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關(guān)鍵詞 高鐵測量;誤差;誤差減弱;GPS測量;CPⅢ控制網(wǎng)
中圖分類號U2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2014)110-0093-02
0 引言
近年來,隨著我國科技經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,高速鐵路得到了大規(guī)模的建設(shè)發(fā)展。如此罕見的規(guī)模給我國的測量工作人員帶來了難得的機(jī)遇,但隨之而來的是高速鐵路建設(shè)測量如何進(jìn)行的巨大挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的測量技術(shù)已不能完全的適用于高速鐵路的測量。通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù),我國鐵道部在2009年出版了最新的“高速鐵路工程測量規(guī)范(TBl06012009)”,高速鐵路工程測量平面系統(tǒng)統(tǒng)一采用工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng),并且規(guī)定高斯投影邊長變形值在對應(yīng)的軌道設(shè)計(jì)高程面上必須小于等于10mm/km。在過去,由于鐵路運(yùn)行速度低,對軌道平順要求低,勘測、施工過程中并沒有建立一套相適應(yīng)的完整的控制測量系統(tǒng)。而目前,高速鐵路的測量系統(tǒng)采用的是精密測量系統(tǒng),它包含了平面控制和高程控制兩個部分,而平面測量控制網(wǎng)又分為3級:CPI、CPⅡ、CPⅢ,統(tǒng)一采用國家坐標(biāo)系統(tǒng),這將更加規(guī)范化和系統(tǒng)化。各級平面控制網(wǎng)的特點(diǎn)及作用是:
1)CPI主要為勘測、施工、運(yùn)營維護(hù)提供坐標(biāo)基準(zhǔn),通常采用GPS測量;
2)CPⅡ在高速鐵路的定測階段完成主要為勘測和線下工程施工提供控制基準(zhǔn),嚴(yán)格按照C級GPS網(wǎng)的規(guī)范要求測量;
3)CPⅢ在無砟軌道鋪設(shè)階段布設(shè)完成,主要為軌道鋪設(shè)和運(yùn)營維護(hù)提供控制基礎(chǔ),主要為精調(diào)測量的全站儀后方交會提供已知點(diǎn),采用后方交會全站儀自由設(shè)站的形式進(jìn)行測量。
通過以上三點(diǎn)我們可以知道,造成高速鐵路工程測量誤差的原因一個來自于GPS的測量誤差,另外一個來源于CPⅢ控制測量的誤差。
1 測量誤差的產(chǎn)生原因
1.1 GPS測量誤差
對于前兩個階段的高鐵工程測量,均是采用GPS測量方式進(jìn)行測量,而GPS測量誤差的來源總的可以分為三類:
1)與控制段有關(guān)的誤差,是指在衛(wèi)星傳播過程中導(dǎo)航電文的參數(shù)值的誤差。這包括了衛(wèi)星時鐘誤差和星歷誤差;
2)與衛(wèi)星信號傳播有關(guān)的誤差,是指GPS信號受到衛(wèi)星和接收機(jī)之間的傳播介質(zhì)的影響所產(chǎn)生的誤差。這些誤差源包括信號折射,波的傳播和色散介質(zhì),以及電離層延遲和對流層延遲;
3)與接收機(jī)有關(guān)的誤差,這包含了接收機(jī)噪聲引起的誤差和多徑效應(yīng)。
1.2 CPⅢ控制測量誤差
高速鐵路工程測量過程中CPⅢ控制網(wǎng)測量采用的是后方交會全站儀自由設(shè)站的形式測量。在測量過程中誤差主要來源于:
1)全站儀測量軌道各點(diǎn)的誤差;
2)兩相鄰測站在平面位置和高程產(chǎn)生的相對誤差;
3)由觀測值誤差產(chǎn)生的自由設(shè)站點(diǎn)位誤差,這主要是由方向觀測誤差引起。
2 測量誤差的減弱措施
2.1 GPS測量誤差的減弱措施
衛(wèi)星時鐘的誤差在一個觀測時段內(nèi)屬于系統(tǒng)誤差,它包含鐘差、頻偏、頻飄等產(chǎn)生的誤差,也包含鐘的隨機(jī)誤差。對于衛(wèi)星時鐘的誤差一般可采取鐘差改正法和差分技術(shù)來進(jìn)行消除。而對于星歷誤差,可采用相位觀測量求差的方法來消除,從而獲取高精度的相對坐標(biāo)。而對于長距離、高精度的測量可以采取精密星歷來進(jìn)行削弱。此外,對于整體的星歷誤差還能通過建立衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)獨(dú)立測軌、軌道改進(jìn)法、同步求差法達(dá)到消除的目的。
與衛(wèi)星傳播有關(guān)的誤差,由于電離層是距地面50m~1000m的一個氣態(tài)電離區(qū)域,衛(wèi)星信號在傳播過程中,電離層的折射可使得碼相位測量變長,載波相位變短。要消除這方面的影響,可以通過傾斜因子系數(shù)加以解決,也可選擇比較有利的觀察時間段,在觀測站采用同步觀測量求差來消除。對流層對信號傳播的影響不像電離層折射那樣與信號頻率沒有關(guān)系,它造成的誤差影響取決于信號路徑中空氣的折射率,這便于空氣密度有關(guān)。因此要減弱這方面的影響可采取對流層模型或者相應(yīng)的映射函數(shù)加以解決。
與接收站有關(guān)的誤差,可采用差分法,或者在求解的時候?qū)⒔邮諜C(jī)的鐘差作為獨(dú)立未知數(shù)。如若有必要高精度定位,則可采用外接頻標(biāo),提供高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)給接收站。而對于觀測引起的誤差,在精密定位中注意整平天線,仔細(xì)對中便可消除。
2.2 CPⅢ控制測量誤差的減弱措施
對于一個測站上全站儀測量所產(chǎn)生的誤差,不能完全消除只能減弱,一個測站上所測量的軌道各點(diǎn)在豎直方向的不平順性與觀測高度高度角度有關(guān),在水平方向的不平順性與觀測水平方向有關(guān),則正矢誤差與誤差角度以及測量距離有密切關(guān)系,要減弱正矢誤差,就需要嚴(yán)格控制觀測角度和觀測距離的誤差,盡量縮小觀測距離。
高速鐵路工程測量是一項(xiàng)要求比較嚴(yán)格,精密度極高的測量工程,為了減小誤差,在測量過程中測量程序必須符合“規(guī)范”里的高標(biāo)準(zhǔn)要求,要保證軌道的平順性和列車的行駛的安全,就要嚴(yán)格控制全站儀后方交會設(shè)點(diǎn)站的精度,對全站儀的設(shè)站點(diǎn)精度進(jìn)行全面細(xì)致的分析。根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)范《客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定》,CPⅡ控制點(diǎn)間距為800m~l000m,當(dāng)CPⅢ控制網(wǎng)觀測方向中誤差為±2”,邊長中誤差為±2mm,最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為±4mm,兩相鄰測站點(diǎn)相對點(diǎn)位中誤差小于或等于1.5m,這完全可以滿足10mm/150m/300 長波平順性的要求。相鄰CP II控制點(diǎn)的相對點(diǎn)位中誤差約為10mm,因此CPⅢ控制網(wǎng)聯(lián)測CPⅡ控制點(diǎn)的間隔不能過短,也就是說CPⅡ控制點(diǎn)間距宜為600m~1200m,相鄰的CPⅡ控制點(diǎn)相對點(diǎn)位誤差控制在10mm。
參考文獻(xiàn)
[1]孟維軍.鐵路客運(yùn)專線CPⅢ控制網(wǎng)測設(shè)[J],中國新技術(shù)新產(chǎn)2010(8).
[2]丁廣龍,徐順明,陳雪豐.軌道交通建設(shè)中跨河水準(zhǔn)測量誤差分析與對策[J],鐵道勘察,2011,37(3).
[3]GB50308--2008城市軌道交通工程測量規(guī)范[s].
