轨道基础控制网(CPⅢ)测量施工工艺设计.pdf
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1、 2.5.4.1 轨道控制网(CPIII)测量施工工艺 2.5.4.1.1 采用的平面坐标系与高程系统 2.5.4.1.1.1 平面坐标系 为保证三网合一,CP控制网平面坐标系统采用与既有精测网相同的工程独立坐标系统。平面坐标系采用工程独立坐标系统:即椭球体参数采用 WGS84 坐标系参考椭球,高斯投影。东坐标和北坐标的加常数分别为 500km、0。工程椭球构建采用改变椭球参数的方法(即参考椭球长半轴直接加投影面高并保持扁率和定向不变)。边长投影在抵偿高程面上,投影长度的变形值不应大于 10mm/km,即投影长度变形(包括高程归化、高斯正投影变形之和)不大于 1/100000。2.5.4.1.
2、1.2 高程系统 高程系统采用既有精测网高程系统,即 1985 国家高程系统。2.5.4.1.2 测量人员及仪器设备 CP施测单位由具有测绘资质和经过 CP数据采集及数据处理培训的专业人员进行测量。根据现有施工断面实际情况,拟采用 2 组 CP控制网测量人员及仪器设备进行测量工作,后续施工根据工作面情况进行适当增加相应人员并进行上报。2.5.4.1.3 线上 CP加密点测量 2.5.4.1.3.1 线上 CP加密点的布设 根据标段既有 CP控制网的情况,对点位的位置和密度不能满足联测需要时,进行加密 CP网。CP网加密的主要目地是为了方便 CP网的观测,以及弥补被损毁的和无法利用的 CP点。C
3、P网加密点按 600 米左右的间距沿线路左右交替布设,在无砟轨道地段各区段 CP头尾搭接 6 对 CP的中间应布设一个 CP加密点,并满足设计要求。桥梁段 CP加密点布设 桥梁段 CP加密点布设在桥上,沿线路前进方向埋设于桥梁的固定支座(纵横向均固定)顶端的防护墙顶,不与 CP点共桩。路基段 CP加密点布设 路基段 CP加密点左右交替布设在征地界围便于 CP网联测的地方。隧道段 CP加密点布设 隧道段 CP控制桩宜埋设在电缆槽与道砟隔离块中心。严禁埋设在电缆槽底或电缆槽盖板下。隧道段 CP标志采用图所示预埋件,采用竖埋方式,埋设完成后,仅留球头露出。隧道洞 CP埋设示意图 对于长度大于 2km
4、 隧道,CP加密网按导线网方式进行测设,CP加密点成对布设,点对间距 300500m。2.5.4.1.3.2 线上 CP加密点的埋设 CP加密点的标志 CP加密点采用强制对中标志。强制对中标志包括预埋件、测量仪器连接盘两部分,预埋件为埋入现场的部分,由不锈钢材料加工而成。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基座。通过仪器连接盘及测量基座,可以直接安装测量仪器、GPS 天线或棱镜,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,其示意图如下:CP加密点预埋
5、件及测量仪器连接盘 CP加密点标志的埋设 1、路基段可单独埋设 CP加密点(离基础地面 1.0 米以上,基础浇筑混泥土为 0.7m0.7m,深 1.0m,圆柱直径 0.25 米,均埋设钢筋骨架,主筋配置16mm,绕筋配置8mm,每 30cm 配置一层),也可以利用线路拉线基础埋设加密桩,加密桩位置选择保证 CP网联测条件,不影响 GPS 观测,不影响行车安全,并方便 CP网联测的地方。路基段 CP加密点俯视图(左图)与剖面图(右图)单位:cm 2、桥梁段 CP加密点布设在桥梁固定支座端防撞墙顶上,且不与 CP点共桩。3、隧道段 CP加密点成对布设在隧道电缆槽顶面上,点对间距 300600 米。
6、4、另外,根据实践,在路基段和桥梁段(特别是桥梁段)使用如下强制对中标志。1、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 12cm,利用铁丝弯折成的埋设临时支架(图6.2-3)将预埋件缓缓吊入预埋孔,将灌浆料挤出。预埋件顶面比孔口高出 1mm 左右(如下图)。因悬吊作用,预埋件自然整平,30 分钟左右,灌浆料凝固,可拆除临时支架。预埋件整平精度约 48 角分。埋设过程(左)和埋设完成的预埋件(右)2、强制对中标的使用 在埋设好的预埋件上,可以直接通过转接头安装 GPS 天线,安装测量仪器和棱镜基座。通过棱镜基座可以安放各
