客运专线铁路测量控制网的布测

1、客运专线铁路测量控制网的布测    关键词:客运专线;铁路测量;控制网;布测 1铁路客运专线测量控制网布设的特点 客运专线无咋轨道铁路工程测量的平面、高程控制网,按施测阶段、施测目的及功能的不同分为勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网,简称“三网”。三阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的基准,既“三网”均采用CPI为基础平面控制网,二等水准基点网为基础高程控制网,简称为“三网合一”。 “三网合一”简单的说包含以下几点内容: 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;勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一;线下高程施工控制

2、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;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。以上即为客运专线无咋轨道铁路工程测量控制网建立的新特点,也是不同与普通铁路测量控制网和高速公路测量控制网的最大特点。 2铁路客运专线测量控制网建立步骤 客运专线测量控制网建立的内容:客运专线测量控制网的布设也是按分级布设原则进行,平面控制网一般原则按三级布设。 第一级为基础平面控制网(CP),CP主要在初测阶段布设,为勘测、施工、运营维护提供坐标基准; 第二级为线路控制网(CP),CP主要在定测阶段布设,为勘测和施工提供控制基准; 第三级为基桩控制网(CP),CP主要在

3、无碴轨道铺设阶段布设,为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准。 高程控制网一般为二等水准基准网,一般不与CP、CP或CP共用网点,即各自布点成网。 其中CP、CP为设计院提供,但作为施工单位必须对其进行复测,施测精度按同等精度进行。 3铁路客运专线线下测量控制网测设 客运专线铁路工程测量精度要求高,施工中要求由坐标反算的边长值与现场实测值应一致,即所谓的尺度统一。采用国家3°带投影的坐标系统,在投影带边缘的边长投影变形值达到340mm/km,这对无碴轨道的施工是不允许的,因此规定客运专线无碴轨道铁路工程测量控制网采用工程独立坐标系,把边长投影变形值控制在10mm/km,以满足无碴轨道施

4、工测量的要求。为达到这一要求起算基准需满足下述条件,a.以线路轨顶标高的平均值作为施工平面控制网的投影面高程。b.依据 Lva2/2r2(Lv-投影长度变形值,a-偏移中央子午线的横向距离km,r-地球平均曲率半径6371km),经计算控制2a=56.984km带宽(30.76'带宽),既应该选择任意中央子午线高斯正投影30'宽度带的平面直角坐标系统。c.平面坐标引入1954北京坐标系。 3.1CP的建立及测量 CP网由设计单位在勘测设计初测阶段完成,按B级GPS网精度要求施测,要求采用双频GPS接收机按相对静态定位模式观测,全线一次性布网,整体平差。CP控制点一般布设在距线路

5、中线100200m、且不易被破坏的范围内,这样既有利于保护又有利于施工测量时的使用。整个控制网沿线路走向布设,CP布设方法与CP采用的测量方法有关,如果CP采用GPS测量,那么CP沿线路每4km布设1个GPS点。其GPS点位布设应符合表3.1.1的要求。为求得无咋轨道铁路工程独立坐标系统与国家坐标系统之间的转换参数,CP网一般每50km与国家二等及以上三角点或GPS点联测,全线联测国家三角点的总数不得少于3个,特殊情况下不得少于2个。如联测点数为2个时,应尽量分布在网的两端,当联测点数为3个及其以上时,易在网中均匀分布。基线结算、坐标系统转换、平差计算采用经过鉴定的数据处理软件进行,最后形成测

6、量成果。 3.2 CP的建立及测量 CP网由设计单位在勘测设计定测阶段完成,此时线路方案已稳定,CP控制网测量是在CP网的基础上一般采用C级GPS测量方法施测。CP控制点均应选在离线路中线50-100m的不易破坏的范围内,在线路勘测设计起点、终点及不同单位测量衔接地段,应联测2个以上CP控制点作为共用点。在800-1000m左右布置一个GPS点,相邻GPS点之间应通视,特殊困难地区至少有一个通视点,以满足定测放线或施工测量的需要,CP网采用边联结方式构网,形成由三角形或大地四边形组成的带状网,分段起闭于CP控制点,并与CP联测构成附合网。采用经过鉴定的数据处理软件进行平差,最后形成测量成果。

