盧建康--京滬高速精密工程測量技術培訓.pptVIP

京滬高速鐵路 精密工程測量技術培訓,中鐵二院 盧建康 2008.3.22,提綱,一、概述 客運專線鐵路精密工程測量的概念 為什么要建立客運專線鐵路精密工程測量體系 二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點 傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法 客運專線鐵路精密工程測量的特點 三、客運專線無碴軌道鐵路工程測量技術要求 四、施工過程測量實施要點,客運專線鐵路精密工程測量的概念,客運專線鐵路精密工程測量是相對于傳統(tǒng)的鐵路工程測量而言，客運專線鐵路的平順性要求非常高，軌道測量精度要達到毫米級。其測量方法、測量精度與傳統(tǒng)的鐵路工程測量完全不同。我們把適合于客運專線鐵路工程測量的技術體系稱為客運專線鐵路精密工程測量。把客運專線鐵路精密工程測量控制網(wǎng)簡稱“精測網(wǎng)”,客運專線鐵路精密工程測量的內(nèi)容 線路平面高程控制測量 線下工程施工測量 軌道施工測量 運營維護測量,客運專線鐵路精密工程測量的概念,客運專線鐵路精密工程測量的框架體系 客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定（鐵建設2006189號） 時速200250公里有碴軌道鐵路工程測量技術指南（試行）（鐵建設200776號）,客運專線鐵路精密工程測量的概念,為什么要建立客運專線鐵路精密工程測量體系,客運專線鐵路速度高（200km/h350km/h），為了達到在高速行駛條件下，旅客列車的安全性和舒適性，要求: (1)嚴格按照設計的線型施工,即保持精確的幾何線性參數(shù); (2) 必須具有非常高的平順性，精度要保持在毫米級的范圍以內(nèi)?？瓦\專線鐵路的平順性要求見下表:,為什么要建立客運專線鐵路精密工程測量體系,（1）無碴軌道靜態(tài)幾何尺寸允許偏差,項目,幅值,設計速度,(mm),項目,幅值,設計速度,(mm),項目,幅值,設計速度,(mm),為什么要建立客運專線鐵路精密工程測量體系,項目,幅值,設計速度,（2）有碴軌道靜態(tài)幾何尺寸允許偏差,(mm),為什么要建立客運專線鐵路精密工程測量體系,（3）有碴軌道軌面高程、軌道中線、線間距允許偏差,為什么要建立客運專線鐵路精密工程測量體系,（4）無碴軌道軌面高程、軌道中線、線間距允許偏差,要實現(xiàn)客運專線鐵路的軌道的高平順性，除了對線下工程和軌道工程的設計施工等有特殊的要求外，必須建立一套與之相適應的精密工程測量體系。 德國睿鐵公司（RailOne）執(zhí)行副總裁巴哈曼先生在總結(jié)無碴軌道鐵路建設經(jīng)驗時說：要成功地建設無碴軌道，就必須有一套完整、高效且非常精確的測量系統(tǒng)否則必定失敗。,為什么要建立客運專線鐵路精密工程測量體系,1、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法,初測：初測導線、初測水準,定測：交點、直線、曲線控制樁（五大樁）,線下工程施工測量：以定測控制樁作為施工測量基準,鋪軌測量：穿線法、弦線支距法或偏角法測量,二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點,2、傳統(tǒng)的鐵路測量方法的缺點,（1）平面坐標系投影差大 （高斯投影）,中央子午線,高斯投影改正值,高斯投影面,參考橢球面,1954年北京坐標系3帶投影， 投影帶邊緣高斯投影邊長變形值最大可達340/km,二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點,2、傳統(tǒng)的鐵路測量方法的缺點,（1）平面坐標系投影差大（高程投影）,施工高程面,參考橢球面,投影面改正值,平均高程H,二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點,高程投影每km邊長變形值H/R,2、傳統(tǒng)的鐵路測量方法的缺點,（2）不利于采用采用GPS RTK、全站儀等新技術采用坐標法定位法進行勘測和施工放線；,二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點,2、傳統(tǒng)的鐵路測量方法的缺點,（3）沒有采用逐級控制的方法建立施工控制網(wǎng) 線路測量可重復性較差； 中線控制樁連續(xù)丟失后，很難進行恢復。