關(guān)鍵詞精調(diào)施工技術(shù)Bogl式軌道板
中圖分類號:TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
引言
中國是世界上高速鐵路發(fā)展最快、系統(tǒng)技術(shù)最全、集成能力最強(qiáng)、運(yùn)營里程最長、運(yùn)營速度最高、在建規(guī)模最大的國家。在運(yùn)行速度上,目前最高設(shè)計(jì)最低時速可達(dá)350公里,已于2011年6月30日正式開通運(yùn)營的京滬高速鐵路客運(yùn)專線最高時速達(dá)到380公里;在運(yùn)輸能力上,一個長編組的列車可以運(yùn)送1000多人,每隔5分鐘就可以開出一趟列車,運(yùn)力強(qiáng)大;在適應(yīng)自然環(huán)境上,高速列車可以全天候運(yùn)行,基本不受雨雪霧的影響;在列車開行上,采取“公交化”的模式,旅客可以隨到隨走;在節(jié)能環(huán)保上,高速鐵路是綠色交通工具,非常適應(yīng)節(jié)能減排的要求。其中,京津城際客運(yùn)專線作為我國首次修建時速超過300km的高速鐵路,引進(jìn)了德國Bogl板式無碴軌道技術(shù)。而軌道板鋪設(shè)的精度將直接影響軌道最終的平順性,為滿足高速列車運(yùn)行時對軌道幾何尺寸的特殊要求,在安裝軌道板時必須進(jìn)行精確測量定位,安裝定位的最終精度與所設(shè)計(jì)的理論值偏差要求在亞毫米級的精度范圍內(nèi),這么高的精度,普通的施工方法顯然是不行的,這就需要一套高精度的施工方法來完成。
一、軌道板精調(diào)系統(tǒng)簡介
軌道板精調(diào)系統(tǒng)由控制計(jì)算中心、數(shù)據(jù)處理軟件、TCA1800型全站儀、通訊系統(tǒng)、調(diào)整量顯示器、精密微型棱鏡、測量標(biāo)架、對中三腳架、微型棱鏡三腳座、配套的測釘?shù)纫约鞍卜趴刂朴?jì)算中心和調(diào)整量顯示系統(tǒng)的運(yùn)輸車架共同組成。
二、軌道板精調(diào)作業(yè)
1.軌道板精調(diào)作業(yè)流程如圖
軌道板精調(diào)作業(yè)流程圖
2.軌道板精調(diào)作業(yè)步驟:
1)將測量標(biāo)架放置于軌道板的固定位置,將全站儀和定向棱鏡架設(shè)在強(qiáng)制對中三腳座上,并與基準(zhǔn)點(diǎn)強(qiáng)制對中;
2)用程序控制的全站儀測量放置在標(biāo)架上的6個棱鏡,獲取6個工位的調(diào)整量;
3)按照6個顯示器上的調(diào)整量用精調(diào)爪調(diào)整軌道板;
精調(diào)爪布置:每塊板6個,四角各一個為二維,可進(jìn)行平面、高程雙向調(diào)整,板間兩側(cè)各一個為一維,僅能調(diào)整高度。
4)重復(fù)精調(diào)作業(yè)步驟2和3,直至滿足軌道板鋪設(shè)允許偏差的要求。
3.軌道板精調(diào)作業(yè)規(guī)定:
1)全站儀設(shè)站和后視棱鏡安裝應(yīng)使用強(qiáng)制對中三腳座;全站儀的定向,應(yīng)使用軌道板基準(zhǔn)點(diǎn)和已調(diào)好的相鄰軌道板上的兩個棱鏡。
2)為防止砂漿灌注時軌道板上浮和側(cè)移,應(yīng)安裝和使用地錨及扣壓裝置。
3)軌道板精調(diào)后應(yīng)采取防護(hù)措施,嚴(yán)禁踩踏和撞擊軌道板,并及時灌注砂漿。如果軌道板放置時間過長,或環(huán)境溫度變化超過10℃,或受到使軌道板位置發(fā)生變化的外部條件影響時,必須進(jìn)行復(fù)測和必要的調(diào)整,確認(rèn)滿足要求后,方能灌注砂漿。。
4.砂漿灌注后應(yīng)進(jìn)行軌道板鋪設(shè)精度復(fù)測,并滿足下列要求:
1)軌道板鋪設(shè)精度復(fù)測評估的主要設(shè)備表:
Bogl式軌道板精調(diào)復(fù)測評估的主要設(shè)備表
序號 設(shè)備 數(shù)量 用 途
1 軌道板測量標(biāo)架 1個 軌道板精調(diào)作業(yè)的測量裝置
2 全站儀 1臺 測量輔助測量標(biāo)架上的棱鏡坐標(biāo)
3 強(qiáng)制對中三腳座 2個 在基準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)全站儀和后視點(diǎn)棱鏡的基座
4 精密棱鏡 3只 用于軌道板精調(diào)作業(yè)
5 氣象量測儀器 1 套 用于測距溫度、氣壓改正
6 后視棱鏡支架 1只 放置后視棱鏡
2)檢測方法:
將軌道板測量標(biāo)架置于承軌臺上,測量2個棱鏡的坐標(biāo),保存測量結(jié)果;
3)檢測部位與精調(diào)作業(yè)相同;
4)用分析軟件對軌道板所對應(yīng)軌頂?shù)能壪颉⒏叩秃团でM(jìn)行偏差計(jì)算和平順度分析,給出超限部分的調(diào)整作業(yè)方案;
5)軌道板精調(diào)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合以下規(guī)定。
Bogl式軌道板精調(diào)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)表
序號 項(xiàng)目 允許偏差(mm) 檢驗(yàn)數(shù)量 檢驗(yàn)方法
1 中線位置 0.5 全部檢查 全站儀
2 頂面高程 ±0.5 全部檢查 全站儀
3 相鄰軌道板接縫處承軌臺 頂面相對高差 ±0.3 10塊板抽查1處 專用量尺
4 平 面 位 置 ±0.3 10塊板抽查1處 專用量尺
結(jié)語
綜上所述,我國在客運(yùn)專線建設(shè)中大量引進(jìn)了國外的無碴軌道技術(shù),其中多為板式軌道,全長110多公里的京津城際客運(yùn)專線是我國第一條開工建設(shè)的客運(yùn)專線,引進(jìn)的是德國Bogl板式無碴軌道,已經(jīng)安全運(yùn)營了六年,實(shí)踐證明京津線的軌道板精調(diào)定位施工是成功的,隨我國高速鐵路時代到來,這種精調(diào)定位測量技術(shù)一定會得到廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
[1] (TB 10621-2009)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范及條文說明》
關(guān)鍵詞:CPIII網(wǎng) 自由設(shè)站邊角交會 測量機(jī)器人
1 概述
近年來,隨著高鐵在我國進(jìn)入建設(shè)期,特別是時速高達(dá)350公里/時的無砟軌道,速度之快,對軌道的定位精度達(dá)到了毫米級,對測量的精度要求也極為苛刻。為了實(shí)現(xiàn)高精度,CPIII控制網(wǎng)就是最基本保證。測量機(jī)器人、機(jī)載自動化程序、電子水準(zhǔn)儀等等,是完成本網(wǎng)的基本工具。
2 CPIII網(wǎng)建網(wǎng)前準(zhǔn)備工作
①CPIII網(wǎng)應(yīng)在線下工程竣工,沉降評估過后施測。②橋下CPI、CPII控制網(wǎng)復(fù)測(以設(shè)計(jì)院最近復(fù)測為準(zhǔn))。③編寫CPIII布網(wǎng)方案交評估單位審核。
3 CPIII建網(wǎng)作業(yè)流程
3.1 石武客專衛(wèi)共特大橋處于橋梁段,橋面上觀測橋下CPII很困難,為了保證CPⅢ平面網(wǎng)每600m左右(400~800m)聯(lián)測一個CPⅡ點(diǎn),而自由測站至CPⅡ點(diǎn)的距離又不宜大于300m。所以當(dāng)CPII點(diǎn)位密度和位置不滿足要求時,應(yīng)按同精度擴(kuò)展方式補(bǔ)設(shè)加密CPII。CPII應(yīng)采用左右交替布設(shè)于橋梁固定支座端。加密CPII成果由建設(shè)單位進(jìn)行評估,應(yīng)滿足CPIII建網(wǎng)精度。
3.2埋設(shè)CPIII點(diǎn),沿線路兩側(cè)約每隔60m一對布設(shè)在防撞墻固定支座端位置。(如右圖)
3.3 CPIII點(diǎn)的編號 CPIII點(diǎn)編號原則:CPIII點(diǎn)按照公里數(shù)遞增進(jìn)行編號,其編號反映里程數(shù)。CPIII點(diǎn)以數(shù)字CPIII為代碼,處于里程增大方向軌道左側(cè)的點(diǎn)編號為奇數(shù),右側(cè)的點(diǎn)為偶數(shù)。
