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摘 要福厦铁路黄晶岭二号隧道无砟轨道的施工测量,是在CPIII控制网上进行的,本文就施工前建立CPIII控制网技术方案进行简要介绍。
关键词建立;CPIII;控制网;测量;方案
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)031-0168-02
随着我国铁路跨越式的发展,高速铁路、客运专线的出现,对轨道的平顺性提出了更高的要求。客运专线无砟轨道的铺设是在CPⅢ基桩控制网上进行的,同时CPⅢ点也是为运营维护提供基准。因此CPⅢ基桩控制网的建立应在线下工程沉降评估通过后才能进行,只有确保CPⅢ基桩控制的准确才能满足无砟轨道施工线型的平顺性、运营才能满足客运专线设计时速。
1工程概况
黄晶岭二号隧道起于福建省长乐市福清市,穿越黄晶岭山,全长5735m,是福厦铁路客运专线中最长的隧道,也是福厦线控制性工程。全隧道铺设无碴轨道。
2无砟轨道CPⅢ控制网测量的时机
由于无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格, CPⅢ的控制网测量应待线下工程沉降和变形满足要求,且无砟轨道铺设条件评估通过后进行,对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行平面线位的复测,以提前处理施工放样引起的误差超限,为铺设无砟轨道奠定良好的基础。
3无砟轨道CPⅢ控制网平面测量
3.1CPⅢ控制点的布设
1)CPⅢ控制点的元器件。各种元器件均由工厂采用数控机术精加工而成,用不易生锈及腐蚀的金属材料制作,標记点锚固螺栓、栓孔保护销孔(塑料)、平面及高程控制标(图1)。
图1
由于CPⅢ控制网网点间的相对精度高达±1mm,而且CPⅢ控制网的服务期限从无砟轨道施工精调开始,到线路竣工时的全线轨道线形的竣工测量,以及竣工以后线路运营期间的轨道维护,因此CPⅢ控制网的测量标志必须达到以下要求:具有强制对中,能在其上安置和整平棱镜、可将标志上的高程准确地传递到棱镜中心、能够校准棱镜上圆水准气泡等功能,而且能够长期保存、不变形、体积小、结构简单、安装方便;同一套测量标志在同一点重复安装的空间位置偏差应该小于±0.5mm,分解到X、Y、Z方向的重复安装偏差三方向均能小于±0.3mm。
2)CPⅢ控制点的埋设。CPⅢ控制点的布设兼顾无砟轨道施工及运营维护,测点埋设在衬砌上,在电缆沟槽面以上50cm,以不影响无砟轨道施工为主;沿线路方向每60m左右布设一对,且不大于80m,见图2。
CPⅢ控制点的设置应稳固、可靠、不易破坏、并应防冻、防沉降和抗移动,特别注意的锚固螺栓安装要稍微向上翘并突出衬砌混凝土面3~5mm。同时要对标志点进行编号,做到清晰、明确,并用统一规格的字体喷写在标志点旁边。
3)CPⅢ控制点的编号。黄晶岭二号隧道全长5735m,每60m设一对点,近96对,点编号要做到易于识别,特对标志点作出规定,要能反应出里程及该点的位置,举例如表1。
表1
点在里程范围内按里程方向从小至大编排。
4)CPⅢ控制点的定位精度要求,见表2。
表2CPⅢ控制点的定位精度要求(mm)
3.2.CPⅢ控制点的测量
CPIII控制网采用的是自由设站的后方交会网的方法测量,自由测站的测量,从每个自由测站,将以2×3个CPIII点为测量目标,每次测量均保证每个点测量3次,测量工作量大,数据记录多而烦杂,要求精度高,对测量仪器也要求较高:全站仪精度要求为角度测量精度≤±1″; 距离测量精度≤±2mm +2ppm; 并且量具使用带马达驱动、自动照准和数据自动记录功能的徕卡TCA1201。测量方法见图4。
在自由站上测量CPⅢ的同时,应将靠近线路的CPI点及全部CPII点进行联测,纳入网中,CPI/CPII点应至少在两个自由站上进行联测,有可能时应联测3次,联测长度应控制在150米之内。当受观测条件限制,只能有一个自由站点和CPI/CPII通视时,应设置辅助点(见图5),控制点埋设距离为60 m左右,且不大于80 m, CPⅢ点允许的最远的目标距离为120 m左右,最大不超过180m。
每次测量开始前在全站仪初始行中输入起始点信息并填写自由测站记录表。每一站测量至少3组完整的测回。水平角测量精度为方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》(GB/T 15314-1994)的要求不应超过下表的规定,观测最后结果按等权进行测站平差。
表3方向测量法水平角测量精度表
距离的观测应于水平角观测同步进行,并由全站仪自动进行。每个点应正倒镜观测2次,各点的允许横向偏差不超过5mm。
3.3CPⅢ控制网平面数据处理
在自由设站CPⅢ测量中,测量时必须使用与全站仪能自动记录及计算的专用数据处理软件。数据处理采用专业软件进行处理,处理结果不能满足所要求的精度指标时,应进行返工测量。
4CPⅢ控制网高程测量
4.1测量方法
每一测段应至少与3个二等水准点进行联测,形成检核。联测时,往测时以线路一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量,另一侧的CPⅢ水准点在进行贯通水准测量时重新设站就近观测相对两个CPⅢ点间高差。返测时以另一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量,对侧的水准点在进行贯通水准测量时重新设站就近观测相对两个CPⅢ点间高差。重新设站时后视不变,每两对CPⅢ点形成一个水准闭合水准路线。往测、返测示意如图6。
