CPⅢ
测
设
方
案
京沪高铁土建六标七工区
2009年11月
目录
1工程概述………………………………………………………….3
1.1地质条件…………………………………………………….3
1.2气象条件…………………………………………………….3
2编制依据………………………………………………………….4
3主要工作内容…………………………………………………….4
4坐标和高程系统………………………………………………….5
5CPⅡ精测网加密………………………………………………….5
5.1一般规定……………………………………………………..5
5.2平面加密点布设……………………………………………..6
5.3水准点加密…………………………………………………..8
5.4线下工程沉降评估…………………………………………..9
6CPⅢ点的布设……………………………………………………..9
6.1CPⅢ点的埋标………………………………………………..9
6.2CPⅢ点和自由设站编号……………………………………..12
6.3CPⅢ点的布设………………………………………………..13
7CPⅢ网网形………………………………………………………..15
8CPⅢ网平面测量……………………………………………………17
8.1观测计划……………………………………………………….17
8.2观测要求……………………………………………………..17
8.3CPⅢ测量方法…………………………………………………18
8.4主要技术指标………………………………………………..19
8.5CPⅢ网分段与测段衔接……………………………………..20
8.6外业记录……………………………………………………..20
8.7内业数据处理…………………………………………………20
9CPⅢ网高程测量……………………………………………………24
9.1联测网形………………………………………………………24
9.2主要技术指标………………………………………………….26
9.3桥面高程传递…………………………………………………27
9.4内业数据处理…………………………………………………..28
9.5CPⅢ高程区段接边处理………………………………………..28
10数据整理…………………………………………………………..29
11CPⅢ网的复测与维护………………………………………………30
11.1CPⅢ网的复测………………………………………………..30
11.2CPⅢ网的维护………………………………………………..30
12成果资料………………………………………………………….30
JHTJ-6标段7工区CPⅢ测设方案
1、工程概述
京沪高速铁路土建工程六标段七工区，线路起点DK1277+301，终点DK1284+911，工程地点位于上海市嘉定区安亭镇，属于蕴藻浜特大桥段部分，正线长度7.61km。
京沪高速铁路TJ-6标段7工区含跨郊环切线、外青松公路、A30公路、宝安公路、蕴藻浜河等共6座大跨度连续梁、3座提篮拱和1座系杆拱。
线路主要通过长江三角洲平原区，局部通过剥蚀低山丘陵区。
三角洲平原区，地势平坦宽阔，河渠纵横，水塘密布，地面高程2～6m，由西向东微倾。
1.1地质条件
我工区位于长江三角洲平原区，均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，其昆山～上海广泛分布淤泥质土，最大厚度达38m，软土强度低、压缩性高，地基需加固处理。
本工区存在以岩溶和沉降漏斗区为表现的不良地质特征，部分地段属长江冲积平原地貌，表层第四系土层厚度20～75m，下伏三叠系、石炭系灰岩、白云质灰岩，勘探资料揭示，可溶岩中发育不同程度的溶蚀现象，局部有溶洞，岩溶发育程度以弱～中等发育为主。
1.2气象条件
本工区属亚热带海洋性季风气候，全年寒暑变化明显，四季分明，温和湿润。
在十月之后受强冷空气南下影响伴有大风、雨雪及霜冻。
夏季太平洋热带风暴在沿海登陆，受其影响，常有大风暴雨。
年平均降雨量在约1400mm左右,60%降雨主要集中在6～8月份，雨日有110～130天左右，气温7月份最高，极端最高气温为40℃，月平均气温25.6°C～33.2°C，年平均气温在11～16℃。