3.4 CPIII儀器配備 儀器配備及精度等級:全站儀為徠卡TCRA1201+,具有自動目標(biāo)搜索、自動照準(zhǔn)、自動觀測、自動記錄功能。標(biāo)稱精度:方向觀測中誤差±1″,測距中誤差±(1mm+2ppm)。棱鏡為德國進(jìn)口Sinning棱鏡,棱鏡常數(shù)為-33.9mm。該棱鏡與TCRA1201+全站儀配套使用時,新建棱鏡常數(shù)+0.5mm。電子水準(zhǔn)儀為天寶DiNi03,標(biāo)稱精度:高差中誤差≤0.3mm/km以及配套的銦瓦水準(zhǔn)尺及尺墊。所用儀器均經(jīng)測繪儀器計(jì)量定點(diǎn)單位檢定合格,并在有效期內(nèi)。
3.5 CPIII平面采集 ①CPIII平面測量方法:采用自由設(shè)站邊角交會法。②CPIII觀測技術(shù)指標(biāo)。CPIII觀測自由測站間距一般約為120m,自由測站至CPIII點(diǎn)最遠(yuǎn)距離不應(yīng)大于180m,距高等級點(diǎn)最大不超過300m。CPIII點(diǎn)保證至少有3個自由測站的方向和距離觀測,如圖所示:
3.6 CPIII平面內(nèi)業(yè)處理 ①將儀器中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出,采用鐵道部評審?fù)ㄟ^的鐵三院TSDI_HRSADJ平差軟件中的測站平差程序檢查外業(yè)是否超限。合格之后,利用橋面高程做一個測站概略高程統(tǒng)計(jì)用作平差計(jì)算。②采用測站平差程序生成cacl平差文件,先進(jìn)行獨(dú)立平差,只用CPII成果約束平差。最后搭接平差,把與上段搭接的CPIII點(diǎn)復(fù)測成果和CPII一起作為已知點(diǎn)約束平差。③平差精度指標(biāo):CPII方向觀測值≤4″,距離觀測值≤4mm,CPIII的方向觀測值≤3″,距離觀測值≤2mm,相鄰點(diǎn)相對精度1mm。④將CPIII獨(dú)立平差成果上一段搭接點(diǎn)的成果作比較,限差≤3mm,,搭接平差的成果中,未做約束的點(diǎn)與上一段的成果作比較,差值不易大于1mm。
3.7 CPIII高程采集
3.7.1 加密二等水準(zhǔn)點(diǎn)上橋。由于CPIII點(diǎn)位于橋上,橋面與地面高差過大,直接將線路水準(zhǔn)基點(diǎn)高程傳遞到橋面CPIII上比較困難,且精度不高,因此采用不量儀器和棱鏡高的中間設(shè)站三角高程測量法傳遞,(注意橋上、橋下棱鏡及棱鏡連接桿均同CPIII預(yù)埋件相同),直接求得1與3點(diǎn)高差。如右圖:
首先在該段橋下布設(shè)三角高程傳遞臨時水準(zhǔn)點(diǎn)共計(jì)3個,單支往返聯(lián)測已知水準(zhǔn)點(diǎn)3個。然后采用上述三角高程法,變換儀器高獨(dú)立測量兩遍,注意儀器與棱鏡的距離≤100m,最大不超過150m,前后視距差≤5m,觀測時,應(yīng)準(zhǔn)確測量溫度、氣壓以便進(jìn)行邊長改正。三角高程傳遞的技術(shù)指標(biāo):
最后橋上加密點(diǎn)貫通按照國家二等水準(zhǔn)測量規(guī)范要求觀測。特別注意,在水準(zhǔn)聯(lián)測和三角高程觀測時,棱鏡中心與水準(zhǔn)桿之間的常數(shù)差轉(zhuǎn)換。
3.7.2 CPIII高程測量
①CPIII高程測量采用下圖觀測
這樣的線路保證相鄰四個CPIII點(diǎn)之間形成一個閉合環(huán)。左邊第一個閉合環(huán)的四個高差應(yīng)由兩個測站完成,其他閉合環(huán)的三個高差可由一個測站按照后-前-前-后測量,每一個測段至少與3個二等水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測,形成檢核。
②CPIII高程測量技術(shù)要求
精密水準(zhǔn)觀測主要技術(shù)要求
3.8 CPIII高程數(shù)據(jù)處理
3.8.1 在對CPIII數(shù)據(jù)處理之前,先對加密二等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算,首先為橋下聯(lián)測數(shù)據(jù)做一個BM文件(橋下已知高程點(diǎn))例如■,橋下水準(zhǔn)聯(lián)測數(shù)據(jù)合并一個文件,橋上水準(zhǔn)聯(lián)測數(shù)據(jù)合并一個文件,然后分別采用中鐵二院與西南交大聯(lián)合開發(fā)的高速鐵路通用平差軟件Survey Adjust進(jìn)行分別平差,生成Ini文件。
三角高程數(shù)據(jù),采用鐵三院測站平差軟件處理之后,整理出一個EXCEL的高差文件如圖所示:
上述三個Ini文件合并,并加上橋下水準(zhǔn)點(diǎn)高程,如圖所示。最后采用Survey Adjust軟件平差,平差得到橋上加密二等水準(zhǔn)點(diǎn)高程。
3.8.2 CPIII同樣采用Survey Adjust軟件平差,首先檢查外業(yè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)測段存在超限,應(yīng)外業(yè)重測,外業(yè)數(shù)據(jù)合格后方可平差。水準(zhǔn)測量作業(yè)結(jié)束后,每條水準(zhǔn)路線應(yīng)按測段往返測高差不符值計(jì)算偶然中誤差MΔ;當(dāng)水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過20個時,還應(yīng)按環(huán)線閉合差計(jì)算Mw。MΔ和Mw應(yīng)符合下表要求:
3.8.3 為保證各施測段落間CPIII高程控制網(wǎng)測量精度的平穩(wěn)過渡,本段CPIII高程平差將與已測段重疊的連續(xù)3對CPIII點(diǎn)全部作為高程平差起算點(diǎn)平差。
4 總結(jié)
通過觀測CPIII網(wǎng),了解CPIII網(wǎng)的用途以及在觀測過程遇到的問題的處理,在以后觀測中應(yīng)注意以下幾方面:第一,在每次進(jìn)行施測前,都要對全站儀的橫軸和豎軸進(jìn)行校正。邊長觀測應(yīng)進(jìn)行溫度、氣壓等氣象元素改正。第二,CPIII點(diǎn)的編號編輯時,每次在輸入儀器時,要確認(rèn)一下是否輸入正確,否則會造成內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作量。第三,在進(jìn)行三角高程傳遞時,一定要考慮視野開闊的地方作業(yè)。第四,在進(jìn)行高程測量時,CPIII桿件務(wù)必要插到底部,否則會導(dǎo)致這些點(diǎn)的錯誤,在進(jìn)行復(fù)測時,造成同一點(diǎn)高程對應(yīng)不上。第五,現(xiàn)場測量人員一定要按照規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格操作,避免造成人為誤差。
參考文獻(xiàn):
[1]客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測量技術(shù).中國鐵道出版社,2008.
[2]《高速鐵路工程測量規(guī)范》(TB10601-2009).
Abstract: In the Jin-Qin high-speed railway construction, the project involves the tunnel, bridge, roadbed, track, housing construction, etc.. After the main project is completed, the commissioner will urge the completed measurement of construction unit. For the different projects, we should propose different measurement supervision requirements to provide valuable information for completion measurements of the project. This paper introduced the measurement supervision requirements and methods of Jin-Qin special supervision for reference!
