城市轨道交通工程轨道精密测量技术(武汉锐进).doc
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1、城市轨道交通工程轨道精密测量技术武汉锐进铁路发展有限公司2015年5月1 引言CP控制网是高速铁路建设过程中所布设的第三级测量控制网,一般在线下工程施工完成后施测,主要为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基准。CP控制网采用自由设站、边角交会网的测量方法,改变了传统控制网测量需要提供起始边的作业模式。CP控制网测量通过相邻测站重叠观测多个CP点,获得测站和CP点间的强相关性,在每个测站点进行多目标多测回测量,以减小观测误差,从而实现CP控制点间较高的相对精度。同时由于采用了具有自动照准、自动记录、自动计算的全站仪进行观测,CP测量自动化程度较高,操作也相对简便。CP测量技术已经在我国高铁领域得到了
2、广泛应用。当前,我国城市轨道交通处在一个快速发展的时期。为了提高城市轨道交通铺轨精度,保证轨道平顺性和列车运行的稳定性,开展CP控制网测量技术在城市轨道交通测量领域的应用研究、利用高速铁路轨道精密测量技术指导城市轨道交通施工,具有非常积极的意义。目前轨道控制网测量(铺轨CP测量)已在上海、武汉、宁波等地区得到了广泛应用。传统的地铁铺轨需要布测控制基标以进行加密基标的测设,再依据加密基标来调整轨道。一般控制基标测量需要经初测、穿线测量和调线测量三个过程,极其繁琐。加密基标曲线段每5m,直线段每6m一个点,在调轨过程中存在因距离较长而降低了相对精度,因此控制基标虽然精度高,但实际调轨时的相对精度却
3、较差,而且操作难度大、工作量繁重。建立轨道控制网(铺轨CP测量),能用相对高精度和特制的轨道测量系统来实现直接精确调轨。轨道测量系统由高精度自动测量全站仪对CPIII控制点进行观测,按自由设站方法确定仪器中心的三维坐标。实时自动的测量轨道测量小车的位置,根据轨道的设计参数,确定与设计中线的偏差,测量精度比传统测量提高数倍,且效率大幅提高。2 轨道控制网测量(铺轨CP测量) 2.1 轨道控制网(铺轨CP测量网)是为调线调坡测量、设备安装测量、轨道的铺设、轨道的精调、沉降变形监测和运营维护提供统一的控制基准,应在隧道贯通或桥梁架设完毕及沉降变形评估后实施。 2.2 轨道控制网(铺轨CP测量网)应附
4、合于线下工程施工使用的GPS点、精密导线点、二等水准点或联系测量的平面和高程点,测设前须对平面和高程点进行复测。 2.3 轨道控制网(铺轨CP测量网)建立对已知点的要求 轨道控制网(铺轨CP测量网)测量之前须对平面和水准起算点进行复测和精度检核。 1 当以既有导线控制点(调线调坡导线或贯通测量导线)等高等级的线路控制点为已知点时,须对联测的平面及高程起算点进行稳定性分析和精度检核,剔除带有粗差的起算点, 当稳定的平面及高程皆起算点不少于2个时,以稳定的起算点进行约束平差计算。当既有精密导线点精度不满足约束平差的要求时,则应在既有控制网的基础上,进行平面加密点的布设和测量。 2 地下平面加密点采
5、用精密导线网方法进行测量,主要技术要求如表2.1所示表2.1 精密导线测量的主要技术要求平均边长(m)导线总长度(km)每边测距中误差(mm)测距相对中误差测角中误差()测回数方位角闭合差()全长相对闭合差相邻点的相对点位中误差(mm)I级全站站仪II级全站仪3503561/600002.5465n1/350008注:n为导线的角度个数。3 高程测量采用精密电子水准仪布设单水准路线或水准环线的方法进行测量,外业测量执行精密水准测量技术要求。 4 在施工建设期间,地下平面控制点或加密点测量应通过车站施工竖井与地上卫星定位控制网进行联系测量,其测量内容主要包括地面近井导线测量、井上井下联系三角形测
6、量、地下近井导线测量。 5 为满足地面(路基、高架)上轨道控制网(铺轨CP测量网)测量的要求,应依据既有地面卫星定位控制网,在桥上沿线路方向按照600800m点间距进行地面GPS加密点测设。 地面GPS加密点采用GPS方法进行测量,主要技术要求如表2.2所示。 表2.2 地面GPS加密点测量主要技术要求2.4 轨道控制网(铺轨CP测量网)应沿线路成对布设,兼顾建设、运营需要。纵向网点间距宜为3060米,参照本规范附录A.1的要求,埋设于地下隧道侧墙上、站台廊檐侧面、U型梁两侧上冀缘侧面、敞开段接触网杆内侧等不被遮挡位置,相邻CP点应大致等高,并高于轨道基础底部1.21.5m左右。 2.5 轨道
