铁道技术工程测量综述

铁路技术------工程测量工程测量1铁路技术------工程测量目录4．1施工测量的一般要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..44．1．1测量依据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..44．1．2测量的组织实施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44.1.3测量精度保证措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.44．1．4施工测量流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯44．2施工复测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54．2．1平面控制GPS点复测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54．2．2水准高程复测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯84．2．3线路平面位置和横断面复测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯103基本施工放样方法和精度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.114.3.1极坐标法测设点位的误差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯114.3.2极坐标法放样要点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯124．4路基、涵洞、站场、整体道床摊铺和铺轨施工放样方法⋯⋯⋯⋯⋯124.4.1一般路基放样方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯124.2整体道床摊铺和铺轨施工放样方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯134．5长大隧道及隧道群精密控制测量及细部放样方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯205.1洞内控制网布设及优化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯215.2洞内一等导线施测的注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯222铁路技术------工程测量5.3洞内细部放样及断面检测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯234．6桥梁的控制测量及施工放样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯234.61控制网的布设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..234.6.2墩台的放样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.244.6.3高程的传递⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.244．7变形及沉降观测⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.254.7.1系统的特点及优点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.254.7.2基准控制网的建立与优化设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯264.7.3监测点的分布和观测264.7.4自动变形监测系统的精度保证264．8竣工测量及资料整理26附表：测量仪器汇总表273铁路技术------工程测量整个施工过程的每一个环节都需要测量。测量成果的精度直接影响施工的正常进行。铁路客用专线要求 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 高，为了确保测量成果的高精度并为施工创造良好的先决条件。