CPIII轨道控制网介绍-(2)

CPⅢ轨道控制网测量及应用介绍中铁十一局集团技术部刘国雄湖北武汉2017.02.26前言意义：CPIII轨道控制网是为了适应铁路客运专线轨道的稳定性和平顺性，为了保证这些施工过程中的高精度，而相应建立的一套完整的精密测量体系。CPIII网从底座板施工开始涵盖轨道板精调、钢轨精调，后期运营维护等，贯穿整个无砟轨道施工期及运营维护期。概念：沿线路布设的平面/高程控制网，平面起闭于基础控制网（CPI）或线路平面控制网（CPII），高程起闭于线路水准基点，一般在线下工程施工完成并通过沉降变形评估后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。初识测量处理应用CPICPII加密CPIICPIIIGRP(CP4)无砟轨道精密控制测量体系按照三级布网控制，即：基础平面控制网CPI、线路控制网CPⅡ、轨道控制网CPⅢ。CPI主要为勘测、施工、运营和维护提供基准；CPII主要为勘测和线下工程提供基准；CPIII主要是为轨道铺设和线路维护提供基准。其中CPI、CPⅡ由设计布网施测，施工单位完成复测。轨道控制网（CPⅢ）是在CPⅠ、CPⅡ基础上建立沿线路两侧接触网立柱上布设的间隔50~60m的三维控制网，在线下工程施工完成后建立，为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基准，是贯穿整个无砟轨道质量的前提保证。用于II型板精调服务CPIIICPI、CPII、CPIII三网关系示意图CPI(基础平面控制网)沿线路走向布设，约4KM一对（个），按GPS静态相对定位原理建立，为全线（段）各级平面控制测量的基准。按铁路B级GPS测量要求施测。基线边方向中误差不大于1.3″，最弱边相对中误差1/180000；CPII（线路控制网）在基础平面控制网（CPI）上沿线路附近布设，约800~1000m一个，为勘测/施工阶段的线路平面控制和无砟轨道施工阶段轨道控制网的基准。采用GPS测量或导线测量方法施测，按铁路C级GPS测量要求施测。基线边方向中误差不大于1.7″，最弱边相对中误差1/100000；CPII加密(服务CPIII)为了高效/准确的建立CPIII控制网，当现场CPI/CPII控制点密度不能满足CPIII网测量要求或者不能与CPIII控制点通视时，需要设置加密点，加密点原则上采用GPS测量，在原精密平面控制网基础上按同精度内插方式加密。加密点应采用强制对中标，不允许与CPIII共点，每400~600米布设一个，沿线路左右间隔布设。桥梁部分的CPII加密点上桥，埋于桥梁固定端防撞墙顶端；路基部分在限界内埋设稳定，对空通视良好的柱桩墩，（离基础面1米以上）CPII加密观测要求同精测网原网要求，观测/数据处理均与原测CPII相同。平差后加密点CPII的点位精度应小于10mm，基线边方向中误差≤1.7″，最弱边相对中误差限差为1/100000；采用导线方式加密CPII网时应按同精度扩展方式加密CPI通视点对，导线附合长度不大于5公里，所采用仪器为测角精度不低于1″，测距精度不低于1mm+2ppm的徕卡系列全站仪施测，仪器应在鉴定有效期内。与相邻标段的CII加密网应衔接2个点，联测标段内的全部CPI点和部分CPII点，特殊情况CPII加密网不应短于8公里，联测的CPI点不少于3个。加密CPII成果设计单位评估通过吼方可使用。底部应加上对中几座CPIII控制网在为了适应铁路客运专线轨道的稳定性和平顺性，在基础控制网（CPI）和线路控制网（CPII）的基础上发展的为铺设无砟轨道提供基础的第三级控制网。CPIII布设沿线路方向每隔60米左右布置一对，路基一般布置在接触网支座上，桥梁每隔2跨布置在固定端，隧道布置在电缆沟上方30-50cm的内衬上。CPⅢ控制网数据采集采用自由设站边角联合观测方法，即：采用全站仪自由设站的测量模式对相邻的多个CPⅢ控制点进行多个测回的采集CPⅢ控制点的方向和边长信息。