兰新铁路第二双线CPⅢ控制网测量技术方案毕业设计论文Word下载.docx
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成绩
100
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指导教师签名：
年月日
注：
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毕业设计（论文）评审表二
（评阅人用）
班级：
测量3094姓名：
杨高利学号：
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15
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（答辩领导小组或答辩小组用）
04302090407
答辩题目
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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：
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毕业设计（论文）总成绩评定表
班级
测量3094
姓名
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学号
04302090407
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答辩评分
总成绩
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年月日
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%。
摘要
轨道的高平顺性是无砟轨道最突出的特点，同时也是高速铁路建设成败的关键之一。
为了保证轨道的高平顺性，线路必须具备非常准确的几何参数，测量误差误差必须保持在毫米级范围内，对测量精度提出了很高的要求。
在无砟轨道勘测设计阶段，应建立CPI和CPII控制网。
其中CPI网主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准，CPII网主要为勘测和施工提供控制基准。
线路控制网CPII作为轨道控制网CPIII的平面控制基准，必须进行精密的测设。
在无砟轨道施工中，铺轨控制基桩不仅是加密基桩的基准点，也是无砟轨道铺设的控制点，它的精度测设是保证轨道施工质量的关键。
布设CPIIII网的目的就在于准确的测设控制基桩，确定无砟轨道施工满足线路平顺性要求。
本文以整个无砟轨道控制网的布设，和规定进行研究分析，从而对CPIII的网型布设，测量和精度分析进行研究分析。
从而了解到CPIII测量在高速铁路无砟轨道建设中的重要性。
关键词：
控制网CPIII复测精度
第一章绪论
1.1无砟轨道测量的重要性
高速产生的强大惯性来自与轨道，轨道是高铁建设的最终体现，精度要求达到毫米级，为了多个过程的施工均达到设计标准，就必须采用精密工程测量技术控制每个过程。
地球是椭球体，施工采用的图纸和数据是平面的，用平面表示椭球面，必然存在着投影变形，为满足高铁无砟轨道施工要求，需要采用精密工程测量技术进行投影变形控制。
1.2现行无砟轨道控制网的标准
德国高速铁路工程测量体系和标准有一个发展和完善的过程。
比较DS833（暂行规定）和RIL（现行规范）可知，德铁测量标准的制定经历了一个认识、实践、在认识的发展过程。
根据测量误差和工程测量建网理论，平面控制网的高程数据，主要是为了投影面的计算；
单点的平面和高程精度，在实践经验不足和认识不充分时，指定的标准略高，避免在工程施工中引发先测量精度不够而必须采取补救措施，给施工建设造成更大的损失；
无砟轨道的形式、施工工法和测量方法不同，测量精度指标也会有差异，因此，新规范要求ＰＳ４根据需要确定必要精度。
他们在实践还发现，仅有ＰＳ１不足以达到线路的控制的目的，因此在新规范中增加框架控制点PSO。
依据误差理论分析和仿真实验结果，参考德铁标准，并考虑到我国现有技术能力，我国客运专线无砟轨道测量控制网的主要技术指标如表1.1所列。
表1.1我国客运专线无砟轨道测量控制网的主要技术指标
控制网级别
附和长度（KM）
边长（m）
方向中误差（″﹚
相邻点坐标中误差（㎜﹚
相邻点高差中误差（㎜﹚
边长相对中误差
增设点坐标／高程中误差﹙㎜﹚
CPI
―
1000～4000
1.3
8＋1×
S
20×
L½
≦1／170000
10∕2
CPII
≦4
800～1000
1.7
≦1／100000
15/-
水准基点
≦2000
4×
―∕2
CPIII
≦1
150～200
2.8
5
8×
≦1／20000
6∕1
S为GPS基线长，单位为KM；
L为水准路线长，单位为KM。
1.3控制网的对比
·
RIL833标准与我国客专无砟轨道测量控制网等级的对应关系
（1）CPI相当于PS0；
（2）CPII相当于PS1；
（3）水准基点相当于PS3；
（4）CPIII在线下工程土建施工时相当于PS2；
（5）无砟轨道施工时，重建（或恢复）CPIII控制点（150～200m）和加密控制基桩（间隔50～60m），相当于PS4。
·
精度比较
根据收集到的德铁标准，尺度误差的限制值为10mm/km。
《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》中的模型误差，采用不大于10mm/km，有条件推行小于1mm/km。
从相邻点误差来说，我国客运专线无砟轨道的CPII精度高于德铁DS833.0020和RIL833规程的PS1；
水准基点的精度高于德铁DS833.0020和RIL883规程的PS3；
CPIII点的高程精度低于德铁DS833.0020和RIL883规程的PS3；
平面精度高于德铁DS833.0020和PS4.