全年以东南风居多，西北及东北风属次，西南风最少，最大风力可达12级，最大风速：
上海34.7m/s。
在进行等级控制测量时须避开高温和大风天气，在满足等级控制测量的天气条件下进行测量。
2、编制依据
《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》<铁建设[2006]189号）；
《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）；
《时速200公里及以上铁路工程基桩控制网《精密工程测量规范》（GB/T15314-94>；
《国家一、二等水准测量规范》《全球定位系统《全球定位系统《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[209]20号）；
《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）；
《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》<铁建设函[2009]674号）；
铁道部其他相关规定。
3、主要工作内容
本方案主要针对京沪六标七工区范围内的正线CPⅢ控制网的测量，分为以下几个方面：
①CPⅡ控制网加密测量。
②CPⅢ布设。
③CPⅢ平面、高程控制网测量。
4、坐标和高程系统
为保证三网合一，平面坐标系统采用WGS84椭球高斯投影工程独立坐标系统，并满足投影变形值不大于10mm/Km的要求；根据实际情况，我工区采用的中央子午线为121°00′，投影面大地高为10m。
高程系统采用1985国家高程基准。
5、CPⅡ精密网加密
根据常规程序，在CPⅡ精密网加密前应该对原有的CPⅠ和CPⅡ精密网进行复测。
但根据上级要求，铁四院已经提供一套专供桥面系施工用的基础数据成果<平面坐标采用铁四院2009年05月提供的《精密控制测量复测平面和高程成果》中的平面数据，高程坐标采用铁四院2009年08月提供的《精密控制网高程复测成果表》中的高程数据），因此我工区在进行CPⅡ精密网加密前不需要对原精测网进行复测。
5.1一般规定
①加密测量采用GPS全球定位系统进行加密，在测量时应尽可能形成边联网。
使用的仪器须为双频接收机，标称精度不低于5mm+1ppm，所有仪器须经过检定并在有效期内。
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1个时段，每个时段观测90分钟，加密1个CPⅡ点时应联测2个CPⅠ或CPⅡ点且加密点位于已知点中间。
③CPⅠ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表1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
5.2平面加密点布设
5.2.1选点
CPⅡ加密点采用强制对中标并布设于桥梁固定端上方防撞墙上，标志露出防撞墙顶面不得大于3mm。
5.2.2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500∽700M范围内，600M左右为宜。
并执行表2的指标：
表2C级GPS网观测技术要求
级别
工程
C
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
1～2
数据采样间隔（S>
15～60
PDOP或GDOP
≤8
5.2.3数据处理
为保证CPⅢ联测精度，平差时以相邻CPⅠ及CPⅡ为约束点进行局部分段平差，并要求做好分段网间的衔接。
在整体平差前应先对网中的CPⅠ和CPⅡ的稳定性进行分析。
<1）基线质量检验：
表3基线质量检验限差表
检验工程
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）
Wx≤2
σ
Wy≤2
σ
Wz≤2
σ
W≤2
σ
重复观测基
线较差
ds≤2
σ
σ＝
，本工程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WGS84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：