我们将采用以下施工测量 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。4．1施工测量的一般要求4．1．1测量依据：设计文件及《京沪铁路测量设计规范》、《铁路施工测量规范》、《工程测量规范》、《既有铁路测量规范》。4．1．2测量的组织实施局指挥部设精测大队，编制3人，配GPS，全站仪，动态GPSRTK等仪器。各工区设精测队，编制3-5人，配全站仪，动态GPSRTK等仪器。4．1．3测量精度保证措施a．要换人和换不同测量方法对已测和放样数据进行复核，复核结果符合测量规范>>要求。要形成三级复核制,确保数据的准确性.b.理论值和实际值的比较：对位于中线上的待测中桩，在测量前，按坐标法计算出两个中桩之间的理论值，测量完毕后，采用GPS系统测量两中桩间实际值，与理论值误差在《规范》允许范围内。c．专人保管，定期保养，保证测量仪器的测量精度。d.新购仪器在使用前按要求送具有鉴定资质的计量机构进行鉴定，未经检定的测量仪器不得进行测量作业.e.在使用过程中，按规定的鉴定期限进行鉴定，超过期限的仪器及时送检的，禁止在测量工作中使用。f.建立仪器鉴定台账和仪器使用台4铁路技术------工程测量g.在测量作业前，抽调素质高的技术人员和测量人员进行专门培训并经理论和操作技能考核合格，方能参加测量放样工作。h.在测量过程中，参加测量的人员进行认真分工，对于每一项工作，由专人负责，提高测量的配合熟练程度。i.建立测量成果审核、审查制度和移交签认制度。施工前复测及施工过程中的测量放样资料，要形成正式的测量成果，经项目总工复核和项目经理审批后，报监理单位和建设单位审查，在项目经理组织下，由项目总工负责测量成果的逐级交底，交接双方相互签4．1．4施工测量流程框图接桩仪器检定加桩埋设复测资料上报、待审批5铁路技术------工程测量路基施工放样大桥施工放样隧道施工放样变形及沉降观测整体道床及铺轨竣工测量上报竣工资料4．2施工复测4．2．1平面控制GPS点复测由于客运专线的测量精度要求高，设计上通常采用GPS进行控制测量，因此，在接到GPS控制点的移交后，应采用双频静态接收机对所有控制点进行复测和加密，目前按《京沪铁路测量设计规范》和原设计单位GPS网同样的精度施测，各种限差和精度要求以此为准。（1）准备工作根据设计院的交桩资料，对不在同一度带的坐标进行换带计算，必要时可以取任意带的中央子午线，拟定计划，准备人员、仪器和通讯交通工具，并对设计院所交的控制点踏勘一遍，对不稳定的桩或可能被破坏的桩进行加固或重埋，对大桥、6铁路技术------工程测量特大桥和长大隧道进行加密控制点选点和埋设，桩的材料与设计院的桩一致，点位应远离大功率的无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不小于400米，远离高压输电线，其距离不少于200米，附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，避开大面积水域和树林，选定点位后，应绘制点的示意图和作好点之记，且在1：2000图上标出其位置。采用双频静态GPS接收机，同时接收地平线以上不少于4颗卫星。最大GDOP值＜8。（2）GPS观测的网形设计由于是对设计单位的GPS控制点进行复测，所以网形基于设计单位的网形。在对GPS点的施测的过程中，应遵循以下三点：a、观测边至少能和其他边形成一个异步三角形；b、已知起算点，要以设计院布设GPS网时所用的高一级的三角点，不能用同精度的控制点作为已知起算点。c、参考站之间形成大地四边形线性锁，如图1所示：CK-01CK-03GPS-01GPS-02GPS-03GPS-04GPS-05GPS-06GPS-07GPS-08GPS-09线路位置CK-02CK-04图17铁路技术------工程测量图1说明：d、用四台仪器同步观测，二台仪器放在参考站CK-01、CK-02上，二台仪器放在移动站GPS-01、GPS-02上。e、CK-01和CK-02之间保证不少于2000米的距离。f、CK-01和CK-02与两个参考站同步观测，形成多个同步闭合环。g、参考站与参考站之间不超过15~20公里，否则移动参考站；数据处理采用随机携带的数据处理软件包进行数据处理。在进行数据处理之前，应分析已知数据，如果不在一个带内，还要进行换带计算。由于高速铁路的标段划分比较大，一般长度在100公里左右。而设计阶段是按高斯正行投影的30带或6带进行分带计算的。因为它既要满足大比例尺测图的需要，又要兼顾工程的需要。这样就会造成标段内投影长度变形增大从而影响放样精度.当长度变形值不大于2.5cm/km时,应采用高斯正形投影统一30带的平面直角坐标系统。统一30带的主子午线经度由东经750起,每隔30至东经1350。即用原设计资料。