京沪高速铁路CPⅢ控制网建立实施
跃宝 李正云 程安文
〔中国水电集团京沪高铁三标段三工区七局〕
摘 ：适应高速铁路线路高稳定高性求线路必须具备准确线形参数碴轨道施工工艺复杂测量精度求极高测量方法常规控制测量采设站边角交会建立轨道控制网〔CPⅢ〕满足碴轨道测量精度求文精测网复测CPⅢ布设CPⅢ测量技术求系统介绍CPⅢ控制网建立实施
关键词：高速铁路精度CPⅢ控制网
1 工程概况
京沪高速铁路国中长期铁路网规划投资规模技术含量高项工程国第条具世界先进水高速铁路正线全长约1318公里京沪铁路走体行全线新建双线设计时速350公里初期运营时速300公里设置21客运车站京沪高速铁路桥梁长度约1140km占正线长度865隧道长度约16km占正线长度12路基长度162km占正线长度123全线铺设碴轨道约1268正线公里占线路长度962碴轨道约50正线公里占线路长度38全线总计5000hm2〔包括北京南站北京动车段胜关桥〕京沪高速铁路全线铺设缝线路碴轨道满足碴轨道结构高性求需全线建立CPⅢ控制网作碴轨道结构施工控制基准
2 测量容
〔1〕 精测网全面复测
〔2〕 CPⅡ加密测量
〔3〕CPⅢ面控制测量
〔4〕 CPⅢ高程控制测量
〔5〕CPⅢ控制网复测
3 CPⅢ控制点测量准备工作
碴轨道线根底工程工沉降求非常严格CPⅢ控制网测量应线工程沉降变形满足求碴轨道铺设条件评估通进行
〔1〕区段沉降变形观测评估通
〔2〕桥梁防撞墙路基接触网杆根底完成
〔3〕精测网复测完成复测报告评审通
〔4〕CPⅢ测量技术方案报批通
〔5〕CPⅡ加密点CPⅢ标志预埋完成
31 CPⅢ控制点布设
CPⅢ控制点距离布置般60m左右应80m离线路中线34米应成布设CPⅢ控制点布设高度应轨道面高度高30cm左右
311桥梁段CPⅢ控制点布设
桥梁段CPⅢ控制点布设直接梁固定端防撞墙顶面侧成开凿铅垂方安装孔(孔径50毫米孔深100毫米)然快干砂浆者锚固剂埋设立式基座标准32米简支箱梁两孔布置CPⅢ点相邻两CPⅢ点里程相距约64米24米简支箱梁两孔布置CPⅢ点相邻两CPⅢ点里程相距约49米32+48+32连续梁布置形式32米简支箱梁相40+64+40米连续梁孔梁固定端设置CPⅢ点64+100+64米连续梁64米跨固定端防撞墙处布置CPⅢ点100米跨跨中固定端布置CPⅢ点类型梁70米间距布置CPⅢ点基座埋设完成预埋件混凝土外表等高砂浆锚固剂稳定凝固
312路基段CPⅢ控制点布设
路基段CPⅢ直接布置接触网支柱假设接触网未完成施工线路两侧接触网底座钢筋混凝土成浇筑CPⅢ基桩基桩直径30厘米基桩顶面高外轨轨顶面30厘米图311示假设接触网已完成施工直接布置接触网支柱图312示相邻两CPⅢ基桩里程相距约50米基桩稳定基桩顶面开孔(孔径50毫米孔深100毫米)然快干砂浆者锚固剂埋设立式基座布置接触网支柱优点：
〔1〕接触网支柱根底安稳定
〔2〕点位易遭受破坏
〔3〕未控制点均匀分布线路〔隔50m〕
〔4〕线路两侧布置标记点
图311 布置接触网根底CPⅢ点
图312布置接触网支柱CPⅢ点
313隧道CPⅢ控制点布设
隧道里般布置电缆槽顶面85厘米边墙衬相邻CPⅢ点相距60米左右布置形式图313示
850mm
图 313隧道CPⅢ控制点布置图
32 CPⅢ测量标志埋设求
321 CPⅢ网点测量标志埋设
1〕桥梁局部：CPⅢ标志般埋设梁固定支座方防撞墙顶部中间线路方左右方偏差均±10mm预埋件中心线竖直方夹角5°然隔孔梁〔约65m处〕埋设相位置(图1)非标梁连续梁5070m处埋设CPⅢ标志量设置梁中间部位施工单位应相应防撞墙顶部预留直径5cm深10cm孔便安装CPⅢ预埋件者浇筑防撞墙时混凝土未凝固前直接安装预埋件
图1桥梁局部CPⅢ标志埋设
2〕路基局部：CPⅢ基座设置接触网杆根底侧50m左右设置CPⅢ标志埋设基座线路侧距设计轨道面方30cm处预埋件中心线水方偏5°(图2)做CPⅢ基座时基座相应位置预留直径5cm深10cm孔便安装CPⅢ预埋件CPⅢ根底端20*20钢筋接触网部钢筋连接牢固CPⅢ部钢筋详细尺寸见图成桩基座直径25cm
3〕隧道局部：埋设隧道边墙距离电缆槽顶85cm预埋件中心线水方偏5°安装预埋件时孔(图3)
322 CPⅢ测量标志安装求
图2路基局部CPⅢ标志埋设 图3213隧道局部CPⅢ标志埋设
CPⅢ建网时全站仪通CPⅢ目标点进行设站棱镜重复安装实际物理位置性测量精度直接影响CPⅢ网测量精度决定轨道板终调整精度运营维护方便根铁道部CPⅢ测量理方法相关规定京沪全线采种CPⅢ测量标志求CPⅢ控制点标志尺寸加工误差应005mm屡次重复性安装误差互换性安装误差应满足表321求
表321 CPⅢ标志安装精度求
CPⅢ标志
重复性安装误差
互换性安装误差
X
±03mm
±03mm
Z
±03mm
±03mm
Y
±03mm
±03mm
33 CPⅢ控制点编号
CP Ⅲ点编号定义：
1〕CP Ⅲ点公里数递增进行编号编号反映里程数
2〕CP Ⅲ点数字CPⅢ数字代码
3〕处线路行线轨道左侧标记点编号奇数处行线轨道右侧标记点编号偶数长短链段应注意编号重复
举例：
点编号
含义
数字代码
里程点位置
0440301
表示线路里程DK440范围线路前进方左侧CPⅢ第1号点3〞代表CPⅢ〞
0440301
〔轨道左侧〕奇数
1357911等
0440302
表示线路里程DK440范围线路前进方右侧CPⅢ第1号点3〞代表CPⅢ〞
0440302
〔轨道右侧〕偶数
