高速铁路精密控制测量技术

高速铁路精密控制测量技术中铁一局集团有限公司青荣施工指挥部客运专线铁路施工特点

以系统理论为指导以安全生产为生命以工程质量为根本以控制工程为重点以经济比选为手段客运专线无砟轨道工程测量基本工作流程图“三网合一”的理念及内容精测网的概念及包含的内容客运专线铁路精密工程测量的特点客运专线无砟轨道测量客运专线无砟轨道测量

要成功地建设无碴轨道，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。——巴哈曼先生德国睿铁公司（RailOne）执行副总裁目前铁道部对高速铁路测量工作定位部[2008]246号文，在总结客运专线建设的关键技术，排在第一位是“精密测量”；与测量工作相关的有“沉降控制”、

“轨道精调”

部[2008]80号文，对CPIII的建设和管理进行明确规定；部[2009]20号文，明确工程控制网作为工程的一部分（固定资产的一部分）。对精测网的维护和管理工作的责任主体进行了明确。一、客运专线无砟轨道测量流程框图确定了客运专线铁路精密工程测量“三网合一”的测量体系勘测控制网：CP0、CPⅠ、CPⅡ、水准基点

施工控制网：CPⅠ、CPⅡ、水准基点、

CPⅢ运营维护控制网：CPⅢ、加密维护基桩“三网合一”的理念及内容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；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；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；“三网合一”的理念及内容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：纵向里程，横向偏移

※高程基准：线路纵断面，穿跨越限界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“三网合一”的理念及内容精测网的概念及工作内容客运专线铁路精密工程测量是相对于传统的铁路工程测量而言，客运专线铁路的平顺性要求非常高，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。把适合于客运专线铁路工程测量的技术体系称为客运专线铁路精密工程测量。把客运专线铁路精密工程测量控制网简称“精测网”精测网的概念及工作内容平面控制网CP0坐标框架基准网CPI基础平面控制网CPⅡ线路控制网CPⅢ轨道控制网高程控制网基岩水准点深埋水准点二等水准点

解决全线坐标基准问题，高速铁路框架控制网具有系统性和完整性，一条线的CP0采用整网平差数据处理。CP0点间距50公里为宜。基线解算采用IGS公布的最终精密星历，GPS基线解算软件推荐采用Gamit或Bernese。框架控制网(CP0)基础平面控制网（CPⅠ）主要为勘测设计、施工、运营维护提供坐标基准，按B级GPS网精度要求测量，全线（段）一次布网，统一测量，整体平差。GPS基础平面控制网（CPⅠ）沿线路每4km布设1对GPS点，GPS点间距不小于1000m，采用大地四边形或三角锁的形式构成整个CPⅠ网。CP0CP0CP0CPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPⅠCPI控制网构网方式基础平面控制网(CPⅠ)

CPⅡ网测量应在CPⅠ网的基础上采用四等导线或C级GPS测量方法施测。CPⅡ控制点的点间距以800～1000m为宜，离线路中线一般在50～100m，便于施工放线且不易破坏的范围内。CPICPICPICPIICPIICPIICPIICPIICPIICPII控制网构网方式CPⅡ控制网测量~60mCPIIICPIIICPIICPIICPICPICPIII边角交会网测量CPⅠ客运专线铁路精密工程测量的特点线路中线CPⅡCPⅠCPⅢCPⅡ150-200mCPⅠCPⅢCPⅠ≤4km≥1000m800-1000mCPⅡ客运专线铁路精密工程测量的特点

1、提出了客运专线铁路工程测量平面坐标系统应采用边长投影变形值≤10mm/km（无碴）/25mm/km（有碴）的工程独立坐标系。客运专线铁路精密工程测量的特点

2、确定了客运专线铁路轨道必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式F-3mm+3mmR=2800m弦长C=20mR=2397mF’=F+3mmR=3365m

