沪宁沪杭高铁轨道维护基点测量技术方案.doc

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1、密级：AAA沪宁、沪杭高铁维护基点平面位移长期监测项目设计书2010年12月08日密级：AAA沪宁、沪杭高铁轨道维护基点测量技术方案上海铁路局二一年十月目录1工程概况12采用的技术规范及规程13测量范围、内容及完成时间要求14测量技术方案24.1 轨道基准点的编号、布设与标志24.2 轨道维护基准点平面测量44.3轨道维护基准点高程测量54.4 轨道维护基点横向偏差测量8附件1：高速铁路维护基点向偏差量测手簿151工程概况沪宁城际客运（以下简称沪宁线）、沪杭客运专线（以下简称沪杭线）两条高速铁路运营期间，应定期对维护基点的平面位置和高程进行量测，以获取各维护基点的空间位置变化量。为高铁运维部门

2、提供轨道检测基础数据。本次测量是对两条线的轨道维护基点平面位置和高程进行初始测量。2采用的技术规范及规程（1）TB 106012009高速铁路工程测量规范；（2）GB500262007工程测量规范；（3）JGJ82007建筑变形测量规程；（4）GB/T24356-2009测绘成果质量检查与验收。3测量范围、内容及完成时间要求本次测量的内容为轨道维护基点的平面和高程。本次测量的对象为沪宁、沪杭两条高速铁路正线上的所有轨道维护基点，预计工作量为见表31。 单项 名称 线路长（km）维护基点个数（个）备 注沪宁线300.07约11358沪杭线153.72约4874合 计453.79约16232表31

3、：预计工作量4测量技术方案4.1 轨道基准点的编号、布设与标志 轨道维护基准点编号 轨道维护基准点编号共6位数，第1位用字符表示上下行，上行用“S”表示，下行用“X”表示，第2、3、4 位用点位连续里程的公里数表示，第5，6 位为流水号，0199 号数循环。由小里程向大里程方向顺次编号。 轨道维护基准点编号标绘于沿大里程方向与轨道维护基准点相邻的轨道板上，具体位置在轨道板靠上下行线路中心的一侧，如下图1所示： 轨道维护基点标示位置图1 轨道维护基点标示位示意图点号标志采用黄色油漆喷写点号。点号标牌规格为30cm15cm，注明维护基点编号，喷写时使用统一规格的字模、字高6cm，见图2 。X022

4、18 图2 轨道维护基点点号标识4.1.2 轨道维护基准点布设与标志 轨道维护基点应埋设在凸型挡台或二轨道板结合部中心，如下图3所示，按每60米左右布设一个，原则上在二CPIII点对中间。埋设位置尽量靠近线路中心线，偏离线路中心应不大于3cm。轨道60m图3 轨道基准点布设示意图轨道维护基准点X16801CPIIIX16802X16803S16801S16802S16803 轨道维护基点的测量标志由耐磨损耐腐蚀的不锈钢材料制作而成，且应和轨道维护基点平面测量的全站仪精密三角支架以及高程测量的水准尺适配器有较好的密合。全线应采用统一的轨道维护基点测钉，示意图见下图4。 图4 轨道维护基点测钉示意

5、图轨道维护基点的具体埋设要求如下：（1）确认轨道维护基点的位置；（2）在凸型挡台上表面标出的点位处竖直向下钻孔，孔深及直径略大于轨道维护基点测钉的高度及直径；（3）清理干净孔洞内的石渣，将锚固剂等塞入孔洞；（4）植入轨道基准点测钉，测钉上表面与凸型挡台的上表面基本齐平。4.2 轨道维护基准点平面测量4.2.1仪器设备要求轨道维护基点平面测量每组需要采用CPIII后视棱镜6个，测量机器人型全站仪1套，轨道维护基准点外业数据采集软件1套（采集软件应具有现场数据检核与处理功能），不等长精密三角架1套，温度计、气压计各1个。轨道基准点平面测量采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

6、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。平面观测时需加入气象元素改正，要求温度计读数能精确至0.2，气压计读数能精确至0.5hPa，且气压计应经过相关气象部门的检定。为了保证轨道维护基点重复测量的精度，平面测量时应使用特制的带强制对中不等长三角架，见下图5所示：图5轨道维护基准点平面测量不等长三角架4.2.2人员组织司镜员：一名，负责全站仪的架设及读数, 负责测量方案选择，测量成果判断。 跑镜员：一名，负责CPIII棱镜的安置和挪动，并配合司镜员读取气象参数。 4.2.3观测方法轨道维护基点平面测量采用强制对中设站的方法，则将不等长三角架放置在所要观测