24681012等
测站点编号
测站点编号定义：测站点编号应该日期编辑格式年月日某日第测站编号01某天测站测量编号次递增01直两位数举例：
点编号
测量日期
测站编号
09081501
01
09082608
08
两组面观测组组测站编号0125第二组2650类推
4 CPⅢ控制网测量
CPⅢ测量仪器应通国家定点机构鉴定效期全站仪必须满足精度求：
角度测量精确度：≤± 1″
距离测量精确度：≤± 1mm +2ppm
水准仪精度低DS1级优先采精密电子水准仪器
41 CPⅢ面控制测量
CPⅢ面控制测量应带目标动搜索测量动化全站仪：Leica 〔徕卡〕系列：TCA1201TCA1800TCA2003TRIMBLE S8等带动观测数采集功全站仪全站仪应动气象改正设备观测时适时输入气温气压台仪器应少配14棱镜前应棱镜进行检测棱镜编号相点固定棱镜进行观测
411全站仪机载软件选
满足高速铁路施工测量中基桩控制网(CPⅢ)建网测设求减少测量员工作强度提高测量工作效率全站仪机载软件应该具备特点：
1〕设置CPⅢ控制网外业数采集项限差包括：半测回零差2C差指标差2C互差指标互差水角互差竖直角互差距离互差等
2〕CPⅢ控制网外业数采集数项限差规定采集符合标准求质量合格CPⅢ控制网原始数
3〕采集程中建立严格实时质量控制体系实时检核项限差合格超限数求重测
4〕CPⅢ控制网外业数采集限差求采集数进行筛选终符合标准求质量合格CPⅢ控制网观测数保存规定数文件中
5〕时动保存观测程中原始观测数供事溯源分析
6〕观测数文件导入数处理软件时 CPⅢ网数处理系统软件相关限差规定原始观测数进行次检查筛选保证终参CPⅢ面控制网差计算观测数满足项限差规定合格数
412 CPⅢ面网外业观测
1〕 测量方法
CPⅢ控制网采设站交会网〔暂规称设站前方交会网〞〕方法测量测站测量测站前 2 x 3 CP Ⅲ点测量目标次测量应保证点测量3次测量方法见图
测站〔站点〕
CPⅢ控制点
CPⅢ点进行测量〔方角度距离〕
图4121 CPⅢ设站边角交会测量
CPⅢ控制点距离60m左右应80m观测CPⅢ点目标距离般150m左右超180m次测量开始前全站仪初始行中输入起始点信息填写测站记录表站测量3组完整测回应记录测站：T温度气压CPICPⅡ点目标点棱镜高测量温度气压改正输入测站线路长短链时应注意区分重复里程标记编号
2〕 精度指标控制
水角测量精度应求进行：
〔1〕水方：34
〔2〕测站CPⅢ标记点间距离：2测回
〔3〕观测项限差求应超表规定观测结果等权进行测站差
表4122 CPⅢ面网水方观测技术求
控制网名称
仪器等级
测回数
半测回零差
测回方2C互差
零前方值较差
2C值
CPⅡI面网
05″
3
6″
9″
6″
15″
1″
4
9″
9″
6″
15″
〔4〕距离观测应水角观测步进行全站仪动进行满足表精度求
表4123 CPⅢ面网距离观测技术求
控制网名称
测回
半测回距离较差
测回间距离较差
CPⅢ面网
3
±1mm
±1mm
距离测量测回全站仪盘左盘右测量次
〔5〕面测量根测量需分段测量测量范围CPICPⅡ点应联测
表4124CPⅢ面网技术指标
控制网名
测量方法
方观测中误差
距离观测中误差
相邻点相点位中误差
精度复测坐标较差
CPⅢ面网
测站边角交会
±18″
±10mm
±1mm
±3mm
413 CPICPⅡ控制点联测
级CPICPⅡ控制点联测时应600米左右间隔联测
1〕级CPICPⅡ控制点联测般情况应通少2线路测站见图
CPICP Ⅱ 控制点
图4131 CPⅢCPICPⅡ控制点联测示意图
2〕级CPICPⅡ控制点联测时保证棱镜常数统便动观测面CPICPⅡ点采球型棱镜解决CPⅢ专测量标志面CPICPⅡ点中问题须采专棱镜转换套筒套筒普通安装徕卡棱镜基座支架配套安装两种棱镜保证两种棱镜中心重合基座安放三脚架精确整中架设原CPⅠCPⅡ安放棱镜联测高等级控制点时应少观测3完整测回数
3〕CPⅢ网分区段测量相邻区段够满足CPⅢ网络测量高均匀性高精确度相邻区段少56CPⅢ点〔约360米重合〕起测量考虑差区域4公里宜
4〕CPⅢ观测应气象条件相拟稳定天气进行〔温差变化较湿度较阴天〕夜间观测应防止强热光源观测影响观测时段选择：
〔1〕应量选择风阴天进行
〔2〕应完全避开日出日落日中天前1时时段进行观测
〔3〕果允许首先应选择夜晚风时段观测
5〕现场记录
现场测量时必须记录测站实际情况测量中重数进行外业测量时应表填写
测站记录表
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测量单位： 天气：
测站编号
仪器高
温 度
气 压
测量点编号
棱镜高
备注
测量点编号
棱镜高
备注
测量点标记示意图
线路里程方
说明：测站编号CPⅢ轨道标记点编号应该示意图标记出
司镜： 记录： 年 月 日
414 CPⅢ网相邻测段投影带衔接测量
1〕 CPⅢ网相邻测段衔接测量
CPⅢ测量根施工需分段测量分段测量长度宜4km解决相邻测段衔接保证CPⅢ网络相精度相邻测段衔接观测时应该重复观测少6CPⅢ点作分段重叠观测区域便进行测段衔接重复观测点应该CPⅢ测量技术求进行保证点少观测三次
测段间衔接时前测段独立差坐标差值应该满足≤±3mm满足该条件测段CPⅢ网差时应该采段联测CPICPⅡ控制点重叠区域前测段CPⅢ点坐标进行约束差高程数处理时前测段独立差高程差值应该满足≤±3mm满足该条件采面坐标相方法进行差