当长度变形值大于2.5cm/km时，就不能用原设计资料，可依次采用：投影于抵偿高程面上的高斯正形投影30带的平面直角坐标系统；高斯正形投影任意带的平面直角坐标系统，投影面可采用黄海平均海水面或城市平均高程面。3）10公里左右的小标段,可不经投影采用假定平面直角坐标系统在平面上直接进行计算。有关平面控制网的精度要求的概念为便于施工放样的顺利进行，要求由控制点坐标直接反算的边长与实地量得的边长，在长度上应该相等，即由上述两项归算投影改正而带来的变形或改正数，不得大于施工放样的精度要求。一般地，施工放样的方格网和建筑轴线的测量精度为1/5000～1/20000。因此，由归算引起的控制网长度变形应小于施工放样允许误差的1/2，即相对误差为1/10000～1/40000，也就是说，每公里的长度改正数，不8铁路技术------工程测量应该大于10～2.5cm。投影面和投影带选择的基本出发点在满足精度要求的前提下，为使测量结果一测多用，应采用国家统一30带高斯平面直角坐标系，将观测结果归算至参考椭球面上。即工程测量控制网应同国家测量系统相联系；当边长的两次归算投影改正不能满足上述要求时，为保证测量结果的直接利用和计算的方便，可采用任意带的独立高斯平面直角坐标系，归算测量结果的参考面可自己选定。为此可用以下手段实现：(a)通过改变Hm从而选择合适的高程参考面，将抵偿分带投影变形（称为抵偿投影面的高斯正形投影）；(b)改变ym从而对中央子午线作适当移动，以抵偿由高程面的边长归算到参考椭球面上的投影变形（称为任意带高斯正形投影）；(c)通过既改变Hm（选择高程参考面），又改变ym（移动中央子午线），来抵偿两项归算改正变形（称为具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影）。但在实际应用这种坐标系时，往往是选取过测区边缘、或测区中央、或测区内某一点的子午线作为中央子午线，而不经过上述计算。具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系该坐标系中，往往是指投影的中央子午线选在测区的中央，地面观测值归算到测区平均高程面上，按高斯正形投影计算平面直角坐标系。因此，这是综合第二、三两种坐标系长处的一种任意高斯直角坐标系。显然这种坐标系更能有效地实一现两种长度变形改正的补偿。假定平面直角坐标系当标段长度小于10公里左右时，可不进行方向和距离改正，直接把局部地球表面作为平面建立独立的平面直角坐标系。观测数据依外业实测为准，不加入人工干预，对未达到的计算精度要求的点，一律返工重测；各项精度检查应符合《京沪高速铁路测量规范》规定的要求，不符合则重测。GPS复测结束后，上报或保存外业观测 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 、原始观测数据、所采用的设计所交原始资料以及复测精度分析和技术报告。9铁路技术------工程测量4.2.2水准高程复测根据设计院提交的水准测量资料，如果设计提供的是三等水准精度，我们就必须采用二等水准点为起算点，运用数字水准仪按三等水准测量的精度进行全标段的水准复测；全线的水准测量应布设成附合型水准路线，其长度不宜远于50公里，长度在300米以上桥梁、500米以上隧道两端和大型车站范围内，应加设水准点；加密的水准点可与GPS点的控制桩共用，也可单独设置，单独加设的水准点一般距线路中线约100米~150米为宜，以避免施工干扰破坏，水准点应选在土质坚实、安全僻静、观测方便和利于长期保存的地方，标石埋设可采用混凝土先行预制、现场埋设或按标石埋设规格及用料数量进行现场浇灌埋设（参见《国家三、四等水准测量规范》附录A的有关规定执行）。三等水准测量观测应在标尺成像清晰稳定时进行，若成像欠佳则应缩短视线长度，其观测技术指标见下表（表1）：表1等视线长度前后视前后视距离视线高度级仪器类型视距距离差（m）累计差（m）（m）三徕卡DNA03数字水准仪≤100≤3.010.0≥0.3数字水准仪应采用条码铟钢尺读数；三等水准往返测高差不符值与附合路线闭合差限差见下表（表2）：表2等往、返测高差不两单程高差不附合线路闭合差检测原测段级符值符值平原山区高差之差三±12√K±10√K±12√L±15√L±15√R注：K为路线或测段长度（公里）；L为附合路线长度（公里）；R为检测测段10铁路技术------工程测量长度（公里）由往返测高差不符值计算的每公里水准测量的偶然中误差M△≤1.0mm。数据处理必须用专用软件，以严密平差方式进行，并得到成果及精度分析表；线路跨越江河、湖泊、沟渠其视线长度不超过200米时，应根据跨河宽度和仪器设备情况，选用跨河水准测量方法进行施测。对于地形复杂，山大沟深，几何水准测量法就操作困难，而且精度也难以保证，以前曾经对三角高程测量法进行过研究和比较。