V△x≤3σ，V△y≤3σ，V△z≤3σ
<3）GPS网无约束平差合格后，应引入网中联测的CPⅠ及CPⅡ点坐标进行三维约束平差，引入的已知数据应进行稳定性评定。
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：
dV△x≤2σ，dV△y≤2σ，dV△z≤2σ
平差后加密点CPⅡ的点位精度应小于10毫M，基线边方向中误差≤±1.7″，最弱边相对中误差限差为1/100000。
5.3水准点加密
5.3.1测量方案
加密水准点应布设于平面加密点附近，桥梁上应布设于桥梁固定端上方的加密点旁边，水准点的埋设要求同精测网中的水准点埋点要求。
高程点加密采用DNA03的电子水准仪，观测数据采用仪器内置储存器记录，并转换成电子手簿。
仪器须经过检定，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两个以上水准基点上，以检验联测水准点是否发生显著沉降。
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。
5.3.2技术要求
表4二等水准测量精度要求
水准测量等级
每千M水准测量偶然中误差M△
每千M水准测量全中误差MW
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
二等
≤1.0
≤2.0
6
4
4
――
表5二等水准测量的主要技术标准
等级
路线长度
水准仪等级
水准尺
观测次数
二等水准
400km
DS1
铟瓦
往返
表6二等水准测量主要技术要求
等级
水准尺类型
水准仪等级
视距
前后视距
测段的前后视距累计差
视线高度
二等水准
铟瓦
DS1
≤50
≤1.5
≤6.0
≤2.8且≥0.55
水准线路跨越大面积水域需要进行跨河水准时，应按现行《国家一、二等水准测量规范》跨河水准测量有关规定执行。
5.3.3数据处理
1）首级水准网按照国家二等水准测量标准施测，以联测的基岩点为起算点，进行整体严密平差计算，并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Mw。
MΔ和Mw应符合表4的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。
MΔ和Mw应按下列公式计算：
MΔ=
MW=
5.4线下工程沉降评估
无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，CPⅢ的控制网测量须在线下工程沉降评估之后进行。
6CPⅢ点的布设
6.1CPⅢ点的埋标
根据要求全线CPⅢ预埋件统一提供，在工区收到预埋件后结合现场防撞墙的施工情况，采取见缝插针的方式对CPⅢ预埋件进行埋设并确保在CPⅢ观测前一周埋设完毕。
6.1.1CPⅢ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，平面单轴CPⅢ标志为中铁四院申请国家专利产品,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，棱镜测量杆和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，它们具有不怕雨、雪和太阳的防锈蚀性能，和因温差变化过大所引起的施工问题，特别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
本工区的CPⅢ标联接件套筒均安装在防撞墙顶，其具体安装如下：
A：
打孔
在桥防撞墙上，每隔60M左右设置一对CPⅢ标套筒，每一对标允许的最大里程差为3M。
在桥梁挡砟墙顶设标，大致竖立钻孔，采用25厘M以上直径钻头，钻深11厘M。
B：
安装
a检查轴心和套筒间隙，轴芯全部插入套筒后套筒沿口应和轴芯突出横截面密接，有异常情况的套筒不能使用。
b用塑料后盖<或透明胶带纸）封闭套筒后端筒口，插口要用窄透明胶带纸沿套筒前端洞口缠绕一圈，封堵套管口，防止锚固剂或胶水流入套管。
c将钻孔内碎石渣清理干净，浇水润湿洞孔。
d调制锚固剂成软滑粘稠可堆积状况（如黄油>，然后塞入洞孔。