7、种类型的棱镜。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。CP加密点的编号规则 CP加密点埋设完成后应在点位旁边清晰、明显地设置点号标识。CP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)+JMP2(标示为 CP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 401JMP21 点桩号,“401”代表线路里程数,“JMP2”代表 CP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
8、铭牌白色抹底规格为 40cmX30cm。加密 CP控制点的标志注字如下图所示:CP加密点编号 2.5.4.1.3.3 CP加密点点之记 CP加密点埋设完成后,应按既有 CPII 网要求绘制点之记。点之记包含点号、概略经纬度(现场采集)、所在地、交通情况、交通略图、点位通视情况及点位略图、选点情况及埋石情况。绘制时要符合要求,要素齐全,标识点位的距离用皮尺现场实测,交通路线图指向要齐全、清楚。点之记应按照既有精测网控制点点之记的格式在 CAD 下绘制整理。2.5.4.1.4 CP加密测量及数据处理 根据精密工程控制测量网测量成果以及 CP控制网同精度插的原则,CP控制网加密按高速铁路工程测量规中
9、三等 GPS 或三等导线控制网标准执行。数据处理软件采用 Survey Adjust V3.0.3 高速铁路数据处理及平差计算软件对 CP、CP控制网成果进行处理软及平差计算,外业观测结束后对观测数据进行处理和质量分析,检查数据质量是否符合规要求。在对所有数据进行质量分析为合格且精度满足规要求的基础之上进行。2.5.4.1.5 外业测量 2.5.4.1.5.1 主要技术要求 1、采用 GPS 测量方法进行 CP加密点测量时,主要技术要求如下表所示:CP加密点测量主要技术要求 等级 固定误差 a(mm)比例误差系数 b(mm/km)基线方位角中误差()约束点间的边长相对中误差 约束平差后最弱边边
10、长相对中误差 三等GPS 网 5 1 1.7 1/180000 1/100000 注:当基线长度短于 500m 时,三等边长中误差应小于 5mm。2、采用导线测量方法进行隧道段 CP加密点测量时,隧道洞地段 CP测量按导线网要求布设施测(隧道贯通后实施),其布网要求及主要技术要求如 下表所示:洞 CP导线加密点测量的主要技术要求 控制网级别 附合长度(km)边长(m)测 距 中差(mm)测 角 中误()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()对应导线等级 备注 CP L2 300600 3 1.8 7.5 1/55 000 3.6n 三等 单导线 CP 2L7
11、300600 3 1.8 7.5 1/55 000 3.6n 三等 导线网 CP L7 300600 3 1.3 5 1/100 000 2.6n 隧道二等 导线网 当同一测区,导线环(段)数超过 20 个的时候导线测角中误差按下式计算:1nffNm f导线环(段)的角度闭合差();n导线环(段)的测角个数;N导线环(段)的个数;2.5.4.1.5.2 作业方法 1、采用 GPS 方法进行 CP加密点测量 CP加密点测量应采用双频 GPS 接收机观测,仪器的标称精度不低于5mm+1ppm。CP加密点采用GPS 测量方法施测,起闭于经复测合格的既有 CP、CP控制点,测量等级和精度要求应满足下表
12、的技术要求。CP加密点 GPS 测量的技术要求 级别 项目 CP加密点 GPS 测量 等级 三等 GPS 卫星截止高度角 15 同时观察有效观测卫星数 4 有效时段长度(min)60 观测时段数 2 数据采样间隔(s)15 接收机类型 双频 PDOP 或 GDOP 8 CP加密点测量采用边联结方式构网,形成由三角形或四边形组成的带状网。每加密 1 个 CP加密点应联测不少于 2 个 CP点及部分 CP点,且加密点要位于所联测的 CP、CP点所构成的网形中部。观测前要对网形进行设计,保证 CP点间的基线长度不小于 300m,并尽可能多地联测既有精测网点,以保证与既有精测网系统的统一。全部仪器、光
13、学对中基座作业前都必须按要求进行检校合格后才能投入使用。2、采用导线测量方法进行 CP加密点测量 采用导线方式加密 CP网时应按同精度扩展方式加密 CP通视点对,导线附合长度不大于 5 公里,所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,仪器应在检定有效期。加密 CP导线点的埋设要求同上,点间距以 500 米为宜。CP加密点测量按要求采用导线测量方法进行测设,起闭于既有CPI 点、CP点或 CP加密点。当采用导线网进行测量时,构网方法如下图所示:CP加密点洞导线网示意图 导线应起闭于 CP和 CP控制点,且应符合相关规定。导线附合长度 2km 以上时,应采用导线