运用徕卡CTA测量机器人三角高程测量，可以达到同等级的几何水准测量的精度要求。三角高程主要应用在高差大、地形复杂或视距长的情况下，为了消除大气折光和地球曲率的影响，我们必须采用对向观测的方法。而长距三角高程的测量，由于交通工具的限制（不可能迅速搬站），我们必须采用两台标称精度为1〃级的全站仪同时进行对向观测（双测回），以便消除空气对流所产生的折光影响。利用徕卡CTA测量机器人三角高程测量，其优点在于自动照准棱镜，在无需照明的条件下夜间也可以进行观测，并且可以在极短的时间内正（倒）镜，双测16个数据（高差值），也就是说在大气透明度好且稳定的情况下，盘左（右）16个高差值（一般多于16个），仅用2～3分钟的时间就能完成，这样正倒镜观测一次仅需要五分钟左右，变换仪器高再观测一次，总共才用10多分钟。如果能迅速将仪器对换，又同时开始下一轮的观测，这样仅需要一个小时便完成了二个双测回。即使是交通不便，一般情况下上午可完成二个双测回，下午可完成二个双测回。当然选择阴天或者早晚时段或者夜间进行作业是必须考虑的，否则观测的高差极不稳定，那精度从何谈起。11铁路技术------工程测量根据上述的外观测条件，我们可以假定采用同时观测一段时间（大约10分钟）可以消除大气折光的影响，一般选择阴天，能见度较为理想状态。如果选择夜间进行观测，气流较稳定，则更有利观测精度的提高，我们把上述两种观测条件称为理想状态。在此基础上分析三角高程的精度仅考虑测角误差的影响。通过以前我们做过的测角误差分析和数理统计分析，得出徕卡CTA测量机器人的测角精度高于或接近其标称精度，并且观测速度快，夜间也可以作业，进行三角高程水准测量，采用与视距相对应的双测回数，可以保证其相应的精度等级，其结论如下：米以内，采用两个双测回满足三等水准的精度；1000米左右，采用4个双测回满足三等水准的精度；在实际观测过程中，取得所有观测双测回的平均值作为高差的最或然值。所有观测双测回平均值的差值其限差在2倍的全中误差范围内。对于特复杂地区的四等水准测量，可以用GPS高程拟合法替代测量。这方面有关机构已有科研成果。可参看《测绘通报》2006年第2、3、4期的相关 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 的介绍。4.2.3线路平面位置和横断面复测先对设计所提交的线路转角表、曲线要素及逐桩坐标，运用专用线路计算软件进行计算，经复核无误后，进行线路中桩放样和横断面的复测，最终计算出工程量。线路计算软件有许多版本，在这儿推荐北京威远图和南方公司的CASS系列。Fx4800计算器编程的复化辛普森公式简单易携带，很方便。用全站仪或者GPS实时动态RTK放样出中桩位置，误差可不超过1厘米，然后进行中桩的高程测量。中桩高程测量应起闭于水准控制点，其限差应满足±30√L；12铁路技术------工程测量中桩高程宜观测两次，其不符值不得超过±10mm，中桩高程测量可采用全站仪三角高程或RTK测量方法；横断面施测宽度和密度，应根据地形、地质情况和设计需要而定，一般应在曲线控制桩、百米标（桩）和线路纵、横向地形明显变化处测绘横断面，在大中桥头、隧道洞口、挡土墙等重点工程地段及不良地段，横断面应适当加密,应采用测量机器人与常规测断面法(皮尺、水准仪法)相结合的方法；横断面纵、横向比例尺应采用1/200。地面线一般应在现场点绘，采用测量机器人自动记录时，可室内绘图；(4)横断面测量视地形情况，如果植被不丰富，无大树遮挡，可运用GPS实时动态RTK进行横断面测量，其精度优于一般常规的水准仪、皮尺和花杆的作业方法，且可自动生成横断面图，效益大大提高。以上介绍了GPS平面控制、水准及横断面复测的方法和精度，那么，复测成果与原设计的差值在什么范围内就算复测合格呢？究竟应该采用原设计成果还是复测成果呢？对于这个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，以前的任何《测量规范》都没有明确说明，我们根据长期的测量工作经验，结合高速客运专线对精度要求很高的特点，提出以下的观点：1）GPS平面控制点即（x，y）坐标，当复测成果与原设计成果同一点的坐标互差值的均方值小于或等于复测时严密平差计算所给出该点的点位中误差的2倍时，就说明原设计资料准确，以后施工测量就用原设计成果即可，否则，就要上报业主以求解答或重测。即：m复=±√△x2+△y2≤±2m中2）水准控制点的复测的结果与原设计值的差值，若在同等级水准测量的误差允许13铁路技术------工程测量范围内时，即可采用原设计成果，否则上报业主，以求解答或重测。3）断面测量检测限差高程：±[（L/1000）+（h/100）]+0.1（m）距离：±[（L/100）+0.1]（m）式中：h—检查点至线路中桩的高差（m）；L—检查点至线路中桩的水平距离（m）。