7、控制点(铺轨CP点)应设置强制对中标志,标志连接件的加工误差不应大于0.05mm, 同一条线路或同一个城市应采用统一的CP棱镜组件,棱镜组件的安装精度应满足表2.3的要求。标志元器件加工要求按照附录A.2执行。 表2.3轨道控制点标志棱镜组件安装精度要求2.6 轨道控制点号和自由测站的编号应唯一、便于查找。编号规则参照附录A.3,现场标识按附录A.4执行。 2.7 轨道控制网测量(铺轨CP测量)使用的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)。 2.8 轨道控制网(铺轨CP测量网)观测前须按要求对全
8、站仪进行检校,并按表2.3的精度要求对棱镜组件进行重复性和互换性检核,作业期间仪器须在有效检定期内。边长观测应进行温度、气压等气象元素改正,温度读数精确至0.2,气压读数精确至0.5hPa。 2.9 轨道控制网(铺轨CP测量网)按自由测站边角交会方法施测;自由测站的编号唯一,编号规则参照附录A.5执行,测量网型结构如附录B.1所示。每个自由测站观测4对CP点,测站间重复观测3对CP点;自由测站间距一般约为3060m,自由测站到控制点的最远观测距离不宜大于120m;每个CP点应保证有三个自由测站的方向和距离观测量,并按本规范附录B.3的要求填写观测手簿,记录测站信息。 2.10 轨道控制网(铺轨
9、CP测量网)平面网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测,如分组观测,应采用同一归零方向,并重复观测一个方向。水平方向观测应满足表2.4的规定。表2.4轨道控制网(铺轨CP测量网)平面网水平方向观测技术要求2.11 轨道控制网(铺轨CP测量网)距离观测采用多测回距离观测法,应满足表2.5的规定。 表2.5轨道控制网(铺轨CP测量网)平面网距离观测技术要求注:距离测量一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程。2.12 轨道控制网(铺轨CP测量网)中,地上段应每隔800m左右联测一个既有的精密导线点或GPS点,地下段应每隔1km左右联测一个联系测量的平面控制点。与平面起算点联测时,应至少通过两个或两
10、个以上连续的自由测站进行联测。自由测站至平面起算点的距离不宜大于120m。当起算点密度和位置不满足轨道控制网(铺轨CP测量网)联测要求时,增设平面起算点。2.13 平面测量可根据施工需要分段测量,分段测量的区段长度不宜小于2km,区段间重复观测不应少于4对控制点,区段接头不应位于车站范围内。区段之间衔接时,前后区段独立平差后重叠点坐标差值应3mm。满足该条件后,采用约束平差或余弦平滑方法进行区段接边处理。 2.14 为保证轨道控制网(铺轨CP测量网)的测量精度和成果处理质量,数据采集和数据处理软件应全线统一,采用的软件必须通过主管部门评审或鉴定。 2.15 平面数据处理时,应采用数据处理软件对
11、外业观测数据再次进行质量检查,检查合格后方可进行平差,先采用独立自由网平差,再采用合格的平面起算点进行固定约束平差。平面自由网平差后应满足表2.6的规定,平面约束网平差后应满足表2.7的规定,对不符合精度要求的,要分析原因并进行返测。表2.6轨道控制网(铺轨CP测量网)平面自由网平差后的主要技术要求表2.7轨道控制网(铺轨CP测量网)平面约束网平差后的主要技术要求2.16 坐标换带处平面网计算时,应分别采用相邻两个投影带的平面起算点进行约束平差,并分别提交相邻投影带两套平面网的坐标成果。两套坐标成果都应满足表3.6、表3.7的要求。提供两套坐标的区段长度不应小于500m。 2.17 轨道控制网
12、(铺轨CP测量网)平面网复测采用的网形和精度指标应与原测相同。轨道控制点复测与原测成果的X、Y坐标较差应3mm,且相邻点的复测与原测坐标增量X、Y较差应2mm。较差超限时应分析判断超限原因,确认复测成果无误后,应对超限的轨道控制点采用同精度内插方式更新成果。坐标增量较差按下式计算: Xij=(XjXi)复(XjXi)原Yij=(Yj Yi)复(YjYi)原2.18 轨道控制网(铺轨CP测量网)高程测量按二等水准等级要求施测。在高架段和敞开段,应采用水准测量观测;在地下隧道段,可采用自由测站三角高程测量,与平面测量合并进行。 2.19 轨道控制网(铺轨CP测量网)高程水准测量,应采用DS1电子水