e竖立安装调整套管，让套管口平行于水泥面或略微低一点，锚固剂沿套筒外壁四周被挤出。
f插口式小心清理干净进入水平槽的锚固剂。
6.1.2CPⅢ标志联接件的使用
①平面测量
A和已安装的套筒一致，选择插口的短轴芯12根。
B把轴芯插入预先安置好的套筒,使轴的突出横截面和套筒口严密连接。
忌用扳手、锤子等工具强力安装轴芯。
C将棱镜安装在轴芯奶头插头上。
D旋转棱镜头认真对准全站仪。
E测量完将塑料套筒盖盖上。
注意CPⅢ平面测量点位随棱镜不同而变化，因此采用的仪器和棱镜必须配套，而且复测、精调也必须采用和测量时同样的仪器、棱镜。
②高程测量
A和已安装的套筒一致，选择4根插口的长轴芯。
B应先取出塑料套筒盖。
C把轴芯插入预先安置好的套筒,使轴的突出横截面和套筒口沿密接。
忌用扳手、锤子等工具强力安装轴芯。
D测量完将塑料套筒盖盖上。
6.1.3CPⅢ标志日常管理和养护
1．搬运、运输过程中应用纸包裹轴芯，防止相互碰撞、磨损。
2．安装完成后，每次测量完应及时将塞子盖上。
3．每三个月检查一次套筒和塞子是否损坏，用小毛刷刷除套筒内灰尘。
竖立的套管如果灰尘积太厚，则用水冲洗。
6.1.4检验方法
采用内径和外径千分尺检测，达到加工尺寸范围为合格<需要考虑加工精度和仪器测量精度）。
6.2CPⅢ点和自由设站编号
6.2.1CPⅢ点编号
CPⅢ点的编号采用7位编号形式，具体要求如下：
为避免长短链地段编号重复的问题，前4位采用连续里程的公里数，第5位正线部分为“3”，第6，7位为流水号，01～99号数循环。
由小里程向大里程方向顺次编号，上行线轨道左侧的标记点编号为奇数，上行线轨道右侧的标记点编号为偶数。
CPⅢ布点时要对点位进行详细描述，主要描述的内容包括位于线路里程<里程要准确，精确至M）、线路的左右侧、外移距离、桩类型、具体设置位置和其它需要说明的情况等，点位描述可附在成果表中。
丢失或破坏后补埋点，新点号一般可通过修改原点号中的第5位得到。
CPⅢ点编号在桥梁地段宜标绘于挡砟墙标志正下方0.2m。
点号标志字号应采用统一规格字模，字高为6cm的正楷字体刻绘。
点号铭牌白色抹底规格为40cm×30cm，红色油漆应注明CPⅢ编号，工程线名简称，施测单位名简称，如图1所示。
图1CPⅢ标识。
6.2.2自由设站编号
CPⅢ测量过程中的自由设站点编号根据里程和测量组号等相关信息来进行编制，如1277C101。
前4位为里程，第5位C代表初次建网测量，B代表补测，F代表复测，J代表竣工测量，第6位1代表第一次测量，第7位和第8位代表测量组编号<各标段自行分配，标段连接处相邻标段的CPⅢ测量组编号不应相同），01～99号数循环。
6.3CPⅢ点的布设
CPⅢ点应成对布设，距离布置一般约为60m，埋设于桥梁防撞墙上。
CPⅢ点的埋设一般宜采用后埋方式进行布设，采用快干砂浆或者锚固剂进行固定，确保CPⅢ标志预埋件的稳固；对于预埋的，应确保CPⅢ标志竖直。
CPⅢ标志预埋件的顶面比混凝土面高出不得大于3mm。
6.3.1桥梁段CPⅢ点的布设
CPⅢ点宜布设在简支梁固定端距梁端0.5m的位置。
图2桥梁部分CPⅢ点布置图
①简支梁部分
对于24或32m简支梁每2孔布设一对CPⅢ点，相邻两对CPⅢ点相距约为64m，56m或48m。
对于连续24m简支梁，根据实际情况也可每三孔布设一对CPⅢ点。
②普通连续梁
对于连续梁，CPⅢ应优先布设于固定端上方。
对于跨度超过80m的，应在跨中部分布设一对CPⅢ点，该对CPⅢ点应尽可能在同等条件下使用，使用前并应复核。
本工区连续梁的具体分布见表7。
表7大跨或多跨连续梁分布情况表
序号
跨河<路）名称
跨度中心里程
备注
1
郊环切线
40+72+40
DK1278+542
2
外青松公路
40+64+40
DK1278+910
3
A30公路
112
DK1279+269
提篮拱
4
新源路
40+64+40
DK1279+400
5
顾浦河
40+64+40
DK1280+600
6
墨玉路
40+64+40
DK1280+711
7
宝安公路
128
DK1282+070
提篮拱
8
于塘路
40+64+40
DK1283+270
9
百安公路
96
DK1284+683
系杆拱
10
蕴藻浜河
112
DK1284+865
提篮拱
