工程测量技术专业毕业设计无砟轨道精密测量技术研究

1、 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计2 20 01 14 4 届届工工程程测测量量技技术术专专业业毕毕 业业 设设 计计 题目题目无砟轨道精密测量技术研究 班 级： 测量 3113 学生姓名 丁世锋 学 号： 04302110347 指导教师： 张 亚 2014 年年 6 月月 29 日日 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书班 级测量 3113学生姓名丁世锋指导教师张亚设计（论文）题目无砟轨道精密测量技术研究主要研究内容1、介绍了无砟轨道和有砟轨道的优缺点及高速铁路采用无砟轨道的必要性,分析了轨道几何形位对

2、列车运行的影响,总结了我国目前常用轨道相对检测的两种测量模式的发展及其应用范围。2、以 crtsi 型板式无价轨道的施工为例,总结了无砟轨道建设的一般过程,阐述了测量控制网对无砟轨道铺设的必要性,分析了“三网合一”的意义和重要性及测量控制网的测设方法、精度控制等问题。3、总结了无砟轨道的精调方法,施工特点,在精调测量中所需的设备,精调方法及需要特别注意的关键环节。4、分析了模块通信和全站仪操作模块等软件操作,并进行了编程,然后对本产品在现场进行了三维精调测量试验。主要技术指标或研究目标1.cp控制网复测平面测量2.cpiii 控制网复测高程测量3.无砟轨道精调测量（静态调整）4.轨道精调（内业

3、处理）基本要求1.选题准确，文字流畅,叙述简洁2.理论联系实际加以分析、总结经验3.概念准确，层次清晰、条理清楚4.自己独立完成论文,按时上交论文主要参考资料及文献1朱颖.客运专线无砟轨道铁路工程测量技术.北京:中国铁道出版社.2009.2易思蓉,何华武.铁道工程.北京:中囚铁道出版社.2009.42-67.3练松良,李向国,卢耀荣.轨道工程.北京:人民交通出版社.2009.102-114.4何华武.无砟轨道技术.北京:中国铁道出版社.2005.5中华人民共和国铁道部.铁运2006146 号.中华人民共和国铁道部铁路线路维修规则.北京:中国铁道出版社,2006-08.6严隽髦.车辆工程.北京:

4、中国铁道出版社,2005.18-19. 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）评审表一毕业设计（论文）评审表一（指导教师用）班级：测量 3113 姓名： 丁世锋 学号：04302110347评价内容 具 体 要 求分值评分调查论证能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。20分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20工作量、工作态度按期

5、圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20质 量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。20创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100指导教师评语：指导教师签名：年 月 日注：注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）具体要求和评分标准。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）评审表二毕业设计（论

6、文）评审表二（评阅人用）班级：测量 3113 姓名：丁世锋 学号：04302110347评价内容具体要求分值评分资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。15论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，计算准确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。50工作量、难度工作量饱满，难度较大。25创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100评阅人评语： 评阅人签名： 年 月 日注：注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）具体要求和评

7、分标准。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）答辩情况记录毕业设计（论文）答辩情况记录（答辩领导小组或答辩小组用）班级：测量 3113 姓名： 丁世锋 学号：04302110347 对学生回答问题的评语答 辩 题 目正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩领导小组（或小组）评语：成绩： 答辩负责人签名： 年 月 日 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）总成绩评定表毕业设计（论文）总成绩评定表 班级测量 3113姓名丁世锋学号04302110347设计（论文）题目无砟轨道精密测量

8、技术研究指导教师评分评阅人评分答辩评分总成绩成 绩系毕业设计（论文）领导小组审核意见： 小组组长签名：年 月 日注注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占 40%，评阅人评分占 20%，答辩评分占 40%。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计vii 摘摘 要要高速行车对无砟轨道线路稳定性和平顺性提出了更高的要求，必须保证线路具有准确的儿何线形参数。无砟轨道施工工艺复杂，建成后出现问题很难进行调整，因此无砟轨道的施工质量是客运专线成功建设的重要保证。论文在综述了国内外大量文献的基础上，对我国目前常用的无砟轨道施工、精调常用的方法作了细致地研究总结，结合无砟轨道测量控制的现状，提出一种适合无砟轨

9、道精调的测量设备方案，实现了线路的精确、快速调整，提高了无砟轨道的铺设效率。本文主要对以下工作进行了研究:1.介绍了无砟轨道和有砟轨道的优缺点及高速铁路采用无砟轨道的必要性，分析了轨道几何形位对列车运行的影响，总结了我国目前常用轨道相对检测的两种测量模式的发展及其应用范围。2.以 crtsi 型板式无砟轨道的施工为例，总结了无砟轨道建设的一般过程，阐述了测量控制网对无砟轨道铺设的必要性，分析了“三网合一”的意义和重要性及测量控制网的测设方法、精度控制等问题。3.总结了无砟轨道的精调方法，施工特点，在精调测量中所需的设备，精调方法及需要特别注意的关键环节。4.介绍了本产品的系统构架及软件系统的工

10、作流程，分析了模块通信和全站仪操作模块等软件操作，并进行了编程，然后对本产品在现场进行了三维精调测量试验。关键词关键词:无砟轨道；精调；三维精测系统；三网合一；轨道调整 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计viii目目 录录第一章 绪论.11.1 无砟轨道的发展现状.11.2 无砟轨道的意义.11.3 本文研究的内容.2第二章 无砟轨道的施工工艺及测控网格.42.1 无砟轨道的施工工艺.42.1.1 凸形挡台及加密基桩的设置.52.1.2 轨道板铺设.62.2 无砟轨道控制测量网络.72.2.1 测量控制网的重要意义.72.2.2 传统铁道工程测量方法的不足.72.2.3 “三网合一”的意义及重要

