论高速铁路CPⅢ控制网精密测量毕业设计开题报告Word下载.doc
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4.能够熟练运用cass、CAD制图和其他一些工程测量软件。
三、参考文献
[1]《时速200～250公里有砟轨道铁路工程测量指南（试行）》
[2]《关于进一步做好客运专线工程测量工作的通知》
[3]《关于加强铁路客运专线精密控制测量工作的通知》
[4]《时速200~250公里有砟轨道铁路工程测量指南（试行）》
[5]《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设〔2006〕189号）
[6]《时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CPIII）测量管理办法》
四、设计时间安排
[1]确定题目：
2013年3月至2013年4月
[2]现场调研：
[3]查阅文献：
2013年4月至2013年5月
[4]资料整理分析：
[5]编写设计、总结：
[6]打印、提交、送审设计，准备答辩：
2013年5月
毕业设计任务书
设计题目论高速铁路CPⅢ控制网精密测量
指导教师王洪章
专业班级10级高铁一班
学生张原赫
2013年月日
题目名称：
毕业论文设计是对学生学习理论知识与实践成果的全面检验，又是对学生素质与能力的一次全面测试，是学生的毕业资格认证的重要依据。
这次论文设计从今年3月份开始准备包括收集资料、查阅相关施工规范以及参考文献于五月中旬完成。
内容包括熟练精确的使用测量仪器、运用工程测量的基本原理解决实际遇到的问题、熟悉路基桥梁的复测和内业整理工作，运用充足的理论知识、数据、图片、表格等说明并论证了精密测量在高速铁路中的作用及影响意义。
同时对高速铁路桥梁和路基工程测量做了比较全面的叙述和总结，使实际操作和理论知识得到有效的结合与运用，内容严谨、完整、正确，符合毕业设计要求，达到了毕业要求水平。
其中：
参考文献篇数：
6篇
图纸张数：
20张
说明书字数：
17,322字
专业负责人意见：
签名：
摘要
由于社会的高速发展以及科技的日新月异变化，普通常规铁路已经不满足人们出行的需要，是以国家投入大量资金、人力以及物力建设高速铁路。
高速铁路，简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统。
为了保证高速铁路非常高的平顺性，轨道测量精度要达到毫米级。
关键词：
高速铁路；
CPⅢ控制网；
精密测量
7
目录
摘要
1项目概况 10
1.1工程概述 10
1.2线路基本情况 10
2执行的标准及规范 10
3测量范围及内容 11
3.1测量范围 11
3.2测量内容 11
4精测网加密 11
4.1一般规定 11
4.2GPS加密CPⅡ网 13
4.3导线加密CPⅡ网 14
4.4线路水准基点的加密 15
4.5线下工程沉降评估 17
5CPⅢ点的埋标与布设 17
5.1CPⅢ标志 17
5.1.1CPⅢ标志及安装 17
5.1.2CPⅢ标志的使用 21
5.1.3日常管理和养护 21
5.1.4检验方法 21
5.2CPⅢ点和自由设站编号 22
5.3CPⅢ点的布设 22
5.3.1桥梁段CPⅢ点的布设 23
5.3.2路基段CPⅢ点的布设 24
5.3.3隧道段CPⅢ点的布设 24
6CPⅢ网测量与数据处理 25
6.1坐标和高程系统 25
6.1.1平面坐标系 25
6.1.2高程基准 26
6.2CPⅢ网网形 26
6.3CPⅢ网平面测量 28
6.3.2主要技术指标 30
6.3.3CPⅢ网分段与测段衔接 31
6.3.4外业记录 31
6.3.5内业数据处理 31
6.4CPⅢ网高程测量 33
6.4.1联测网形 33
6.4.2主要技术要求 35
6.4.3桥面高程传递 36
6.4.4内业数据处理 37
6.4.5CIII高程区段接边处理 38
6.4.6CIII高程成果的取用 38
6.5CPⅢ网的复测与维护 38
6.5.1CPⅢ网的复测 38
6.5.2CPⅢ网的维护 38
7数据整理归档 39
8成果资料 40
9结论 41
参考文献
附录
1项目概况
1.1工程概述
京沪高速铁路线路自北京南站西端南侧引出，经过天津、济南、徐州、蚌埠、南京、镇江、苏州、终到上海虹桥高速站。
北京南站站中心至虹桥站站中心正线运营长度1308.598km。