4.3基本施工放样方法和精度分析4.3.1极坐标法测设点位的误差放样引起的误差分析设m1为控制点误差的影响，m2为放样过程中产生的误差，则放样所得点位的总误差M为：M=√m12+m22=m2√1+（m1/m2）2虽然m1＜m2，故m1/m2＜1，将上式展成级数，并略去高次项，则有M=m21+m12/2m22），若使上式中1+m12/2m22=0.1，即控制点误差所引起的影响占总误差的10%，所以，m12=0.2m22,代入前式,可得m1≈0.4M。由此可以看出：当控制点引起的误差为总误差的0.4倍时,它使放样点的误差仅仅增加10%.因此,在实际工作中,对控制点的影响可忽略不计。点位放样误差（不考虑控制点的影响）极坐标测设点位的中误差可写成下列形式：mp2=ms2+S2（mβ″/ρ″）2由上可看出：测距误差ms一般很小，至少可达1/5万以上，拨角可采取精14铁路技术------工程测量密设角法，mβ可达2″，S可采取80米计，则所放线路控制桩的点位误差为±0.5mm。实际工作中，再考虑到仪器和反光镜对点误差（均视为±0.5mm），则所放出点的点位误差mp=±0.7mm。取mρ的两倍作为限差，则所放样的桩点的最大点位误差为±1.4mm。那么客运专线一般的精度要求是±2mm。可以看出，完全满足精度要求。4.3.2极坐标法放样要点放线时，尽可能利用导线点就近放样线路控制桩；对线路长大直线，所放出的线路控制桩的间距不宜太近，可控制在300~500米之间；为了减小定向误差，作为定向后视点尽可能避开短边，取大于300米以上的边作为定向后视点为宜。4.4路基、涵洞、站场、整体道床摊铺和铺轨施工放样方法4.4.1一般路基施工放样方法路基中线坐标要进行逐桩坐标计算，一般用专用软件，在电脑上计算成果：直线部分10米一个点，曲线部分5米一个点，然后，将全站仪置于GPS控制点上，后视能通视的GPS点，用仪器内部的放样程序按极坐标方式进行线路控制点位的放样，然后依据横断面设计文件，放出路基（堑）边坡角点，完成路基填筑的基本工作。随着路基的加高，每填一层土，必须放样出中桩及边桩，并进行中桩的高程测量，以掌握填土厚度等，如图2所示（其放样精度已在上一节说明了）。用动态GPSRTK放样时，可将基站随意架设在视野比较开阔的高处，然后求参数。再用内部线路生成程序直接放样。15铁路技术------工程测量GPS-01+100+110+120GPS-02线路走向GPS-03图24.4.2整体道床摊铺及铺轨的测量放样方法在路基站场修成后，整体道床摊铺和铺轨以前，要进行线路的贯通测量，由于高速铁路对轨道铺设的要求标准较高，要求点位放样精度为±2mm，同时这已到了铁路施工的最后阶段，因此，在路基和其他建筑物修成后，应进行线路贯通测量。为满足铺轨和运营中的检测和维修要求，应在路基上建立线路的平面和高程控制网作为整体道床摊铺、轨道铺设、检测和维修的依据。混凝土轨枕轨道以养路的省力化和高速运行的稳定性为目标，在无碴轨道的施工过程中，尽可能减小施工误差。混凝土道床误差要求混凝土底座：高＋5mm/－2mm，水平＋20mm/－20mm；混凝土道床板：高＋10mm/－15mm，水平＋30mm/－30mm；轨枕板承轨槽：±3mm轨道部分最终完成误差值（如下表）误差项目测量方法完成标准值（mm）备注16铁路技术------工程测量轨距轨距尺±1水平轨距尺±1高低10m弦量±2顺直10m弦量±24.4．2．1无碴轨道线路控制桩平面的测设1）每个线路控制桩都是三维系统（X，Y，H）；2）线路控制桩在直线段每10米设置一个，曲线段每5米设一个，与线路中线相距一定距离（究竟多远根据实际情况另定）平行布设；3）首先进行线路贯通的直线测量，精确测定曲线实际转向角，定出曲线起、终点ZH和HZ两点；4）夹直线地段由ZH和HZ两点垂直于直线测设夹直线地段的控制桩于路基上；5）精确测定夹直线两控制桩的水平距离，沿直线测设50米控制桩，则由这些控制桩控制线路中线的铺设；6）曲线地段（每5米一个桩）在ZH和HZ两控制点间的曲线首先测设线路中线桩（每10米一个桩）一般不能满足2mm/10mm轨向要求，当测设至曲线主点闭合时，联接边由于测量误差的积累，不能满足轨向要求，应将这一部分曲线的两控制点间进行点位调整，使之满足要求。然后由测设的曲线上各点，沿其法线方向与直线段平移同样距离，设置曲线地段线路控制桩（与曲线部分测设过程相反）；（7）由ZH点到HZ点，所测设的线路控制桩已构成附合导线，测量线路控制桩所17铁路技术------工程测量构成导线的边长和右角，按一般附合导线计算出线路控制桩各点的坐标，完成线路平面控制位置的测定。8）实际摊铺混凝土整体道床时,按以上测设的中桩作为混凝土施工平面和高程控制点。4.4．2．