2〕 CPⅢ网投影带衔接测量
解决相邻坐标系统衔接保证CPⅢ网络相精度坐标系统衔接观测时应该重复观测少800米CPⅢ点作分段重叠观测区域便进行测段衔接重复观测点应该CPⅢ测量技术求进行保证点少观测三次坐标系统换带处CPⅢ面网计算时应分采相邻两投影带CPICPⅡ坐标进行约束差分提供相邻两投影带两套CPⅢ网面坐标成果两套坐标成果应该满足CPⅢ相关测量精度求提供两套坐标CPⅢ测段长度800米
415 业数处理
设站CPⅢ测量中测量时必须全站仪动记录计算专数处理软件采软件必须通铁道部相关部门正式鉴定
观测数存储前必须观测数质量进行检核包括容：
仪器高棱镜高
观测者记录者复核者签名
观测日期天气等气象素记录
检核方法采手工程序检核观测数检核满足求时时提出重测检核误满足求时进行数存储提交数计算差处理CPⅢ网络面闭合差限差应满足表求
表4151 CPⅢ面闭合差限差
控制网名称
闭合差
CPⅢ面网
13500
数计算差处理必须采通铁道部相关部门正式鉴定软件计算报告中说明软件名称设站点CPⅢ点进行整体差差计算精度应满足表求
表2 CPⅢ面网差技术求
控制网名称
CPICPⅡ联测
CPⅢ联测
距离中误差
点位中误差
方改正数
距离改正数
方改正数
距离改正数
CPⅢ面网
40″
4mm
30″
2mm
1mm
2mm
表4153 CPⅢ面网差计算取位
控制网名称
水方观测值〔″〕
水距离观测值〔mm〕
方改正数〔″〕
距离改正数〔mm〕
点位中误差〔mm〕
点位坐标〔mm〕
CPⅢ面网
01
01
001
001
001
01
42 CPⅢ高程控制网测量
CPⅢ高程控制点面控制点点CPⅢ高程测量水准仪应通国家定点机构鉴定效期水准仪必须满足精度求：
1〕 仪器标称精度低DS1级
2〕 推荐徕卡DNA03天宝DINI03系列电子水准仪配备相应铟瓦尺
421 CPⅢ控制网高程测量
CPⅢ控制点高程测量采单程精密水准测量方法进行CPⅢ控制点间水准路线图图4211表保证相邻4CPⅢ点间构成闭合环外业观测时左边第闭合环4高差应该两测站完成闭合环三高差测站前前前前序测量
CPⅢ点级水准点高程联测时应采独立返精密水准测量方法进行观测路线图4212表
图4211 CPⅢ水准测量路线图
图4212 CPⅢ点级水准点联测图
1〕 外业观测
〔1〕严格精密水准测量观测方法进行观测
〔2〕测站水准标尺需助尺撑立直尺垫重量应符合相应等级水准测量规定标准
〔3〕站搬站前检查种指标否超限超限分析原立重测
〔4〕遇太阳天气注意伞
〔5〕 天观测完应该检查天测量数否中存问题果确问题必须合格数进行现场补测
422 CPⅢ高程控制网精度求
CPⅢ控制点水准测量应客运专线碴轨道铁路工程测量技术暂行规定2006[189] 中精密水准〞测量求施测CPⅢ控制点高程测量工作应CPⅢ面测量完成进行起闭二等水准基点测段联测应少2水准点
精密水准测量采满足精度求电子水准仪配套瓦尺仪器设备应鉴定期效期年年必须测量仪器精确度进行次校准天该仪器前根带软件仪器进行检验校准
1〕精密水准测量精度求
表4221精密水准测量精度求表〔mm〕
水准测量
等 级
千米水准测量偶然中误差M△
千米水准测量全中误差MW
限 差
检测已测段高差差
返测
符值
附合路线
环线闭合差
左右路线
高差符值
精密水准
≤20
≤40
12
8
8
4
注：表中L返测段附合环线水准路线长度单位km
2〕精密水准测量技术标准求
表4222精密水准测量技术标准
等级
千米高差全中误差〔mm〕
路线长度〔km〕
水准仪等级
水准尺
观 测 次 数
返较差
闭合差
〔mm〕
点
联测
附合环线
精密水准
4
2
DS1
瓦
返
返
8
注：①结点间结点高级点间路线长度应表中规定07倍
②L返测段附合环线水准路线长度单位km
3〕精密水准观测技术求
表4223精密水准测量技术求
等级
水准尺
类型
水准仪
等级
视距
〔m〕
前视距差〔m〕
测段前视距累积差〔m〕
视线高度〔m〕
精密水准
瓦
DS1
≤60
≤20
≤40
丝读数
≥03
DS05
≤65
注：①L返测段附合环线水准路线长度单位km
②DS05表示千米水准测量高差中误差±05mm
数字水准仪标尺两次读数差设限差两次读数测高差差执行基辅分划测高差差
423 桥面二等水准高程传递
桥梁较高二等水准测量桥困难段采量取仪器高棱镜高三角高程测量方法桥固定端埋设水准点A桥埋水准点B里采中间设站三角高程测量方法测量方法图4231表
二等水准桥操作方法：
二等水准高程引桥墩旁水准点B水准点B架设棱镜距离桥墩约30m～50m方架设全站仪具体距离视桥墩高度定保证全站仪观桥面顶棱镜时仰角30°仪器棱镜距离宜超100m应超150米首先观测水准点B棱镜垂直角观测4测回距离观测4测回然棱镜移水准点A样进行垂直角4测回距离4测回观测分计算两水准点仪器间高差两高差差水准点B水准点A间高差测量程应满足技术求：
表4231 中间设站三角高程测量技术指标
垂直角测量
距离测量
测回数
两次读书差〔″〕
测回间指标互差〔″〕
测回差〔″〕
测回数
测回读数次数
四次读数差〔mm〕
测回差〔mm〕
4
≤±50
≤±50
≤±50
4
4
≤±20
≤±20
操作程中应注意点：
1〕高程引桥墩旁〔水准点B〕时严格国家二等水准标准求执行
2〕全站仪架设位置两水准点距离应量相等桥墩应套棱镜中杆消量取棱镜高时带误差影响严禁三角架加基座架设棱镜