11、性.82.2.4 无砟轨道测量控制网.112.3 无砟轨道测量的主要程序和内容.142.3.1 勘测设计阶段.142.3.2 施工阶段.142.3.3 竣工验收阶段.15第三章 国内外无砟轨道的测量控制技术.163.1 雷达板的测量控制技术.163.1.1 准备工作.163.1.2 全站仪设站及校检.163.1.3 轨道调整流程.173.1.4 关键环节质量控制.183.2 博格板的测量控制技术.183.2.2 轨道板的初置.193.2.3 标架的放置.193.2.4 全站仪的安装 、架设.203.2.5 定向棱镜放置.203.2.6 调整方法存在的不足.203.3 旭普林无砟轨道的测量控制技

12、术.203.3.1 旭普林系统的特点.203.3.2 模板 、支脚及走行轨的安装.21 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计3.3.3 支脚的精调.213.3.4 轨枕安装.223.3.5 精调需要注意的问题.22第四章 工程案例.234.1 无砟轨道精调测量.234.1.1 无砟轨道精调测量（静态调整）主要设计内容.234.1.2 无砟轨道精调测量（静态调整）的时机.234.2 无砟轨道精调测量（cp控制网复测测量） .234.2.1 cp控制网复测平面测量 .234.2.2 cpiii 控制网复测高程测量 .254.3 无砟轨道精调测量（静态调整）.264.3.1 无砟轨道精调测量（静态调整）

13、工程属性设计线型.264.3.2 grp1000 数据采集(grpwin).274.3.3 grp slabrep 报表输出步骤（传出数据软件）.434.3.4 轨道精调（内业处理）.464.3.5 外业调整轨道.49第五章 结论与展望.555.1 结论.555.2 展望.55参考文献.57致 谢.58 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计第一章第一章 绪论绪论1.1 无砟轨道的发展现状无砟轨道的发展现状高速铁路客运专线，能够满足旅客对缩短旅行时间、舒适方便且经济快捷的需求，近年来高速铁路的发展进入到一个快速发展期。由于其具有速度高，能量消耗小，安全可靠，服务优良的特点，高速铁路自然而然地受到各国

14、政府的普遍重视。同普通列车相比，高速铁路既克服了普通铁路速度较低的不足，又具有很高的舒适性和安全性，所以，高速列车从一开始就显示出了巨大的优越性，和其他运输方式在速度、运能、安全性、准确性、能耗、环境污染、效益等方面相比较也有着不可比拟的优势。我国目前客流存在着量大、集中、行程长的特点，这些特点正是高速铁路的优势所在，在未来的几年里，我国的高速铁路将 会得到进一步的发展。随着武广高铁、沪宁高铁、沪杭高铁、郑西高铁的开通，这些真正意义上的无砟轨道，对测量精度要求高，传统的铁路测量模式己经不能适应这一要求，必须健全一整套全新的测量体系，引入绝对坐标测量，恢复平面控制网，在无砟轨道的勘测、施工、竣工

15、和运营管理的各个阶段建立一套统一的空间数据基础，这样才能在勘测、施工、竣工和运营过程中使轨道变形监测数据基准统一，才能有利于第三方的检测验收和测量数据的标准化和规范化。在建立统一测量网的同时还要注重无砟轨道铺设技术和产品的开发和推广。客运专线对轨道结构的要求主要包括:稳定的轨道结构，平顺的运行表面，良好的轨道弹性，可靠的轨道部件，便利的养护维修。所以，客运专线铁路的建设是一项系统工程，要同时满足这些要求，需要科研、设计、施工等各方面的共同努力，特别是要不断完善轨道的精调的理论、施工技术和装备，这是保证我国铁路实现跨越式发展的重要举措。1.2 无砟轨道的意义无砟轨道的意义目前，高速铁路轨道主要采

16、用的结构型式有两种：有砟轨道和无砟轨道。有砟轨道是铁路传统的轨道结构型式。在有砟轨道上，道床是轨枕的基础，在其上以规定的间隔布置一定数量的轨枕，用以增加轨道的弹性和纵、横向移动的阻力，并设置有便于排水和校正轨道的平面和纵断面。有砟轨道具有弹性良好、建设价格相对低廉、更换与维修方便、吸噪特性好等优点。世界高速铁路的发展及相关理论研究都证实，这两种轨道型式都是可以运行 300km/h以上的高速列车的，如法国高速铁路和日本的山阳新干线均全部或部分铺有有砟轨道，列车速度己经达到有些地段己经超过 300km/h。虽然，目前法国也在对无砟轨道进行实验研究，至今在 tgv 运营线上，仍主要采用有砟轨道的轨道

17、结构形式。随着行车速度的提高，有砟轨道的缺点也日渐凸显。首先，由于有砟轨道的不均匀沉降产生的 120hz 以下频率范围的激振严重，造成道砟粉化严重。有砟轨道在高速列车载荷的反复作用下，残余变形积累很快，而且沿线路方向的变形积累和轨道刚度分布不均匀，从而造成轨道不平顺，影响列车运行的舒适性和安全性，显著地增加了轨道的养护维修工 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计作量，需要不断地进行维修，加大了铁路的运营投入成本。同时，列车速度也会受到一定程度的限制。高速铁路对轨道结构及其稳定性与运行期间维护的要求(如轨道几何状态、轨道弹性、轨道缺陷控制等)大大高于常规铁路。随着这些问题的日益凸显，无砟轨道技术应运