京沪高铁设计时速350公里，是一条具有世界先进水平的高速铁路。
1.2线路基本情况
全线路基段长235.5Km，占正线长度的17.9%；
桥梁共268座（不含公路及框构桥），长1117.5折合双延米，占正线长度的80.9%；
隧道20座，长度15.7km，占正线长度的1.2%。
2执行的标准及规范
（1）、《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）；
（2）、《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）；
（3）、《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）；
（4）、《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；
（5）、《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）；
（6）、《时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CPⅢ）测量管理办法》（铁建设[2008]80号）
（7）、《关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知》（铁建设[2009]20号）
（8）、《关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见》（铁建设[2008]246号）
（9）、铁道部其他相关规定
3测量范围及内容
3.1测量范围
起讫里程DK5+0～DK1305+700,京沪高速正线全长1308.598km。
3.2测量内容
（1）、CPⅡ控制网加密；
（2）、线路水准基点加密；
（3）、CPⅢ布设；
（4）、CPⅢ平面、高程控制测量。
4精测网加密
4.1一般规定
（1）、为满足CPⅢ测量数据处理的各项限差要求，CPⅢ测量前，应对CPⅡ点和二等水准点进行加密，确保沿线可用的CPI或（加密）CPⅡ点间距在600米左右，可用的（加密）线路水准基点间距在1000米左右。
加密测量采用的方法、使用的仪器和精度应符合相应等级的规定。
所采用仪器应经过检定，并在有效检定期内。
（2）、加密测量前应检查联测标石的完好性，对丢失和破损较严重的标石应按原测标准用同精度扩展方法恢复或增补，CPⅡ加密测量时观测2个时段，每个时段不少于60分钟，加密1个CPⅡ点时应联测不少于2个CPI及不少于2个CPⅡ点，且加密点位于所联测CPI/CPⅡ点构成的网形中部。
（3）、CPⅠ控制网应附合到CP0上，并采用固定数据平差；
CPⅡ控制网应附合到CPⅠ上，并采用固定数据平差；
（4）、各级平面控制网的主要技术要求应符合下列规定：
1）CP0、CPⅠ、CPⅡ控制网GPS测量的精度指标应符合下表的规定:
表1CP0、CPⅠ、CPⅡ控制网GPS测量的精度指标
控制网级别
基线边方向中误差
最弱边相对中误差
CP0
≤0.7″
1/1000000
CPⅠ
≤1.3″
1/180000
CPⅡ
≤1.7″
1/100000
2）CPⅡ控制网导线测量的主要技术要求应符合下表的规定:
表2CPⅡ控制网导线测量的主要技术要求
附合长度（km）
边长（m）
测距中误差（mm）
测角中误差（″）
相邻点位坐标中误差（mm）
导线全长相对闭合差限差
方位角闭合差限差（″）
对应导线等级
≤4
400～800m
5
1.8
10
1/55000
三等
导线环（段）的测角中误差应按下式计算：
式中——导线环（段）的角度闭合差（″）；
n——导线环（段）的测角个数；
N——导线环（段）的个数；
注：
为仪器标称精度；
（5）、加密CPII点编号
建议采用7位编号形式（0000P20），具体说明如下：
前4位为连续里程的公里数，第5、6位为“P2”代表加密CPII点，第7位为流水号，由小里程向大里程方向顺次编号。
（6）、加密线路水准基点编号
建议采用7位编号形式（0000H20），具体说明如下：
前4位为连续里程的公里数，第5、6位为“H2”代表加密CPII点，第7位为流水号，由小里程向大里程方向顺次编号。
4.2GPS加密CPⅡ网
考虑到既有CPI和CPⅡ的情况，应优先采用GPS进行CPⅡ的加密工作。
（1）、选点埋石
