高速铁路精密测量讲义.ppt
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1、新建北京至沈阳客运专线新建北京至沈阳客运专线精密控制测量技术精密控制测量技术20142014年年8 8月月高速铁路测量控制网产生的背景高速铁路测量控制网产生的背景 高速铁路修建最核心的问题是解决轨道平顺性,为了适应高速铁路轨道平顺性的要求,线路必须具备准确的几何参数,轨道测量精度要达到毫米级,其测量方法、测量精度与传统的铁路工程测量完全不同。这对高速铁路建设及维护过程中控制测量工作提出了全新的要求。高速铁路测量控制网的坐标系统高速铁路测量控制网的坐标系统一、位置基准与平面控制网高速铁路测量控制网的坐标系统高速铁路测量控制网的坐标系统 高速铁路平面精密控制网涉及使用的坐标系有:1954北京坐标系
2、、1980西安坐标系、WGS-84坐标系、2000国家大地坐标系。我国高速铁路平面精密控制网中的空间直角坐标或大地坐标只是在提供首级或次级控制点成果时使用。具体到工程建设,因为使用的直观和习惯性,一般均采用高斯平面直角坐标。高速铁路测量控制网的坐标系统高速铁路测量控制网的坐标系统高斯投影的基本概念高斯投影的基本概念 高斯平面直角坐标的建立高斯平面直角坐标的建立 通过高斯投影,将中央子午线的投影作为纵坐标轴,用x表示,将赤道的投影作为横坐标轴,用y表示,两轴的交点作为坐标原点,由此构成的平面直角坐标系称为高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系。如右图所示。对应于每一个投影带,就有一个独立的高斯平面
3、直角坐标系,区分各带坐标系则利用相应投影带的带号。高速铁路测量控制网的坐标系统高速铁路测量控制网的坐标系统二、高程基准与高程控制网 大地水准面是我国高程测量的基准面。沿重力作用方向的铅垂线是高程测量中的基准线。我国高速铁路控制网测量流程我国高速铁路控制网测量流程 为什么要建立高速铁路工程测量体系 客运专线铁路速度高,为了达到在高速行驶条件下,旅客列车的安全性和舒适性,要求:(1)严格按照设计的线型施工,即保持精确的几何线性参数;(2)必须具有非常高的平顺性,精度要保持在毫米级的范围以内。为什么要建立高速铁路工程测量体系 为了适应客运专线铁路高速行车对平顺性和舒适性的要求,客运专线铁路轨道必须具
4、有高平顺度标准。无砟轨道铺设应满足轨道内部几何尺寸(轨道自身的几何尺寸)和外部几何尺寸(轨道与周围建筑物的相对尺寸)的精度要求。其中内部尺寸描述轨道的几何形状,外部几何尺寸体现轨道的空间位置和标高。高速铁路工程测量体系的特点确定了高速铁路工程测量“三网合一”的测量体系:a、勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一;b、勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一;c、线下工程施工控制网与轨道施工控制网、运营维护控制网的坐标高程系统和起算基准的统一;d、勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网测量精度的协调统一;高速铁路工程测量体系的特点三网合一的重要性(1)勘测控制网、施
5、工控制网起算基准不统一的后果 平面尺度:纵向里程,横向偏移平面尺度:纵向里程,横向偏移 高程基准:线路纵断面,穿跨越限界高程基准:线路纵断面,穿跨越限界高速铁路工程测量体系的特点三网合一的重要性(2)线下工程施工控制网与轨道施工控制网的坐标系统和测量精度不统一的后果 线下工程与轨道工程错开 净空限界不足高速铁路工程测量体系的特点2.确定了高速铁路精密工程测量分级布网的布设原则高速铁路工程测量体系的特点3.确定了客运专线无砟轨道铁路工程测量高程控制网的精度等级首级高程控制网按二等水准测量精度要求施测铺轨高程控制测量按精密水准测量精度要求施测4.提出了客运专线无砟轨道铁路工程控制测量完成后,应由建
6、设单位组织评估验收的要求,并制定了评估验收内容和要求。(1)检查评估内容包括:平面高程控制网测量技术设计、选点埋石、仪器精度指标及检定情况、外业观测、平差计算和资料完整齐全等。(2)外业观测数据检验评估。(3)平差计算数据处理质量评估。(4)控制网计算成果的整理和质量验证。高速铁路精密工程测量控制网平面控制测量平面控制测量各级平面控制网布网要求高速铁路精密工程测量控制网平面控制测量作业流程平面控制测量作业流程(1)CP控制测量:一般在初测时完成,为客运专线无砟轨道铁路工程提供平面基准。(2)CP控制测量:一般在定测时完成,作为客运专线无砟轨道铁路工程施工平面控制网。(3)CP平面控制测量:在施
7、工测量时施测,铺设无砟轨道时作为无砟轨道铺设基桩控制网。高速铁路精密工程测量控制网平面控制测量方法平面控制测量方法(1)GPS测量:用于建立CP、CP控制网;(2)导线测量:用于建立CP、CP平面控制网(有砟轨道);(3)自由设站边角交会网测量:用于建立无砟轨道铺设基桩控制网。高速铁路精密工程测量控制网高程控制测量高程控制测量 高程控制测量分为深埋水准控制测量、水准基点高程测量、CP控制点高程测量。客运专线无砟轨道铁路高程控制网应按二等水准测量精度要求施测。CP控制点高程测量按精密水准测量精度要求施测。CPCP控制网测量控制网测量CPIII点布设点布设CPIII点标志点标志CPIII网区段划分