18、而生，并在最近的几十年中得到了快速地发展，在实际工程中得到了越来越广泛地应用。无砟轨道，也称混凝土整体道床，是一种在坚实的基底上直接浇注混凝土以取代传统道砟层的轨道，线下基础是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道砟道床而组成的轨道结构形式，是没有枕木，不用砟石铺路基的列的特点。一方面，无砟轨道具有良好的结构稳定性、平顺性和连续性，轨道几何形位能持久保持，以及维修工作量可显著减少等明显优点。尽管无砟轨道修建时的投入经费会比有砟轨道大得多，但一般依靠所节省的线路养护维修费用，在一个线路大修周期内即可收回。无砟轨道还可以避免在高速行车的条件下引起的道砟的飞溅，对车辆或铁路设施造成损坏。所以，在日本，板式

19、轨道已经大量在新干线上铺设，特别是新建线路的无砟轨道己经超过 90%；在德国，无砟轨道占线路总长度的 80%以上。另一方面，无砟轨道在运营过程中如果产生病害，维修十分困难，而且列车在无砟轨道上运行时产生的振动噪音比有砟轨道大。因此对无砟轨道的适用范围、设计条件和施工技术等问题，都必须十分重视，要保证无砟轨道具有坚实、稳定的基础。 1.3 本文研究的内容本文研究的内容轨道几何状态测量的核心问题是对轨道内部几何形位和轨道外部的几何形位的精密测量，在此基础上建立三维坐标与轨道的平顺性的关系，并对轨道平顺性、舒适性和安全性予以分析和评价。目前，在我国的无砟轨道客运专线的测控技术中，国外的测控技术还占有

20、很大的市场份额。在无砟轨道的测量控制和轨道测设、验收等方面，国外均有相对较成熟的技术和方案。为了完成对无砟轨道测控技术的完善和再创新，则需要在充分借鉴和吸收其他国家先进的技术和经验的基础上，根据我国无砟轨道施工的实际情况，对无砟轨道的施工测量控制技术进行系统的研究。基于以上考虑，论文主要针对以下工作做了细致地研究：第一章绪论，研究高速铁路采用无砟轨道的必要性，总结了我国目前常用且互为补充的两种轨道相对检测模式的发展，不同的应用目的及各自的优缺点。第二章无砟轨道的施工工艺及测量控制网，总结了无砟轨道建设的基本过程，研究了传统铁路工程测量的不足之处，提出建立一个满足勘测、施工、运营维护控制网的重要

21、性及其测设方法，保证无砟轨道有统一的坐标系统和起算基准。第三章无砟轨道的主流测控技术，研究了主流的无砟轨道测量控制技术，总结特点、施工精调的方法及关键技术。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计第四章案例分析，研究了无砟轨道精密测量技术在施工过程中的关键步骤。第五章总结，对论文所做的主要研究工作和理论做出总结。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计第二章第二章 无砟轨道的施工工艺及测控网格无砟轨道的施工工艺及测控网格2.1 无砟轨道的施工工艺无砟轨道的施工工艺高速铁路无砟轨道修建的整个施工过程对测量精度的要求极高，施工过程也比较复杂，是一项漫长、艰苦的工作，需要各个部门在技术和时间的安排上统筹规划、密

22、切配合，相互协作。一般来说，无砟轨道的修建步骤如下： 图 2.1 各部门协作简图根据国外特别是欧洲的研究，轨道的初始不平顺状态对以后轨道长期的平顺状态和维修工作量有着决定性的影响，在运营后，发生、发展和恶化各种轨道不平顺的主要原因之一就是“轨道的初始不平顺” 。在铺设时不及时地加以控制，在运营过程中，将造成难以施工控制网轨道线性设计线下工程（桥梁、隧道、路基等） 道床对几何行位超限的部分更换扣件 轨道最终位置检查 轨道放样（厘米级） 精度检查砼浇筑 轨道位置精调（毫米级） 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计处置的问题，并且这个问题可能会永远存在下去，无法彻底解决。初期状态不好的轨道，维修周期会相

23、应缩短，造成永久性病害，这时即使再增加维修作业次数也很难改变轨道初期“先天”的不良水平；轨道的初始状态良好，就有可能长期保持良好的线路状态，维修周期也相应的变长。因此，德、法、瑞 、日等国的轨道铺设精度标准都制定得非常严格。由此可见，为了提高轨道铺设精度标准，必须从一开始铺设线路时，就应一该严格控制轨道的初始不平顺。无砟轨道施工和测量中最关键的一道工序就是轨道精调，它对轨道的几何尺寸最终位置能否达到设计及验标的要求起着决定性的作用。由此在精凋过程中要综合考虑测量施工影响、环境影响、操作误差、精度误差的因素，并要留有一定的富余量，确保在调整浇注砼后，即使由于砼徐变等原因造成的轨槽的微小位移，也能

24、通过调整扣件来使完成精调的轨道满足施工精度的要求。无砟轨道上的轨排之间的接头处也是要重点注意的地方，要严格控制接头的误差，在施工实践中，通常采用轨头钻孔、精调一遍后再上鱼尾板的措施，来消除轨排之间的错台或错位，以保证线路在钢轨接头处的平顺性。无砟轨道的整体精度最终是要通过钢轨来体现。所以，无砟轨道控制测量安装的主要目的是，在完成精确定位的轨道结构中，钢轨的各种预制件(轨道板、扣件、轨排)有着准确的位置。安装钢轨的各类预制件定位准确是无砟轨道的整体平顺性的基础。目前，我国所确定的主要无砟轨道形式有：crtsi 型板式无砟轨道、crts型板式无砟轨道、crts型板式无砟轨道和 crtsi 型双块式