对于相邻测站，将重复观测3~4对CPⅢ点，以保证每个CPⅢ点都能被至少三组不相关的观测量所确定，从而可使相邻CPⅢ控制点之间达到极高的相对精度，满足无砟轨道铺设高平顺性的要求。CPIII控制网图形结构及样式CPIII预埋件CPIII棱镜连接杆CPIII高程连接杆棱镜CPIII标志重复性安装误差（mm）互换性安装误差（mm）X0.30.3Y0.30.3H0.20.2CPIII点埋设位置桥梁隧道车站路基桥梁上一般布置在桥梁固定支座端上方防撞墙顶端，直接在防撞墙顶面成对开凿铅垂方向的安装孔(孔径30毫米，孔深60毫米)，然后使用云石胶埋设立式基座，相邻两对CPIII点在里程上相距约60米(两片梁)，基座埋设完成后，基座外露部分不高于基桩顶面2毫米。特殊桥跨的CPIII点埋设如下：a、80米以内的连续梁跨中可不埋设CPIII点；b、80—120米的连续梁跨中应埋设一对CPIII点；120—180米的连续梁跨中应埋设两对CPIII点；跨中埋设有CPIII点时，应在同一片连续梁上的固定端埋设。一般路基地段宜布置在接触网杆基座上，浇筑接触网杆基础时按附图连同CPIII点基础一起浇筑，以保证CPIII点的稳定性。圆柱一般直径200mm，高600mm。在隧道两侧边墙上成对开凿安装孔(孔径25毫米，孔深60毫米)，开孔位置高于外轨轨顶面60厘米，然后使用云石胶埋设横插基座轴套，相邻两对CPIII点在里程上相距约60米。车站内贯通线一般埋设在站台廊檐上（埋设横插基座）。CPIII控制点编号规则CPIII平面测量使用仪器精度一般要求测角精度大于1秒，具备自动照准功能。高程测量仪器采用电子水准仪天宝S6/S8TCA2003TCRP1201+徕卡DNA03目前CPIII的平面采集软件有机载和手持之分，常用的机载软件主要有铁四院研发的“高速铁路精密控制网测量程序”常用的手持软件主要有西南交大的“CPIII数据采集软件CPIIIDMS“两种软件虽载体不同，但功能类似，都能达到多测绘测角的目的，其主要功能如下：测量采集软件设置观测参数设站配置度盘观测目标学习自动完成观测软件功能框图机载与手持测量软件限差设置界面沉降评估控制网复测控制网加密观测条件创造前提条件沉降变形观测与评估是确保高速铁路轨道结构铺设质量的关键环节CPIII建网前应对精测网进行全面的复测，为后期控制网加密提供可靠基准。CPII加密要求同等精测网原网要求，观测、数据处理均与原测CPII相同。观测前要对网形进行设计，原则上一个标段内CPII加密网应统一观测、统一平差，与相邻标段CPII加密网应衔接2个点，联测标段内全部CPI点和CPI中间的部分CPII点，特殊情况CPII加密网不应短于8公里，联测的CPI点不应少于3个，CPII加密点间的基线长度在600米左右为宜。现场无震动，无烟尘，无视线遮挡等准备工作CPIII测量检校仪器全站仪水准仪棱镜及连接杆培训岗前培训理论现场棱镜检校：固定连接杆轮流替换棱镜，记录数据，求均值与所测值之差。连接杆检校：固定棱镜轮流替换连接杆，记录数据，求均值与所测值之差。棱镜及连接杆的检校方法平面：0.3mm高程：0.2mm合格判断标准棱镜及连接杆检校全站仪主界面工具界面检查与校准界面组合校准界面仪器由于运输过程颠簸或内外温差较大会造成测量偏差，因此在每次测量开始前应将仪器拿出放置在外界环境中，使仪器温度与外界环境温度趋同。温度一致后检查仪器ATR照准精度，可通过观测目标值的2C及2V来确定，CPIII外业采集一般要求2C/2V不大于2秒。仪器校准一般进行组合校准即可，如遇到较好条件时可校准水平轴倾斜误差（a）（仰角大，距离短）全站仪检校距离条件：１号测站位于两标尺中点的精度在+１/-１米以内。２号测站距Ｂ尺的距离为２.５。测站设在两标尺之间的１/３距离处，并且两标尺之间的距离为４５-６０米。水准仪检校平面测量独立网观测8点法特点：每点连续观测4次，每次搬站60m,观测距离较短，精度较高，效率较低12点法特点：每点连续观测3次，每次搬站120m，联测CPII加密时距离较远，精度较低，效率较高CPIII平面测量的方法有8点法及12点法两种，8点法适用于施工干扰较大或观测条件较差时使用，8点法与12点法可以交叉。