3〕全站仪应标称精度测角≤1″测距≤1mm+2ppm仪器
4)风利外业观测天气禁止作业
图4231中间设站三角高程测量示意图
5)仪器求：
〔1〕采TCA1800TCA2003 TRIMBLE S8等仪器配套棱镜 TCA1800TCA2003标称精度分1″1+2ppm05″1+1ppm
〔2〕仪器前需鉴定合格效期
〔3〕边长观测应进行温度气压等气象元素改正温度计测量精度低±05度气压测量精度低±5hpa
6)高程计算方法
全站仪分测出仪器A点B点竖角距离计算仪器A点仪器B点高差两高差差AB点间高差前已水准高程引B点样方便计算出水准点A高程
424 数差计算
水准测量野外作业结束观测数进行差前检查观测遗漏观测错误数应该时补测者重测严格计算精度指标：
1〕首先精密水准测量求计算返较差闭合差
2〕条水准路线测段返测高差符值计算偶然中误差MΔ
3〕水准网环数超20时环线闭合差计算MwMΔMw
MΔMw公式计算：
式中： △ — 测段返高差符值〔mm〕
L — 测段长〔km〕
n — 测段数
W — 项修正水准环线闭合差〔mm〕
N — 水准环数
返测高差附值公里偶然中误差满足求采严密差方式计算差计算取位表中精密水准测量规定执行
表4241精密水准测量计算取位
等级
〔返〕测距离总〔km〕
〔返〕测距离中数〔km〕
测站高差〔mm〕
〔返〕测高差总〔mm〕
〔返〕测高差中数〔mm〕
高程
〔mm〕
精密水准
001
01
001
001
01
01
5 CPⅢ网复测维护
51 CPⅢ网复测
CPⅢ控制网施测完毕轨道板精调时段时间间隔种然素素引起CPⅢ控制点轻微变形轨道精调作业前应该CPⅢ控制网进行复测复测技术求作业方法均建网测量时标准进行
511 CPⅢ面控制网复测
CPⅢ面网复测时采原测完全致测量方法进行观测站测量3组完整测回应记录测站：T温度气压CPICPⅡ点目标点棱镜高测量温度气压改正输入测站面控制网复测应符合求：
1)面控制网复测构网方式建网测量时保持致
2)约束差区段应原测相
3)相区段观测应量采台仪器相观测方法进行测量
4)联测级控制点CPICPⅡ方法数量应该原测网相
5)相邻测段衔接测量时重复观测CPⅢ点应原测相数处理方法原测相
6)投影带处衔接测量重复观测CPⅢ点应联测CPICPⅡ控制点应原测相坐标系统换带处CPⅢ面网计算时应分采相邻两投影带CPICPⅡ坐标进行约束差分提供相邻两投影带两套CPⅢ网面坐标成果两套坐标成果应该满足CPⅢ测量精度求提供两套坐标CPⅢ测段长度800米
7)CPⅢ点复测精度应满足表5113求复测坐标原测坐标差满足≤±3mm时采复测坐标原测坐标均值作成果假设复测坐标原测坐标差超±3mm时须复测数进行补测者重测确认原测坐标误者发生位移采复测坐标作成果
表5113 CPⅢ面网复测坐标拟表
控制网名
测量方法
相邻点相点位中误差
精度复测坐标较差
CPⅢ面网
测站边角交会
±1mm
±3mm
512 CPⅢ高程控制网复测
CPⅢ高程控制网复测应面网复测完成进行高程网复测精密水准测量方法技术指标进行应符合条件：
1)高程控制网复测水准路线建网测量时保持致
2)考虑约束差区段应原测相采原测相差软件方法
3)相区段观测应量采台仪器根固定观测员相观测方法进行测量
4)联测级水准点方法数量应该原测网相
5)相邻测段衔接测量时重复观测CPⅢ点应原测相数处理方法原测相
6)外业观测限差仪器里设置观测超限时动提示进行重测
CPⅢ高程控制网挂观测完毕应外业数作质量检核包括返测高差符值水准路线环闭合差公里水准测量偶然中误差公里全中误差检验限差满足表511求
表5121精密水准测量精度求表〔mm〕
水准测量
等 级
千米水准测量偶然中误差M△
千米水准测量全中误差MW
限 差
检测已测段高差差
返测
符值
附合路线
环线闭合差
左右路线
高差符值
精密水准
≤20
≤40
12
8
8
4
注：表中L返测段附合环线水准路线长度单位km
述种限差满足求采原测相软件方法进行严密差约束差两次测量CPⅢ点高程较差±3mm时采原测成果复测成果均值作成果果两次测量CPⅢ点高程较差超±3mm应CPⅢ高程网数进行补测者重测确认复测成果误时应复测成果作成果
52 CPⅢ控制网维护
CPⅢ网布设桥梁防撞墙路肩接触网根底线工程稳定性等原影响确保CPⅢ点准确CPⅢ点进行续轨道安装测量时次周围点进行校核特面布设稳定CPICPⅡ点进行校核便时发现处理问题时应加强永久CPⅢ点维护客运专线建成养护维修提供控制基准
6 结束语
CPⅢ测量作高速铁路施工核心技术控制网建立实施项复杂系统工程作项全新测量技术目前仅京津郑西武广等少数工程运测量程劳动强度精度控制严格气象条件求较高观测方法技术指标否优化值进步探讨
参 考 文 献
[1]客运专线碴轨道铁路工程测量暂行规定铁建设[2006]189号
[2]客运专线铁路碴轨道铺设条件评估技术指南〔铁建设[2006]158号〕
[3]国家二等水准测量标准GB128972006
[4]全球定位系统〔GPS〕铁路测量规程〔TB100541997〕
[5]全球定位系统〔GPS〕测量标准〔GBT183142001〕
[6]关进步加强铁路客运专线建设质量理指导意见铁建设[2021]246号
[7] 高速铁路工程测量标准〔征求意见稿〕
[8] 新建铁路工程测量标准〔报批稿〕
[9] 铁道部CPⅢ测量理方法
[10] 铁道部相关规定
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跃宝 李正云 程安文