25、无砟轨道、crts型双块式无砟轨道、雷达 2000 型双块式无砟轨道等儿种主要类型。从分类上看，crtsi 型板式无砟轨道属于预制轨道板式无砟轨道，需要采用专用的铺设设备来进行铺设。2.1.1 凸形挡台及加密基桩的设置和其他板式无砟轨道的形式相比，crtsi 板式无砟轨道道床中的惟一的现浇混凝土结构是凸形挡台，在实践中该结构要遵从“现装、现浇、薄层、高性能”的设计和施工理念。凸形挡台在一定程度上具有抑制轨道板移动，保证轨道板位置准确的作用，所以凸形挡台内部需要配置钢筋，利用 cp点对凸形挡台进行立模放样，在完成凸形挡台施工后，在其中心设置加密基桩。ca 砂浆质量的好坏和厚度会直接影响轨道的耐久

26、性，crtsi 型无砟轨道施工控制的另一个重要目标，就是要保证 ca 砂浆厚度 。因此，在凸形挡台施工前必须复核底座的高程，保证底座高程测量数据计算和测设的准确性是 crtsi 型无砟轨道底座施工测量的重点，也是保证 ca 砂浆层的厚度满足设计要求的一个重要措施。凸形挡台完成施工后，在其上测设加密基桩。为了便于精确定位，加密基桩采用微调式基准器，基准器设在凸形挡台顶部，在轨道板铺设的过程中主要的量测依据就是基准器， 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计加密基桩应位于轨道板的铺设中心线上。特殊情况下，由于施工条件或测量条件等的限制和影响，基准器可以沿着线路方向适当地移动，但一般来说移动的范围以不超过

27、 5mm 为宜。另外，加密桩测设时还应考虑曲线的影响，在直线地段，加密桩应保证与线路中心线重合，曲线地段根据线路的相关指标进行相对偏移。需要注意的是，采用微调式基准器时，测试点应位于基准器与三角尺的结合点处。对于两种略有不同的凸形挡台型式，基准器都需设置在线路的中心线上。在圆形凸形挡台上，基准器设置在圆的中心；半圆形凸形挡台设置在每个半圆的中部。同时，还要保证基准器的纵向间距与凸形挡台间距基本相同。基准器采用螺栓固定在凸形挡台凹槽内，采用高精度的测量仪器，精确测定基准器的中心位置，根据测设数据从纵、横及竖向三方向调整铜质芯棒，最终使其基准器的中心点位位于线路的中心线上，点位与轨面高差值一致。完

28、成精确定位，用高等级砂浆覆盖，等达到设计强度后，根据凸形挡台的位置，再次详细计算出基准器的坐标。2.1.2 轨道板铺设 1、轨道板平面的调整crtsi 型板式无砟轨道轨道板在预制过程中，就已经标示出轨道板的中心线及扣件的安装中心线，偏差都在 lmm 之内。轨道板的铺设安装时，可以采用以轨道板的中心线或扣件安装中心线两种方式测量定位。它们定位时分别采用小同的基准点来保证轨道的方向达到设计和规范的要求。当对中利用轨道板的中心线定位时，通常采用加密基桩测量。此时，应保证轨道板的中心线与两端的加密基桩重合，采用精密水准测量设备测设轨道板的高程。当对中利用轨道板扣件安装中心线定位时，需要采用微调式基准器

29、测量。测量时必须采用专门的三角规进行测量，同时实现方向和高程的调整。轨道板平面的调整，是采用了一种“化曲为直”的近似方法，按照两个基准器的连线作为轨道设计中心线的思想，将轨道的中线简化成了一段一段的折线。由于高速无砟轨道的曲线都是采用大半径，这种方法是能保证其测量质量的。但从测量方式来看，并不能真实地实现对轨道绝对定位的测量控制，采用这种方法完成精调后的轨道板的平顺性往往不高。2、轨道板高程的调整由于轨道预制板为平板，完成预制的轨道板的平面，理论上应该是位于同一个平面上的。但当线路在曲线地段，特别是缓和曲线上，且处于非平坡地段时，两条钢轨就不在同一个平面上，轨道板四点设计高程也不在一个平面上。

30、所以，轨道的方向达到要求后，要通过使用专用的楔块抬高轨道板的方法，来完成轨道板高程的调整。采用充填式垫板施工，利用高点降低，低点上升的方法，使实际高程达到或接近设计高程 。完成调整后，再次进行精确测量，使轨道状态达到高平顺的要求。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计在长钢轨应力放散并锁定完成后，需要再次进行最后轨道各项指标的检测。不合格或不平顺的地段，调整扣件，使线路的各项指标达到设计和规范的要求。由于，轨检小车具有自动化程度高，数据能自动保存、结果能直接用于线路的一调整等优点，且此时的线路已经安装了钢轨。所以最后轨道各项指标的测量时，可以采用轨检小车进行测量。为了保证钢轨的高平顺性及操作的可实

31、现性，小车可以选择 lm 的步长。在实际施工中，对于线路状态较好的路段，也可以适当的增加步长；对于线路状态不好的路段，可以根据实际情况，适当地缩短步长。2.2 无砟轨道控制测量网络无砟轨道控制测量网络相对于传统的铁道工程测量而言，无砟轨道精密工程测量的精度和测量方法都与普通的铁路有着很大的不同，有些地方甚至完全突破了传统铁道工程的测量模式。无砟轨道铺设工艺复杂，必须保证线路在建成后具有准确的几何线形参数。建成后，这些参数只能作很有限的调整，若在竣工、运营期间出现了参数偏离严重的问题，将为整个线路的正常使用留下隐患，改善轨道的几何参数则要花费高昂的代价。为了保证高速行车对少平顺性的要求，轨道测量