關(guān)鍵詞:工程竣工測量;測量監(jiān)理;要求與方法
Key words: project completion measurement;measuring supervision;requirements and methods
中圖分類號:U21文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2011)05-0051-01
1竣工測量概述
1.1 竣工測量一般規(guī)定竣工測量應(yīng)包括:控制網(wǎng)竣工測量;線路軌道竣工測量;線下工程建筑及線路設(shè)備竣工測量;竣工地形圖及鐵路用地界測量??⒐y量采用的坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、圖式等應(yīng)與施工測量一致。竣工測量內(nèi)容及成果資料的編制應(yīng)滿足高速鐵路工程竣工驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 竣工測量審核主體工程完工后,監(jiān)理工程師督促承包單位做好竣工測量工作,竣工測量資料包括竣工測量記錄和竣工測量成果。每項(xiàng)工程竣工時應(yīng)由施工單位按設(shè)計(jì)文件要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,對線路、路基及各種建筑物的位置、尺寸、高程及用地界進(jìn)行測量核對,如實(shí)反映在竣工資料和圖紙上。并設(shè)置永久性控制樁及水準(zhǔn)點(diǎn);監(jiān)理工程師檢查竣工測量的永久性控制樁和水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置情況;審核承包單位提交的竣工測量成果資料及檢查記錄;按設(shè)計(jì)圖紙要求監(jiān)理工程師實(shí)測實(shí)量抽查結(jié)構(gòu)物的各部位位置、尺寸、高程等數(shù)據(jù)。
2線下工程建筑及線路設(shè)備竣工測量的質(zhì)量控制要點(diǎn)
2.1 線路竣工測量的質(zhì)量控制要點(diǎn)①檢查路基竣工測量的限差,路基竣工測量包括中線測量和斷面測量,線路中線測量和斷面測量可用GPS RTK流動站進(jìn)行測量,也可用GPS RTK流動站進(jìn)行線路的貫通測量。②在有橋、隧地段的線路竣工測量,中線貫通應(yīng)以橋、隧中線為依據(jù)向兩端進(jìn)行引測貫通,同時還應(yīng)檢查該直線上建筑物位置是否超限,路基中線最大偏差是否在允許范圍內(nèi)。③竣工測量時,水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)移設(shè)于接近線路的穩(wěn)固建筑物或在橋梁墩臺上,水準(zhǔn)點(diǎn)間距不應(yīng)大于2Km。④線路中線貫通測量后,直線上的轉(zhuǎn)點(diǎn)、曲線上的控制點(diǎn)及交點(diǎn)樁均應(yīng)進(jìn)行固樁。⑤復(fù)核加設(shè)的線路中樁和設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)、地界樁等。⑥路基和過渡段沉降監(jiān)測資料也是竣工測量資料的重要組成部分,包括沉降評估資料。
2.2 橋梁竣工測量的質(zhì)量控制要點(diǎn)可用全站儀亦可用GPS RTK流動站進(jìn)行橋梁竣工測量,具體檢查內(nèi)容為:①橋梁竣工后應(yīng)測定橋梁中線、跨距、墩臺、梁部尺寸和高程。②檢查頂帽及支承墊石的高程。③檢查支座位置及底板高程。④特殊橋梁應(yīng)按相關(guān)規(guī)定辦理。⑤橋梁沉降監(jiān)測資料也是竣工測量資料的重要組成部分,包括沉降評估資料。
2.3 隧道竣工測量的質(zhì)量控制要點(diǎn)①對于鋪設(shè)有砟軌道的隧道,應(yīng)用洞導(dǎo)線放設(shè)線路中線點(diǎn);對于鋪設(shè)無砟軌道的隧道,由于今后的軌道維護(hù)采用CPⅢ進(jìn)行,因此,無需再放設(shè)施工中線點(diǎn)。②檢查測量隧道凈空斷面是隧道竣工測量的主要內(nèi)容之一。該項(xiàng)工作在中線復(fù)測并設(shè)立永久中線點(diǎn)的水準(zhǔn)點(diǎn)之后進(jìn)行。在直線段每50m、曲線段每20m以及需要加測斷面處定設(shè)中樁,并在邊墻上標(biāo)出相應(yīng)的軌頂高程,另外包括內(nèi)拱頂高程、起拱線寬度、軌頂面以上1.1m、3.0m、5.8m處寬度、鋪底或仰拱高程,均以線路中心為準(zhǔn),并作好記錄繪出斷面圖,作為竣工資料。③檢查埋設(shè)永久中線點(diǎn)及其標(biāo)志。④復(fù)核永久中線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)測成果及示意圖。⑤隧道 沉降監(jiān)測資料也是竣工測量資料的重要組成部分,包括沉降評估資料。⑥隧道監(jiān)控量測資料也應(yīng)作為竣工資料的一部分。
2.4 車站及其附屬建筑物(房建)竣工測量的質(zhì)量控制要點(diǎn)①檢查矩形建筑物、構(gòu)筑物的對角線兩端外墻軸線交點(diǎn)坐標(biāo)和幾何尺寸;圓形建筑物、構(gòu)筑物的中心坐標(biāo)和接地外半徑。②所有建筑物的室內(nèi)凈空和地面高程。③復(fù)核永久水準(zhǔn)點(diǎn)的實(shí)測成果。④同時應(yīng)檢查相鄰建筑物之間的位置關(guān)系是否正確。
2.5 軌道工程竣工測量①檢查測量碴肩寬度、道床厚度、軌面標(biāo)高。②檢查軌道和道岔幾何尺寸。③測量檢查線路中樁支線、緩和曲線、圓曲線接點(diǎn),緩和曲線、圓曲線、夾直線、夾曲線長度。④測量檢查軌道正線間距、站線線間距、車站主要建筑物和設(shè)備與線路中心間距。
3竣工地形圖及鐵路用地界測量
鐵路用地界樁測量應(yīng)根據(jù)鐵路用地圖,利用CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ控制網(wǎng)采用全站儀極坐標(biāo)法、全站儀自由設(shè)站法或GPS RTK進(jìn)行設(shè)站。沿線路兩側(cè)每隔300m~500m及地界寬度變化處均應(yīng)埋設(shè)地界樁,用地界樁的測量點(diǎn)位中誤差不應(yīng)大于5mm。線路竣工地形圖測量范圍應(yīng)滿足用圖單位的需要,一般為線路兩側(cè)各100m(站場由最外股道起算),特殊情況至少包括鐵路用地界外50m,地形圖比例尺為1:2000。線路竣工地形圖宜采用航空攝影的方法測繪,也可采用線路施工平面圖進(jìn)行修測。地形圖測量技術(shù)要求應(yīng)按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。
4竣工測量資料整理及交驗(yàn)
竣工測量完成后,由竣工測量單位編制竣工測量資料,竣工測量資料應(yīng)包括:CP0、CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ控制點(diǎn),線路水準(zhǔn)基點(diǎn),維護(hù)基標(biāo),鐵路用地界樁坐標(biāo)成果及點(diǎn)之記。CP0、CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ控制點(diǎn),線路水準(zhǔn)基點(diǎn),維護(hù)基標(biāo)樁橛,鐵路用地界樁。軌道幾何狀態(tài)竣工測量成果,包括線路中線位置、軌道高程、測點(diǎn)里程、坐標(biāo)、軌距、水平、高低扭曲等。線路竣工平面圖,縱、橫斷面圖。構(gòu)筑物的竣工圖。路基表、橋涵表、隧道表、車站表等。線路沿線設(shè)備竣工測量成果,包括接觸網(wǎng)、行車信號和線路標(biāo)志等主要設(shè)備的竣工測量成果??⒐y量報告。還應(yīng)該包括建筑物變形監(jiān)測資料。
5結(jié)論
我們作為測量監(jiān)理提前對施工單位提出竣工驗(yàn)收測量要求,能夠使施工單位明白竣工驗(yàn)收測量需要什么資料,做到心中有數(shù),使竣工驗(yàn)收順利進(jìn)行,為業(yè)主工程驗(yàn)收提供可靠的數(shù)據(jù)資料,為將來工程運(yùn)營留下寶貴資料。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國鐵道部.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高速鐵路工程測量規(guī)范》[S].TB10601-2009J962-2009.
Abstract: At present, with the rapid development of high-speed railway construction, the engineering measurement accuracy requirements are increasingly high. The engineering surveying control network provides benchmark for datum plane measurement, and control network with high precision is one of the key technologies to ensure the success of high-speed railway construction. In order to meet the safety requirements of high-speed railway, GPS is used to build high-speed railway CP0, CPI, CPII control network, and this paper analyzes the layout principle and observation method of the three-plane control network, and then based on the GAMIT software, presents a the baseline scheme in the data processing of framework control network. On this basis, try to eliminate baseline error, select the scientific calculation software and calculation scheme, and put forward some principles and methods for the baseline network adjustment and other aspects, to improve the reliability and accuracy of baseline solution, thus improve the accuracy of the control network framework, and provide accurate and reliable initial basis for measuring plane.