〔中国水电集团京沪高铁三标段三工区七局〕
摘 ：适应高速铁路线路高稳定高性求线路必须具备准确线形参数碴轨道施工工艺复杂测量精度求极高测量方法常规控制测量采设站边角交会建立轨道控制网〔CPⅢ〕满足碴轨道测量精度求文精测网复测CPⅢ布设CPⅢ测量技术求系统介绍CPⅢ控制网建立实施
关键词：高速铁路精度CPⅢ控制网
1 工程概况
京沪高速铁路国中长期铁路网规划投资规模技术含量高项工程国第条具世界先进水高速铁路正线全长约1318公里京沪铁路走体行全线新建双线设计时速350公里初期运营时速300公里设置21客运车站京沪高速铁路桥梁长度约1140km占正线长度865隧道长度约16km占正线长度12路基长度162km占正线长度123全线铺设碴轨道约1268正线公里占线路长度962碴轨道约50正线公里占线路长度38全线总计5000hm2〔包括北京南站北京动车段胜关桥〕京沪高速铁路全线铺设缝线路碴轨道满足碴轨道结构高性求需全线建立CPⅢ控制网作碴轨道结构施工控制基准
2 测量容
〔1〕 精测网全面复测
〔2〕 CPⅡ加密测量
〔3〕CPⅢ面控制测量
〔4〕 CPⅢ高程控制测量
〔5〕CPⅢ控制网复测
3 CPⅢ控制点测量准备工作
碴轨道线根底工程工沉降求非常严格CPⅢ控制网测量应线工程沉降变形满足求碴轨道铺设条件评估通进行
〔1〕区段沉降变形观测评估通
〔2〕桥梁防撞墙路基接触网杆根底完成
〔3〕精测网复测完成复测报告评审通
〔4〕CPⅢ测量技术方案报批通
〔5〕CPⅡ加密点CPⅢ标志预埋完成
31 CPⅢ控制点布设
CPⅢ控制点距离布置般60m左右应80m离线路中线34米应成布设CPⅢ控制点布设高度应轨道面高度高30cm左右
311桥梁段CPⅢ控制点布设
桥梁段CPⅢ控制点布设直接梁固定端防撞墙顶面侧成开凿铅垂方安装孔(孔径50毫米孔深100毫米)然快干砂浆者锚固剂埋设立式基座标准32米简支箱梁两孔布置CPⅢ点相邻两CPⅢ点里程相距约64米24米简支箱梁两孔布置CPⅢ点相邻两CPⅢ点里程相距约49米32+48+32连续梁布置形式32米简支箱梁相40+64+40米连续梁孔梁固定端设置CPⅢ点64+100+64米连续梁64米跨固定端防撞墙处布置CPⅢ点100米跨跨中固定端布置CPⅢ点类型梁70米间距布置CPⅢ点基座埋设完成预埋件混凝土外表等高砂浆锚固剂稳定凝固
312路基段CPⅢ控制点布设
路基段CPⅢ直接布置接触网支柱假设接触网未完成施工线路两侧接触网底座钢筋混凝土成浇筑CPⅢ基桩基桩直径30厘米基桩顶面高外轨轨顶面30厘米图311示假设接触网已完成施工直接布置接触网支柱图312示相邻两CPⅢ基桩里程相距约50米基桩稳定基桩顶面开孔(孔径50毫米孔深100毫米)然快干砂浆者锚固剂埋设立式基座布置接触网支柱优点：
〔1〕接触网支柱根底安稳定
〔2〕点位易遭受破坏
〔3〕未控制点均匀分布线路〔隔50m〕
〔4〕线路两侧布置标记点
图311 布置接触网根底CPⅢ点
图312布置接触网支柱CPⅢ点
313隧道CPⅢ控制点布设
隧道里般布置电缆槽顶面85厘米边墙衬相邻CPⅢ点相距60米左右布置形式图313示
850mm
图 313隧道CPⅢ控制点布置图
32 CPⅢ测量标志埋设求
321 CPⅢ网点测量标志埋设
1〕桥梁局部：CPⅢ标志般埋设梁固定支座方防撞墙顶部中间线路方左右方偏差均±10mm预埋件中心线竖直方夹角5°然隔孔梁〔约65m处〕埋设相位置(图1)非标梁连续梁5070m处埋设CPⅢ标志量设置梁中间部位施工单位应相应防撞墙顶部预留直径5cm深10cm孔便安装CPⅢ预埋件者浇筑防撞墙时混凝土未凝固前直接安装预埋件
图1桥梁局部CPⅢ标志埋设
2〕路基局部：CPⅢ基座设置接触网杆根底侧50m左右设置CPⅢ标志埋设基座线路侧距设计轨道面方30cm处预埋件中心线水方偏5°(图2)做CPⅢ基座时基座相应位置预留直径5cm深10cm孔便安装CPⅢ预埋件CPⅢ根底端20*20钢筋接触网部钢筋连接牢固CPⅢ部钢筋详细尺寸见图成桩基座直径25cm
3〕隧道局部：埋设隧道边墙距离电缆槽顶85cm预埋件中心线水方偏5°安装预埋件时孔(图3)
322 CPⅢ测量标志安装求
图2路基局部CPⅢ标志埋设 图3213隧道局部CPⅢ标志埋设
CPⅢ建网时全站仪通CPⅢ目标点进行设站棱镜重复安装实际物理位置性测量精度直接影响CPⅢ网测量精度决定轨道板终调整精度运营维护方便根铁道部CPⅢ测量理方法相关规定京沪全线采种CPⅢ测量标志求CPⅢ控制点标志尺寸加工误差应005mm屡次重复性安装误差互换性安装误差应满足表321求
表321 CPⅢ标志安装精度求
CPⅢ标志
重复性安装误差
互换性安装误差
X
±03mm
±03mm
Z
±03mm
±03mm
Y
±03mm
±03mm
33 CPⅢ控制点编号
CP Ⅲ点编号定义：
1〕CP Ⅲ点公里数递增进行编号编号反映里程数
2〕CP Ⅲ点数字CPⅢ数字代码
3〕处线路行线轨道左侧标记点编号奇数处行线轨道右侧标记点编号偶数长短链段应注意编号重复
举例：
点编号
含义
数字代码
里程点位置
0440301
表示线路里程DK440范围线路前进方左侧CPⅢ第1号点3〞代表CPⅢ〞
0440301
〔轨道左侧〕奇数
1357911等
0440302
表示线路里程DK440范围线路前进方右侧CPⅢ第1号点3〞代表CPⅢ〞
0440302
〔轨道右侧〕偶数
24681012等