8、网区段划分CPIII网观测网观测平面网测量平面网测量高程网测量高程网测量CPCP控制网测量控制网测量分段测量的区段长度不宜小于4km。区段接头不应位于车站范围、连续梁范围内。CP平面网区段的两端必须起止在上一级控制网点(CP或CP)上,而且应保证有连续的三个自由设站与上一级控制网点联测。CP高程网要满足区段中联测的上一级水准点的数量不得少于3个,而且CP高程网区段的两端必须起止在上一级水准点上。CPCP控制网测量方法控制网测量方法CP测量标志的选择测量标志的选择CP测量标志的埋设测量标志的埋设 CP控制点主要沿线路布置于路基两侧的接触网基础、桥梁防撞墙、隧道侧壁上,当CP控制点布置在桥梁防撞墙
9、上时,点位应设置在桥墩固定支座端上方的防撞墙上。CPCP控制网测量控制网测量CP测量标志的埋设测量标志的埋设1.桥梁地段桥梁地段CP控制点布设示意图控制点布设示意图 CPCP控制网测量控制网测量CP测量标志的埋设测量标志的埋设2.路基地段路基地段CP控制点布设示意图控制点布设示意图 CPCP控制网测量控制网测量CP测量标志的埋设测量标志的埋设1.隧道地段隧道地段CP控制点布设示意图控制点布设示意图 CPCP控制网测量控制网测量CP控制网测量需具备的工况条件:控制网测量需具备的工况条件:1、桥梁防撞墙已完工;2、隧道衬砌已经完成,电缆槽完工;3、路基上接触网杆基础沉降稳定;4、线下工程沉降和变形
10、满足要求,沉降评估通过;5、CP、CP、高程控制点已复测;CP控制网测量需具备的软硬件条件:控制网测量需具备的软硬件条件:1、具有自动目标照准和程序控制自动测量功能的全站仪;2、CP测量标志(包括预埋件、连接件、测量棱镜);3、数字水准仪与配套的因瓦水准标尺;4、CP外业数据采集软件与CP内业平差计算软件;CPCP控制网测量控制网测量CP平面控制网测量方法平面控制网测量方法 自由设站的设站距离为120m时,每个自由设站应 观测12个CP点,全站仪前方和后方各6个(3对)CP点,每次测量应保证每个CP点被测量3次以上 CPCP控制网测量控制网测量CP平面控制网测量方法平面控制网测量方法 对于自由
11、设站测量较为困难的地区(如曲线隧道),自由设站的设站距离可以为60m,每个自由设站应观测8个CP点,全站仪前方和后方各4个(2对)CP点,每次测量应保证每个CP点被测量4次以上。CPCP控制网测量控制网测量CP高程控制网测量方法高程控制网测量方法 往测水准路线 返测水准路线 CPCP控制网测量控制网测量CP高程控制网测量方法高程控制网测量方法 高速铁路控制网的维护高速铁路控制网的维护 高速铁路建设期间,应加强CP0、CP、CP及线路水准基点控制网复测维护工作。控制网复测维护分为定期复测维护和不定期复测维护,定期复测应由建设单位组织实施,不定期复测维护应由施工单位实施。1.定期复测维护是对高速铁
12、路平面高程控制网全面复测,复测内容包括全线CP0、CP、CP及线路水准基点。复测频次应满足下列要求:施工单位接桩后,应对CP、CP及线路水准基点进行复测;CP建网前,CP0、CP、CP及线路水准基点应复测一次;工程静态验收前,CP0、CP、CP及线路水准基点应复测一次;特殊地区、地面沉降区域或施工期间出现异常的地段,应适当加大复测频次。2.施工单位施工单位应根据施工需要开展不定期复测维护,复测周期不宜大于不宜大于6个月个月。不定期复测维护内容包括CP、CP及线路水准基点及施工加密控制点复测。高速铁路控制网的维护高速铁路控制网的维护复测执行的主要技术标准复测执行的主要技术标准1.高速铁路工程测量
13、规范TB10601-2009;2.全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2009;3.铁路工程卫星定位测量TB10054-2010;4.国家一、二等水准测量规范GB/T12897-2006;高速铁路控制网的维护高速铁路控制网的维护控制网复测的基本要求控制网复测的基本要求1、CP级控制网按高铁二等GPS控制测量要求进行复测。采用边联接方式构网,形成由三角形或大地四边形组成的带状网,同一隧道范围内不应分带或改变投影高。2、CP级控制网按高铁三等GPS控制测量要求进行复测。采用边联接方式构网,形成由三角形或大地四边形组成的带状网。3、线路水准基点施工复测的精度和要求按二等水准精度要求复
14、测。高速铁路控制网的维护高速铁路控制网的维护控制网复测应遵循以下原则:控制网复测应遵循以下原则:(1)编写复测技术方案。(2)复测采用的方法和精度应与原测相同。(3)复测前应检查标石的完好性,对丢失和破坏的控制点应按同精度扩展方法补设。施工单位应向评估项目部提交以下内容:施工单位应向评估项目部提交以下内容:(1)CP、CP及二等水准复测的原始数据及观测记录,以及标准格式文件。(2)二等水准复测的原始数据及观测记录,以及二等水准高差检核表。复测完成后应进行成果分析,编写并提交复测报告。复测完成后应进行成果分析,编写并提交复测报告。高速铁路控制网的维护高速铁路控制网的维护控制网复测仪器要求:控制网
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