32、精度要达到毫米级甚至亚毫米级。因此，无砟轨道的测量质量是客运专线建设能否成功的关键，而建立满足不同阶段的测量控制网，则是保证无价轨道施工质量的基础。通常把适合于客运专线铁道工程测量的技术体系称为客运专线铁路精密工程测量。采用高等级的测量方法来建立的客运专线测量控制网，在无砟轨道的施工中简称“精测网”。2.2.1 测量控制网的重要意义无砟轨道对测量精度要求高，测量方法也有和普通铁路测量不同，仅仅靠不断采用高精度的测量仪器是无法最终解决测量问题的。要实现无砟轨道线路的高平顺性要求，不仅对线下基础工程和轨道工程的设计施工等有着特殊的要求，还必须建立一套与无砟轨道测量技术相适应的精密工程测量体系，这是

33、目前世界上通用的方法。纵观世界各国无砟轨道铁路的建设，都建立有一个满足施工、运营维护需要的精密测量控制网。采用高等级的测量来建立客运专线控制网，在勘测、施工和运营维护的三个阶段，采用统一的基难，一劳永逸地解决无砟轨道的测量问题。所以，无砟轨道的精密工程测量体系应包括勘测、施工、运营维护测量控制网。测量控制网对铁路的施工、运营起着举足轻重的作用，是所有测量工作的基础。2.2.2 传统铁道工程测量方法的不足我国传统的铁路都采用导线控制的方法进行控制测量，线路的定测通常采用偏角法、切线支距法和极坐标法等方法进行测设。这些测设方法在计算时，本身就会有一定的误差，且在测量过程中也基本上是以人工方法施测，

34、也就是，分别用全站仪和水准仪测量轨道中心的平面位置和轨顶的高程。这种测量方法，存在着以下常见的问题: 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计1、平面坐标系投影差大。采用 1954 年北京坐标系 3带投影的坐标系统，投影带边缘高斯边长投影变形值最大可达 340mm/km。此外，高程投影对边长变形值的影响也随着线路高程的增加大，对工程施工的影响呈系统性，不利于采用采用 gps-rtk 等新技术进行勘测和采用坐标法定位法进行施工放线。2、测量精度低。传统铁路对导线方位角测量精度要求较低，施工单位在复测时，对出现曲线偏角超限的问题通常会被认为是正常情况。施工单位往往在不通知设计单位的情况下，通过调整曲线要索

35、的力一法，来重新测量定位并施工。在普通速度条件下，这样做，一般对行车安全和舒适度不会有明显地影响。但在高速行车条件下，会对列车和轨道的各项指标产生较大的影响。3、传统铁路不是采取逐级控制的方法建立完整的平面、高程控制网。在普通铁路线路施工控制中，通常设计院定测放出的交点、直线控制桩、曲线控制桩(也就是普通铁路建设中常提到的“五大桩”)等进行控制，由施工单位按照需要建立自己的平面、高程坐标系，线路测量可重复性较差，出现中线控制桩连续丢失时，甚至无法进行控制桩基的恢复。4、传统的铁路，线下工程施工测量和铺轨测量不是完全采用的同一套测量系统，轨道的铺设往往是按照线下工程的施工现状，采用相对定位的方法

36、进行铺设，而不是以控制网为基准，按照设计的坐标进行定位。这种铺轨方法由于各种测量和施工误差的积累，在铁路完成铺设后，往往轨道的几何参数与设计参数已经相差甚远。在铁路提速改造中类似的问题就已经显现出来了。当时在浙赣线提速线路改造中就发现，出现了有的圆曲线半径与设计半径相差几百米，大半径长曲线变成了很多不同半径圆曲线的组合，缓和曲线、夹直线长度不够，曲线五大桩位置有些与设计位置相去甚远，纵断面整坡也变成了很多碎坡。5、普通铁路竣工后测量控制基桩也不复存在，失去了铁路平面控制基准，在竣工和运营阶段的线路复测中，往往只能通过相对测量的方式测量轨道的内部儿何形位。对测量精度要求相对较低的普通铁路测量，这

37、种方式没有明显的问题。但从既有线提速的实践发现，采用这种方法控制的线路，轨道的外部几何形位参数一般都有着较大的变化。这些变化，在高速行车中，会带来许多难以预料的问题。6、普通铁路工务维护的平顺性，使用弦测法量取矢距，指标为 3mm/10m，这样做往往能全面地反映轨道平顺性，在二段弦的连接处轨道的平顺性是最弱的。2.2.3 “三网合一”的意义及重要性综上所述，过去的铁道测量规范及方案已不能完全适应我国无砟轨道建设的要求，仅仅依靠相对测量方法对线路进行维护是远远不够的，要想建立一套适合我国无砟轨道建设的工程测量体系，必须引入绝对测量系统，恢复平面控制网，在无价轨道的勘测、施工、 陕西铁路工程职业技

38、术学院毕业设计竣工和运营管理的各个环节，建立统一的空间数据基准，这样才能有利于第三方的检测、验收和测量数据的标准化和规范化。因此，成功地建设无砟轨道，必须有一套完整、高效且精确的测量系统。客运专线的勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网必须有统一坐标系统和起算墓准。无砟轨道客运专线工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能不同可以分为了勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网，简称“三网” 。“三网合一”的重要性在于控制网的统一，需要从勘测阶段就着手建立铁路无砟轨道的测量系统。在这种理念的指导下，在铁道部建设司的主持和推动下，由中铁二院、西南交大、中铁八局、中南大学等几家单位联合其他