测站点编号
测站点编号定义：测站点编号应该日期编辑格式年月日某日第测站编号01某天测站测量编号次递增01直两位数举例：
点编号
测量日期
测站编号
09081501
01
09082608
08
两组面观测组组测站编号0125第二组2650类推
4 CPⅢ控制网测量
CPⅢ测量仪器应通国家定点机构鉴定效期全站仪必须满足精度求：
角度测量精确度：≤± 1″
距离测量精确度：≤± 1mm +2ppm
水准仪精度低DS1级优先采精密电子水准仪器
41 CPⅢ面控制测量
CPⅢ面控制测量应带目标动搜索测量动化全站仪：Leica 〔徕卡〕系列：TCA1201TCA1800TCA2003TRIMBLE S8等带动观测数采集功全站仪全站仪应动气象改正设备观测时适时输入气温气压台仪器应少配14棱镜前应棱镜进行检测棱镜编号相点固定棱镜进行观测
411全站仪机载软件选
满足高速铁路施工测量中基桩控制网(CPⅢ)建网测设求减少测量员工作强度提高测量工作效率全站仪机载软件应该具备特点：
1〕设置CPⅢ控制网外业数采集项限差包括：半测回零差2C差指标差2C互差指标互差水角互差竖直角互差距离互差等
2〕CPⅢ控制网外业数采集数项限差规定采集符合标准求质量合格CPⅢ控制网原始数
3〕采集程中建立严格实时质量控制体系实时检核项限差合格超限数求重测
4〕CPⅢ控制网外业数采集限差求采集数进行筛选终符合标准求质量合格CPⅢ控制网观测数保存规定数文件中
5〕时动保存观测程中原始观测数供事溯源分析
6〕观测数文件导入数处理软件时 CPⅢ网数处理系统软件相关限差规定原始观测数进行次检查筛选保证终参CPⅢ面控制网差计算观测数满足项限差规定合格数
412 CPⅢ面网外业观测
1〕 测量方法
CPⅢ控制网采设站交会网〔暂规称设站前方交会网〞〕方法测量测站测量测站前 2 x 3 CP Ⅲ点测量目标次测量应保证点测量3次测量方法见图
测站〔站点〕
CPⅢ控制点
CPⅢ点进行测量〔方角度距离〕
图4121 CPⅢ设站边角交会测量
CPⅢ控制点距离60m左右应80m观测CPⅢ点目标距离般150m左右超180m次测量开始前全站仪初始行中输入起始点信息填写测站记录表站测量3组完整测回应记录测站：T温度气压CPICPⅡ点目标点棱镜高测量温度气压改正输入测站线路长短链时应注意区分重复里程标记编号
2〕 精度指标控制
水角测量精度应求进行：
〔1〕水方：34
〔2〕测站CPⅢ标记点间距离：2测回
〔3〕观测项限差求应超表规定观测结果等权进行测站差
表4122 CPⅢ面网水方观测技术求
控制网名称
仪器等级
测回数
半测回零差
测回方2C互差
零前方值较差
2C值
CPⅡI面网
05″
3
6″
9″
6″
15″
1″
4
9″
9″
6″
15″
〔4〕距离观测应水角观测步进行全站仪动进行满足表精度求
表4123 CPⅢ面网距离观测技术求
控制网名称
测回
半测回距离较差
测回间距离较差
CPⅢ面网
3
±1mm
±1mm
距离测量测回全站仪盘左盘右测量次
〔5〕面测量根测量需分段测量测量范围CPICPⅡ点应联测
表4124CPⅢ面网技术指标
控制网名
测量方法
方观测中误差
距离观测中误差
相邻点相点位中误差
精度复测坐标较差
CPⅢ面网
测站边角交会
±18″
±10mm
±1mm
±3mm
413 CPICPⅡ控制点联测
级CPICPⅡ控制点联测时应600米左右间隔联测
1〕级CPICPⅡ控制点联测般情况应通少2线路测站见图
CPICP Ⅱ 控制点
图4131 CPⅢCPICPⅡ控制点联测示意图
2〕级CPICPⅡ控制点联测时保证棱镜常数统便动观测面CPICPⅡ点采球型棱镜解决CPⅢ专测量标志面CPICPⅡ点中问题须采专棱镜转换套筒套筒普通安装徕卡棱镜基座支架配套安装两种棱镜保证两种棱镜中心重合基座安放三脚架精确整中架设原CPⅠCPⅡ安放棱镜联测高等级控制点时应少观测3完整测回数
3〕CPⅢ网分区段测量相邻区段够满足CPⅢ网络测量高均匀性高精确度相邻区段少56CPⅢ点〔约360米重合〕起测量考虑差区域4公里宜
4〕CPⅢ观测应气象条件相拟稳定天气进行〔温差变化较湿度较阴天〕夜间观测应防止强热光源观测影响观测时段选择：
〔1〕应量选择风阴天进行
〔2〕应完全避开日出日落日中天前1时时段进行观测
〔3〕果允许首先应选择夜晚风时段观测
5〕现场记录
现场测量时必须记录测站实际情况测量中重数进行外业测量时应表填写
测站记录表
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测量单位： 天气：
测站编号
仪器高
温 度
气 压
测量点编号
棱镜高
备注
测量点编号
棱镜高
备注
测量点标记示意图
线路里程方
说明：测站编号CPⅢ轨道标记点编号应该示意图标记出
司镜： 记录： 年 月 日
414 CPⅢ网相邻测段投影带衔接测量
1〕 CPⅢ网相邻测段衔接测量
CPⅢ测量根施工需分段测量分段测量长度宜4km解决相邻测段衔接保证CPⅢ网络相精度相邻测段衔接观测时应该重复观测少6CPⅢ点作分段重叠观测区域便进行测段衔接重复观测点应该CPⅢ测量技术求进行保证点少观测三次
测段间衔接时前测段独立差坐标差值应该满足≤±3mm满足该条件测段CPⅢ网差时应该采段联测CPICPⅡ控制点重叠区域前测段CPⅢ点坐标进行约束差高程数处理时前测段独立差高程差值应该满足≤±3mm满足该条件采面坐标相方法进行差
