严严密判断密判断密判断密判断结结合起来。合起来。合起来。合起来。（2 2）一一一一类设计类设计二二二二类设计类设计或控制网或控制网或控制网或控制网观测值观测值最佳最佳最佳最佳权变权变量量量量问题问题,是指在是指在是指在是指在图图形形形形已已已已经经确定的控制网中，确定的控制网中，确定的控制网中，确定的控制网中，寻寻求求求求观测值观测值的最的最的最的最优权优权矩矩矩矩阵阵，并把，并把，并把，并把它它它它变变成成成成观测纲观测纲要。要。要。要。这里最里最优的意的意义是指精度、是指精度、费用和可用和可靠性靠性标准。准。测量控制网的量控制网的观测值，主要有，主要

30、有测边和和测角两角两类，它，它们对控制网精度、可靠性等控制网精度、可靠性等质量指量指标有着不同的影响。角有着不同的影响。角度度观测值在网中作用主要是在网中作用主要是对方位（横向）的控制，却方位（横向）的控制，却有有较大的尺度大的尺度误差（差（总纵向）；向）；测边网的点位网的点位误差也是差也是离已知点越离已知点越远越大，但有越大，但有较大的方位大的方位误差和差和较小的尺度小的尺度误差。差。边长、角度、角度观测值对控制网影响的正交性，使控制网影响的正交性，使边角网在精度方面角网在精度方面优于于单纯的的测角网或角网或测边网，也网，也为测量量控制网的控制网的优化化设计提供了新的方法。可以借助于改提供了

31、新的方法。可以借助于改变边角网中角网中测角、角、测边的数目及其精度来的数目及其精度来调解待定点点位解待定点点位误差差椭圆的形状和大小。的形状和大小。（3 3）二）二）二）二类设计类设计三三三三类设计类设计指的是旧有控制网的改造方案指的是旧有控制网的改造方案指的是旧有控制网的改造方案指的是旧有控制网的改造方案设计问题设计问题。通常采用增加一定数量的附加通常采用增加一定数量的附加观测值来改造旧有网，来改造旧有网，如如测角网中加角网中加测一部分一部分边长观测值，以改善旧有网的，以改善旧有网的质量。一般是以改善控制网的精度和灵敏度量。一般是以改善控制网的精度和灵敏度为目目标的的优化化设计问题。（4 4

32、）三三三三类设计类设计总之网的之网的优化化设计一般一般应满足以下要求：足以下要求：1）精确性）精确性网中各元素要达到或高于网中各元素要达到或高于预定的定的 精度；精度；2）可靠性）可靠性网中网中应具有一定数量的多余具有一定数量的多余观测,构成几何条件，使控制网具有构成几何条件，使控制网具有较 高的自高的自检功能，避免粗差出功能，避免粗差出现。3）经济性性用最小的用最小的时间、人力，能以、人力，能以较少少 物力等物力等实现网的精度和可靠性要网的精度和可靠性要 求。求。四、平面控制网四、平面控制网设计技技术指指标和要求主要是根据和要求主要是根据新建新建铁铁路工程路工程测测量量规规范范京沪高速京沪高

33、速铁铁路路测测量技量技术暂术暂行行规规定定客运客运专线专线无无砟轨砟轨道道铁铁路工程路工程测测量量暂暂行行规规定定无无砟轨砟轨道道设计设计技技术术条件条件五、高速五、高速铁路平面坐路平面坐标系系选取方式取方式在在测区内投影区内投影长度的度的变形形值不宜大于不宜大于10mm/km。根据根据测区所区所处地理位置和地理位置和线路高程情况，可按下列方路高程情况，可按下列方法法选定坐定坐标系系统：高速高速铁路的平面坐路的平面坐标宜引入宜引入1954北京坐北京坐标系或系或1980年国家坐年国家坐标标系或系或2000年国家大地坐年国家大地坐标标系系。（3）桥梁控制梁控制测量和隧道控制量和隧道控制测量，也可采