7、CP的布网及施测仍旧按GPS网进行,但GPS点位必须保证23km有一对能互相通视,可以是CP与CP相互通视也可以是CP与CP通视(CP属于高等级的控制点,其与CP组成的基线边完全可以作为导线网的起始边),以保证施工控制导线网的顺利加密。CP布网时,有时很难在沿线路方向上布设一对互相通视的GPS点,所以就选择一对GPS点中的一个远离线路800m左右,以便能满足精度要求,此种方法布点既能满足GPS网的要求又能为下一步导线网的加密提供可通视的基准起算边。        3.3CP的建立及测量 CP网由施工单位在无咋轨道施

8、工前完成,在CP网的基础上进行CP测量,可采用导线测量或边角后方交会法施测。技术要求见表3.3.1和3.3.2。 CP控制点设于线路外侧,距线路中线的距离一般为3-4m,控制点的间距以150-200m为宜。对线路特殊地段、曲线控制点、线路边坡点、竖曲线起终点及道岔区均应增设加密控制点。采用导线法测量时直线部分设于线路一侧,曲线部分设于线路外侧。边角后方交会法测量时应设于线路两侧。 3.4高程控制网的建立及测量 客运专线高程控制网由设计单位在勘测设计初测阶段完成,高程系统采用1985国家高程基准,高程控制网采用附合水准路线的方法,以两端的国家水准点作为起算基准。客运专线高程控制测量线下部分分为:

9、勘测高程控制测量、水准基点高程测量。各级高程控制测量等级及布点要求应按表3.4.1的要求执行。 客运专线无碴轨道铁路高程控制网应按二等水准测量精度要求施测。但往往在勘测时,不具备二等水准测量条件时,有时分两个阶段施测,即:勘测阶段具备二等水准测量条件时按二等水准测量技术要求进行,极少数困难部分可以按四等水准测量技术要求施测,当具备二等水准测量条件时再按二等技术进行全线测量,并统一平差。二等水准测量往返较差或闭合差为4mm,而四等水准测量往返较差或闭合差为20mm,可见当线路较长时闭合差对高程控制网的影响是很大的,故困难的地区还要及时的用二等水准进行联测,以满足线下施工的精度需要。二等水准测量精

10、度、主要技术指标及观测主要技术要求见下表。 4 铁路客运专线线下施工控制网的复测和加密 当设计单位将CP、CP控制点和水准点移交给施工单位后,施工单位应对其进行复测。复测采用的方法、使用的仪器和精度应符合相应等级的规定。复测结果与设计单位勘测成果的不符值应在下列规定范围内: 4.1 CP复测基线观测值与原测基线观测值比较,基线边长度复测较差应小于 /170000;每16km左右选取稳定的CP控制点作为固定点进行约束平差,复测坐标与原测坐标相比较,应满足X、Y坐标差值不大于±20mm的要求。 4.2 CP复测基线观测值与原测基线观测值比较,基线边长度复测较差应小于 /100000;采用

11、CP控制点作为固定点进行约束平差,复测坐标与原测坐标相比较,应满足X、Y坐标差值不大于±15mm的要求。 4.3 CP导线控制点的复测应满足表4.1.1的规定。 依据布网要求原有CP控制点的密度无法满足施工要求,所以为了施工放样方便,在线下工程施工前应进行平面控制网和施工高程控制网的加密。在CP、CP之下再加密导线点,导线点的加密是在每两对GPS点之间布设铁路五等附合导线,导线点应布置在距离线路100m范围内,且便于保护的地方。施工高程控制点加密测量按精密水准测量精度要求施测,导线加密测量其各项技术指标见下表。 电磁波测距仪的测距精度划分标准(测距长度为1km时):I级|mD|5mm

12、,级5mm|mD|10mm 5结束语 客运专线测量控制网的建立在我国还处于初级阶段,其测量方法和理念与传统的有碴轨道铁路完全不同,投影面高程和带宽度数的选定尤为重要,直接影响控制网的整网质量,要求设计施工单位必须投入适合客运专线高精度要求的精密测量仪器。“要成功地建设客运专线无咋轨道,就必须有一套完整、高效且非常精确的测量系统,否则必定失败。”所以无论是CP、CP、CP还是二等水准网的布设,在很多方面还需要我们不断的去学习、研究、完善,并尽快形成一套适应于我国客运专线测量控制网的建立方法。 参考文献 1朱颖.客运专线无碴轨道铁路工程测量技术M.北京:中国铁道出版社,2009,2. 2新建铁路工程测量规范S.中华人民共和国铁道部,1999-03