39、相关单位，先后编制完成了客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定和时速 200 一 250 公里有作轨道铁路工程测量技术指南(试行)等一系列指导规范，并颁布实施。初步形成了以此为基础的客运专线铁路精密工程测量技术体系。高速铁路对轨道的平顺性的两个主要要求为：一是短波指标，即 10m 弦长轨向和高低偏差都不大于 2mm；二是长波指标，德国的标准是以两检验点间距离为 150m 的轨向和高低都不大于 10mm。我国的短波指标和德国的标准是一致的；长波指标在参考德国的标准下，制定了更为严格的长波指标一两检测点的距离采用 300m，其正矢偏差仍为10mm。这是客运专线控制网优化设计的最高技术指标。铁路建设的

40、特点决定了其必然是分期建设测量控制网。为了保证后期建立的控制网，对已经完成的建设工程没有影响，且设计坐标保持不变，这就要求，在不同阶段建立的控制网，都需要在己有的控制网的基础上进行加密，形成分级布网形式，先期的控制点坐标应作为后期建网的已知数据参与平差。这种固定数据平差形式，是在假定这些控制点没有误差的(当然，这是不可能做到的，其中必然包含有误差)基础上的，这样它们将以原始数据误差的形式影响(降低)加密控制网的精度。因此，客运专线分级控制网的设计，只能采用考虑高等级控制点原始数据误差的完整精度估算理论和模型，以达到在精度和可靠性的约束条件下使用建网费用最省的目的。采用完整精度估算方法进行多级控

41、制网的优化设计，制定测量技术标准和规范，这在铁路、公路乃至其他长大线路工程测量中都尚属首次，由此获得的客运专线测量技术指标不仅理论严密，方法得当，而且节省了大量的建网费用。程测量控制网包括平面控制网和高程控制网两大控制网，根据国家控制点的精度和密度来确定分级控制的级数，一般采用逐级控制的方式来完善的工程测量控制网的形成。另外，对于大型桥梁和长大隧道等构筑物工程还应给予特殊考虑，建立局部专门工程控制网来保证精度。 1、 “三网合一”的含义 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计10高速铁路工程测量的平面、高程测量网，按施测阶段、施测目的及功能不同可以分为：勘测控制网：cpi 控制网、cp控制网、线路水

42、准基点控制网。施工控制网：cpi 控制网、cp控制网 、线路水准基点控制网 、cp控制网、轨道施工加密基标 。运营维护控制网：cp控制网、线路水准基点控制网、cp控制网、轨道维护基标。通常所说的“三网合一”是指，在高速铁路勘探、施工、运营维护等三个阶段的平面、高程采用统一的基准。即控制网平面以 cpi 为基准，高程以线路水准基点为基准。具体内容如下：（1）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标、高程系统的统一由于在客运专线无砟轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护的各阶段均采用坐标测量定位控制，因此只有三网的坐标和高程系统的统一，才能保证无砟轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维

43、护工作的顺利进行。（2）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一。客运专线勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网平面测量应以基础平面控制网cpi 为平面控制基准，高程测量应以二等水准基点为高程控制测量基准 。（3）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。（4）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。2、三网合一的重要性 （1）勘测控制网、施工控制网起算基准不统一的后果；平面尺度方面：纵向里程、横向位置偏移；高程基准方面：线路纵断面跨越限界。在武广、郑西客运专线的建设中，都曾出现过上述的问题，由于原勘测控制网的精度和边长投影

44、变形值不能满足无砟轨道施工测量的要求，最后按客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定的要求建立了 cpi、cp平面控制网和二等水准高程应急网，采用了新旧网结合使用的办法，即对满足精度的旧控制网仍用其施工；对不能满足精度要求的旧控制网则采用 cpi、cp平面施工控制网与施工切线联测，分别更改每个曲线的设计，进行施工，待线下工程竣工后再统一按照贯通测量进行铺轨设计的方法进行控制网的建立。由于此时的工程已开工，新旧两套坐标在精度和尺度上差异比较大，只能通过单个曲线的坐标转换来启用新网，给设计、施工都造成了极大的困难。另外，在京津城际铁路建设中，由于线下工程施工高程精度与轨道施工高程控制网精度不一致，甚至

45、造成了部分墩台顶部施工报废重新施工的情况，严重影响了施工的进度，给工程也带来了巨大的损失。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计11（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。这种情况下会产生线下工程与轨道工程错开和净空限界不足等不良后果。遂渝线无价轨道试验段线路长 13.157km，最小曲线半径为 1600m。勘测设计阶段采用新建铁路工程测量规范要求的测量精度施测。导线测量按新建铁路工程测量规范初测导线要求 1/6000 的测量精度施测。施工时，除全长 5km 的龙凤隧道按 c 级 gps 测量建立施工控制网外，其余地段均采用勘测阶段施测的导线及水准点进行施工测量。

46、当线下工程己基本完成时，铁道部决定在该段试铺无砟轨道，为了保证无砟轨道的正常铺设安装，在该段线路上采用 b 级 gps 和二等水准进行平面高程控制测量。由于勘测阶段平面控制网精度与无砟轨道平面控制网精度和投影尺度不一致，施工单位在无砟轨道施工时，采用新建的 b 级 gps 和二等水准点进行施工，致使按无砟轨道高精度平面控制网测量的线路中线与线下工程中线横向平面位置相差达到了 50cm 之多。为了不废弃既有工程施工单位只好反复调整线路平面设计，最终将曲线偏角变更了 17，在路基段消化线路横向平面位置误差，使路基段的线路横向平面位置误差消化量最大达到 70-80mm，才勉强满足无砟轨道试验段的铺设