7、的轨道维护基准点上，后视6个轨道控制点，进行一个测回的数据观测，如下图6所示。CPIII 测站点CPIII轨道维护基点图6轨道维护基准点平面测量4.2.4观测限差设站首次一测回观测3对CP控制点后，设站点精度及CP控制点残差须满足下表12的要求。表1 设站点精度要求项目XY方向设站点中误差0.7mm0.7mm21mm表2 CP控制点残差项目XY中误差2.0mm2.0mm当CP点坐标不符值无法满足表2的规定时，该CP点不应参与平差计算，但应保证每一测站参与平差计算的合格CP点不应少于4个。4.3轨道维护基准点高程测量仪器设备要求轨道维护基准点的高程测量每组需要采用数字水准仪1台，水准仪最低型号为

8、DS05，并采用与水准仪配套的因瓦水准尺，磁性高程适配器。在轨道维护基准点上立尺时，采用磁性高程适配器，且水准尺适配器应与轨道基准点测钉有较好的密合。观测小组观测前要按照国家一、二等水准规范要求检验本组安装适配器后标尺的零点不等差，需要满足二等水准规范的限差要求。水准尺适配器常数应定期采用精密游标卡尺进行量测，以便在内业数据处理时将高程值归算到测钉中心，水准尺适配器见下图7。图7高程测量水准尺适配器对中部件及其安装示意图4.3.2人员组织观测员：一名，负责水准仪的架设及读数。 记录员：一名，负责观测记录。跑尺员：四名，负责轨道维护基准点。 4.3.3 观测方法轨道维护基准点水准测量应附合于线路

9、水准基点，按精密水准测量技术要求施测，水准路线附合长度不得大于3km。要求轨道维护基准点水准测量一律采用数字水准仪。观测数据采用仪器内置储存器记录或采用专用外挂记录程序记录。作业前需进行仪器检验，包括：作业前及作业过程中检查i角均应不超过15；当水准尺垂直时，水准尺的圆水准气泡应居中；水准尺无弯曲、破损等。轨道维护基准点水准测量统一按矩形环单程水准网观测。轨道维护基准点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。轨道维护基准点高程的水准测量统一采图8所示的水准路线形式。测量时，左边第一个闭合环的四个高差应该由两个测站完成，其他闭合环的三个高差可由一个测站按照后-前-前-后或前-后-

10、后-前的顺序进行单程观测。单程观测所形成的闭合环如图9所示。图8 矩形法轨道维护基准点水准测量原理示意图图9 轨道维护基准点单程观测形成的闭合环示意图4.3.4 技术要求（1）二等水准测量精度要求 表3二等水准测量的精度要求（mm）每千米水准测量偶然中误差M每千米水准测量全中误差MW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1.02.0注：表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km；为检测测段长度，单位为km；K为测段水准路线长度，单位为km。（2）观测方法表4 观测方法水准等级观 测 次 数观测顺序与已知点联测附合或环线二等水准往返往返单程闭合环奇数

11、站：后-前-前-后偶数站：前-后-后-前（3）二等水准观测应符合以下表5的要求。表5精密水准观测主要技术要求水准尺类型水准仪最低型号视距（m）前后视距差（m）测段的前后视距累积差（m）视线高度（m）因瓦DS13，501.56.00.55，且2.8在观测数据存储之前，必须对观测数据作各项限差检验。检验不合格时，对不合格测段整体重测，至合格为止。4.3.5 数据处理 在数据平差前，必须对相邻4个轨道维护基准点所构成的水准闭合环进行闭合差检核，相邻轨道维护基准点的水准环闭合差不得大于1mm。除此之外，须按4.3.4节的技术要求对观测数据进行各项限差检验，检验合格后方可参与平差计算。平差计算取位按下表

12、6中精密水准测量的规定执行。表6精密水准测量计算取位等级往（返）测距离总和（km）往（返）测距离中数（km）各测站高差（mm）往（返）测高差总和（mm）往（返）测高差中数（mm）高程（mm）精密水准0.010.10.010.010.10.1平差完成后，相邻轨道维护基准点高差中误差不应大于0.5mm。4.4 轨道维护基点横向偏差测量对轨道维护基点的横向偏差测量采用经纬仪视准线游标卡尺偏距量测法。即由相隔的两个维护基点构成视准线，量测中间维护基点到视准线的垂直距离（以下简称矢距量测法）。如下图10所示：X16802X16803X16804X16805X1680iX1680iX16805X16802