34、独立坐量，也可采独立坐 标系系统，高程投影面可分，高程投影面可分别采用相采用相应的平均高程的平均高程 面。面。（1）采用全国）采用全国统一的高斯正投影一的高斯正投影3带平面坐平面坐标系系统。（2）采用投影于）采用投影于测区抵区抵偿高程面的高斯正投影高程面的高斯正投影3带 平面直角坐平面直角坐标系系统；投影于投影于1985年国家高程基准的任意中央子午年国家高程基准的任意中央子午线高高 斯正投影平面直角坐斯正投影平面直角坐标系系统；投影于投影于测区抵区抵偿高程面的任意中央子午高程面的任意中央子午线高斯正高斯正 投影投影较窄窄带宽平面直角坐平面直角坐标系系统。六、无六、无砟轨道平面控制网分道平面控制

35、网分级无无砟轨道道平平面面控控制制网网基基础平面控制网平面控制网线路平面控制网路平面控制网基基桩控制网控制网CPCPCPBasic Horizontal Control Points Route Control Points Base-piles Control Points 基基础平面控制网（平面控制网（CP）沿）沿线路走向布路走向布设，按，按GPS静静态相相对定位原理建立，定位原理建立，为全全线（段）各（段）各级平面控制平面控制测量的基准。量的基准。线路平面控制网（路平面控制网（CP）在基）在基础平面控制网平面控制网（CP）上沿）上沿线路附近布路附近布设，为勘勘测、施工、施工阶段的段的线路

36、平面控制和无路平面控制和无砟轨道施工道施工阶段基段基桩控制网起控制网起闭的基准。的基准。基基桩控制网（控制网（CP）沿）沿线路布路布设的三的三维控制网，起控制网，起闭于基于基础平面控制网（平面控制网（CP）或）或线路控制网（路控制网（CP），），一般在一般在线下工程施工完成后下工程施工完成后进行施行施测，为无无砟轨道道铺设和运和运营维护的基准。的基准。当采用当采用边角后方交会法角后方交会法测量量时，CP控制网控制网应采用独立自由网采用独立自由网平差，然后在平差，然后在CP或或CP中置平。中置平。七、各七、各级控制网的相互关系控制网的相互关系CP控制网控制网应附合到附合到CP上，采用固定数据平差

37、。上，采用固定数据平差。当当CP导线测量量时，CP控制网控制网应附合到附合到CP或或CP上，上，采用固定数据平差采用固定数据平差分段附合或置平分段附合或置平时，相，相邻段段应有足有足够的重叠，重叠的重叠，重叠长度度应不小不小于于1km。八、国内外无八、国内外无砟轨道道测量控制网量控制网标准准控制网控制网级别级别附合附合长度长度（km）边边 长长（m）方向中方向中误差误差（）相邻点坐相邻点坐标中误差标中误差（mm）相邻点高相邻点高差中误差差中误差（mm）边长相对边长相对中误差中误差增设点增设点坐标坐标/高程高程中误差中误差（mm）CPCP-1000-40001000-40001.31.38+18

38、+1S2020 1/17000010/210/2CPCP4800-1000800-10001.71.710102020 1/10000015/-15/-水准基点水准基点-2000-4 4 -/2-/2CPCP1150-200150-2002.82.85 58 8 1/200006/16/1我国客运我国客运专线专线无无砟轨砟轨道道测测量控制网的主要技量控制网的主要技术术指指标标注：注：注：注：S S S S为为为为GPSGPSGPSGPS基基基基线长线长线长线长，单单单单位位位位为为为为kmkmkmkm；L L L L为为为为水准路水准路水准路水准路线长线长线长线长，单单单单位位位位为为为为km

39、kmkmkm。控制点级别距 离精度标准平面位置精度高程精度零级控制点（PS0）约4km单点平面位置误差10mm相邻点相对位置误差5mm-一级控制点（PS1）800-1000m单点平面位置误差15mm相邻点相对位置误差10mm-二级控制点（PS2）约 150m单点平面位置误差15mm相邻点相对位置误差10mm-三级控制点（PS3）700-1000m-单点高程误差5mm；相邻点相对高程误差5 mm四级控制点（PS4）-德德铁铁RIL883RIL883的控制网精度的控制网精度标标准准注：表中“-”指没有具体要求的数据。L为相邻两水准点之间的距离，单位为km。国内外控制网国内外控制网标准准对比比综上所