14、网方式布网,导线网的边数以46 条边为宜。CP控制网导线测量的主要技术要求 导线等级 附合长度(km)边长(m)测距相对误差(mm)测角中误 差()导线全长相对闭合差限差 方位角闭合差限差()三等 5 500 1/150000 1.8 1/55 000 3.6 n CP导线观测应采用标称精度不低于(1、2mm+2ppm)的全站仪施测。观测前应先将仪器开箱放置 20 分钟左右,让仪器与洞温度基本一致。洞口测站观测宜在夜晚或阴天进行,隧道洞观测应充分通风,无施工干扰,避免尘雾。目标棱镜人工观测时应有足够的照明度,受光均匀柔和、目标清晰,避免光线从旁侧照射目标。采用自动观测时应尽量减少光源干扰。平角
15、观测要求 导线测量水平角采用方向观测法,并满足下表的规定:水平角方向观测法的技术要求 等级 仪器等级 半测回归零差()一测回2c互差()同一方向值各测回互差()三等 0.5级仪器 4 8 4 1级仪器 6 9 6 注:当观测方向的垂直角超过3的围时,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 2C 互差的限值。边长测量技术要求 边长测量技术要求按下表术要求执行。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 2 2 2 3 2mD 4 4 5 7 注:1、一测回是全站仪盘左、
16、盘右各测量一次的过程 测距仪精度等级划分如下 2、测距仪精度等级划分如下 级 mD2mm 级 2 mmmD5mm 级 5 mmmd10mm 级 10 mmmd20mm md 为每千米测距标准偏差。即按测距仪出厂标称精度的绝对值,归算到 1km的测距标准偏差。3、md=a bD 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)测距边的斜距应进行气象改正和仪器常数改正。气象改正应该将观测时记录的气压、气温输入仪器,仪器自动进行气象改正,每次假设仪器前先将仪器防止 30min 左右,使仪器适应环境温度,并用温度压力计
17、记录当前数值,对仪器进行气象改正。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 3、区段接边测量要求 CP加密点测量可分区段进行测量,分区段测量时应联测上一区段至少二个CP加密点进行接边重复测量。2.5.4.1.5.3 数据处理及网平差(a)GPS 基线解算 GPS 网基线向量解算采用 LGO 软件进行,采用静态相对定位模式进行解算。用于解算基线的起算点在 WGS-84 坐标系中的绝对坐标精度不低于 10 米,计算同一时段观测值的剔除率应小于 10%。解算后按下表的要求进行基线质量检核和分析。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
18、坐标分量闭合差 Z 坐标分量闭合差 环线全长闭合差 独立环(附合路线)nWx3 nWy3 nWz3 nW33 重复观测基线较差 sd 2 2 注:22(.)abd,本项目 a=5mm,b=1ppm。d 取基线或环平均边长(以 km计)。(b)GPS 网平差 1、GPS 网平差采用经鉴定合格的商用软件进行,本线采用大学开发的 COSA GPS 数据处理软件进行网平差计算。2、在 GPS 网整体平差前,先对网中的原 CPI 和 CP点的稳定性进行分析。对不满足精度要求的原 CPI 和 CPII 进行剔除,满足要求的全部作为起算点。3、GPS 网基线的质量检核符合要求后,以一个点的 WGS-84 三
19、维坐标为起算数据进行无约束平差,求出各控制点 WGS-84 坐标系下的地心坐标和坐标、各基线的改正数以及其精度信息。无约束平差中基线向量各分量的改正数绝对值应满足下式要求:VX3 VY3 VZ3 4、无约束平差精度满足要求后,采用所联测的 CP、CP点作为已知点进行二维约束平差,同时应与相邻 CP加密控制网的衔接。约束平差后基线向量的改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差应满足下式要求:dVX2 dVY2 dVZ2 5、CP加密点网平差分区段进行时,平差时应采用一个区段所有联测的原精测网 CPI、CP点和重复联测的上一区段的 CP加密点作为已知点进行二维约束平差。平差前需检核已知点间的兼容