F’=F-3mm曲线外矢距F=C²/8RC为弦长，R为半径

客运专线铁路精密工程测量的特点

3、确定了客运专线无碴轨道铁路工程测量高程控制网的精度等级

(1)首级高程控制网按二等水准测量精度要求施测

(2)铺轨高程控制测量按精密水准测量精度要求施测客运专线铁路精密工程测量的特点

4、提出了客运专线铁路工程控制测量完成后，应由建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。

铁路客运专线

测量工作的几个指标的解释中铁一局集团有限公司青荣施工指挥部1、关于衡量无砟轨道平顺性的指标问题项目高低轨向水平轨距幅值（mm）221110m弦长幅值（mm）101011150m弦长轨道沿线路方向的竖向平顺性称为前后高低。高低误差示意图1、关于衡量无砟轨道平顺性的指标问题轨向是轨道方向的简称，是指轨道中心线在水平面上的平顺性；曲线上称为正矢。1、关于衡量无砟轨道平顺性的指标问题中铁一局集团有限公司青荣施工指挥部轨向是轨道方向的简称，是指轨道中心线在水平面上的平顺性；曲线上称为正矢。1、关于衡量无砟轨道平顺性的指标问题水平是指线路左右两股钢轨顶面的相对高差；曲线上称为超高。

1、关于衡量无砟轨道平顺性的指标问题轨距是钢轨顶面下16mm范围内两股钢轨作用边之间的最小距离。

1、关于衡量无砟轨道平顺性的指标问题控制点复测限差相对点位精度CPⅠ2010CPⅡ158CPⅢ导线测量－－后方交会测量－12、控制点的定位精度指标的解释控制点的定位精度要求（mm）2、控制点的定位精度指标的解释可重复性测量精度：控制点两次定位坐标差的中误差或补设、增设控制点时，由现有已知控制点发展的新控制点相对于已知点的坐标中误差；表中数据为X、Y坐标方向的中误差；D为基线边长，单位为mm。3、测量仪器的使用3、测量仪器的使用TRIMBLETSC2控制器3、测量仪器的使用1、运输时仪器及仪器箱必须立放、可以延长使用寿命并保证精度；2、仪器轻拿轻放，专人保管，专人负责S8全站仪及操作手薄（TSC2控制器）电池充电；3、测量仪器的使用测量仪器使用注意事项1、仪器架设时高度不要过高；在能保证正常施工的情况下尽量不要打开脚架加长腿；2、仪器安装到脚架上进行粗平；3、粗平后打开全站仪电源开关，全站仪上显示屏进入选择模式，直接按回车进入电子气泡整平，按向下键将比例调为1：10进行整平，气泡居中将仪器旋转90°，进行整平。S8仪器的建站4、当仪器整平后按回车退回设置界面，按向下键进入调整界面，选择补偿器校正，显示确保安装了仪器提柄、按回车，显示确保没有安装控制器、按回车，提示进入补偿校正，自动选装8个方向进行补偿校正、校正时周围1m范围内无人无振动无声响（每次建站均进行补偿器校正、气温变化超过10度进行补偿器校正、高程变化超过500m进行补偿器校正）；5、水平垂直角视准和横轴倾角补偿:

气温变化超过10度进行补偿器校正、高程变化超过500m进行补偿器校正、长途运输后、进行平直角视准校正自动锁定视准校准，并且每周进行两次平直角视准校正及自动锁定视准校准。6、自动锁定校准、检校点100m，手动精确瞄准，仪器双面测量注意:

在视准或横轴斜度测试期间，不要使用自动锁定。水平角校准时检校点距离45～50m（仪器建站一次工作距离约为20～70m，检校点距离=(20+70)/2）=45、4.5°，检校次数盘左5次、盘右5次；竖轴校准时检校点距离30m、13.5°，检校次数盘左5次、盘右5次。当横轴倾斜大于0.045°时必须返厂维修；校准方法：⑴利用s8全站仪第二操作键盘校准；⑵利用操作手簿连接s8全站仪进行校准。利用操作手簿连接s8全站仪进行校准。