2线路控制桩高程的测定根据高速铁路轨道铺设标准，水平±2mm，高低±3mm/10m，现分析线路控制桩的高程测量的精度。点A、B是线路路基上相邻的两个控制桩，a、b是线路中线的对应的两点，如图3所示。abh1h3Ah2B图3假定a、b两点高程测设方式是：由A点测A~a两点，A~B两点的高差h1、h2；由B点测B~b两点的高差h3，可得a、b、B三点相对A点的高程（按最不利情况分析）：采用S3水准仪能否达到精度要求的分析设水准尺本身误差读数的影响为m1，水泡气泡居中的误差m2，读尺中误差为m3，该类仪器水准管分划值一般为20″，望远镜放大倍数为30，在此，限定视18铁路技术------工程测量线长度不超过80米，则有m1=±0.75mm；m2=±0.2×20/206265×80000=±1.6mm；m3=±60″×80000/30×206265=±0.8mm则第一次读数综合中误差为：m=√m12+m22+m32=±1.9mm因此，采用S3水准仪，要使每次读数综合中误差为±2mm是能够办到的，但要指出这主要考虑偶然误差的影响，在实际工作中，应力求消除其他各项系统误差，比如水准仪应检验校正完善，水准尺宜整体式，外界环境要好等。以上可知，在水准测量中，每次读数综合中误差为±2mm，h1、h2、h3的中误差m1=m2=m3=±3mm。设A点高程的中误差对b点高程的影响为±1mm，则b点高程中误差为√32+32+12=±4.4mm。则a、b两点高程差的中误差为√3.32+4.42=±5.5mm取△限=2mm，则△限=±1.1mm。显然，要求±2mm/10m的精度能够达到，在实际工作中，一次置镜便可测出B、a、b各点高程，视线长度不可能达到80米，所以，使用S3水准仪对该项的测量是可行的，这就避免了使用精密数字水准仪操作引起的繁琐，提高了工作效率。（1）底座砼摊铺后中桩恢复底座砼摊铺完成后，在初凝后未完全终凝前，适时凿除中桩处砼，凿除深度0.2~0.3米，宽度0.4×0.4米，并埋置砼桩，完成铺枕前的中桩恢复工作。桩的上底尺寸150mm×150mm，下底尺寸300mm×300mm，上埋置后底面采用水泥砂浆找平和调整高度，保证顶面高度略高于轨枕顶面，桩基脚采用底版同标号砼固定（见下19铁路技术------工程测量图）。中桩恢复流程图底座砼摊铺中桩处凿坑埋置砼桩砼固定桩基脚中桩复测（2）无碴轨道测量控制流程无碴轨道测量控制程序图20设护桩中桩破坏铁路技术------工程测量路基完成中桩、水平桩测设底板砼中线、水平技术交底放置1~6个月底板砼摊铺机施工中桩恢复完成基准值设置基准器中桩控制轨枕方向和标高调整轨枕板方向和标高CA砂浆灌注竣工移交21铁路技术------工程测量3）基准点的设置无碴轨道在施工过程中，应尽可能的减小施工误差，混凝土整体道床铺设后，轨道的矫正可能量，对座面式上下、左右为6mm左右，模板式原则上要求调整量为0，因此，在施工和保养时要求轨道的矫正量在mm等级，为了能够及时地进行矫正，方便采用直尺等进行直接测量，设置基准点非常必要。在设置基准点时，应反复测量和计算，确保基准器的设置精度为0，设定计划线，设置基准器，如下图。22水平测量计划钢轨水平、基准器高度铁路技术------工程测量挡台编号中心位置标记中线测量重要点横断面测量检查异常值返工及调整安装基准器基准器粗调中线、水平测量正式测定、计算和调整（曲线）基准器精调固定基准器完成检查和测量基准器保护23铁路技术------工程测量基准器设置构造图4.5长大隧道洞内精密控制测量及细部点放样方法高速客运专线对隧道的贯通误差要求很高，是常规《测量规范》规定贯通误差的1/3，这也就对洞外、洞内的控制测量及放样精度提出了很高的要求，由于洞外控制一般情况下运用整个线路的GPS控制网，所以，要提高贯通精度，用常规的支导线进洞控制法就不够满足要求，又由于隧道洞内施工作业繁忙，循环紧凑，工期紧，洞内炮烟和柴油车尾气使通视条件差，根据以上特点，我们必须打破常规的测量方法，洞内要按一等导线精度布设（测角中误差±0.7″，测边相对中误差1/200000），这样才能满足贯通误差的需要。而现行的《工程测量规范》还没有24铁路技术------工程测量对一等导线的施测技术操作细则及主要技术指标进行说明，所以我们根据精密导线的技术要求，结合高速客运的实际情况，制定了以下措施及细则。4.5.1洞内控制网的布设及优化（1）洞内控制导线若布设成等边直伸形，那么，隧道的横向贯通误差则主要受测角误差的影响，所以测角测边必须用高精度的徕卡CTA自动化全站仪，可大大提高测角测边精度。（2）隧道的横向贯通误差随着测站数的增加而增大，在保证洞内通风、照明、通讯问题解决的情况下，将边长尽量拉长，一以减小方位角传递误差，洞内导线边长布设为500米为宜。