20、性,对兼容性不好的已知点进一步分析原因,必要时进行重新测量。(c)导线网数据处理 CP加密点导线网在测量距离经高程和高斯投影改化后进行平差计算。起算数据为 CPI 或 CP点,平差采用经过鉴定合格的专用平差软件。在角度闭合差、方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求后,进行严密的平差计算。CP加密点点位中误差应满足 mx、my10mm。分区段测量平差时应首先检核区段接边 CP加密点的重复测量精度,检核合格后以既有 CPI、CP点以及重复测量的 CP加密点为约束点进行平差计算。2.5.4.1.6 线上水准加密点测量 2.5.4.1.6.1 线上水准加密点的布设 为满足 CP控制网高程测量的需要,
21、沿线线路水准基点应满足以下要求:(1)路基段每 2km 一个线路水准基点;(2)桥梁段线路水准基点应加密到桥上,点间距不超过 2km;(3)隧道段线路水准基点点间距不应超过 1km;对不满足以上条件的区段需在既有线路水准基点的基础上进行线上水准加密点测量。2.5.4.1.6.2 线上水准加密点的埋设 1、线上水准加密点应埋设在线路附近稳定可靠、不易破坏的地方,且能够满足 CP控制网高程测量的要求。路基段水准加密点按线路水准基点埋石要求观测前1 个月单独埋设(或 埋设在稳定的接触网杆基础上);桥梁段水准加密点应布设在墩台顶部桥梁固定支座端上方;隧道段水准点与洞 CP平面点共点。2、水准加密点按照
22、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)+JMH2(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 401JMH21 点桩号,“401”代表线路里程数,“JMH2”代表加密二等水准点,“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 40cm30cm。3、水 准加密点埋设完成后应在点位旁边清晰、明显地设置点号标识。3、水准加密点埋设完成后,按既有线路水准基点要求绘制点之记。点之记包含点号、概略经纬度(现场采集)、所在地、交通情况、交通略图、点位通视情况
23、及点位略图、选点情况及埋石情况。绘制时要符合要求,要素齐全,标识点位的距离用皮尺现场实测,交通路线图指向要齐全、清楚。点之记应按照既有精测网控制点点之记的格式在 CAD 下绘制整理。2.5.4.1.6.3 外业测量 1、线上水准加密点按照国家二等水准测量标准施测,以原精测网的线路水准基点为起算点,进行严密平差计算。2、水准加密点测量时,水准路线必须联测两个以上线路水准基点或深埋水准点。对于沉降区水准线路必须联测到线路两端各两个以上线路水准基点上,以检验联测水准点是否发生显著沉降。3、外业测量使用型号不低于 DS1 的精密电子水准仪及配套的 2m 或 3m 铟瓦条码水准尺进行观测。作业前及作业过
24、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的下沉。4、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,观测数据采用仪器置储存器记录,并转换成电子手簿。5、跨越较大河流或水域时,应按国家一、二等水准测量规(GB/T 12897-2006)中跨河水准测量有关技术要求执行。6、测量技术要求如下表所示:线路水准基点加密测量的主要技术标准 等级 路线长度(km)水准仪最低型号 水准尺 观测次数 二等水准 400 DSZ1、DS1 因瓦 往返 二等水准测量的精度要求 水准测量
25、等级 每千米高差偶然中误差 M 每公里高差全中误差Mw 限差 检测已测段高差之差(mm)往返测高差不符值(mm)附 和 线 路或 环 线 闭合差(mm)左右线路高差不符值 二等 1.0 2.0 6L 4L 4L-水准观测主要技术要求 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 DS1 因瓦 50 3且50 1.0 1.5 3.0 6.0 0.3 2.8 且0.55 2 次 水准测量的测站限差 项 目 等 级 两次读数之差(mm)两次读数所测
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