自动锁定视准校准:、直角视准调整后执行，确认在仪器与目标间相距至少100米注意⑴校准工作应周期性调整,特别是在进行精确测量之前。⑵各项校准工作应按先后顺序依次进行。⑶工作环境的改变应进行校准工作。7、进入调整界面选择电台设置，选择设定电台信道，并选择网络ID。8、选择上一步进入设置界面，选择退出进入整平界面，选择退出，进入选择模式，等10秒进入显示信道、网络ID的界面。高速铁路

线下工程沉降变形

测量方法和标准线下工程沉降变形测量方法和标准一、前言

无碴轨道客运专线运行的高平顺性、高舒适性对工后沉降要求非常严格；要求工后沉降不应大于15mm，路桥结构物过渡段的不均匀沉降差不大于5mm，纵向变形折角不大于1‰，且必须经分析评估满足要求方可铺设无砟轨道，铺设后继续观测1～3年。铁道部十分重视，要求“建设、设计、咨询、施工、管理”各方要统一思想，建立“零”沉降的理念，以确保工后沉降满足要求。线下工程沉降变形测量方法和标准沉降观测的意义：科学研究的意义验证设计验证施工验证工程安全高速铁路的必要性线下工程沉降变形测量方法和标准执行的规范和标准(1)《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）；(2)《高速铁路测量规范》(TB10601-2009)(3)《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）；(4)《建筑沉降变形测量规程》（JGJ/T8-2007）；(5)《铁路客运专线竣工验收暂行办法》（铁建设[2007]183号）；(6)《客运专线无砟轨道铁路施工技术指南》（TZ216-2007）；(7)《工程测量规范》（GB50026－2007）(8)《铁路工程卫星定位测量规范》（TB10054－2010）；(9)《客运专线无砟轨道铁路设计指南》（铁建设函[2005]754号）；线下工程沉降变形测量方法和标准客运专线沉降观测评估依据沉降观测管理办法（局指）沉降观测方案（局指）专项沉降观测实施方案（各项目部）沉降观测方案技术交底（设计单位）铁路线下工程沉降观测及评估规定（业主）线下工程沉降变形测量方法和标准工期问题的挑战？区域沉降的挑战？当务之急：学习标准（培训）落实人员落实仪器细化方案加密点位。。。。线下工程沉降变形测量方法和标准沉降观测培训达到的目的测量人员了解统一数据处理与数据提交方法测量人员了解不同结构物测量精度及频次要求测量人员了解不同结构物测点布设原则测量人员明确职责与工作内容测量人员了解基准点、工作基点布设原则一般路堤沉降观测断面元件布置图（A1型）沉降观测元件布置一般路堤沉降观测断面元件布置图（A2型）沉降观测元件布置路堑沉降观测断面元件布置图（D型）沉降观测元件布置软土路基沉降观测断面元件布置图（B1型）沉降观测元件布置软土路基沉降观测断面元件布置图（B2型）沉降观测元件布置路堤路涵过渡段沉降观测断面元件布置图（C型）沉降观测元件布置路堤路涵过渡段沉降观测断面元件布置图（C型）沉降观测元件布置沉降观测元件布置沉降观测元件布置沉降观测元件布置条码尺图例仪器的使用电子水准的工作原理 电子水准其实与光学水准没有多少不同的地方。在光学水准中用到的许多原理和方法在电子水准中任然需要用到。那电子水准到底是如何工作的呢；她是利用仪器里的十字丝瞄准的电子照相机。当您按下了Measure测量键时，仪器就会把您瞄准并调焦好的尺子上的条码图片来一个快照，然后把她和仪器内存中的同样的尺子条码图片进行比较和计算。这样，一个尺子的读数就可以计算出来并且保存在内存中了。