2〕 CPⅢ网投影带衔接测量
解决相邻坐标系统衔接保证CPⅢ网络相精度坐标系统衔接观测时应该重复观测少800米CPⅢ点作分段重叠观测区域便进行测段衔接重复观测点应该CPⅢ测量技术求进行保证点少观测三次坐标系统换带处CPⅢ面网计算时应分采相邻两投影带CPICPⅡ坐标进行约束差分提供相邻两投影带两套CPⅢ网面坐标成果两套坐标成果应该满足CPⅢ相关测量精度求提供两套坐标CPⅢ测段长度800米
415 业数处理
设站CPⅢ测量中测量时必须全站仪动记录计算专数处理软件采软件必须通铁道部相关部门正式鉴定
观测数存储前必须观测数质量进行检核包括容：
仪器高棱镜高
观测者记录者复核者签名
观测日期天气等气象素记录
检核方法采手工程序检核观测数检核满足求时时提出重测检核误满足求时进行数存储提交数计算差处理CPⅢ网络面闭合差限差应满足表求
表4151 CPⅢ面闭合差限差
控制网名称
闭合差
CPⅢ面网
13500
数计算差处理必须采通铁道部相关部门正式鉴定软件计算报告中说明软件名称设站点CPⅢ点进行整体差差计算精度应满足表求
表2 CPⅢ面网差技术求
控制网名称
CPICPⅡ联测
CPⅢ联测
距离中误差
点位中误差
方改正数
距离改正数
方改正数
距离改正数
CPⅢ面网
40″
4mm
30″
2mm
1mm
2mm
表4153 CPⅢ面网差计算取位
控制网名称
水方观测值〔″〕
水距离观测值〔mm〕
方改正数〔″〕
距离改正数〔mm〕
点位中误差〔mm〕
点位坐标〔mm〕
CPⅢ面网
01
01
001
001
001
01
42 CPⅢ高程控制网测量
CPⅢ高程控制点面控制点点CPⅢ高程测量水准仪应通国家定点机构鉴定效期水准仪必须满足精度求：
1〕 仪器标称精度低DS1级
2〕 推荐徕卡DNA03天宝DINI03系列电子水准仪配备相应铟瓦尺
421 CPⅢ控制网高程测量
CPⅢ控制点高程测量采单程精密水准测量方法进行CPⅢ控制点间水准路线图图4211表保证相邻4CPⅢ点间构成闭合环外业观测时左边第闭合环4高差应该两测站完成闭合环三高差测站前前前前序测量
CPⅢ点级水准点高程联测时应采独立返精密水准测量方法进行观测路线图4212表
图4211 CPⅢ水准测量路线图
图4212 CPⅢ点级水准点联测图
1〕 外业观测
〔1〕严格精密水准测量观测方法进行观测
〔2〕测站水准标尺需助尺撑立直尺垫重量应符合相应等级水准测量规定标准
〔3〕站搬站前检查种指标否超限超限分析原立重测
〔4〕遇太阳天气注意伞
〔5〕 天观测完应该检查天测量数否中存问题果确问题必须合格数进行现场补测
422 CPⅢ高程控制网精度求
CPⅢ控制点水准测量应客运专线碴轨道铁路工程测量技术暂行规定2006[189] 中精密水准〞测量求施测CPⅢ控制点高程测量工作应CPⅢ面测量完成进行起闭二等水准基点测段联测应少2水准点
精密水准测量采满足精度求电子水准仪配套瓦尺仪器设备应鉴定期效期年年必须测量仪器精确度进行次校准天该仪器前根带软件仪器进行检验校准
1〕精密水准测量精度求
表4221精密水准测量精度求表〔mm〕
水准测量
等 级
千米水准测量偶然中误差M△
千米水准测量全中误差MW
限 差
检测已测段高差差
返测
符值
附合路线
环线闭合差
左右路线
高差符值
精密水准
≤20
≤40
12
8
8
4
注：表中L返测段附合环线水准路线长度单位km
2〕精密水准测量技术标准求
表4222精密水准测量技术标准
等级
千米高差全中误差〔mm〕
路线长度〔km〕
水准仪等级
水准尺
观 测 次 数
返较差
闭合差
〔mm〕
点
联测
附合环线
精密水准
4
2
DS1
瓦
返
返
8
注：①结点间结点高级点间路线长度应表中规定07倍
②L返测段附合环线水准路线长度单位km
3〕精密水准观测技术求
表4223精密水准测量技术求
等级
水准尺
类型
水准仪
等级
视距
〔m〕
前视距差〔m〕
测段前视距累积差〔m〕
视线高度〔m〕
精密水准
瓦
DS1
≤60
≤20
≤40
丝读数
≥03
DS05
≤65
注：①L返测段附合环线水准路线长度单位km
②DS05表示千米水准测量高差中误差±05mm
数字水准仪标尺两次读数差设限差两次读数测高差差执行基辅分划测高差差
423 桥面二等水准高程传递
桥梁较高二等水准测量桥困难段采量取仪器高棱镜高三角高程测量方法桥固定端埋设水准点A桥埋水准点B里采中间设站三角高程测量方法测量方法图4231表
二等水准桥操作方法：
二等水准高程引桥墩旁水准点B水准点B架设棱镜距离桥墩约30m～50m方架设全站仪具体距离视桥墩高度定保证全站仪观桥面顶棱镜时仰角30°仪器棱镜距离宜超100m应超150米首先观测水准点B棱镜垂直角观测4测回距离观测4测回然棱镜移水准点A样进行垂直角4测回距离4测回观测分计算两水准点仪器间高差两高差差水准点B水准点A间高差测量程应满足技术求：
表4231 中间设站三角高程测量技术指标
垂直角测量
距离测量
测回数
两次读书差〔″〕
测回间指标互差〔″〕
测回差〔″〕
测回数
测回读数次数
四次读数差〔mm〕
测回差〔mm〕
4
≤±50
≤±50
≤±50
4
4
≤±20
≤±20
操作程中应注意点：
1〕高程引桥墩旁〔水准点B〕时严格国家二等水准标准求执行
2〕全站仪架设位置两水准点距离应量相等桥墩应套棱镜中杆消量取棱镜高时带误差影响严禁三角架加基座架设棱镜
3〕全站仪应标称精度测角≤1″测距≤1mm+2ppm仪器