（3）旁折光对精密测角观测结果的影响是系统性的，因此，导线尽量沿隧道中线布设成等边直伸型的菱形多边形多环闭合导线网，每个导线环的边数不超过8条，这样构成的图形（图4），各点点位精度较导线各点点位精度更趋均匀。洞口1469117GPS06235810GPS07图425铁路技术------工程测量4）由于所布控制网导线点导线边长较长，不能满足施工需要，因此还需要建立第二级加密控制网，二级控制网的加密采用插点、插网的方法。5）所有观测原始数据，必须经过核校无误后，运用专用的严密平差程序计算，并进行精度分析和误差椭圆分析。6）洞内高程采用四等闭合水准路线，用数字水准仪施测，起闭于洞外三等水准点，经过严密平差后，方可使用。4.5.2洞内一等导线施测的注意事项1）作业前必须对测量机器人进行检验，并每年将仪器送计量部门进行检定；2）洞内导线点应埋设为混凝土包铜心桩，为确保其稳定，导线点应埋入隧道底基岩内，在隧道壁上做明显标记，便于找点，对于有轨运输的隧道，还应做标志牌注明导线点附近20米内禁止起道；3）导线折角的观测采用方向观测法，观测12~16测回，观测过程中的各项限差，要求严格按国家大地网一等导线测量的要求实施，测角过程应遵循精密测角的一般原则。4）测回间仪器和对中三角架多次整平置中，以减小仪器对中和目标偏心误差的影响，采用双照准读数，两次照准读数限差取为±0.5″；5）距离对向观测4测回，并在测边两端量取气象元素取平均值后对边长进行改正，气压读至66.66Pa，干湿球温度读至0.2℃，边长最后投影到隧道平均高程面上；6）照明采用碘钨灯，为消除照准目标的相位差，照明时半数测回在棱镜左侧照明，半数测回在棱镜右侧照明，以提高照准的准确精度；26铁路技术------工程测量7）在观测过程中，为确保各站之间的联系，应配备感应步话机、洞内通话距离可达5公里，可避免普通步话机洞内使用杂音大、音质差、音量小、长距离无法通话的缺点。测量过程中，尽量减少施工干扰，禁止喷混凝土，长时间保证通风，以确保观测条件良好；8）进洞导线相邻边长悬殊很大，若严格执行一测回中不得重新调焦的规定，则由于视差过大而影响照准精度，因此，这一测站可改变观测程序，对一个目标调焦后接连进行正倒镜观测，然后对准下一个目标，重新调焦后立即进行倒镜观测，如此继续，这样可以消除调焦透镜运行不正确的影响；9）洞内外温度、湿度相差很大，为使仪器内部温度与外界温度充分一致，仪器应开箱30分钟后方可进行观测，测距时应防止强灯光直接射入照准头，应经常檫净镜头及反射棱镜上的水雾；10）导线向前延伸时必须复核原有三个或以上控制点，确保无误后方可进行，每次观测采用的仪器、设备、观测方法、观测精度指标、观测条件、平差方法均相同。4.5.3洞内细部点位放样及断面检测有了以上的精密一等进洞导线的施测，控制点的精度有了保证，但是有了高精度的控制点后，如何提高隧道中线及其它放样点的精度呢？我们认为徕卡随机断面测量系统能很好解决问题。该系统由微型计算机与后处理软件组成，主要完成线路平、纵断面参数和理论断面的输入工作，自动按指定间距生成理论断面轮廓线上炮孔坐标，写入文件供机载软件读取，用于读取全站仪采集到的原始断面数据，换算成断面图形或数据报表，供分析、打印；本系统主要是针对隧道工程测量的特点而开发的，充分发挥全站仪、伺服马达27铁路技术------工程测量及免棱镜测距三者的优势，将隧道内几乎所有施工放样工作集成于一体，可应用于各种测量任务。仪器一般采用距离后交会的方式设站，可安置于隧道内任意部位，只需满足通视与测程两个基本条件，适用于隧道内施工干扰大的特点，一般只需两个人即可完成测量任务。本系统为适应某些施工单位在同一项目中同时施工多座隧道、多个衬砌断面的需要，可预先将各座隧道、隧道内所有理论断面上载到仪器内，在现场使用时，依现场实际选择相应工程理论断面行放样即可，正如前面所述，当将路基断面抽象为隧道断面时，随机检测功能同样适用于洞外路基工程。4.6桥梁的控制测量及施工放样4.6.1控制网的布设一般的桥梁位置附近都有GPS控制网覆盖，但是由于地形条件的限制，经常有GPS点不够直接放样桥墩台现象的出现，在这种情况下，就必须布设桥梁的单独的控制网。控制网的布设必须以GPS点作为原始起算点，并在同一个投影面内平差，根据桥的大小，难易程度，对大桥的控制网的精度要求也不一样。由于客运专线没有施工规范可查，所以根据其高精度的特点，比常规的控制网提高了一个等级，根据桥的大小和难易程度，一般分为二等、三等和四等网，一般网形布设成边角网或大地四边形网。运用计算机进行网的优化设计，且忌布成导线网，由于导线网的多余观测条件少，精度难以提高。水准网以四等附合水准路线的形式布设，用数字水准仪实测，即可满足要求，如图5。