CPⅢ控制网应采用自由设站边角交会法施测，50～70m一对点。
独立测量两次，第一次从小里程向大里程方向，第二次从大里程向小里程方向。
CPⅢ平面网应附合于CPⅠ、CPⅡ控制点上，每600m左右<400～800m）应联测一个CPⅠ或CPⅡ控制点，当CPⅡ点位密度和位置不满足CPⅢ联测要求时，应按同精度扩展方式加密CPⅡ控制点。
7CPⅢ网网形
测量网形式见图3。
图3测站间距为120m的CPⅢ平面网构网形式
因遇施工干扰或观测条件稍差时，CPⅢ平面控制网可采用图4所示的构网形式，平面观测测站间距应为60m左右，每个CPⅢ控制点应有四个方向交会。
图4测站间距为60m的CPⅢ平面网构网形式
CPⅢ控制点测量方法及与上一级控制网的关系：
在自由站上测量CPⅢ的同时，将靠近线路的全部CPⅡ点进行联测，纳入网中。
应确保线路两侧200m范围内可视的CPⅡ控制点密度达到400m～800m，否则应按同精度加密CPⅡ控制点。
按同精度加密的CPⅡ点可设置在桥梁的固定端以方便联测CPⅢ点。
CPⅢ点与CPⅡ联测须置镜于CPⅡ点后视与其通视的CPⅡ点，CPⅡ点联测时至少与一对CPⅢ点进行联测，有可能时应尽可能多的联测CPⅢ点，联测长度控制在150-200M之内。
也可在自由设站观测站上直接联测CPⅡ点，联测不少于两个自由站。
联测CPⅠ、CPⅡ采用的网形优先顺序为：
<1）当采用在自由设站置镜观测CPⅠ、CPⅡ控制点时，应在2个或以上连续的自由测站上观测CPⅠ、CPⅡ控制点，如图3或图4所示。
<2）当采用在CPⅠ、CPⅡ控制点设站观测CPⅢ点，应在CPⅠ、CPⅡ控制点设站观测三个以上CPⅢ控制点，如图5所示。
图5在CPⅠ或CPⅡ点设站观测图
<3）当梁上梁下不能直接通视时可以采用加临时站的方法，如图6所示。
图6加临时测站观测图
8CPⅢ网平面测量
8.1观测计划
根据全线对线下工程评估的安排，我工区拟分两段进行评估。
评估通过后立即组织平面和高程测量两批人员开展CPⅡ加密点上桥和CPⅢ的测量工作，其具体安排时间如表8所示。
表8CPⅢ观测计划表
序号
范围
线下评估时间
CPⅢ开始时间
CPⅢ完成时间
1
DK1277＋301～DK1280＋674
2018年03月27日
2018年04月05日
2018年04月10日
2
DK1280＋674～DK1284＋911
2018年05月08日
2018年05月15日
2018年05月20日
8.2观测要求
用于CPⅢ测量的仪器设备应通过国家法定机构检定并在有效期内。
①全站仪应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，
其标称精度应满足：
方向测量中误差不大于±1″，测距中误差不大于±
<1mm+2ppm），本工区拟使用TCRP1201+R400全站仪进行测量。
②水准仪不低于DS1级，本工区拟使用徕卡DNA03系列电子水准仪及其配套铟瓦尺。
③配套的温度计量测精度不低于±0.5℃，气压计量测精度不低于±
5hpa。
④平面观测前，应对全站仪进行检验和和校正：
<1）望远镜光学性能的检验。
<2）调焦镜运行正确性的检验。
<3）照准部旋转是否正确的检验。
照准部旋转轴正确，各位置气泡读数较差不应超过一格。
<4）垂直微动螺旋使用正确性的检验。
<5）照准部旋转时仪器底座稳定性的检验。
<6）水平轴倾斜误差<水平轴不垂直于垂直轴之差）的检验，DJ1型仪器不应超过10″。
<7）视准轴误差<2C，视准轴不与水平轴正交所产生的误差）的检验，DJ1型仪器不应超20″。
<8）竖盘指标差的检验，DJ1型仪器不应超8″。
<9）对中器的检验和校正。
对中误差不应大于1mm。
<10）测距加常数及棱镜常数的检验。
8.3CPⅢ测量方法
CPⅢ网采用自由设站边角交会法测量。
自由测站的测量，从每个自由测站，一般以前后各3对CPⅢ点为测量目标，每个CPⅢ点至少从3个测站上分别联测。
一般应尽量选择无风的阴天或夜间进行观测。
CPⅢ控制网观测的自由测站间距一般约为120m，自由测站到CPⅢ点的最远观测距离不应大于180m；每个CPⅢ点至少应保证有三个自由测站的方向和距离观测量。
CPⅢ控制网水平方向应采
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