關(guān)鍵詞: 高速鐵路;GPS;控制網(wǎng)測量;數(shù)據(jù)處理;基線解算
Key words: high speed railway;GPS;control network measurement;data processing;baseline solution
中圖分類號:U212.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)13-0129-03
0 引言
高速鐵路客運(yùn)列車的行駛速度一般在250~350km/h,就目前的鐵路客運(yùn)系統(tǒng)來說,這已是一個相當(dāng)快的行進(jìn)速度。乘客的人身安全以及乘坐時的舒適度主要取決于高速鐵路是否平順、穩(wěn)定。因此,必須將高速鐵路集合線性參數(shù)的精度誤差控制在毫米級的范圍內(nèi)。目前國內(nèi)傳統(tǒng)的鐵路工程測量技術(shù)在測控精度方面遠(yuǎn)未達(dá)到這點(diǎn)要求。全新的工程測量技術(shù)和測量方法將在這方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
自2009年12月1日起正式實(shí)施的TB10601-2009《高速鐵路工程測量規(guī)范》,明確規(guī)定高速鐵路工程測量平面控制網(wǎng),必須基于CP0框架控制網(wǎng)進(jìn)行基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPI,線路平面控制網(wǎng)CPII、軌道控制網(wǎng)CPIII三級布網(wǎng)片[1]。CP0控制網(wǎng)中各控制點(diǎn)之間一般相距一數(shù)十公里或數(shù)千公里,與國際全球?qū)Ш叫l(wèi)星服務(wù)組織(IGS)跟蹤站相距數(shù)百公里或數(shù)千公里,是典型的GPS長基線控制網(wǎng)。本文對高鐵CP0、CPI、CPII控制網(wǎng)的建立做出分析,并在此基礎(chǔ)上對CP0框架控制網(wǎng)的基線解算方法做出研究,保證基線解算結(jié)果的可靠性,提高控制網(wǎng)精度。
1 鐵路控制網(wǎng)建立流程
1.1 傳統(tǒng)鐵路工程測量方法及特點(diǎn)
以往,我國鐵路建設(shè)的速度目標(biāo)值比較低,軌道平順性、可靠性等指標(biāo)的控制基準(zhǔn)也比較低,并且勘測和施工時也缺少一套完整的測量控制系統(tǒng)作為保證,主要參照線下工程施工控制指標(biāo)來整體把控各級控制網(wǎng)的測控精度,并未考慮軌道施工到后續(xù)運(yùn)營對測量控制網(wǎng)的精度要求[2]。傳統(tǒng)鐵路工程測量基本包括初測(初測導(dǎo)線、初測水準(zhǔn))、定測(交點(diǎn)、直線、曲線控制樁)、線下工程施工測量(以定測控制作為施工測量居基準(zhǔn))和鋪軌測量(穿線法、弦線支距法或偏角法測量)四個方面。
傳統(tǒng)工程測量方法的主要特點(diǎn)有:
①平而坐標(biāo)系投影誤差大;
②勘測和施工放線的操作仍以坐標(biāo)定位法為主,鮮少涉及全站儀、GPS等新型測量技術(shù);
③未使用逐級控制法構(gòu)建基線控制網(wǎng),線路測量可重復(fù)性較差;中線控制樁接連丟失,恢復(fù)起來比較困難;
④測量精度低:導(dǎo)線測角中誤差12.5″、方位角閉合差25″;全長相對閉合差:1/6000;施工單值復(fù)測常常面臨曲線偏角超限的問題;調(diào)整設(shè)計(jì)偏角要同時變更線形,施工難度大;
⑤軌道按照線下工程的施工現(xiàn)狀采用相對定位進(jìn)行敷設(shè),而不是以控制網(wǎng)為基準(zhǔn)按照設(shè)計(jì)的坐標(biāo)定位敷設(shè),極易出現(xiàn)測量誤差。當(dāng)測量誤差累積到一定程度后會導(dǎo)致軌道的幾何參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值。
1.2 高速鐵路工程測量流程及特點(diǎn)
高速鐵路精密工程測量主要包含以下特點(diǎn):
一是確定了高速鐵路精密工程測量“三網(wǎng)合一”測量體系:勘測控制網(wǎng)CPI、CPⅡ、準(zhǔn)基點(diǎn)構(gòu)成;施工控制網(wǎng)CPI、CPU、水準(zhǔn)基點(diǎn)、CPⅢ;運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng):CPⅢ、加密維護(hù)基樁。并提出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng)坐標(biāo)高程系統(tǒng)的統(tǒng)一;勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng)起算基準(zhǔn)的統(tǒng)一;勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng)測量精度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一;線下工程施工控制網(wǎng)與軌道施工控制網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng)的坐標(biāo)高程系統(tǒng)和起算基準(zhǔn)的統(tǒng)一。二是確定了高速鐵路工程平面控制測量分三級布網(wǎng)的布設(shè)原則。三是建立了以“邊長投影變形值≤l0mm/km(無砟)/25mm/km(有砟)”為主的高速鐵路工程測量平面坐標(biāo)系統(tǒng)獨(dú)立坐標(biāo)系;四是提出高速鐵路軌道定位模式――絕對定位與相對定位測量相結(jié)合的鋪軌測量定位模式;五是確定了高速無道鐵路工程測量高程控制網(wǎng)的精度等級;六是在測量任務(wù)結(jié)束后,建設(shè)單位應(yīng)該組織相關(guān)專家按照規(guī)定的指標(biāo)進(jìn)行評估驗(yàn)收。
2 構(gòu)建CP0、CPI、CPII控制網(wǎng)
2.1 高速鐵路控制網(wǎng)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
高速鐵路工程平面控制測量的整體布置必須符合逐級測控的要求,在測量過程中要根據(jù)表1嚴(yán)格控制各級平面控制網(wǎng)的測量參數(shù)。高速鐵路三級平面控制網(wǎng)之間的相互關(guān)系如圖2所示。
2.2 框架(CP0)控制網(wǎng)的建立
在初測前,應(yīng)該通過GPS測量方法構(gòu)建CP0控制網(wǎng),全線統(tǒng)一施測,一次性布網(wǎng),整體平差。CP0控制網(wǎng)與IGS參考站或國家A、B級GPS點(diǎn),全線最少有2個分布均勻的已知聯(lián)測站點(diǎn)[3]。
①對CP0控制網(wǎng)點(diǎn)位的觀測應(yīng)持續(xù)8~10h。②測量前,按技術(shù)規(guī)程校驗(yàn)測量儀器。對中設(shè)備采用精密對點(diǎn)器,對中精度小于1mm,在作業(yè)環(huán)節(jié)必須校驗(yàn)基座水準(zhǔn)器,以使其保持良好的應(yīng)用狀態(tài)。③采用多臺GPS接收機(jī)同步進(jìn)行靜態(tài)觀測,按照提前設(shè)定的時間同步觀測。④CP0分四個時段同步觀測,每一時段觀測時間至少達(dá)到3h。⑤按要求應(yīng)該確保至少有4顆衛(wèi)星同步觀測,衛(wèi)星高度角為15°,每15s進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采樣。⑥在各時段觀測前后分別測量天線高,當(dāng)測量誤差達(dá)到2mm以內(nèi)時取兩次測量數(shù)據(jù)的平均值計(jì)為每一時段的實(shí)測結(jié)果。完成一整個時段的觀測任務(wù)后,校準(zhǔn)對中整平儀器,然后進(jìn)入下一時段的觀測[4]。
2.3 構(gòu)建基礎(chǔ)平面(CPI)控制網(wǎng)
建議在初測環(huán)節(jié)通過統(tǒng)一測量建立起CPI控制網(wǎng),而且要保證全線一次布網(wǎng),整體平差。CPI控制網(wǎng)應(yīng)聯(lián)測CP0控制網(wǎng)。為了防治控制網(wǎng)遭到破壞,應(yīng)該選在測量方便、不宜擾且相對穩(wěn)定的位置布置控制網(wǎng),特別是要保證控制網(wǎng)中心50~1000m的半徑內(nèi)不得存在干擾因素;根據(jù)隧道、橋梁等大型建筑物的點(diǎn)位設(shè)計(jì)要求科學(xué)地選擇點(diǎn)位。CPI需要通過邊聯(lián)結(jié)的形式建網(wǎng),形成三角形或四邊形的帶狀網(wǎng)。在具體操作中,首先確定線路勘測的起始點(diǎn)和終點(diǎn)兩個點(diǎn)位,應(yīng)確保相互重合CPI控制點(diǎn)至少超過2個,并且勘測所得的數(shù)據(jù)應(yīng)該能體現(xiàn)出控制點(diǎn)之間的相互關(guān)系。
①CPI控制網(wǎng)各點(diǎn)位的觀測時間要達(dá)到3~4h。②勘測和建網(wǎng)前先校驗(yàn)儀器。對中設(shè)備采用精密對點(diǎn)器,對中精度保證在1 mm以內(nèi)。③多臺GPS接收機(jī)按照設(shè)定好的時間同步進(jìn)行靜態(tài)觀測。④CPI同步觀測時段數(shù)為2,每時段觀測不少于120 min。
2.4 線路平面(CPII)控制網(wǎng)的建立