,二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點,2、傳統(tǒng)的鐵路測量方法的缺點,（4）測量精度低： 導線測角中誤差12.5、方位角閉合差25n；全長相對閉合差：1/6000 施工單位復測經(jīng)常出現(xiàn)曲線偏角超限 改變設計偏角施工,設計線形被改變,二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點,2、傳統(tǒng)的鐵路測量方法的缺點,（5）軌道的鋪設不是以控制網(wǎng)為基準按照設計的坐標定位，而是按照線下工程的施工現(xiàn)狀采用相對定位進行鋪設。 由于測量誤差的積累，軌道的幾何參數(shù)與設計參數(shù)不一致。,二、傳統(tǒng)的鐵路工程測量方法與客運專線鐵路精密工程測量的特點,客運專線鐵路精密工程測量的特點,確定了客運專線鐵路精密工程測量“三網(wǎng)合一”的測量體系,勘測控制網(wǎng):CP、CP 、水準基點 施工控制網(wǎng)CP、CP 、水準基點、 CP 運營維護控制網(wǎng) ： CP、加密維護基樁,客運專線鐵路精密工程測量的特點,“三網(wǎng)合一”的內(nèi)容和要求：,1）勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)坐標高程系統(tǒng)的統(tǒng)一； 2）勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)起算基準的統(tǒng)一； 3）線下工程施工控制網(wǎng)與軌道施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)的坐標高程系統(tǒng)和起算基準的統(tǒng)一； 4）勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)測量精度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；,客運專線鐵路精密工程測量的特點,三網(wǎng)合一的重要性 （1）勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)起算基準不統(tǒng)一的后果 平面尺度：縱向里程，橫向偏移 高程基準：線路縱斷面，穿跨越限界,客運專線鐵路精密工程測量的特點,三網(wǎng)合一的重要性 （2）線下工程施工控制網(wǎng)與軌道施工控制網(wǎng)的坐標系統(tǒng)和測量精度不統(tǒng)一的后果 線下工程與軌道工程錯開 凈空限界不足,客運專線鐵路精密工程測量的特點,2、確定了客運專線鐵路工程平面控制測量分三級布網(wǎng)的布設原則 第一級:基礎平面控制網(wǎng)（CP）,為勘測、施工、運營維護提供坐標基準； 第二級:線路控制網(wǎng)（CP,為勘測和施工提供控制基準； 第三級:基樁控制網(wǎng)/施工加密網(wǎng)（CP）,為線下工程、無碴軌道施工和運營維護提供控制基準。,CP,客運專線鐵路精密工程測量的特點,客運專線鐵路工程測量三級平面控制網(wǎng)示意圖,線路 中線,CP,CP,CP,CP,150-200 m,CP,CP,CP,4 km,1000m,800-1000 m,CP,客運專線鐵路精密工程測量的特點,3、提出了客運線鐵路程測量平面坐標系統(tǒng)應采用邊長投影變形值10mm/km（無碴）/25mm.km（有碴）的工程獨立坐柵系。,寵運專線鐵路精密工程測量的特點,4、確定了客運專線鐵路軌道彅須采用絕對定位與相對定位測量相結(jié)合的鋪軌測量定位模式,F,-3mm,+3mm,R=2800m,弦長C =20m,R=2397 m F=F+3mm,R=3365m F=F-3mm,曲線外矢距F=C/8R C為弦長，R為半徑,客運專線鐵路精密工程測量的特點,5、確定了客運專線無碴軌道鐵路工程測量高程控制網(wǎng)的精度等級 首級高程控制網(wǎng)按二等水準測量精度要求施測 鋪軌高程控制測量按精密水準測量精度要求施測 6、提出了客運專線無碴軌道鐵路工程控制測量完成后，應由建設單位組織評估驗收的要求，并制定了評估驗收內(nèi)容和要求。 （1）檢查評估內(nèi)容包括：平面高程控制網(wǎng)測量技術設計、選點埋石、儀器精度指標及檢定情況、外業(yè)觀測、平差計算和資料完整齊全等。 （2）外業(yè)觀測數(shù)據(jù)檢驗評估。 （3）平差計算數(shù)據(jù)處理質(zhì)量評估。 （4）控制網(wǎng)計算成果的整理和質(zhì)量驗證。,、坐標高程系統(tǒng) 客運專線無碴軌道鐵路工程測量平面坐標系應采用工程獨立坐標系統(tǒng)，并引入1954年北京坐標系/1980西安坐標系。邊長投影在對應的線路設計平均高程面上，投影長度的變形值不大于10mm/km。 客運專線無碴軌道鐵路工程測量的高程系統(tǒng)應采用1985國家高程基準。,2、 平面控制測量,2.1各級平面控制網(wǎng)布網(wǎng)要求,2、 平面控制測量 2.2各級平面控制網(wǎng)應滿足的精度,2、 平面控制測量 2.3 各級平面控制網(wǎng)的測量精度 （1）GPS測量精度,2、 平面控制測量 2.3 各級平面控制網(wǎng)的測量精度 （）導線測量精度,2.4平面控制測量作業(yè)流程 （1）CP控制測量：一般在初測時完成，為客運專線無碴軌道鐵路工程提供平面基準。 （2）CP控制測量：一般在定測時完成，作為客運專線無碴軌道鐵路工程施工平面控制網(wǎng)。 （3）CP平面控制測量：在施工測量時施測，線下工程施工時作為施工加密平面控制網(wǎng)，鋪設無碴軌道時作為無碴軌道鋪設基樁控制網(wǎng)。,2. 平面控制測量,2.5 平面控制測量方法 （1）GPS測量：用于建立CP、CP控制網(wǎng) ； （2）導線測量：用于建立CP、CP平面控制網(wǎng)； （3）后方交會網(wǎng)測量：用于建立無碴軌道鋪設基樁控 制網(wǎng)。,客運專線無碴軌道鐵路測量,2. 平面控制測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,2. 平面控制測量,2.6 GPS基礎平面控制網(wǎng)測量(CP) GPS基礎平面控制網(wǎng)（CP）主要為勘測設計、施工、運營維護提供坐標基準，按B級GPS網(wǎng)精度要求測量，全線（段）一次布網(wǎng)，統(tǒng)一測量，整體平差。GPS基礎平面控制網(wǎng)（CP）沿線路每4km布設1對GPS點，GPS點間距不小于1000m，采用大地四邊形或三角鎖的形式構(gòu)成整個CP網(wǎng)。,2.7 CP控制網(wǎng)測量 CP網(wǎng)測量應在CP網(wǎng)的基礎上采用四等導線或C級GPS測量方法施測。CP控制點的點間距以800 1000m為宜，離線路中線一般在50100m，便于施工放線且不易破壞的范圍內(nèi)。,客運專線無碴軌道鐵路測量,2. 平面控制測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,2 平面控制測量,2.8 CPIII邊角交會網(wǎng)測量 該方法為德國建立無碴軌道鋪設控制網(wǎng)采用的方法，稱之為軌道設標網(wǎng)。其邊角交會控制網(wǎng)形狀如圖所示：,CPIII,CPIII,CPIII,CPIII,CPII,每隔兩個接觸網(wǎng)柱建立一個測量點位；兩個方向各瞄準 3 2 個永久標記點；每個永久標記點將被瞄準三次；最大的測量范圍的距離約 150m；儀器在每個方向測量兩次；與CP 控制點進行連接測量.,客運專線無碴軌道鐵路測量,CPIII邊角交會網(wǎng)測量的實現(xiàn),CPIII,CPIII,CPIII,CPIII,CPII,3.1一般規(guī)定 高程控制測量分為勘測高程控制測量、水準基點高程測量、CP控制點高程測量。 客運專線無碴軌道鐵路高程控制網(wǎng)應按二等水準測量精度要求施測。在勘測階段，不具備二等水準測量條件時，可分兩階段實施，即：勘測階段按四等水準測量要求施測，線下工程施工完成后，全線再按二等水準測量要求建立水準基點控制網(wǎng)。,客運專線無碴軌道鐵路測量,3. 高程控制測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,3. 高程控制測量,（）各級高程控制測量等級及布點要求,注：長大橋隧及特殊路基結(jié)構(gòu)施工高程控制網(wǎng)等級應按相關專業(yè)要求執(zhí)行。,（）高程控制網(wǎng)精度,客運專線無碴軌道鐵路測量,3. 高程控制測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,各等級水準測量精度要求（mm）,6,4,4,12,8,8,4,20,12,12,8,20,14,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,水準測量的主要技術標準,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,各等級水準觀測主要技術要求,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,二. 