47、条件。由此可见，线下工程施工平面控制网精度与无砟轨道施工平面控制网精度不统一，会给无砟轨道施工增加诸多困难。遂渝线无砟轨道试验段的线路只有13.175km 且速度目标值为也不是太高，还有大量可以消化误差的路基段，调整起来相对容易得多。我国目前建成或在建的无砟轨道速度目标值一般为 250km/h-350km/h，甚至更高，且线路大都以高架桥为主，许多地方桥隧相连，基本上没有路基段消化误差，误差调整工作更困难。当误差调整消化不了时，就会造成局部工程报废，给施工带来很多困难。2.2.4 无砟轨道测量控制网1、平面控制网 （1）cpi 控制网gps 基础平而控制网(cpi)主要目的是为勘测设计、施工、

48、运营维护提供坐标基准，按 b 级 gps 网精度要求测量，采用全线(段)一次布网，统一测量，整体平差的方一法进行布网。cpi 中的 gps 观测量应首先在 wgs-84 的坐标系统中进行三维无约束平差，然后把wgs-84 的坐标转换为工程独立平面坐标。为了减少尺度误差，工程独立平面坐标系统，以沿线路敷设的控制基桩，对应的轨道设计高程为投影面；同时为了便于各单位测量的相互联系与利用，满足城市规划的要求，在工程独立平面坐标系统中还需要引入 1954 北京坐标系/1980 西安坐标系或城市地方坐标系。cpi 网布设方案随着 cp网采用的测量方法不同而有所不同。当 cp采用导线法测量时，gps 基础平

49、面控制网(cpi)沿线路每 4km 布设 1 对 gps 点，每对 gps 点间的距离以 800-1000m 为宜，且要保证两点间互相通视，并采用边联接方式构网，采用大地四边形或三角锁的形式构成整个 cpi 带状网；当 cp仍然采用 gps 测量的时候，那么 cpi 只需要每隔 4km 布设一个 gps 点即可。点位应选在横向偏离线路中线距离 50-1000m、地质情 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计12况稳定、地下水位较低、地基坚 、不易破坏的稳定区域。在大型建筑物的附近及联络线起终点还要增设 cpi 控制点。 （2）cp控制网一般在勘测阶段完成后才开始 cp控制网的施测，此时已经基本确定的

50、线路方案，为建立线路控制网(cp)创造了条件。作为主要为勘测和施工提供控制基准的无砟轨道铁路工程施工平面控制网，cp控制网测量是定测阶段最重要的一项控制测量工作。cp网测量应在 cpi 网的基础上，采用四等导线测量或 c 级 gps 测量方法施测。cp控制点为等边直伸的靠近线路点，点间距一般在 800 -1000m 之间，困难地段不小于600m，距线路的中线一般在 50-100m 之间，点位在稳定可靠、便于施工放线且不易破坏的范围之内，至少保证每个点有一个通视方向。在线路勘测设计起点、终点及其他平面控制网衔接地段，应联测两个以上平面控制点，并在控制成果中反映出相互关系。cp网应附合到 cpi

51、网，并采用固定数据平差。（3）cp平面控制网cp控制网主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准，所以，该网具有相对精度高、点位分布密集、使用周期长等特点。要在线上无砟轨道施工前，待线下工程沉降和变形满足要求，无砟轨道铺设条件评估通过后，由施工单位完成施测，业主和监理一单位负责审核。在线下工程施工时，作为施工加密平面控制网；在轨道板铺设和轨道精调时为其提供测量依据。对竣工的线下工程，在铺设无砟轨道前，还必须进行平面线位的复测，对施工放样引起的误差超限要提前处理，为铺设无砟轨道奠定良好的基础 。cp轨道控制网一般成对且对称的布设于线路两侧，每对 cp之间的纵向间距为60m 左右，一般不大于 80m

52、。cp点距离线路中线为 3-4m，且布设的高度应高出轨面的高度 30cm 左右。自由设站间距为 120m 左右，自由设站到 cp点的最远观测距离不应大于 180m。这样，每个自由测站观测的 cp点为前后均匀对称分布的 12 个点，每个 cp控制点有三个自由设站点的距离、方向交会。 cp网是平面位置和高程共点的三维控制网。目前所用的 cp三维网平面和高程一般都是分开测量后合并形成共点的网络，但其在使用的时候都是平面和高程同时使用。其原理是采用全站仪自由设站边角交会测量，通过相邻测站重叠观测多个 cp点，获得测站和 cp点间的强相关性，从而实现 cp控制点间极高的相对精度，最终达到精确控制无砟轨道

53、施工的目的。（4）各级控制网的相互关系cp应附合到 cpi 上；当 cp采用导线测量时，cp控制网应采用自由测站边角交会法施测，附合到 cpi 和 cp上，每隔 600m 左右应联测一个 cpi 或 cp控制点；当采用边角后方交会法进行测量的时候，cp控制网应采用独立自由网平差。这两种情形下， 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计13都要采用固定数据平差。平差后，在 cpi 或 cp中置平。当采用分段附合或分段置平时，相邻段要有足够的重叠，重叠长度不应小于 1km。2、高程控制测量无砟轨道铁路工程测量采用 1985 国家高程系统作为基准。当在某些特殊地段没有1985 国家高程基准的水准点时，则可以