面板介绍开关键数字、大小写字母转换键回车键导航键退出键Trimble功能键符号键删除键测量键菜单介绍一文件配置测量计算线路平差菜单介绍二操作流程－新建项目文件－＞项目管理－＞新建项目项目名称：如test操作者：如xiaominge备注：如wellfound注：一个项目中可以包含多条线路.操作流程－配置项目（－）配置－＞输入注：所有的配置都保存为上一次的配置参数.操作流程－配置项目（二）配置－＞限差/测试在测量过程中，如果测量结果超出所设置的限差，则仪器会发出提示信息。操作流程－配置项目（三）配置－＞仪器设置操作流程－配置项目（四）配置－＞记录设置注：如果要进行平差计算，请选择数据记录格式为RMC；操作流程－测量－单点测量测量－＞单点测量1、输入点号，如32、瞄准标尺，点击测量按钮进行测量3、在屏幕的左边“结果”部分可以看到测量的结果；在屏幕的右边“下一点”部分是下一个要测量的点的信息4、如果对测量的结果不满意，还可以利用进行重测注：单点测量是没有参考高程的测量操作流程－测量－水准线路（－）测量－＞水准线路1、输入新线路的名称，如1；（或者从项目中选择一旧线路继续测量）2、设置测量模式，如BF；（测量模式有：BF、BFFB、BFBF、BBFF、FBBF）3、奇偶站交替，利用向左键进行选择操作流程－测量－水准线路（二）4、输入要测量的点号，如0015、可以输入代码6、输入基准高，如102.5操作流程－测量－水准线路（三）7、瞄准要测量的标尺，点击测量键测量操作流程－测量－水准线路（四）

屏幕左边表示上一点（后视点）的测量结果；屏幕右边表示将要测量的下一个点（前视点）；如果测量的结果不满足要求，可以重新进行测量；点击“信息”可以看到更多的信息操作流程－测量－水准线路（五）点击“显示”可以看到更多的信息点击“重测”可以对最后的测量或最后的测站进行重测点击“结束”可以结束一条水准线路的测量操作流程－测量－中间点测量（－）测量－＞中间点测量1、输入点号，如100；2、输入基准高，如103.6；3、瞄准要测量的标尺，测量；4、点击接受；注：中间点测量就是支线测量操作流程－测量－中间点测量（二）5、输入下一点的点号；6、瞄准要测量的标尺，进行测量；7、“ESC”键退出中间点测量程序操作流程－测量－放样（－）测量－＞放样1、输入后视点号，如1；2、输入后视点高程，如100.043；3、瞄准后视点进行测量；操作流程－测量－放样（二）4、输入要放样的点号，如211；5、瞄准要放样的点，测量；6、调整放机关报点的高程，直到dz的值满足要求，“接受”，然后进行下一点的放样；操作流程－测量－继续测量操作流程－＞继续测量继续上一次的测量，并且可以设置测量的次数及是否自动关机。操作流程－计算－平差（一）计算－＞线路平差1、选择项目，如test;2、选择要平差的线路名，如2；3、如果线路已平差，则不能再次平差；注意：A、路线平差可以对闭合路线和附和路线进行平差；B、在您对一个内存中的闭合环进行平差后,被平差过的信息会被保存起来,所以记住在平差之前要下载下来他的原始数据；操作流程－计算－平差（二）4、输入起点、终点的高程；5、闭合差是否满足要求；6、平差成功；Trimble功能键介绍多次测量：可以设置测量次数及最在标准偏差；浅释：照明开关：打开或关闭照明；距离测量：测量距离；倒尺测量：常规测量与倒尺测量的转换点击Trimble功能键，进入此菜单。操作流程－数据传输（－）1、连接DINI到PC；2、打开DataTransfer;3、选择DINIUSB设备；4、在PC与DINI间传输数据；数据格式数据文件在电子水准下以文件形式保存,并且可以在任何文本编辑器中编辑.也没有必要来修改文件格式.有两个不同的数据格式:RECE(M5)和REC500.数据格式－Rec_E数据文件数据格式－Rec500数据文件其他信息电子水准测量时需要的条件:

尺子上必须有30cm的刻度区域可见,也就是大约在十字丝上方必须有15cm的条码可见；电池是锂电池，

一次充电4小时可以连续使用3个工作日；电子水准仪是高精度仪器需要小心使用:日常护理和检查是非常必要的；一般在标准的像台上进行圆气泡的调节.路基水准路线观测按二等水准测量精度要求形成附合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图3.3.5所示：