德铁标准对单点平面（或高程）位置误差的解释，可理解为：
需补设或增设控制点时，由现有已知控制点发展的新控制点相对于已知点的坐标（或高程）中误差。
现有测量规范均未涉及该指标。
铁路工程测量的实践经验表明，该指标对实际工作有指导性意义。
因此,《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》的CPI、CPII和水准基点单点平面（或高程）位置中误差参照德铁标准，CPIII单点平面（或高程）位置中误差，采用中铁二院与西南交通大学共同完成的铁道部建设司科研项目《无砟轨道工程测量控制网精度研究报告》提出的加密基桩的精度指标。
1.4控制网的组成
勘测控制网是勘测设计单位在勘测设计阶段为满足高速铁路工程勘测设计和向施工单位进行交桩而建立的平面、高程控制网，它包括框架控制网CP0、基础平面控制网PⅠ、线路平面控制网CPⅡ和线路水准基点控制网。
施工控制网是为高速铁路工程施工提供控制基准的各级平面高程控制网。
它包括基础平面控制网CPⅠ、线路平面控制网CPⅡ、线路水准基点控制网，以及在此基础上加密的施工平面、高程控制点和为轨道铺设而建立的轨道控制网CPⅢ。
运营维护控制网是在高速铁路工程竣工后，施工单位交给运营单位，为运营阶段对高速铁路工程进行变形监测、运营维护的平面、高程控制网，它包括基础平面控制网CPⅠ线路平面控制网CPⅡ、线路水准基点控制网、轨道控制网CPⅢ以及轨道维护基标。
1.5术语
基础框架控制网（CP0）、基础平面控制网（CPⅠ）、线路平面控制网（CPⅡ）、轨道控制网（CPⅢ）概念，是为了便于阐述新建铁路线路平面控制测量按分级布网原则进行测量。
1.6仪器及人员分配
1.6.1仪器
无砟轨道CPIII测量精度高、要求严，对仪器设备严格，投入仪器设备列表如表1.2：
表1.2主要仪器和设备
序号
规格型号
生产厂家
精度指标
备注
1
TCA2003
徕卡
0.5″／1+1ppm
若干
2
TCRP1201+
1″／1+1.5ppm
3
DNA03
0.3㎜／㎞
4
徕卡GPRI棱镜
气压计
6
温度计
测量仪器均经测绘仪器计量检定单位鉴定合格，并在有效期内，可用于相应等级精度要求的测量工作。
1.6.2人员分配
CPIII控制网由集团公司专业测量队伍实施。
测绘资质等级为乙级。
作业人员通过专业的CPⅢ数据采集及数据处理培训。
无砟轨道CPIII控制网测量由集团公司统一负责和技术指导，统一进行CPIII控制网测设，各个子公司项目各自组织测量队，负责本管段CPIII的测设及后续无砟轨道安装测量工作。
每个子公司测量作业队内，配备一名测量队长负责制定全队测量计划及测量调度，此外还有一名专门从事技术指导、质量检核、数据平差计算的工程师（熟悉电脑、测量软件及CPIII测量要求）。
我项目部无砟轨道CPIII测量共有3个分部，每个分部考虑配备测量人员35人，其中：
每个分部配置测量工程师1名。
1.7采用的软件
GPS基线解算采用Leica随机软件LGO，平差计算使用西南交通大学的ESGPS软件及武汉测绘大学的CosaGPSV5.1通用平差软件包。
CPⅢ数据采集与平差分别使用中铁二院与西南交大联合开发的V1.0高速铁路通用平差软件SurveyAdjust。
1.8坐标与高程系统
CPIIIDMS用WGS84椭球高斯投影工程独立坐标系统
坐标换带采用Geotrsan软件进行。
高程系统采用与设计单位相同的1985国家高程基准
1.9测量内容
（1）CPI、CPⅡ控制网复测和加密；
（2）二等水准控制网加密（含桥上下三角高程传递）；
（3）CPⅢ控制网布设；
（4）CPⅢ平面、高程控制测量。
1.10技术依据
（1）《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；
（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）铁道部工程管理中心2007年4月30日《关于加强铁路建设客运专线江米控制测量工作的通知》。
（10）铁道部建设管理司《关于重视和加强时速200公里以上铁路工程测量工作的的通知》（建计[电[2006]128号）。
（11）2008年5月28号铁道部建设司《时速200公里计以上铁路工程基桩控制网（CPIII）测量管理办法》（铁建设【2008】80号）。