CPII控制網(wǎng)宜在定測階段完成。CPII的建網(wǎng)觀測要求與CPI基本一致,但是也存在以下幾點(diǎn)區(qū)別:①CPII同步觀測1時段,觀測時間至少應(yīng)該達(dá)到1h。②CPII控制網(wǎng)需要與點(diǎn)位和坐標(biāo)穩(wěn)定、精準(zhǔn)的CPI點(diǎn)聯(lián)測,各聯(lián)測控制點(diǎn)共同組成了鐵路三等GPS監(jiān)測網(wǎng)。③CPII控制網(wǎng)在復(fù)測環(huán)節(jié),CPII控制點(diǎn)必須獨(dú)立建網(wǎng)進(jìn)行觀測。
3 框架(CP0)控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方法研究
框架控制網(wǎng)(CP0)作為高速鐵路平面控制測量的起算基準(zhǔn),必須確保其具有較高的精度,并且系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。際工況下有很多因素會對CP0定位精度造成干擾,若不加以控制,就會導(dǎo)致定位結(jié)果出現(xiàn)很大的誤差,也就達(dá)不到規(guī)定的定位精度。本文采用GAMIT軟件,選擇合適的數(shù)據(jù)處理方案,對CP0控制網(wǎng)進(jìn)行基線解算。
3.1 影響因素分析
基線解算時應(yīng)根據(jù)網(wǎng)尺度的大小、基線的長短來決定采用哪種星歷。為進(jìn)一步控制星歷誤差對基線解算的干擾作用,建議根據(jù)IGS綜合最終星歷進(jìn)行解算。鑒于最終星歷的滯后時間長達(dá)11d,如果時間上達(dá)不到解算要求,可將其替換成IGR快速星歷[5]。另外,處理基線的過程中應(yīng)該對星歷誤差對基線的干擾作用加以考慮,同時盡量采用強(qiáng)約束、高精度的地面基準(zhǔn)站坐標(biāo)進(jìn)行基線解算,在解算的過程中適時運(yùn)用松弛軌道的方案來控制衛(wèi)星軌道誤差。
對流層折射誤差會對定位精度以及模糊度解算過程造成干擾。為了盡量規(guī)避對流層折射誤差的干擾,在解算分析CP0基線的過程中,應(yīng)該對對流程折射誤差的修正精度進(jìn)行重點(diǎn)考慮。首先要科學(xué)地選擇天頂對流層延遲模型和映射函數(shù),其次要大概估測天頂對流層濕延遲參數(shù)。滿足這兩點(diǎn)要求后通常能保證修整精度。
解算分析CP0框架控制網(wǎng)基線的起算點(diǎn)應(yīng)該選擇CGCS2000國家點(diǎn)或IGS參考站。如果所選的起算點(diǎn)坐標(biāo)缺少兼容性或者存在誤差,通常會導(dǎo)致CP0框架控制網(wǎng)基線向量解產(chǎn)生系統(tǒng)性誤差。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)CP0框架控制網(wǎng)基線向量在系統(tǒng)性旋轉(zhuǎn)以及尺度調(diào)整時,一般會出現(xiàn)這類誤差。
3.2 框架控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方案
CP0控制網(wǎng)屬于中長基線GPS網(wǎng),其基線解算方案的選擇至關(guān)重要??紤]到衛(wèi)星星歷誤差、對流層折射誤差、基準(zhǔn)點(diǎn)初始誤差等干擾因素,需要使用高精度的解算軟件來解算分析基線向量[6]。GAMIT是開源免費(fèi)軟件,目前它已在國內(nèi)廣泛推行,在施工及運(yùn)營環(huán)節(jié),為了確保該軟件能夠與其他鐵路線順利銜接,并且使對框架基準(zhǔn)的復(fù)測維護(hù)更加便捷,本文將應(yīng)用GAMIT10.6軟件,采用以下解算方案進(jìn)行CP0基線解算:
通過IGS提供的事后最終精密星歷,結(jié)合軌道參數(shù)的先驗(yàn)精度對解算過程加以約束。
①解算模型使用RELAX.松弛解,并對衛(wèi)星軌道及測站坐標(biāo)進(jìn)行估算;②通過“1-ITER”解算模式完成測站坐標(biāo)的一次迭代;③觀測量設(shè)為LC_HELP類型,即采用LC觀測值組合解算模糊度;④參照antmod.dat文件的設(shè)定值來修正衛(wèi)星及接收機(jī)的天線相位中心,修正時所用的天線模型為ELEV模型;⑤通過LC觀測值組合來消除電離層折射的干擾作用;⑥通過廣播星歷中的鐘差參數(shù)修正衛(wèi)星鐘差模型;⑦通過偽距觀測值經(jīng)運(yùn)算得到接收機(jī)鐘差參數(shù);⑧基于高度角對數(shù)據(jù)定權(quán),Station Error = ELEVA-TION 10 5;⑨通過AUTCLN自動處理模式對周跳進(jìn)行探測和修復(fù);⑩修整測站施加地球固體潮、極潮、海潮以及大氣負(fù)荷潮等各種潮汐參數(shù)。
4 結(jié)論
國高速鐵路精密工程測量技術(shù)體系的完善要依靠相應(yīng)精密工程測量技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展才能實(shí)現(xiàn)。精密工程測量技術(shù)的進(jìn)步也為國內(nèi)大規(guī)模興建高速鐵路的施工活動提供了精密的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。我國建立GPS高鐵測量控制網(wǎng)后,鐵路測量精度將大大提高,整個作業(yè)過程將更加系統(tǒng)化、規(guī)范化,該技術(shù)也將在客運(yùn)專線軌道鐵路的勘測設(shè)計(jì)以及施工、運(yùn)營等環(huán)節(jié)起到至關(guān)重要的作用,特別是對于保障客運(yùn)軌道的高精度、高平順性等方面將發(fā)揮更大的效能。
本文結(jié)合CP0數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗(yàn),分析了CP0控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中基線解算的影響因素,并利用GAMIT對基線解算的方案進(jìn)行研究分析。應(yīng)使用當(dāng)前最新的ITRF參考框架及其參考?xì)v元下的IGS參考站坐標(biāo)來解算分析CP0框架控制網(wǎng)基線,并且使用IGS的精密衛(wèi)星星歷,以確保地面基準(zhǔn)站坐標(biāo)與衛(wèi)星星歷的框架及歷元保持一致。另外,具有較高的精度和出色的兼容性的IGS基準(zhǔn)站坐標(biāo),使基于GAMIT軟件的基線解算精度和可信度大大提高,進(jìn)而保證高速鐵路的順利建設(shè)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高速鐵路 精密測量建設(shè)控制網(wǎng)復(fù)測
中圖分類號:F540.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
高速鐵路精密測量控制技術(shù)作為高速鐵路建設(shè)成套技術(shù)的一個重要組成部分,在高速鐵路建設(shè)過程中也越來越顯示出其重要性。從我國高速鐵路建設(shè)的實(shí)踐來看,已建和在建的一些客運(yùn)專線或多或少存在著因精密工程測量控制技術(shù)問題而帶來施工的困擾和運(yùn)營檢測的困難。所以,對高鐵建設(shè)來說,建立一套精密的測量系統(tǒng),制定一套行之有效的精密測量控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,是一個十分重要的課題。
1 現(xiàn)行的規(guī)范和測量技術(shù)存在的問題
1.1不同等級的控制網(wǎng)間的測量精度指標(biāo)的匹配還缺乏理論和驗(yàn)證數(shù)據(jù),不夠系統(tǒng)和權(quán)威,部分精度指標(biāo)要求顯得苛刻,應(yīng)進(jìn)行必要的優(yōu)化。部分細(xì)節(jié)性的測量技術(shù)沒有相關(guān)的規(guī)定或是可供參考的規(guī)范,導(dǎo)致現(xiàn)場測量作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一,難以實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理。
1.2變形觀測技術(shù)對指導(dǎo)施工的功能性不強(qiáng),還不能完全滿足鋪軌測量時間對沉降觀測數(shù)據(jù)依賴性的要求。對CPIII自由設(shè)站邊角交會網(wǎng)測量精度標(biāo)準(zhǔn)及如何利用CPIII控制網(wǎng)進(jìn)行軌道施工、如何測量和評定高速鐵路無砟軌道平順性以及運(yùn)營維護(hù)管理等缺乏明確具體的規(guī)定。專業(yè)化、系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)處理軟件還不夠豐富和系統(tǒng)。
2控測網(wǎng)布網(wǎng)情況及技術(shù)要求
2.1平面控制網(wǎng)復(fù)測技術(shù)要求。復(fù)測采用的方法、使用的儀器和精度應(yīng)符合相應(yīng)等級的規(guī)定。所采用儀器應(yīng)經(jīng)過檢定,并在有效檢定期內(nèi)。復(fù)測前應(yīng)檢查標(biāo)石的完好性,對丟失和破損較嚴(yán)重的標(biāo)石應(yīng)按原測標(biāo)準(zhǔn)用同精度擴(kuò)展方法恢復(fù)或增補(bǔ)。CPⅠ控制網(wǎng)應(yīng)附合到CP0上,并采用固定數(shù)據(jù)平差;CPⅡ控制網(wǎng)應(yīng)附合到CPⅠ上,并采用固定數(shù)據(jù)平差; 復(fù)測較差符合規(guī)定要求時,采用原測成果。當(dāng)較差超限或需增補(bǔ)新點(diǎn)時,應(yīng)在提交的復(fù)測成果中說明。CPⅠ、CPⅡ復(fù)測后的數(shù)據(jù)必須上報設(shè)計(jì)院及相關(guān)單位進(jìn)行評審后方可進(jìn)行下步CPⅢ測量。當(dāng)復(fù)測結(jié)果與設(shè)計(jì)單位提供的成果較差超限時,應(yīng)進(jìn)行第二次復(fù)測,并查明原因。