图6
4.2CPⅢ高程控制测量方法
CPⅢ控制点水准测量应按精密水准测量的要求施测。CPⅢ控制点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行,并起闭于二等水准基点。
1)CPⅢ高程控制点精度要求。精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪(电子水准仪每千米水准测量高差中误差为±0.3mm),配套因瓦尺。使用仪器设备应在鉴定期内,有效期最多为一年,每年必须对测量仪器精确度进行一次校准,每天使用该仪器之前,根据自带的软件对仪器进行检验和校准。
(1)精密水准测量精度要求,见表4。
表4精密水准测量精度要求表(mm)
注:表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
(2)精密水准测量的主要技术标准要求,见表5。
表5精密水准测量的主要技术标准
注:①结点之间或结点与高级点之间,其路线的长度,不应大于表中规定的0.7倍。
②L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
(3)精密水准观测应符合以下要求,见表6。
表6精密水准观测主要技术要求
注:①L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
② DS05表示每千米水准测量高差中误差为±0.5mm。
2)CPⅢ控制点高程测量数据处理。
水准测量结束后,每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差M△; 当水准网的环数超过20个时,还应按环数闭合差计算MW,M△和MW应符合精密水准测量精度要求,否则应对较大闭合差的路线进行重测。M△和MW按下列公式计算:
式中:△—测段往返高差不符值(mm); L—测段长(km);N—水准环数; n—测段数;W—经过各项修正后的水准环闭合差(mm)。
CPⅢ控制点高程测量应严密平差,平差时计算取位按下表中精密水准测量的规定执行(表7)。
表7精密水准测量计算取位
5结束语
CPIII作为科技发展、施工技术进步而产生的一种高精度的测量方法,其测量对仪器的自动化程高、计算过程实现计算机程序化。黄晶岭二号隧道的无碴轨道施工、调试,正是基高精度的CPIII控制网上来完成的,通过联调联试及试运营,实现了无碴轨道开通为250km/h的设计速度。
参考文献
[1]客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定(铁建设[2006]189号).
[2]时速200-250公里有砟轨道铁路工程测量技术指南(铁建设[2007]76号).
[3]新建铁路工程测量规范.
关键词建立;CPIII;控制网;测量;方案
中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)031-0168-02
随着我国铁路跨越式的发展,高速铁路、客运专线的出现,对轨道的平顺性提出了更高的要求。客运专线无砟轨道的铺设是在CPⅢ基桩控制网上进行的,同时CPⅢ点也是为运营维护提供基准。因此CPⅢ基桩控制网的建立应在线下工程沉降评估通过后才能进行,只有确保CPⅢ基桩控制的准确才能满足无砟轨道施工线型的平顺性、运营才能满足客运专线设计时速。
1工程概况
黄晶岭二号隧道起于福建省长乐市福清市,穿越黄晶岭山,全长5735m,是福厦铁路客运专线中最长的隧道,也是福厦线控制性工程。全隧道铺设无碴轨道。
2无砟轨道CPⅢ控制网测量的时机
由于无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格, CPⅢ的控制网测量应待线下工程沉降和变形满足要求,且无砟轨道铺设条件评估通过后进行,对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行平面线位的复测,以提前处理施工放样引起的误差超限,为铺设无砟轨道奠定良好的基础。
3无砟轨道CPⅢ控制网平面测量
3.1CPⅢ控制点的布设
1)CPⅢ控制点的元器件。各种元器件均由工厂采用数控机术精加工而成,用不易生锈及腐蚀的金属材料制作,標记点锚固螺栓、栓孔保护销孔(塑料)、平面及高程控制标(图1)。
图1
由于CPⅢ控制网网点间的相对精度高达±1mm,而且CPⅢ控制网的服务期限从无砟轨道施工精调开始,到线路竣工时的全线轨道线形的竣工测量,以及竣工以后线路运营期间的轨道维护,因此CPⅢ控制网的测量标志必须达到以下要求:具有强制对中,能在其上安置和整平棱镜、可将标志上的高程准确地传递到棱镜中心、能够校准棱镜上圆水准气泡等功能,而且能够长期保存、不变形、体积小、结构简单、安装方便;同一套测量标志在同一点重复安装的空间位置偏差应该小于±0.5mm,分解到X、Y、Z方向的重复安装偏差三方向均能小于±0.3mm。
2)CPⅢ控制点的埋设。CPⅢ控制点的布设兼顾无砟轨道施工及运营维护,测点埋设在衬砌上,在电缆沟槽面以上50cm,以不影响无砟轨道施工为主;沿线路方向每60m左右布设一对,且不大于80m,见图2。
CPⅢ控制点的设置应稳固、可靠、不易破坏、并应防冻、防沉降和抗移动,特别注意的锚固螺栓安装要稍微向上翘并突出衬砌混凝土面3~5mm。同时要对标志点进行编号,做到清晰、明确,并用统一规格的字体喷写在标志点旁边。