13、X16803X16804X16801视准线待测偏距图10轨道维护基点横向偏差测量示意图4.4.1 实施作业流程1、在X16801号（维护基点）上架设全站仪（或经纬仪）照准X16803号（维护基点），保持仪器横向不动纵转望远镜照准安置在X16802号（维护基点）上的偏距量测装置并记录（X16802往）读数。2、迁站到X16802号（维护基点）上架设全站仪（或经纬仪）照准X16804号（维护基点），保持仪器横向不动纵转望远镜照准安置在X16803号（维护基点）上的偏距量测装置并记录（X16803往）读数。3、迁站到X16803号（维护基点）上架设全站仪（或经纬仪）：a、照准X16805号（维护基点

14、），保持仪器横向不动纵转望远镜照准安置在X16804号（维护基点）上的偏距量测装置并记录（X16804往）读数。b、照准X16801号（维护基点），保持仪器横向不动纵转望远镜照准安置在X16802号（维护基点）上的偏距量测装置并记录（X16802返）读数。4、迁站到X16804号（维护基点）上架设全站仪（或经纬仪）：a、照准X16806号（维护基点），保持仪器横向不动纵转望远镜照准安置在X16805号（维护基点）上的偏距量测装置并记录（X16805往）读数。b、照准X16802号（维护基点），保持仪器横向不动纵转望远镜照准安置在X16803号（维护基点）上的偏距量测装置并记录（X16803返）

15、读数。5、以下各站观测程序以此类推。4.4.2 精度要求及限差施测中应满足下表所列要求：同一次观测 两次读数差同一点 往、返测之差仪器 对中误差目标标识 安置误差游标卡尺 安置误差量测读数 误差1.0mm1.0mm1.0mm0.1mm0.1mm0.01mm4.4.3 仪器及偏距量测设备的选用(1) 全站仪或经纬仪的选用 本项目中全站仪或经纬仪主要用于确定视准线，此处不对投入使用的全站仪或经纬仪做特殊要求，DJ6级以上的仪器只要能保证仪器的视准轴、水平轴和垂直轴的“三轴”关系正确，调校好视准轴（C）误差和做好光学对点器的检校均即可使用。建议使用带有可见激光导向装置的仪器可大大提高对偏距量尺的定位

16、效率。配套使用轨道维护基点平面测量时使用的特制带强制对中不等长三角架。（2）方向标识的选用方向标识用于确定视准线，对方向标识的要求是能够精确的安置于方向标志中心。拟采用带有强制对中功能的小三角架，如下图所示，这样做有利于提高方向标识的安置精度。使用时将安置基座的锥形头准确安置在照准（维护基点）标志的园锥形中心即可,其对中误差0.1mm。（3）偏距量测尺的选用偏距量测尺主要用于量测待测点到视准线的垂直距离，其读数精度应在0.02mm以上，同时该尺应具有水平调整功能和与视准线垂直性修正功能。拟采用由605A型电子数显游标卡尺改造成的自制偏距量测尺12套，其中量测范围分别为0-500mm8套和0-1

17、000mm4套。游标爪内照准边缘零点锥形爪605A型电子数显游标卡尺符合GB标准（如图），用它量测偏距直观、方便、精确。测量时将电子数显游标卡尺的零点锥形爪放置于待量测维护基点的锥形中心，移动游标爪使游标上爪内侧边线与望远镜竖丝重合，即可获得所量测距离值。其精度指标为：游标零点爪对中误差0.1mm；量测精度：0.01mm； 上图为605（II）型电子数显游标卡尺实物照片。下表为605（II）型电子数显游标卡尺规格。编 号测量范围量测精度质量605-040-500mm (0-20in)0.01mm (0.0005in)0.237605-050-1000mm (0-40in)0.01mm (0.0

18、005in)7.3174.4.4 精度估算当一个观测结果受到几个独立误差来源的影响时，我们可认为，观测结果的偶然误差为这些因素的偶然误差的叠加。经纬仪视准线游标卡尺偏距量测法主要误差来源有：1、仪器对中误差yd；2、定线瞄准误差dm；3、量测瞄准误差cm；4、定线标识放置误差db；5、量测尺对中误差cd；6、偏距量测误差lc等六项。偏距一次量测读数的误差应为：=yd+dx+dd+db+cd+lc则：m读2myd2+mdm2+mcm2+mdb2+mcd2+mlc2 1.002+1.162+0.582+0.102+0.102+0.012m读1.65mm。本方案中采用半测回两次读数取中数，一测回（往