13、准仪,观测应满足表2.8和表2.9要求。表2.8水准观测的主要技术要求表3.9水准观测的测站限差(单位:mm)2.20 轨道控制网(铺轨CP测量网)高程测量应附合于既有的线路水准控制点上,每1公里左右联测一个线路水准控制点,水准路线附合长度不宜大于2km。 2.21 采用水准测量方法进行高程测量时,按本标准附录B.2的矩形环单程水准网构网观测。轨道控制网(铺轨CP测量网)水准网与线路水准基点联测时,应按二等水准测量要求进行往返观测。 2.22 高架段水准测量中,当桥面与地面间高差大于3m,线路水准基点高程直接传递到桥面CP点上困难时,宜采用不量仪器高和棱镜高的中间设站光电测距三角高程测量法传递
14、, 如附录C所示,外业观测应符合表2.10的规定。仪器与棱镜的距离一般不大于100m,最大不得超过150m,前、后视距差不应超过5m。中间设站光电测距三角高程传递应进行两组独立观测,观测时棱镜高不变,准确测量温度、气压值进行边长改正,两组高差较差不应大于2mm, 满足限差要求后,取两组高差平均值作为传递高差。 表2.10中间设站光电测距三角高程测量外业观测技术要求2.23 轨道控制网(铺轨CP测量网)水准测量应对相邻4个CP点所构成的水准闭合环进行环闭合差检核,环闭合差不得大于1mm。 2.24 轨道控制网(铺轨CP测量网)高程测量可根据需要分段测量,分段测量的区段长度不宜小于2km,区段间重
15、复观测不应少于2对CP点。区段之间衔接时,前后区段独立平差的重叠点高程差值应3mm,满足该条件后,采用约束平差方法进行区段接边处理。 2.25 高程数据处理时,应采用数据处理软件对外业观测数据进行质量检查,合格后进行闭合差计算,精度满足表2.11要求后方可进行平差计算,对不符合精度要求的,要分析原因并进行返测。 表2.11高程测量水准路线的精度要求(mm)2.26 轨道控制网(铺轨CP测量网)高程平差后,高程中误差不应大于2mm,相邻点高差中误差不应大于1mm。2.27 轨道控制网(铺轨CP测量网)三角高程测量应符合下列要求: 1 在地下隧道段,轨道控制网(铺轨CP测量网)高程测量可以利用平面
16、测量的边角观测值,采用自由测站三角高程测量方法与平面测量合并进行。测量仪器、测量方法均与平面测量相同。 2 轨道控制网(铺轨CP测量网)相邻点至少需在三个不同的自由测站点进行同时观测,相邻点高差值互差小于3mm时,取距离加权平均值做为最后的高差值。 3 轨道控制网(铺轨CP测量网)自由测站三角高程的观测,除满足平面网的外业观测要求外,还应满足表2.12的规定。 表2.12轨道控制网(铺轨CP测量网)自由测站三角高程外业观测的主要技术要求4 轨道控制网(铺轨CP测量网)自由测站三角高程网应附合于水准基点,每1km左右与水准基点进行高程联测。与水准基点的联测采用水准测量时,应按二等水准测量要求进行
17、往返观测;与水准基点的联测采用三角高程测量时,应在水准基点上架设固定高度的棱镜,并在不同的三个自由测站对其进行观测。 5 轨道控制网(铺轨CP测量网)自由测站三角高程网应进行环闭合差和附合路线闭合差统计,并计算每千米高差偶然中误差和每千米高差全中误差,各项指标应符合表3.11的要求。 6 轨道控制网(铺轨CP测量网)自由测站三角高程网应采用水准基点进行固定数据严密平差,平差后的各项精度指标应满足表2.13的规定。 表2.13 轨道控制网(铺轨CP测量网)自由测站三角高程网平差后的精度指标2.28 轨道控制网(铺轨CP测量网)高程复测采用的网形和精度指标应与原测相同。控制点复测与原测成果的高程较
18、差3mm,且相邻点的复测高差与原测高差较差2mm时,采用原测成果。较差超限时应分析判断超限原因,确认复测成果无误后,应对超限的轨道控制点采用同级扩展方式更新成果。 2.29 轨道控制网(铺轨CP测量网)平面网和高程网的平差计算取位,应分别按表2.14和表2.15的规定执行。表2.14平面测量计算取位表2.15高程测量计算取位3 铺轨施工测量3.1 铺轨施工测量包括轨道安装测量、道岔安装测量和长精调测量等,测量应以轨道控制网(铺轨CP网)为基准,施工前应对轨道控制网(铺轨CP网)测量成果进行评估,确保数据的准确。3.2 利用轨道控制网(铺轨CP网)进行铺轨施工测量前,应将调线调坡完成的平面、纵断
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