3)CPⅢ控制点的编号。黄晶岭二号隧道全长5735m,每60m设一对点,近96对,点编号要做到易于识别,特对标志点作出规定,要能反应出里程及该点的位置,举例如表1。
表1
点在里程范围内按里程方向从小至大编排。
4)CPⅢ控制点的定位精度要求,见表2。
表2CPⅢ控制点的定位精度要求(mm)
3.2.CPⅢ控制点的测量
CPIII控制网采用的是自由设站的后方交会网的方法测量,自由测站的测量,从每个自由测站,将以2×3个CPIII点为测量目标,每次测量均保证每个点测量3次,测量工作量大,数据记录多而烦杂,要求精度高,对测量仪器也要求较高:全站仪精度要求为角度测量精度≤±1″; 距离测量精度≤±2mm +2ppm; 并且量具使用带马达驱动、自动照准和数据自动记录功能的徕卡TCA1201。测量方法见图4。
在自由站上测量CPⅢ的同时,应将靠近线路的CPI点及全部CPII点进行联测,纳入网中,CPI/CPII点应至少在两个自由站上进行联测,有可能时应联测3次,联测长度应控制在150米之内。当受观测条件限制,只能有一个自由站点和CPI/CPII通视时,应设置辅助点(见图5),控制点埋设距离为60 m左右,且不大于80 m, CPⅢ点允许的最远的目标距离为120 m左右,最大不超过180m。
每次测量开始前在全站仪初始行中输入起始点信息并填写自由测站记录表。每一站测量至少3组完整的测回。水平角测量精度为方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》(GB/T 15314-1994)的要求不应超过下表的规定,观测最后结果按等权进行测站平差。
表3方向测量法水平角测量精度表
距离的观测应于水平角观测同步进行,并由全站仪自动进行。每个点应正倒镜观测2次,各点的允许横向偏差不超过5mm。
3.3CPⅢ控制网平面数据处理
在自由设站CPⅢ测量中,测量时必须使用与全站仪能自动记录及计算的专用数据处理软件。数据处理采用专业软件进行处理,处理结果不能满足所要求的精度指标时,应进行返工测量。
4CPⅢ控制网高程测量
4.1测量方法
每一测段应至少与3个二等水准点进行联测,形成检核。联测时,往测时以线路一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量,另一侧的CPⅢ水准点在进行贯通水准测量时重新设站就近观测相对两个CPⅢ点间高差。返测时以另一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量,对侧的水准点在进行贯通水准测量时重新设站就近观测相对两个CPⅢ点间高差。重新设站时后视不变,每两对CPⅢ点形成一个水准闭合水准路线。往测、返测示意如图6。
图6
4.2CPⅢ高程控制测量方法
CPⅢ控制点水准测量应按精密水准测量的要求施测。CPⅢ控制点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行,并起闭于二等水准基点。
1)CPⅢ高程控制点精度要求。精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪(电子水准仪每千米水准测量高差中误差为±0.3mm),配套因瓦尺。使用仪器设备应在鉴定期内,有效期最多为一年,每年必须对测量仪器精确度进行一次校准,每天使用该仪器之前,根据自带的软件对仪器进行检验和校准。
(1)精密水准测量精度要求,见表4。
表4精密水准测量精度要求表(mm)
注:表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
(2)精密水准测量的主要技术标准要求,见表5。
表5精密水准测量的主要技术标准
注:①结点之间或结点与高级点之间,其路线的长度,不应大于表中规定的0.7倍。
②L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
(3)精密水准观测应符合以下要求,见表6。
表6精密水准观测主要技术要求
注:①L为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位km。
② DS05表示每千米水准测量高差中误差为±0.5mm。
2)CPⅢ控制点高程测量数据处理。
水准测量结束后,每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差M△; 当水准网的环数超过20个时,还应按环数闭合差计算MW,M△和MW应符合精密水准测量精度要求,否则应对较大闭合差的路线进行重测。M△和MW按下列公式计算:
式中:△—测段往返高差不符值(mm); L—测段长(km);N—水准环数; n—测段数;W—经过各项修正后的水准环闭合差(mm)。
CPⅢ控制点高程测量应严密平差,平差时计算取位按下表中精密水准测量的规定执行(表7)。
表7精密水准测量计算取位
5结束语
CPIII作为科技发展、施工技术进步而产生的一种高精度的测量方法,其测量对仪器的自动化程高、计算过程实现计算机程序化。黄晶岭二号隧道的无碴轨道施工、调试,正是基高精度的CPIII控制网上来完成的,通过联调联试及试运营,实现了无碴轨道开通为250km/h的设计速度。
参考文献
[1]客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定(铁建设[2006]189号).
[2]时速200-250公里有砟轨道铁路工程测量技术指南(铁建设[2007]76号).
[3]新建铁路工程测量规范.