40、述上所述:我国无我国无砟轨道控制网的等道控制网的等级和精度与德和精度与德铁RIL883标准基本持平或稍高。准基本持平或稍高。CPPS0CPPS1水准基点水准基点PS3CPPS4第一第一级平面控制网平面控制网第二第二级平面控制网平面控制网第三第三级平面控制网平面控制网高程基高程基础控制网控制网控制网等控制网等级精度要求精度要求CP高于高于PS1CP低于低于PS3水准基点水准基点高于高于PS3高于高于PS4平面平面高程高程第三第三节 高程控制网高程控制网一、高程控制网的技一、高程控制网的技术指指标和要求和要求高速高速铁路的高程系路的高程系统1985国家高程基准国家高程基准测量精度量精度中中误差差极

41、限极限误差差m2m路基的工后沉降不路基的工后沉降不应大于大于15mm，不均匀沉降不不均匀沉降不应大于大于20mm/20m；无无砟轨道底座道底座浇筑前，底座范筑前，底座范围内的内的桥面面标高偏差高偏差不不应超超过0/-30mm。当个当个别地段无地段无1985国家高程基准的水准点国家高程基准的水准点时，可，可引用其他高程或以独立高程起算，但在全引用其他高程或以独立高程起算，但在全线高程高程测量量贯通后，通后，应消除断高，消除断高，换算成算成1985国家高程基准。国家高程基准。有困有困难时亦亦应换算成全算成全线统一的高程系一的高程系统。新建新建铁路工程路工程测量量规范范要求要求:水准点高程控制水准点

42、高程控制测量量应与国家水准点或相当等与国家水准点或相当等级的水准点的水准点联测,并并不大于不大于30km联测一次，形成符合水准路一次，形成符合水准路线。因此，高程控制网仍采用符合水准路因此，高程控制网仍采用符合水准路线的方法，以两端的国家水的方法，以两端的国家水准点作准点作为起算基准。起算基准。二、高程控制网的平差基准二、高程控制网的平差基准高程控制网的基准高程控制网的基准秩秩亏自由网自由网经典网典网高高铁采用采用经典网的形式典网的形式精度低精度低精度高精度高不符合不符合实际情况情况一一类设计所要解决的是网形确定的所要解决的是网形确定的问题，而，而铁路水准路水准测量多是沿量多是沿线路布路布设成

43、符合水准路成符合水准路线，在，在这种布种布设方法方法下，网形的下，网形的变化化对精度的影响不是很大，而主要与水准精度的影响不是很大，而主要与水准路路线的的长度以及度以及测量等量等级有关，因此，不再有关，因此，不再对此此进行一行一类设计，而是直接按照，而是直接按照新建新建铁路工程路工程测量量规范的要范的要求，将高程控制网布求，将高程控制网布设成成沿沿沿沿线线路的路的路的路的单单一的符合水准路一的符合水准路一的符合水准路一的符合水准路线线。水准点水准点设在距在距线路路100m范范围内，并内，并设在不易在不易风化的化的基岩或基岩或坚固固稳定的建筑物上，或是埋定的建筑物上，或是埋设混凝土水准点。混凝土

44、水准点。三、高程控制网形三、高程控制网形高速高速铁路路测量不同于一般量不同于一般铁路路测量，主要区量，主要区别在于：在于：除了除了测量精度提高以外，量精度提高以外，还对线路的平路的平顺性提出了高性提出了高要求，要求，对路基、路基、桥涵以及涵以及过渡段的沉降渡段的沉降观测也有高要也有高要求。因此，高程控制网的布求。因此，高程控制网的布设需要需要满足足两个施工要求：两个施工要求：两个施工要求：两个施工要求：四、高程控制精度四、高程控制精度沉降沉降观测要求（主要是路基）要求（主要是路基）轨道平道平顺性要求性要求路基的工后沉降不路基的工后沉降不路基的工后沉降不路基的工后沉降不应应大于大于大于大于15m

45、m15mm。如果按照国如果按照国际测量工作者量工作者联合会（合会（FIG）第十三届会）第十三届会议（1971）中提出的：）中提出的：“如果如果观测的目的是的目的是为了使了使变形形值不超不超过某一允某一允许的数的数值而确保建筑物的安全，而确保建筑物的安全，则其中其中误差差应小于允小于允许变形形值1/10-1/20，因此，因此，变变形精度要求形精度要求形精度要求形精度要求为为：1.路基沉降路基沉降观测点高程中点高程中误差的确定差的确定工后沉降工后沉降测量中量中误差差1/101/200.75mm1.5mm最后取最后取2.路基沉降路基沉降观测的精度要求的精度要求水准测量等级水准测量等级沉降观测点间距（