4)风利外业观测天气禁止作业
图4231中间设站三角高程测量示意图
5)仪器求：
〔1〕采TCA1800TCA2003 TRIMBLE S8等仪器配套棱镜 TCA1800TCA2003标称精度分1″1+2ppm05″1+1ppm
〔2〕仪器前需鉴定合格效期
〔3〕边长观测应进行温度气压等气象元素改正温度计测量精度低±05度气压测量精度低±5hpa
6)高程计算方法
全站仪分测出仪器A点B点竖角距离计算仪器A点仪器B点高差两高差差AB点间高差前已水准高程引B点样方便计算出水准点A高程
424 数差计算
水准测量野外作业结束观测数进行差前检查观测遗漏观测错误数应该时补测者重测严格计算精度指标：
1〕首先精密水准测量求计算返较差闭合差
2〕条水准路线测段返测高差符值计算偶然中误差MΔ
3〕水准网环数超20时环线闭合差计算MwMΔMw
MΔMw公式计算：
式中： △ — 测段返高差符值〔mm〕
L — 测段长〔km〕
n — 测段数
W — 项修正水准环线闭合差〔mm〕
N — 水准环数
返测高差附值公里偶然中误差满足求采严密差方式计算差计算取位表中精密水准测量规定执行
表4241精密水准测量计算取位
等级
〔返〕测距离总〔km〕
〔返〕测距离中数〔km〕
测站高差〔mm〕
〔返〕测高差总〔mm〕
〔返〕测高差中数〔mm〕
高程
〔mm〕
精密水准
001
01
001
001
01
01
5 CPⅢ网复测维护
51 CPⅢ网复测
CPⅢ控制网施测完毕轨道板精调时段时间间隔种然素素引起CPⅢ控制点轻微变形轨道精调作业前应该CPⅢ控制网进行复测复测技术求作业方法均建网测量时标准进行
511 CPⅢ面控制网复测
CPⅢ面网复测时采原测完全致测量方法进行观测站测量3组完整测回应记录测站：T温度气压CPICPⅡ点目标点棱镜高测量温度气压改正输入测站面控制网复测应符合求：
1)面控制网复测构网方式建网测量时保持致
2)约束差区段应原测相
3)相区段观测应量采台仪器相观测方法进行测量
4)联测级控制点CPICPⅡ方法数量应该原测网相
5)相邻测段衔接测量时重复观测CPⅢ点应原测相数处理方法原测相
6)投影带处衔接测量重复观测CPⅢ点应联测CPICPⅡ控制点应原测相坐标系统换带处CPⅢ面网计算时应分采相邻两投影带CPICPⅡ坐标进行约束差分提供相邻两投影带两套CPⅢ网面坐标成果两套坐标成果应该满足CPⅢ测量精度求提供两套坐标CPⅢ测段长度800米
7)CPⅢ点复测精度应满足表5113求复测坐标原测坐标差满足≤±3mm时采复测坐标原测坐标均值作成果假设复测坐标原测坐标差超±3mm时须复测数进行补测者重测确认原测坐标误者发生位移采复测坐标作成果
表5113 CPⅢ面网复测坐标拟表
控制网名
测量方法
相邻点相点位中误差
精度复测坐标较差
CPⅢ面网
测站边角交会
±1mm
±3mm
512 CPⅢ高程控制网复测
CPⅢ高程控制网复测应面网复测完成进行高程网复测精密水准测量方法技术指标进行应符合条件：
1)高程控制网复测水准路线建网测量时保持致
2)考虑约束差区段应原测相采原测相差软件方法
3)相区段观测应量采台仪器根固定观测员相观测方法进行测量
4)联测级水准点方法数量应该原测网相
5)相邻测段衔接测量时重复观测CPⅢ点应原测相数处理方法原测相
6)外业观测限差仪器里设置观测超限时动提示进行重测
CPⅢ高程控制网挂观测完毕应外业数作质量检核包括返测高差符值水准路线环闭合差公里水准测量偶然中误差公里全中误差检验限差满足表511求
表5121精密水准测量精度求表〔mm〕
水准测量
等 级
千米水准测量偶然中误差M△
千米水准测量全中误差MW
限 差
检测已测段高差差
返测
符值
附合路线
环线闭合差
左右路线
高差符值
精密水准
≤20
≤40
12
8
8
4
注：表中L返测段附合环线水准路线长度单位km
述种限差满足求采原测相软件方法进行严密差约束差两次测量CPⅢ点高程较差±3mm时采原测成果复测成果均值作成果果两次测量CPⅢ点高程较差超±3mm应CPⅢ高程网数进行补测者重测确认复测成果误时应复测成果作成果
52 CPⅢ控制网维护
CPⅢ网布设桥梁防撞墙路肩接触网根底线工程稳定性等原影响确保CPⅢ点准确CPⅢ点进行续轨道安装测量时次周围点进行校核特面布设稳定CPICPⅡ点进行校核便时发现处理问题时应加强永久CPⅢ点维护客运专线建成养护维修提供控制基准
6 结束语
CPⅢ测量作高速铁路施工核心技术控制网建立实施项复杂系统工程作项全新测量技术目前仅京津郑西武广等少数工程运测量程劳动强度精度控制严格气象条件求较高观测方法技术指标否优化值进步探讨
参 考 文 献
[1]客运专线碴轨道铁路工程测量暂行规定铁建设[2006]189号
[2]客运专线铁路碴轨道铺设条件评估技术指南〔铁建设[2006]158号〕
[3]国家二等水准测量标准GB128972006
[4]全球定位系统〔GPS〕铁路测量规程〔TB100541997〕
[5]全球定位系统〔GPS〕测量标准〔GBT183142001〕
[6]关进步加强铁路客运专线建设质量理指导意见铁建设[2021]246号
[7] 高速铁路工程测量标准〔征求意见稿〕
[8] 新建铁路工程测量标准〔报批稿〕
[9] 铁道部CPⅢ测量理方法
[10] 铁道部相关规定
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