高程控制測量,3 水準測量使用的儀器要求,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,二. 高程控制測量,4.水準測量的技術要求 4.1 水準點布設原則 (1)水準路線應盡量沿鐵路線路布設，水準路線應構(gòu)成附合路線或閉合環(huán)；每條鐵路的水準路線必須構(gòu)成一個整網(wǎng)，不能分為互不聯(lián)系的小網(wǎng)進行測量。 (2)水準點沿線路每2km應布設1個。在大橋、長隧的兩端及重點工程地段應增設水準點。 (3)水準點應選在沿線路方向離線路中線50200m、穩(wěn)固可靠且不易被施工破壞的范圍內(nèi)。以便于勘測、施工時所利用。,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,二. 高程控制測量,4.2 水準點選點埋石 (1)一般地區(qū)水準點埋設要求應按規(guī)定的要求進行埋設。 (2)有巖層露頭或巖層在地面下不深于1.5m的地點，應優(yōu)先選擇將水準點埋設在巖層上。 (3)有房屋、紀念碑、塔、橋基、隧道邊墻等堅固建筑物和堅固石崖處，可埋設墻腳水準標志。 (4)在特殊地區(qū)，還應根據(jù)測區(qū)的土質(zhì)及環(huán)境條件制定標石的類型與埋深。,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,二. 高程控制測量,4.3 水準觀測 (1)二等、精密水準水準測量采用單路線往返觀測，同一區(qū)段的往返觀測，應使用同一類型的儀器和轉(zhuǎn)點尺承沿同一道路進行。四等水準測量可采用單路線往返觀測或兩組單程觀測；采用光電測距三角高程測量時必須采用往返觀測。 (2) 二等水準測量應進行往返觀測，觀測順序如下： 1 往測：奇數(shù)站為后前前后; 偶數(shù)站為前后后前 2 返測：奇數(shù)站為前后后前; 偶數(shù)站為后前前后,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,二. 高程控制測量,4.4水準測量平差計算 (1)水準測量作業(yè)結(jié)束后，應對外業(yè)觀測水準路線閉合差、往返測較差進行檢查，并按測段往返測高差不符值計算偶然中誤差M；當水準網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過20個時，還應按環(huán)線閉合差計算Mw。各項指標滿足要求后，采用嚴密平差計算。, 測段往返高差不符值（mm） L 測段長（km）； ； n 測段數(shù)； W 經(jīng)過各項修正后的水準環(huán)線閉合差（mm）； N 水準環(huán)數(shù)。,客運專線無碴軌道鐵路控制測量,二. 高程控制測量,水準測量計算取位,客運專線無碴軌道鐵路測量,4. 現(xiàn)場交樁 (1) 交接的主要測量成果資料如下： 1）CPI、 CP控制網(wǎng)以及水準點成果表及點之記； 2）線路曲線要素表。 (2) 需交接的控制樁如下： 1）CPI 、CP控制樁； 2）水準點樁。,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,（1）施工控制網(wǎng)復測 （ 2 ）施工控制網(wǎng)加密 （ 3 ）線路施工測量 （ 4 ）路基施工測量 （ 5 ）橋涵施工測量 （ 6 ）隧道施工測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,施工測量對儀器設備的要求,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,線下工程施工測量,1.1施工控制網(wǎng)復測 (1)復測的控制樁包括：全線CP控制點、CP 控制點、水準點； (2) 復測的方法、使用的儀器和精度應符合相應等級的規(guī)定；,客運專線無碴軌道鐵路測量,當復測結(jié)果與設計單位提供勘測結(jié)果不符時，應重新測量。復測結(jié)果與設計單位勘測成果的不符值在下列規(guī)定范圍內(nèi)時，應采用設計單位勘測成果。 (1)CP控制點的復測應滿足X、Y坐標差值不大于2cm的要求； (2)CP控制點的復測應滿足下表的規(guī)定：,5,注：mD為儀器標稱精度。,客運專線無碴軌道鐵路測量,（3）水準點復測限差應滿足表6-7的規(guī)定：,6,12,20,注：L為測段長度，單位以千米計。 當確認設計單位勘測資料有誤或精度不符合規(guī)定要求時，應與設計單位協(xié)商，對勘測成果進行改正,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,1.2施工控制網(wǎng)加密 (1)平面采用導線測量時按五等導線進行加密.按CP控制點的要求進行選點、埋石。導線邊長以200300m為宜。 (2)采用GPS加密時，應按D級GPS控制測量的要求進行測量，按CP控制點的要求進行選點、埋石。邊長以300350m為宜。 ()高程控制點加密按精密水準測量要求進行加密.點位盡量與加密的平面控制點共樁。,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,線下工程施工測量,1.3線路施工測量 (1)測量內(nèi)容：直線控制樁、曲線控制樁、百米樁、中線樁。 (2)測量方法：采用全站儀極坐標法或GPS RTK測設。,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,線下工程施工測量,1.4路基施工測量 (1)測量內(nèi)容：路堤路塹施工放樣測量、地基加固工程施工放樣、樁板結(jié)構(gòu)路基施工放樣。 (2)測量方法：地基加固范圍施工放樣和路堤路塹施工放樣測量可在恢復中線的基礎上采用橫斷面法、極坐標法或GPS RTK法施測。樁板結(jié)構(gòu)路基平面控制測量應采用GPS測量、導線測量，樁板結(jié)構(gòu)路基施工放樣采用極坐標法測量.,客運專線無碴軌道鐵路測量,1.5 橋梁施工測量 (1)橋梁施工平面、高程控制網(wǎng)測量 特大橋、復雜大橋，在CP或CP控制點下加密的橋梁控制網(wǎng)精度不能滿足橋梁施工測量的精度要求時，應建立獨立的橋梁控制網(wǎng)。 (2)橋梁墩臺定位測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,1.5 橋梁施工測量 (2)橋梁墩臺定位測量 岸上墩臺中心點定位可直接利用橋中線兩側(cè)的墩旁控制點按光電測距極坐標法進行測量。 水中橋墩基礎采用水上作業(yè)平臺施工時，用光電測距極坐標法或交會法進行墩中心點定位。使用方向交會法測設時，應至少選擇三個方向進行交會。,客運專線無碴軌道鐵路測量,1.6 隧道施工測量 (1)洞外控制測量。洞外平面控制測量宜結(jié)合隧道長度、平面線型、地形和環(huán)境等條件，采用GPS測量或?qū)Ь€測量。 洞外高程控制測量應根據(jù)設計精度，結(jié)合地形情況、水準路線長度以及儀器設備條件，采用水準測量或光電測距三角高程測量。 (2)洞內(nèi)控制測量。洞內(nèi)平面控制網(wǎng)宜布設成多邊形導線環(huán)，導線點應布設在施工干擾小、穩(wěn)固可靠的地方，點間視線應離開洞內(nèi)設施0.2m以上。洞內(nèi)高程控制點應每隔200500m設置一對。,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,2.線下工程竣工測量,(1) 線下工程中線貫通測量 (2) 路基竣工測量 (3) 橋涵竣工測量 (4) 隧道竣工測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,2.線下工程竣工測量,2.1 線下工程中線貫通測量 (1)全線（段）二等水準貫通測量 (2)線下工程線路中線平面測量和高程測量，并貫通全線（段）的里程。,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,2.線下工程竣工測量,2.2路基竣工測量 路基竣工測量主要是橫斷面測量，應在路基沉降穩(wěn)定后進行。,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,2.線下工程竣工測量,2.3橋涵竣工測量 （1）橋梁墩臺竣工測量； （2）橋梁中線貫通測量； （3）涵洞竣工測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段測量,2.線下工程竣工測量,2.4 隧道竣工測量 （1）洞內(nèi)水準基點測量 （2）隧道凈空斷面測量,客運專線無碴軌道鐵路測量,二. 施工階段