28铁路技术------工程测量31GPS15GPS16桥2梁4中心图5控制点位必须选在开阔、稳固、无干扰的地方，远离高压线、远离树林，埋石要按照《测量规范》的要求，做好标准桩子，观测设备用徕卡CTA自动化全站仪，各种限差要求按各等级三角测量的要求办，数据处理必须用专业软件，进行严密平差计算，对结果进行精度分析，并且绘制出误差椭圆图。4.6.2墩台的放样在墩台放样前，必须对设计图纸进行严密复核，对设计院所提交的墩台坐标要复算。然后根据中心坐标计算出墩柱边缘、支座中心、梁缝中心的坐标，实际施工中放样出这些点位。放样时对所用的控制点要求较严。所用的控制点一定要参看该点的误差椭圆图。如果该点的长半轴与桥轴线平行或垂直时，就不要用该点，若用该控制点放样的话，放样出的细部点误差较大，就满足不了要求。所以选用控制点一定要参看误差椭圆图。29铁路技术------工程测量4.6.3高程的传递在架梁或盖梁施工时，需要在盖梁顶上建立高程控制网。在地面上布设的水准点与盖梁顶都有一定的高度，如何快速、高精度将地面点的高程传递到盖梁上去呢？运用数字水准仪一般很难解决这个问题，这是因为盖梁与地面的高度所造成的。前面章节已经讨论过了测量机器人CTA三角高程的问题，在这儿，完全可以用此法解决这个问题。可采用不量仪器高和棱镜高的三角高程测量方法。笔者曾在以往的工程中运用该方法解决了好多同样的问题。要严格按规定操作，达到四等水准测量的精度要求是没有问题的。该方法必须注意以下几点事项：A、前后视距离控制在100米之内；B、不要在太阳曝晒的时候施测；C、视线要远离高压线、大面积水域等；D、前后视观测时不要调焦。当高程传递到盖梁上以后，对于支座、梁面等部位的高程放样可采用数字水准仪进行，可以满足±2mm的精度要求。4．7变形及沉降观测由于高速客运专线对路基、桥、隧等结构物沉降变形的要求特别高，一般变形观测误差允许值是±3mm。常规的全站仪和数字水准仪配合的变形沉降观测法，操作繁杂，速度慢，效率低，怎样才能高效、高精度的完成上述要求呢？徕卡CTA测量机器人可以满足要求。徕卡CTA测量机器人可以实现测量的自动化，它能自动目标识别、自动照准、自动测角测距、自动跟踪目标及自动记录，并能在1秒钟内完成一个目标点的观测。对高速客运专线这样测量工作比较繁忙、变形观测频率要求很高的大型工程来说，可以无人值守的全自动化的变形监测。30铁路技术------工程测量4．7．1系统的特点和优点1）可以自动进行气象改正，克服气象代表性误差，由于测量都是在预定的测站和地段进行，可以较为可能地求得大气改正的数学模型，从而有效地提高测量精度；2）建立高精度的参考站，采用随时改正的测量方案，可以消除和减弱各种误差和对测量机器人的影响，大幅度地提高精度。3）可以实现连续24小时自动监测，实时数据处理、分析、输出、提高图形，多点、多项目、全自动可视化。4）该系统测量的是被监测点的三维坐标，因此，根据设计方案的要求，可做全方位的预报，包括位移、沉降、挠度和倾斜等变形监测内容。4.7．2基准控制网的建立与优化设计基于高速客运专线高精度要求，基准控制网一般均布设成针对某一需要监测的结构物和路基段（含软土路基）的独立变形观测网，按照二等边角网的要求布设。用测量机器人进行角度和边长的观测。高程按二等几何水准测量的要求观测，并运用计算机对网型进行优化设计，并按严密平差的形式计算出基准网的成果和精度分析。4．7.3监测点的分布和观测测量机器人安置在基准网点上，对于桥墩和隧道的监测点，可以设置在墩身基础以上1米左右和隧道洞身上，并安装反射片，固定不动。而对于路基的监测点，一般应埋设水泥桩，水泥桩的标准按《工程测量规范》要求制做和埋设，并在其上放置棱镜，这样，测量机器人就会在电脑的控制下，自动照准目标棱镜，采集基准点、变形点的水平角，垂直角和距离数据，全自动地实时监测路基上监测点的三维31铁路技术------工程测量坐标，测量机器人会自动地进行监测结果的分析，并把结果输出。4．7．4自动变形监测系统的精度保证为了检验测量机器人自动监测的精度，曾经用自动化观测的直接结果和经过差分处理结果分别与常规测量结果对照分析：常规方法是全站仪和三等几何水准相结合。得出的结论是自动系统大大地提高了精度，尤其是高程的精度受气象和垂直折光影响得到了很好改正，完全可以满足高速客运专线与变形观测的需要。4．8竣工测量及资料整理全线铺通竣工后，应对整个线路进行一遍贯通测量，并消除断链，按照四等水准测量的精度，每1公里布设一个水准点，以供以后检修线路之用，并且整理上附表：测量仪器汇总表序号名称型号规格数量备注1GPS徕卡GPS12001套局指2GPSRTK拓普康Hiperpro1+22套工区3全站仪徕卡TCA18001秒1台工区4全站仪徕卡TC11022秒2台工区5全站仪拓普康GPT6022秒2台工区6电子水准仪徕卡NAK20.3mm2台工区32铁路技术------工程测量7普通水准仪2.5mm12台工区89101112131415161718192033