2.2高程控制網(wǎng)復(fù)測技術(shù)要求。高程復(fù)測應(yīng)采用不低于DS1的水準(zhǔn)儀,須經(jīng)過檢定,并處于檢定有效期內(nèi)。高程控制網(wǎng)復(fù)測時,水準(zhǔn)線路必須聯(lián)測到基巖水準(zhǔn)點(diǎn)上,以檢驗(yàn)深埋水準(zhǔn)點(diǎn)是否發(fā)生顯著沉降。高程控制網(wǎng)復(fù)測按二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求執(zhí)行,逐點(diǎn)復(fù)測相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差,通過復(fù)測高差和設(shè)計(jì)高差的對比分析,確認(rèn)高程控制點(diǎn)是否發(fā)生顯著沉降,是否滿足后續(xù)施工測量要求。作業(yè)前及作業(yè)過程中檢查i角均應(yīng)不超過15″;水準(zhǔn)尺須采用輔助支撐進(jìn)行安置,測量轉(zhuǎn)點(diǎn)應(yīng)安置尺墊,尺墊選擇堅(jiān)實(shí)的地方并踩實(shí)以防尺墊的下沉。水準(zhǔn)線路采用往返觀測,并沿同一路線進(jìn)行。每一測段均采用偶數(shù)站結(jié)束,往返觀測在一日的不同時間段進(jìn)行。
3高程控網(wǎng)的建立與布設(shè)
3.1與平面控制網(wǎng)一樣,高程控制網(wǎng)也同樣重要,是所有高程測量的基礎(chǔ),尤其是在橋梁工程測量上更是不能有一點(diǎn)差池。根椐不同的精度要求,高程控制測量有多種方式,按所用儀器不同可分為三角高程測量,四等水準(zhǔn)測量和二等水準(zhǔn)測量三種。
3.2為了施工方便,高程控制點(diǎn)可與平面控制點(diǎn)使用同一樁位,對于進(jìn)洞點(diǎn)、梁面控制點(diǎn)用二等水準(zhǔn)進(jìn)行施測,還有一個更為重要的是對設(shè)計(jì)院所交基點(diǎn)的定期復(fù)測和加密,水準(zhǔn)的布點(diǎn)要求沒有導(dǎo)線布設(shè)那么嚴(yán)格,方便施工又不易被破壞的地方都是好的選擇,而對精度要求不是太高時,如樁基放樣、路基邊坡施工等可用三角高程。 3.3對于三角高程,可在導(dǎo)線測量的過程中記錄儀高、鏡高以及觀測值,最后用往返測的平均值做為兩站的高差,所有有高差計(jì)算出來后進(jìn)行平差,最后得出所測點(diǎn)的三角高程。三角高程常用于兩點(diǎn)間起伏較大,水準(zhǔn)測量不易實(shí)施的測區(qū),可以彌補(bǔ)四等水準(zhǔn)對于高差過大不易施測的弱點(diǎn)。
4高速鐵路建設(shè)控制網(wǎng)測量中應(yīng)注意的問題
4.1高鐵測量數(shù)據(jù)計(jì)算量大,各個環(huán)節(jié)都容易出現(xiàn)計(jì)算上或這或那的問題。因此,校核工作十分重要,必須進(jìn)行100%的數(shù)據(jù)校核。內(nèi)業(yè)計(jì)算主要有:全線加密控制網(wǎng)、橋梁基礎(chǔ)、墩身、墊石、防護(hù)墻、底座板(路基上稱支承層)數(shù)據(jù)、CPⅢ控制網(wǎng)、GPS控制網(wǎng)、軌道板(站場設(shè)置道岔板)布板、軌道鋪設(shè)參數(shù)(線路平面、縱斷面設(shè)計(jì)參數(shù)和曲線超高值)等計(jì)算。
4.2從線下到線上,給每個工序留的容許誤差空間不多。如:墊石:0~-10mm、梁面:平整度≤3mm/4m , 相鄰梁端橋面高差≤10mm、底座板(或支承層):0~-20mm、軌道板(含道岔板):0~-0.4MM、軌道(含道岔):軌道中線和軌頂高程允許偏差均應(yīng)不大于2 mm等等。一個工序環(huán)節(jié)超高,其余工序環(huán)節(jié)的調(diào)整空間就減小,修復(fù)工作難度就加大,這就要求全線上下的控制體系能良好地銜接、吻合,不得出現(xiàn)較大的突變,嚴(yán)格將每道工序的體態(tài)控制在容許范圍之內(nèi)。例如,底座板澆筑超高,打磨處理沒到位,則在軌道板精調(diào)時出現(xiàn)跳板現(xiàn)象,只能停下來待吊車開來將軌道板調(diào)開并打磨處理完后,將軌道板重新就位,才能再次進(jìn)行精調(diào),大大影響工作進(jìn)度。這就要求我們每位測量人員及相關(guān)部門的管理人員都加強(qiáng)質(zhì)量觀念。
4.3為保證旅客列車高速運(yùn)行時的安全性和舒適度,鐵路軌道的平順度是重要指標(biāo)。軌道平順度包含線路方向和縱向方向兩個分量,線路方向的不平順是指鋼軌頭內(nèi)側(cè)與鋼軌方向垂直的凸凹不平順。高速鐵路平順度要求在線路方向每10米弦實(shí)測正矢與理論正矢之差為2毫米。線路平順度的要求和控制測量的精度有一定的關(guān)系,對于線路形狀來說,平順度只是一種局部誤差。不能依線路平順度的要求作為控制測量的精度標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)椋巾樁葘€路位置誤差的影響有積累性和擴(kuò)大的趨勢,當(dāng)實(shí)際線路偏離設(shè)計(jì)位置很遠(yuǎn)時,線路仍舊可以滿足平順度要求。
4.4 CPI沿線路走向,每4千米一個或一對點(diǎn),按鐵路B級GPS測量要求施測?;€邊方向中誤差不大于1.3″,最弱邊相對中誤差1/170000。CPⅡ在CPI的基礎(chǔ)上采用GPS測量或?qū)Ь€測量方法施測。點(diǎn)間距離800~1000米。GPS測量按鐵路C級要求施測?;€邊方向中誤差不大于1.7″,最弱邊相對中誤差1/100000;導(dǎo)線測量等級為四等,測角中誤差 2.5″,相對閉合差1/40000。CPⅢ控制點(diǎn)距離為60m左右,且不應(yīng)大于80m,觀測CP Ⅲ點(diǎn)允許的最遠(yuǎn)的目標(biāo)距離為120m左右,最大不超過180m。每次測量開始前在全站儀初始行中輸入起始點(diǎn)信息并填寫自由測站記錄表,每一站測量3組完整的測回。應(yīng)記錄于每個測站的:T溫度、氣壓以及CPI、CPⅡ-點(diǎn)上的目標(biāo)點(diǎn)的棱鏡高測量,并將溫度、氣壓改正輸入每個測站上。對于線路有長短鏈時,應(yīng)注意區(qū)分重復(fù)里程及標(biāo)記的編號。
5 結(jié)束語
綜上所述,對我國精密測量控制技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)而完整的研究非常必要,其有助于保證高速鐵路測量精度,提高測量效率,提高施工質(zhì)量,節(jié)約施工成本,并具有明顯的社會經(jīng)濟(jì)效益。我國高速鐵路建設(shè)正處于建設(shè)高峰時期,高速鐵路建設(shè)迫切需要開展精密工程控制測量技術(shù)的研究,解決高速鐵路勘測設(shè)計(jì)、施工、軌道平順性測量、運(yùn)營維護(hù)測量等一系列技術(shù)問題,建立一套完整、有效的中國高速鐵路工程測量技術(shù)體系。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】高速鐵路;無砟軌道;施工技術(shù)
中圖分類號: U238文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一、前言
大噸位千斤頂將梁體頂起后更換存在質(zhì)量缺陷的橋梁支座,其重要保證是確保在橋梁支座更換過程中無砟軌道結(jié)構(gòu)的幾何狀態(tài)滿足運(yùn)營要求及橋梁、無砟軌道結(jié)構(gòu)不受到破壞。通過對無砟軌道橋梁支座更換技術(shù)的研究和探索,成功更換了高速鐵路無砟軌道橋梁支座。更換結(jié)果表明采用頂起橋梁滿足更換支座要求的高度進(jìn)行高速鐵路無砟軌道橋梁支座更換的方法是可行的,滬杭高速鐵路無砟軌道橋梁支座更換技術(shù)對運(yùn)營高速鐵路更換橋梁支座也具有極大的指導(dǎo)意義和借鑒作用。
二、無砟軌道的特點(diǎn)
傳統(tǒng)的鐵路軌道通常有兩條平衡的鋼軌組成,鐵道固定放在枕木上,之下為小碎石鋪成的路砟。路砟和枕木均起到加大受力面,分散火車壓力,幫助鐵軌承重的作用,防止鐵軌因壓力太大而下陷到泥土里面。此外,路砟還有幾個作用:減少噪音,吸熱,減震,增加透水性等。這就是有砟鐵道。傳統(tǒng)有砟鐵道具有鋪設(shè)簡便,綜合造價低廉的特點(diǎn),但容易變形,維修頻繁,維修費(fèi)用較大。同時,列車速度受到限制。
無砟軌道的枕木本身是混凝土澆灌而成,而路基也不用碎石,鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土路上。無砟軌道是當(dāng)今世界先進(jìn)的軌道技術(shù),可以減少維護(hù),降低粉塵,美化環(huán)境,而且列車時速可以達(dá)到200公里以上。
三、無砟軌道施工技術(shù)難點(diǎn)
與普通鐵路有砟軌道相比,高速鐵路無砟軌道系統(tǒng)的施工工藝更為復(fù)雜,技術(shù)含量更高,其難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下五個方面:
1、軌道基礎(chǔ)地基沉降變形規(guī)律難以控制。無砟軌道整體形態(tài)是通過扣件系統(tǒng)進(jìn)行維持,因此,必須采取技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的處理措施保證軌道地基的穩(wěn)定性,線下工程的設(shè)計(jì)和施工,以滿足無砟軌道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。
2、精密測量技術(shù)。傳統(tǒng)的測量技術(shù)已經(jīng)無法滿足高速鐵路無砟軌道系統(tǒng)的施工建設(shè)需求,需要采用高精度的現(xiàn)代工程測量方法來保證無砟軌道線路平順性。