（12）2009年铁道部建设司《关于加强铁路建设工程测量控制网管理工作的通知》（铁建设[2009]20号）。
（13）铁道部与兰新铁路公司的其他规定。
第二章精测网复测和加密
2.1精密控制网复测
（1）采用GPS逐级控制进行复测，CP0约束CPⅠ、CPⅠ约束CPⅡ，复测与原测成果较差满足下表的规定：
表2.1CPI、CPII控制点复测坐标较差限差要求单位：
mm
控制点类型
坐标较差限差
CPⅠ
CPⅡ
表中坐标较差限差指X、Y坐标分量较差。
表2.2复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差
控制网等级
相邻点间坐标差之差的相对精度限差
CPⅠ
1/130000
CPⅡ
1/80000
表中相邻点间坐标差之差的相对精度按式3.1计算
（式2.1）
式中：
△Xij=（Xj–Xi）复–（Xj–Xi）原
△Yij=（Yj–Yi）复–（Yj–Yi）原
△Zij=（Zj–Zi）复–（Zj–Zi）原
s---相邻点间的二维平面距离或三维空间距离；
△Xij，△Yij—相邻点i与j间二维坐标差之差（m）；
△Zij—相邻点i与j间Z方向坐标差之差，当只统计二维坐标差之差的相对精度时该值为零（m）。
（2）水准点间的复测高差与原测高差之较差±
。
2.2精密网加密
2.2.1选点埋石
CPII加密点采用强制对中标，桥梁部分CPII加密点上桥，CPII加密点单独埋设不可与CPIII共用，并且沿线路前进方向左右交替埋设于桥梁的固定端。
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点的埋设稳定可靠，沿线路前进方向宜在右交替埋设。
对采用CPS技术测量的，必须同时满足必要的GPS观测条件。
图2.1加密CPII及加密二等水准标志
2.2.2CPⅡ控制网加密
CPII采用GPS测量分段加密，在原精密控制网基础上按同精度内插方式加密。
CPII加密同精测网原网要求，观测、数据处理均与原测CPII相同。
CPII加密点间的基线长度在600米左右，并且与联测相邻的原精测网中的CPI或CPII点，以保证梁上与梁下的平面坐标系统统一。
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点时联测2个CPI和2个CPII，且加密点位于已知点中间。
GPS观测和各级平面控制网的主要技术要求规定按下表的规定：
表2.3GPS测量的精度指标
基线边方向中误差
最弱边相对中误差
CP0
≤0.7″
1/1000000
≤1.3″
1/180000
≤1.7″
1/100000
表2.4GPS观测技术要求
级别
项目
三等
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
数据采样间隔（S）
PDOP或GDOP
≤8
重复设站
2.2.3数据处理
对CPII加密点进行整体平差前，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。
基线质量检验如表2.3
表2.5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，d取基线或环平均变长（以km计）
基线的质量检验符合要求后，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。
GPS网无约束平差合格后，引入网中联测的CPI和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。
平差后加密点CPII的点位精度小于10mm，基线边方向中误差≤1.7″，最弱边相对中误差符合限差1/100000。
2.2.4水准点加密
（1）水准方案
加密线路水准基点埋设在线路附近稳定，桥梁部分上桥埋设。
线路水准基点的埋设与CPIII或加密CPII共桩（与CPIII、加密CPII预埋件相同）。
高程控制网加密按二等水准测量的技术要求执行，采用徕卡DNA03水准仪（经过检定，并处于检定有效期内）进行，水准线路联测到线路两端各两个以上线路水准基点上。
（2）技术要求按表2.62.7.2.8的执行:
表2.6二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