搭接观测与CPII联测与上一级控制点联测时应通过2或3个线路上的自由测站进行联测；测段之间搭接6对CPIII点，搭接处一般为CPII加密点作为起始或结尾。平面测量高程测量测站1：两尺立于1、2号，仪器架立在1、2、3、4点中心，后视2号前视1号，然后2号点尺移至3号，后视1号前视3号，完成后1号尺移至4号，后视3号前视4号，最后3号尺再回到2号，后视4号前视2号。下测站4号点尺不动，2号点尺移至3号，测量方法同测站1。高程测量方法有多种形式，一般采用如下图所示的水准路线形式进行。这样的水准路线可保证每相邻的四个CPIII点之间都构成一个闭合环。编号规则：线路里程方向从左往右；线路左侧按顺序分别编1、3、5、7，右侧2、4、6、8。观测点布设：在确定的高程传递点附近分别在桥墩侧面和对应桥梁固定支座端防撞墙上埋设CPIII专用标志，并绘制编号。且在高程传递处相邻200米处再布置一处高程传递点用水准仪测出高差与两段三角高程高差构成闭合环，环闭合差应满足4√L的要求。观测方法：桥墩侧面的CPIII标志通过电子水准仪从附近设计水准点引至。防撞墙上CPIII点通过全站仪同时观测桥墩侧面及防撞墙上CPIII点进行高程传递。高程测量三角高程上桥A点可与CPIII点公用（可视）桥墩高程测量时每测段至少需与3个二等水准点进行联测，形成检核。测量时可按上述方法将CPIII点之间全部联测完，然后再用于水准点附近的CIII点与水准点联测。高程测量CPIII与水准点联测CPIII测量注意事项成果棱镜温度、气压仪器现场环境段落划分季节加密点CPIII测量注意事项12CPIII测量注意事项345CPIII测量注意事项678CPIII测量注意事项91011CPIII测量注意事项121314处理依据123平面精度指标仪器等级测回数半测回归零差一测回内2C值互差同一方向值各测回互差DJ0.526”9”6”DJ139”9”6”水平角测量的精度控制网名称测回半测回距离较差测回间距离较差CPIII平面网2/3±1.0mm±1.0mmCPIII平面网距离观测技术要求平面精度指标CPIII平面网的主要技术指标控制网名称测量方法方向观测中误差距离观测中误差相邻点的相对中误差同精度复测坐标较差CPIII平面网自由测站边角交会±1.8”±1.0mm±1.0mm±3.0mm控制网名称闭合差CPIII平面网1/4000控制网名称方向改正数距离改正中误差CPIII平面网±3”±1.0mmCPIII平面网环的闭合差限差CPIII平面控制网无约束平差主要技术要求控制网名称与CPI、CPII联测与CPIII联测距离中误差方向改正数距离改正数方向改正数距离改正数CPIII平面网4.0”3mm3.0”2mm1mmCPIII平面控制网约束平差后的主要技术要求高程精度指标水准测量等级每千米水准测量偶然中误差MΔ每千米水准测量全中误差MW限差相邻CPIII点环闭合差往返测不符值附合路线闭合差左右路线高差不符值精密水准≤2.0≤4.0±18L8L4L精密水准测量的精度要求等级线路长度（km）水准仪等级水准尺观测次数往返较差或闭合差（mm）与已知点联测附合或环线精密水准2DS1因瓦往返往返4L精密水准测量的主要技术标准要求等级水准尺类型水准仪等级视距（m）前后视距差（m）测段的前后视距累计差（m）视线高度（m）精密水准因瓦DS1≤60≤2.0≤4.0≥0.45DS05≤65精密水准测量的观测技术要求高程精度指标等级两次读数之差两次读数所测高差之差精密水准≤±0.5≤±0.7垂直角测量距离测量不同观测组高差较差测回数两次读数差指标差互差测回差测回数前后视水平距离前后视距差两次读数差测回差4≤±1.0”≤±5.0”≤±2.0”4≤100m≤±5m≤±1.0mm≤±1.0mm≤±1.0mm高程精度指标三角高程观测的主要技术标准要求数据检核•主要检查半测回归零差、同一测回各方向2C互差、不同测回同一方向归零