19、、返测）取平均值的量测模式。则：m值0.82mm。注：瞄准误差为：m瞄= mvL/ mv=60/v。V为望远镜放大倍率。4.4.5 量测方法及记簿要求(1)量测方法本方案采用半测回两次读数取中数，一测回（往、返测）取平均值的量测模式来获取偏距量测值。一、仪站上（仪器操作员）1、安置全站仪或经纬仪在基点上，严格进行对中、整平、对中操作。操作望远镜精确照准方向目标标识，保持仪器水平方向不动，纵转望远镜照准待测点附近位置，指挥待测点人员将游标卡尺的游标上爪内侧边缘线与十字丝竖丝重合。2、检查仪器的对中、整平是否发生变动，再次精确照准方向目标标识，纵转望远镜指挥待测点人员将游标卡尺的游标上爪内侧边缘线

20、与望远镜十字丝竖丝重合。二、待测点（量距员）1、精确安置游标卡尺的零点爪在待测标志中心，并使游标卡尺游标滑动方向与仪器站到照准点连线方向垂直，调整游标卡尺末端高低使之保持水平。当观测员照准方向目标后，测距员应及时将游标卡尺的游标爪滑动到仪器红外指示线投射的范围内并听从仪器操作员指挥慢速滑动游标直至仪器操作员确定的位置。记录游标卡尺的读数至0.01mm。2、重复步骤一，进行第二次量测并记录游标卡尺的读数至0.01mm。3、检查两次量测读数之差是否超过1mm。超限重测。4、计算两次量测平均值，记录在表“XXX高速铁路维护基点平面位移量测手簿”中的相应位置。5、如果是“返测”，检查“往、返测之差”是

21、否超过1mm。如超限应仔细分析找出原因，指挥仪器操作员重测“往”或“返”。6、将“往测”与“返测”结果取平均值，填入“XXX高速铁路维护基点平面位移量测手簿”中的相应位置。7、指挥仪器操作员迁站至下一测站。三、方向点（标识放置员）1、方向点工作人员应及时将照准标识精确的安置在方向目标标志上，并保证照准标识与标识中心的重合。2、为照准标识施光，以便于仪器观测员迅速瞄准标识。(2)记簿（录）要求1、采用手工记簿，记簿员（量距员）应使用HB型铅笔现场记录量测数据，要求书写工整，记载内容齐全、完整。2、所有记录内容不得涂改或涂抹。如出现书写错误应在错误项上画一横线，并将正确内容书写在错误内容上方。3、

22、记录数据不得改动厘米以下数字，不得进行连续改动和关联改动。4、每天量测工作结束后，量测员应及时将手工记簿编撰成电子表格文档并保存在“XXXX年度XX线高速铁路维护基点平面位移量测电子手簿”文件夹内。5、编撰后的电子文件名以观测“起点点号”+“-”+“结束点号”+“(量测员姓名汉语拼音简写”+“观测日期)”命名。如量测员为朱成飞的2010年12月15日的量测电子手簿文件名应为：X16805-X16818(ZCF2010.12.15) .xls6、作业结束后应将原始记簿和编撰后的电子记簿一并提交，原始记簿须有记簿员（量距员）的亲笔签字才能作为正式成果上交。 7、“XXX高速铁路维护基点横向偏差量测

23、手簿”式样见附件1。附件1：高速铁路维护基点向偏差量测手簿 高速铁路维护基点向偏差量测手簿起 自： 点至：点结束总 页 第 页观测日期：仪器型号：仪 器 操 作 员：开始时间：结束时间：记簿者(距量测员):仪器站 点号照准方向点号量距点 点号观测序号偏 距 备 注 （此处记载影响量测精度事项）读数均值成果121装21212121212121订2121212121212121线212 高速铁路维护基点向偏差量测手簿起始点号： 终止点号： 总 页 第 页观测日期： 仪器型号： 仪器操作员：开始时间： 结束时间： 偏差量测员:量测点点号观测序号偏 距（mm） 备 注 （此处记载影响量测精度事项）读数较差均值往测返测往测装返测往测返测往测返测往测返测往测返测往测返测往测返测往测订返测往测返测往测返测往测返测往测返测往测返测往测返测往测返测往测线返测往测返测往测返测往测返测