0.8
——
表2.7二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
（下丝读数）
DSZ1、DS1
因瓦
≤50
≥3且≤50
≤1.5
≤3.0
≤6.0
≥0.3
≤2.8且≥0.55
≥2次
表3.8水准测量的主要技术标准
水准尺
观测次数
二等水准
DSZ1、DS1
往返
（3）数据处理
线路水准基点的加密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。
水准测量作业结束后，每条水准路线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，还按环线闭合差计算Mw。
MΔ和Mw应符合表2.5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：
第三章控制网CPIII的测设
3.1CPⅢ预埋件及安装
CPⅢ点设置强制对中标志，标志几何尺寸的加工误差不大于0.05mm，CPⅢ标志棱镜组件安装精度符合表3.1的要求：
表3.1CPⅢ标志棱镜组件安装精度要求
CPⅢ标志
重复性安装误差（mm）
互换性安装误差（mm）
X
0.4
Y
H
0.2
CPIII预埋件采用图3.1所示预埋件：
图3.1CPIII标志及预埋件
预埋件尺寸：
外径：
28mm；
长度：
55mm；
内径：
16.mm；
30mm；
连接采用螺丝紧扣。
预埋件埋设方法如下：
在路基段CPIII标志桩、桥梁段防撞墙大致竖立钻孔，采用50mm左右直径钻头，钻深80mm。
埋设时预埋件尽量竖直，采用锚固剂填充孔位，安放预埋件，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。
待锚固剂凝固后进行复检，标志稳固，不可晃动，标志内须无任何异物，并检查保护管是否正常。
预埋件埋设完成及不使用时，加设防尘盖（如图4.2），以防异物进行预埋件内影响预埋件使用及其精度。
图3.2通用预埋件及预埋件防尘盖
3.2平面观测连接杆
图3.3CPIII平面观测棱镜连接杆
棱镜测量杆尺寸：
内插杆外径:
16mm螺丝杆，连接螺丝长25mm；
外接杆长度：
110±
0.01mm。
3.3高程观测连接杆
图3.4CPIII高程观测连接杆
水准测量杆尺寸：
16mm螺丝杆，连接螺丝长25mm；
外接杆长度（至球心）：
140±
0.02mm。
3.4CPⅢ标志的使用
3.4.1平面测量
（1）和已安装的预埋件配套一致，选择棱镜测量杆12根；
（2）把棱镜测量杆螺丝旋进预先安置好的预埋件,使棱镜测量杆的突出横截面和预埋件管口严密连接。
（3）将棱镜安装在棱镜测量杆插头上；
（4）旋转棱镜头正对准全站仪；
（5）测量完将用防尘盖将预埋件盖上。
CPⅢ平面测量点位随棱镜不同而变化，采用的仪器和棱镜配套，而且复测、精调也必须采用和测量时同样的仪器、棱镜。
3.4.2高程测量
（1）和已安装的预埋件配套一致，选择4根水准测量杆；
（2）把水准测量杆旋进预先安置好的预埋件,使水准测量杆的突出横截面和预埋件管口严密连接。
3.4.3日常管理和养护
（1）搬运、运输过程中应用纸包裹棱镜（水准）测量杆，防止相互碰撞、磨损。
（2）每三个月检查一次预埋件和塞子是否损坏，用小毛刷刷除预埋件内灰尘。
竖立的预埋件如果灰尘积太厚，则用水冲洗。
3.4.4检验方法
采用不同棱镜、高程、及加密CPII或二等水准连接杆进行检测，螺丝稳固，无松动，连接顺畅。
3.5CPⅢ点和自由测站编号
CPⅢ点编号：
采用7位编号形式（0000300），前4位采用连续里程（贯通里程）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，里程增大方向轨道左侧的标记点，末位编号为奇数，里程增大方向轨道右侧的标记点，末位编号为偶数。
CPⅢ布点时对点位进行详细描述，主要描述的内容包括位于线路里程（精确至米）、具体设置位置和其它需要说明的情况等。
自由测站编号：
CPⅢ测量过程中的自由测站点编号根据连续里程（贯通里程）和测站号
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