46、沉降观测点间距（kmkm）二等二等4精密水准精密水准1三等三等0.53.控制基控制基桩的高程中的高程中误差差无无砟轨道高程控制的精度主要是：道高程控制的精度主要是：确保确保轨道垂向道垂向铺设的精度的精度保保证把沿把沿钢轨方向高差控制在限差范方向高差控制在限差范围内内如果按照第一种如果按照第一种验收收标准，即弦准，即弦长为10m，高低高低应小于小于2mm，同一横截面左右同一横截面左右轨顶面水平差的偏差不大于面水平差的偏差不大于2mm。对无无砟轨道道铺设的垂向平的垂向平顺性的要求有两种性的要求有两种验收收标准：准：一种是弦一种是弦长为10m一种是弦一种是弦长为300m这些些规定可定可统一描述一描述

47、为：两：两观测点点间高差高差误差不得差不得大于大于2mm，高差中，高差中误差差为1mm。如果控制基如果控制基桩的的间距距为150-200m，则每个基每个基桩可可观测的个数的个数为7.5-10个。个。根据根据测量量误差差传播定律，由一个基播定律，由一个基桩观测的首尾两的首尾两观测点点间高差中高差中误差差m1 为为或或控制基控制基桩的高程中的高程中误差差应为首尾两端点高差中首尾两端点高差中误差的差的1/2，按精度要求，按精度要求较高的高的计算，控制基算，控制基桩高程中高程中误差差m2为取控制基取控制基桩的高程中的高程中误差差为1mm五、高程控制五、高程控制测量精度要求量精度要求高程控制网可分高程控

48、制网可分高程控制网可分高程控制网可分级进级进行行行行首首级采用二等水准网，采用二等水准网，为全全线统一的高程控制网；一的高程控制网；次次级水准网水准网为精密水准网，水准点距离精密水准网，水准点距离为1km。无无砟轨道与有道与有砟轨道的最大区道的最大区别是是无无砟轨道道铺轨要求的精度高要求的精度高轨道板和道板和轨道安装的可道安装的可调量极小量极小无无砟轨道控制网的高精度要求主要体道控制网的高精度要求主要体现在在线下施工下施工完成后的完成后的轨道道铺设阶段。段。因此，提高因此，提高测量精度，是减少更改量精度，是减少更改设计量的有效措施，量的有效措施，也是今后更好地也是今后更好地进行行轨道快速道快速

49、检测和和变形形监测，提高，提高运运营管理水平的重要保管理水平的重要保证。由于无由于无砟轨道的施工精度高，工程可道的施工精度高，工程可调量小，量小，测量量误差和差和边长投影投影变形就形就难以采用局部工程以采用局部工程调整的整的办法，法，只能通只能通过更改更改设计的方法使的方法使实际施工的施工的线路中路中线与与设计值吻合。吻合。基基础控制网的控制网的测量量误差或系差或系统误差越大，更改差越大，更改设计的的工作量也越大。工作量也越大。在勘在勘测阶段，若要求全段，若要求全线采用二等水准采用二等水准测量，量，由于野外地形条件的限制，由于野外地形条件的限制，测量投入会增加很多，量投入会增加很多，且水准路且

50、水准路线需要需要绕行，特行，特别是大型跨海（江）是大型跨海（江）桥梁和越岭隧道，梁和越岭隧道，绕行的水准路行的水准路线比比线路路贯通后直通后直接接测量的路量的路线最大可增加最大可增加10倍。由此高精度倍。由此高精度测量量得到的控制点，其高程精度却减低很多，得到的控制点，其高程精度却减低很多，最最最最终还终还要在要在要在要在线线路路路路贯贯通后重新通后重新通后重新通后重新进进行二等水准行二等水准行二等水准行二等水准测测量量量量。这样可减低可减低测量成本，提高二等水准控制网的量成本，提高二等水准控制网的测量精度。二等水准控制网量精度。二等水准控制网贯通后，需根据通后，需根据实际情况情况将将线下工程