CPⅡ加密点应采用强制对中标，在桥梁部分CPⅡ加密点需上桥，不得与CPⅢ点共用，并且沿线路前进方向左右交替埋设于桥梁的固定端正上方防撞墙顶部；
路基段应在征地界范围内，便于保护的部位设置加密CPⅡ点，必须保证加密CPⅡ点埋设稳定可靠，同时须满足必要的GPS观测条件，沿线路前进方向左右交替埋设。
（2）、观测
CPⅡ加密要求同精测网原网要求，观测、数据处理均与原测CPⅡ相同。
观测前要对网形进行设计，保证CPⅡ加密点间的基线长度在600米左右，并且要尽可能多的联测原精测网中的CPI或CPⅡ点，以保证梁上与梁下的平面坐标系统统一。
并执行下列指标：
表3GPS观测技术要求
级别
项目
C级
静态测量
卫星高度角（°
）
≥15
有效卫星总数
≥4
时段中任一卫星有效观测时间（min）
≥20
时段长度（min）
≥60
观测时段数
2
数据采样间隔（S）
15
PDOP或GDOP
≤8
重复设站
（3）、数据处理
在对CPⅡ加密点进行整体平差前应先对网中的原CPI和CPⅡ点的稳定性进行分析。
对不满足精度要求的原CPI和CPⅡ进行剔除，满足要求的全部作为起算点。
1）基线质量检验：
表4基线质量检验限差表
检验项目
限差要求
X坐标分量闭合差
Y坐标分量闭合差
Z坐标分量闭合差
环线全长闭合差
独立环（附合路线）
重复观测基线较差
，本项目a=5mm，b=1ppm。
2）在基线的质量检验符合要求后，应以所有独立基线构成控制网，以三维基线向量及其相应的方差—协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS—84的三维坐标为起算数据，进行无约束平差。
无约束平差基线向量改正数的绝对值应满足下式要求：
，，
3）GPS网无约束平差合格后，应引入网中联测的CPI和CPⅡ点坐标进行三维约束平差。
平差前应对控制点进行稳定性和兼容性分析。
约束平差后基线向量的改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差应满足下式要求：
平差后加密点CPⅡ的点位精度应小于10mm，基线边方向中误差≤1.7″，最弱边相对中误差限差为1/100000。
4.3导线加密CPⅡ网
CPⅡ控制点采用测角精度不低于1″，测距精度不低于1mm+2ppm的全站仪施测。
加密导线点的埋设要求同CPⅡ点埋设要求。
（1）、点间距宜不大于500m。
（2）、导线测量水平角观测技术要求
表5导线测量水平角观测技术要求
控制网等级
仪器等级
测回数
半测回归零差（″）
2C较差（″）
同一方向各测回间较差（″）
0.5″级
3
6
9
1″级
4
导线边长测量，读数至0.1毫米。
距离和竖直角往返各观测3或4测回，竖角指标差≤15″，外业采用竖直角计算平距。
各项限差应满足下表的要求。
表6导线边长测量限差
仪器精度等级
同一测回各次读数互差（mm）
测回间读数较差（mm）
往返测平距较差
Ⅰ
<
（3）、导线测量数据使用电子手簿记录，导线边应离开障碍物1m以上，数据微机传输整理。
（4）、距离经高程和高斯投影改化后进行平差计算。
起算数据为CPI或CPⅡ点，平差采用通过铁道部鉴定的专业平差软件或商业软件。
计算测角中误差≤±
1.8″，导线全长相对闭合差≤1/50000，方位角闭合差≤±
。
CPⅡ控制点的绝对精度应满足点位误差mx、my≤±
10mm，相对点位精度≤±
10mm。
4.4线路水准基点的加密
（1）、测量方案
加密线路水准基点埋设在线路附近稳定可靠且不易被破坏的地方，桥梁部分宜上桥埋设，埋设于桥梁固定支座正上方防撞墙顶，尽量保证在梁上下联测时不用再进行水准测量。
线路水准基点的埋设要求同精测网中的水准点埋点要求。
水准点加密应采用不低于DS1的水准仪，须经过检定，并处于检定有效期内。
高程控制网加密时，对于沉降区水准线路必须联测到线路两端各两个以上线路水准基点上，以检验联测水准点是否发生显著沉降；
对于非沉降区水准路线必须联测两个以上线路水准基点或深埋水准点。
高程控制网加密按二等水准测量的技术要求执行，作业前及作业过程中检查i角均应不超过15″；
水准尺须采用辅助支撑进行安置，测量转点应安置尺垫，尺垫选择坚实的地方并踩实以防尺垫的下沉。
水准线路采用往返观测，并沿同一路线进行。
每一测段均采用偶数站结束，往返观测在一日的不同时间段进行。
水准测量的仪器及水准尺类型应按测量等级的要求选择，宜优先采用相应等级的数字水准仪及其自动记录功能采集数据，观测数据采用仪器内置储存器记录，并转换成电子手簿。