54、采取先引用其他高程或以独立的高程起算，在线路全线高程测量贯通后，通过数据处理，消除断高，换算成 1985 国家高程基准。确实有困难的地段也要换算成全线统一的高程系统。高速铁路高程控制测量的目的是，为线下工程施工、轨道施工和运营维护提供高程控制基准。为了满足线下工程施工的要求，需建立全线统一的高程控制基准线路水准基点。高速铁路工程测量高程控制网分二级布设，第一级为线路水准基点控制网，为高速铁路勘测设计、施工提供高程基准；由于在轨道施工和运营维护阶段，线路水准基点的密度不能满足轨道施工和运营维护的要求。所以，需要在线路水准基点控制网的基础上建立第二级永久性的轨道高程控制网(cp)。进行高程测量时，

55、有条件的测区，在初测阶段，尽量一次布设二等水准测量精度的高程控制网。如果由于施工条件的限制，实在不具备二等水准测量条件，且线下工程施工完成后，根据二等水准贯通测量的结果，允许对线路的纵断面进行调整的情况下，可分为两阶段施测一勘测阶段按四等水准测量要求建立高程控制网：在勘测阶段，现场不具备二等水准测量条件时，可分两阶段实施，即勘测阶段按四等水准测量要求施测，线下工程施工完成后，全线再按铺设无砰轨道施工要求，按二等水准测量要求建立水准基点控制网。这只是在不得已的情况下才采用的办法，因为在勘察阶段，若全线采用二等水准测量，由于野外各种条件的限制，测量投入会增加很多，而且水准线路一般都要展线测量，当跨

56、越高沟深涧的桥梁和穿山越岭的隧道时，绕行的水准路线有时比线路贯通后直接测量的线路增加几倍甚至是十几倍，再加上在测量过程中，必然有误差的存在，即使采用这种高精度测量方法得到的控制点，其精度依然是很难保证的，甚至会更低。待线下工程施工完成后，全线再按二等水准测量要求重新建立高程控制网。同平面控制点一样，高程控制测量也应与高一等级或以上的国家水准点联测。测量精度通常以中误差来衡量。（1）高程控制精度的要求无砟轨道的测量不同于一般铁路，所以高程控制网布设时候，通常需要考虑两个最重要的施工要求；一个是主要针对路基等线下工程路段的沉降观测要求，另一个就是轨道高平顺性的要求。（2）以路基沉降观测点来确定高程

57、中误差由路基施工规范知，路基的工后沉降要求小于 15mm。根据国际测量工作者联合会(fig)第十三届会议给出的建议；“如果观测的目的是为了使变形值不迢过某一允许的数值而确保建筑物的安全，其测量的中误差应小于允许变形值的 1/10-l/20” 。由此可知，变 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计14形观测精度的范围值，工后沉降量的中误笼应以在 1.5-0.75mm 范围之内。在确定高程中误差的公式中，取最大的测量一中误差，即 1.5mm。（3）控制基桩的高程中误差 无砟轨道高程控制的精度主要是要确保轨道竖向铺设的精度，把沿线的钢轨的方向高差控制在限差范围内。根据规范可知，对无砟轨道的竖向平顺性的要求

58、主要有两种验收标准：一种是以 10m 弦测量，高低正矢不得超过 2mm，同一截面的左右轨顶面水平的偏差也不能大于 2mm。另一种是 300m 弦长，其正矢偏差为 10mm，即 10m 耐 300m。综合以上两种规定，可以统一描述为：两观测点间高程误差不得大于 2mm，高程中误差为1mm。通常 cp基桩的间距为 60m。则每个基桩可观测的弦长个数为 6 个。2.3 无砟轨道测量的主要程序和内容无砟轨道测量的主要程序和内容无砟轨道测量分为勘测设计阶段、施工阶段、轨道精调测量阶段、竣工验收测量阶段等。2.3.1 勘测设计阶段1、初测建立平面基础控制网（cp控制网） ，主要为设计、施工、运营维护提供坐

59、标基准，采用双频 gps 接收机，按 b 级 gps 网精度施测，全线一次布网、统一测量、整体平差。沿线路每隔 4km 布设一对 gps 点，点间距不小于 1000m，采用大地四边形以边连接方式构成整个 gps 网。建立二等高程控制网（困难地段按四等） ，地形较好地段一次布设二等水准控制网，困难地段分两步进行，勘测阶段按四等进行，线下施工按二等水准测量要求建立水准基点控制网，水准基点与高一级水准点联测，采用电子水准仪施测。2、定测建立线路控制网（cp控制网） ，cp网在 cp网的基础上采用四等导线或 c 级gps 网施测。点间距 8001000m，离线路 50100m 左右，便于施工放样且不易

60、破坏。线路定测是根据 cp或 cp控制点采用全站仪及坐标法进行线路定线。高程控制测量利用初测二等水准点（困难地段四等）进行断面测量、加密。2.3.2 施工阶段1、线下施工阶段无砟轨道测量施工控制网复测：cp、cp及二等水准点全线按设计同精度要求进行复测，cp必须采用双频 gps 接收机按 b 级要求施测，cp按四等导线或 c 级 gps 要求施测。cp、cp测量必须考虑施工高程投影变形和坐标分带，边长投影变形影响应小于10mm/km。gps 接收机要求：双频机、标称精度：5mm+1ppm。基座对中误差1mm。 陕西铁路工程职业技术学院毕业设计15布网：以边联接方式构网，形成大地四边形组成的带状