沉降桩观测点工作基点观测方向沉降板观测点图3.3.5沉降观测点位布设及水准路线观测示意图线下工程沉降变形测量方法和标准桥梁墩台水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设于墩台两侧，水准路线观测示意图如下图所示：

桥墩观测点工作基点观测方向桥梁墩台沉降观测点位布设及水准路线观测示意图线下工程沉降变形测量方法和标准桥梁梁部徐变水准路线观测按二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如下图示,其中测点1，2，3，4构成第一个闭合环，测点3，4，5，6构成第二个闭合环。梁体观测点观测方向651432桥梁梁部徐变沉降观测点位布设及水准路线观测示意图线下工程沉降变形测量方法和标准路基沉降观测频次观测阶段

观测频次填筑或堆载一般

1次/天沉降量突变

2～3次/天两次填筑间隔时间较长1次/3天堆载预压或路基施工完毕第1个月1次/周第2、3个月

1次/2周3个月以后1次/月架桥机通过全程前2次通过前后各1次；其后每1次/天，连续2次；其后1次/3天，连续3天；以后1次/周。无碴轨道铺设后第1个月1次/2周第2、3个月1次/月3-12个月1次/3月观测阶段观测频次备注观测期限观测周期墩台基础施工完成//设置观测点墩台混凝土施工全程荷载变化前后各1次或1次/周承台回填时，测点应移至墩身或墩顶，二者高程转换时的测量精度要求不应低于首次测量的要求。预制梁桥架梁前全程1次/周预制梁架设全程前后各1次附属设施施工全程荷载变化前后各1次或1次/周桥位施工桥梁制梁前全程1次/周上部结构施工中全程荷载变化前后各1次或1次/周附属设施施工全程荷载变化前后各1次或1次/周架桥机(运梁车)通过全程前2次通过前后各1次；其后每1次/天，连续2次；其后1次/3天，连续3天；以后1次/周。至少进行2次通过前后的观测桥梁主体工程完工～无碴轨道铺设前≥6个月1次/周岩石地基的桥梁，一般不宜少于2个月无碴轨道铺设期间全程1次/天无碴轨道铺设完成后24个月0-3个月1次/月工后沉降长期观测4-12个月1次/3个月13-24个月1次/6个月桥梁沉降观测频次观测阶段观测周期备注梁体施工完成/设置观测点预应力张拉期间张拉前、后各1次测试梁体弹性变形桥梁附属设施安装安装前、后各1次测试梁体弹性变形预应力张拉完成～无碴轨道铺设前

张拉完成后第1天张拉完成后第3天张拉完成后第5天张拉完成后1-3月，每7天为一测量周期无碴轨道铺设期间每天1次无碴轨道铺设完成后第0-3个月，每1个月为一测量周期残余徐变变形(长期观测)第4-12个月，每3个月为一测量周期第13-24个月，每3个月为一测量周期梁体徐变频次观测阶段观测频次备注观测期限观测周期涵洞基础施工完成//设置观测点涵洞主体施工完成全程荷载变化前后各1次或1次/周观测点移至边墙两侧洞顶填土施工全程荷载变化前后各1次或1次/周架桥机(运梁车)通过全程前2次通过前后各1次；其后每1次/天，连续2次；其后1次/3天，连续3天；以后1次/周。至少进行2次通过前后的观测涵洞完工～无碴轨道铺设前≥6个月1次/周岩石地基的涵洞，一般不宜少于2个月无碴轨道铺设期间全程1次/天无碴轨道铺设完成后24个月0-3个月1次/月工后沉降长期观测4-12个月1次/3个月13-24个月1次/6个月涵洞沉降观测次线下工程沉降变形测量方法和标准1、水准基点使用时应作稳定性检验，并以稳定或相对稳定的点作为沉降变形的参考点，并应有一定数量稳固可靠的点以