（2）、技术要求
表7二等水准测量精度要求（mm）
水准测量等级
每千米水准测量偶然中误差
每千米水准测量全中误差
限差
检测已测段高差之差
往返测不符值
附合路线或环线闭合差
左右路线高差不符值
平原
山区
二等
≤1.0
≤2.0
——
表8二等水准测量主要技术要求
等级
水准仪最低型号
水准尺类型
视距（m）
前后视距差（m）
测段的前后视距累积差（m）
视线高度（m）
数字水准仪重复测量次数
光学
数字
光学（下丝读数）
、
因瓦
≤50
≥3且≤50
≤1.5
≤3.0
≤6.0
≥0.3
≤2.8且≥0.55
≥2次
表9水准测量的主要技术标准
路线长度（km）
水准尺
观测次数
二等水准
≤400
往返
二等水准线路跨越长江、黄河等特大河流时，应按现行《国家一、二等水准测量规范》中关于跨河水准测量有关规定执行。
1）线路水准基点的加密应按照国家二等水准测量标准施测，以稳定的线路水准基点、深埋水准点或基岩水准点为起算点，进行整体严密平差计算，采用专业平差软件平差。
高程成果保留到0.1mm。
2）水准测量作业结束后，每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算每千米水准测量偶然中误差MΔ；
当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算。
和Mw应符合表5.3的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。
和应按下列公式计算：
4.5线下工程沉降评估
无砟轨道对线下工程的工后沉降要求非常严格，CPⅢ控制网测量应在线下工程沉降评估通过之后进行。
5CPⅢ点的埋标与布设
5.1CPⅢ标志
5.1.1CPⅢ标志及安装
CPⅢ点应设置强制对中标志，标志几何尺寸的加工误差应不大于0.05mm。
单轴CPⅢ标志为中铁四院的国家专利产品，专利号为：
ZI200820066038.9。
单轴CPⅢ标志组由预埋件、棱镜测量杆、水准测量杆等三部分组成。
单轴CPⅢ标志组各个部件的单独加工精度为0.02mm，棱镜（水准）测量杆插入预埋件后，引起的平面误差最大为0.168mm，高程误差最大为0.161mm。
单轴CPⅢ标志组的主要部件均采用1Cr18Ni9不锈钢的合金材料，它们具有防锈蚀性能特点，和因温差变化过大所引起的施工问题，适合用于野外露天作业。
（1）.各标志的尺寸如下：
a、单轴CPⅢ标志组中套管预埋件的标准尺寸为下图：
图1
套管预埋件尺寸：
外径：
20mm；
长度：
100mm；
内径：
14.010mm～14.025mm。
b、单轴CPⅢ标志组中棱镜测量杆的标准尺寸为下图：
图2
棱镜测量杆尺寸：
内插杆外径：
13.960mm～13.975mm;
外接杆长度：
110.000mm～110.050mm。
棱镜套管内径：
10.000mm～10.025mm。
c、单轴CPⅢ标志组中水准测量杆的标准尺寸为下图：
图3
水准测量杆尺寸：
内插杆外径:
13.960mm～13.975mm;
外接杆长度（至球心）：
149.950mm～150.050mm。
外接杆长度（至球顶）：
159.950mm～160.050mm。
（2）.安装要求及方法
1）桥梁部分CPⅢ标志组中预埋件的安装：
①打孔
在桥防撞墙上，每隔60米左右设置一对CPⅢ标预埋件，并且要求每对CPⅢ之间的连线应与此处铁轨的延伸方向大致垂直。
在桥梁挡砟墙顶设标，大致竖立钻孔，采用25厘米以上直径钻头，钻深11厘米。
②安装
A检查平面（水准）测量杆和预埋件间隙，平面（水准）测量杆全部插入预埋件后预埋件沿口应和平面（水准）测量杆突出横截面密接，有异常情况的预埋件不能使用。
B用塑料后盖（或透明胶带纸）封闭预埋件后端管口，插口端要用窄透明胶带纸沿预埋件前端管口缠绕一圈，封堵预埋件管口，防止异物进入预埋件。
C将钻孔内碎石渣清理干净，浇水润湿洞孔，将水泥或锚固剂等塞入洞孔。
D竖立安装调整预埋件，让预埋件管口平行于水泥面或略微高一点，锚固剂沿预埋件外壁四周被挤出。
E整理干净预埋件内壁，检查埋设是否标准。
2）路基部分CPⅢ标志组中预埋件的安装：
应在路基标志桩距基础80厘米左右（此处需高于轨顶50cm）高处预钻直径2.5厘米的孔，孔深11厘米左右。
②安装
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