3、軌道平順度控制。高速鐵路與普通有砟鐵路的最顯著區(qū)別是需要一次性建成可靠、穩(wěn)固的軌道基礎(chǔ)工程和高平順性的軌道結(jié)構(gòu)。軌道的高平順性是實(shí)現(xiàn)列車高速運(yùn)行的最基本條件。實(shí)現(xiàn)和保持高精度的軌道內(nèi)外部幾何狀態(tài)是高速鐵路建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù),是最重要的基礎(chǔ)性技術(shù)工作。
4、無砟道岔施工。道岔區(qū)無砟軌道施工應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)程進(jìn)行,在保證無砟軌道的道岔間無縫的同時還要注意與不同區(qū)間、不同標(biāo)段間無縫線路施工相互協(xié)調(diào)。所以在進(jìn)行無砟道岔施工時,應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行預(yù)鋪裝、嚴(yán)格對位并精細(xì)地調(diào)整幾何形位,應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)焊接道岔內(nèi)的鋼軌并鎖定道岔以保證工程質(zhì)量。
四、無砟軌道連續(xù)梁橋施工控制分析 1、無砟軌道連續(xù)梁橋施工控制原則 連續(xù)梁橋的施工監(jiān)控工作是要對成橋目標(biāo)進(jìn)行有效控制,在施工的過程中逐步修正各種影響成橋目標(biāo)的參數(shù)誤差減小其對成橋質(zhì)量的影響,以確保主橋在成橋后結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力狀況合理和主橋線形和外觀尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。 (一)、受力要求:體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁連續(xù)梁橋的受力特點(diǎn)的參數(shù)主要是箱梁的控制截面內(nèi)部應(yīng)力或應(yīng)力狀況。通常情況下,起控制作用的是箱梁的上、下緣正應(yīng)力。它們與箱梁截面軸力和彎矩有直接的關(guān)系,但是對于預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁連續(xù)梁橋這種結(jié)構(gòu)體系而言,軸力的影響較小且變化不大,所以截面彎矩就成了箱梁施工過程中起控制作用的關(guān)鍵因素。 (二)、線形要求:線形指標(biāo)主要是主梁的中線水平偏差與標(biāo)高偏差,成橋后通常是指橋梁長期變形穩(wěn)定后主梁的水平誤差和標(biāo)高誤差要滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求。 (三)、調(diào)控手段:主要是通過在主梁的施工過程中調(diào)整立模標(biāo)高來進(jìn)行主梁線形的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與調(diào)整,將現(xiàn)場的參數(shù)誤差通過立模標(biāo)高的調(diào)整值予以修正。在主梁懸臂施工的過程中進(jìn)行立模標(biāo)高調(diào)整,必須充分考慮己建梁段的主梁標(biāo)高。主梁的彎矩控制截面一般選為各施工梁段的典型截面,主梁的標(biāo)高控制點(diǎn)可布設(shè)在每一階段施工梁段前端點(diǎn)附近。 (四)、事故預(yù)防:監(jiān)控方將駐現(xiàn)場參與關(guān)鍵施工工序與工藝的施工方案的審查,并通過長期的連續(xù)觀測數(shù)據(jù)分析施工主體的現(xiàn)狀,以消除不必要的人為錯誤給橋梁帶來的隱患。 2、無砟軌道連續(xù)梁橋施工控制方法與建議 (一)、實(shí)施全面的施工工藝及質(zhì)量監(jiān)控體系 對于高速鐵路無砟軌道連續(xù)梁橋的施工控制,必須從施工工藝及施工質(zhì)量兩個角度全面實(shí)施監(jiān)控,要落實(shí)專職的工藝監(jiān)測人員及質(zhì)量管理人員,對連續(xù)梁橋施工全程進(jìn)行工藝跟蹤和質(zhì)量跟蹤管理,在明確責(zé)任人的基礎(chǔ)上,采用計(jì)算機(jī)仿真、試驗(yàn)施工法、一次施工法等多種方法對連續(xù)梁橋施工過程中的內(nèi)力、應(yīng)力、結(jié)構(gòu)力、次應(yīng)力、載荷特性等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行全面分析和掌握,進(jìn)而全面監(jiān)控連續(xù)梁橋的施工質(zhì)量。 另一方面,施工工藝必須符合控制要求,為施工控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供服務(wù)。在施工控制中,需要考慮施工條件非理想化而導(dǎo)致的構(gòu)件制作、安裝等誤差。施工管理的好壞直接影響到橋梁施工的質(zhì)量和進(jìn)度,從而使施工的狀態(tài)和之前設(shè)計(jì)的不一致,影響到施工控制的準(zhǔn)確性。 (二)、構(gòu)建完整的施工控制系統(tǒng) 大跨度橋梁施工控制是一個從施工測試識別修正預(yù)告施工的循環(huán)過程。為達(dá)到施工控制的最終目標(biāo),必須建立一套完善的控制系統(tǒng)與運(yùn)行機(jī)制,以使得施工與控制之間形成良性循環(huán)。施工控制的工作,廣義上講,就是指施工控制系統(tǒng)的建立和正確的運(yùn)作。橋梁的施工控制與橋梁的設(shè)計(jì)和施工有密切的聯(lián)系。 橋梁的施工控制是與橋梁設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)理密切聯(lián)系的。從信息論的觀點(diǎn)看,橋梁的施工控制過程是一個信息采集、信息分析處理和信息反饋的過程。通過實(shí)時測量體系和現(xiàn)場測試體系,可以采集到橋梁施工過程中的各類所關(guān)心的數(shù)據(jù)信息。借助橋梁施工控制的計(jì)算分析體系,對采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。尤其是對施工中各類結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)如變形、內(nèi)力、應(yīng)力的分析,可以對施工誤差做出評價,并根據(jù)需要研究制定出精度控制和誤差調(diào)整的具體措施。最后以施工控制指令的形式為橋梁的施工提供反饋信息。在施工控制計(jì)算和誤差分析中,通過對施工容許誤差度指標(biāo)數(shù)據(jù)體系、施工反饋數(shù)據(jù)尤其是應(yīng)力監(jiān)測數(shù)據(jù)、施工控制目標(biāo)值數(shù)據(jù)的分析確立施工狀態(tài)的應(yīng)力預(yù)警體系。 施工控制系統(tǒng)需要有一套完整的、足夠精確的標(biāo)高、位移、應(yīng)力、溫度、以及其它物理量的測量手段的支持,其中應(yīng)力、溫度測量儀器和傳感器主要由施工控制方配備和完成,而標(biāo)高、位移及混凝土參數(shù)的測量主要由施工方配備和完成。施工控制系統(tǒng)還需要有完備的施工控制專用軟件的支持,包括施工全過程模擬結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng),實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫及其管理程序,施工誤差評價分析及調(diào)整程序,施工控制報表處理系統(tǒng)等,以提高工作效率,滿足實(shí)時控制的需要。
五、結(jié)束語
無砟軌道的軌枕本身是混凝土澆灌而成的,鐵軌、軌枕直接鋪在混凝土路上。軌道板主要是由路基軌道板、橋梁軌道板、隧道軌道板組成。因此,無砟軌道最突出的特點(diǎn)就是用整體式道床代替有砟軌道道,具有很好的穩(wěn)定性。但無砟軌道的軌下剛度較大,需要列車在剛度上做一些改進(jìn),才能更好地滿足旅客舒適、行車平穩(wěn)等條件,最終為列車能平穩(wěn)快速的行進(jìn)提供“基礎(chǔ)”的保證。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范試行》 TB10621-2009
[2] 《高速鐵路工程測量規(guī)范》 TB10601-2009
關(guān)鍵詞: GPS;控制網(wǎng);精度分析;高鐵
中圖分類號:U212.24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)0120218-01
0 引言
新建合肥至福州鐵路安徽段站前Ⅷ標(biāo)位于黃山市歙縣、徽州區(qū)、休寧縣、屯溪區(qū)境內(nèi)。線路北起歙縣桂林鎮(zhèn)線路里程為DK288+440,向南跨富資河設(shè)富資河特大橋、跨豐樂河設(shè)西溪南特大橋,設(shè)黃山北車站,線路折向東南,設(shè)合銅黃高速特大橋、萬安橫江特大橋、上黃特大橋,跨在建黃祁景高速設(shè)黃祁景高速特大橋,穿楓口隧道,設(shè)月潭特大橋、下巖溪特大橋,穿小尖山隧道、茶口亭隧道、五城隧道至標(biāo)段終點(diǎn)DK343+180,標(biāo)段全長54.734km。標(biāo)頭位置與中鐵十一局承建的合福鐵路站前Ⅶ標(biāo)銜接,標(biāo)尾與中鐵十一局承建的新建合肥至福州鐵路MGZQ-1標(biāo)銜接。根據(jù)中鐵隧道集團(tuán)有限公司合肥至福州鐵路站前Ⅷ標(biāo)施工進(jìn)度及高速鐵路工程測量要求,為本次復(fù)測任務(wù)來源。
1 CPI控制網(wǎng)平差及精度分析原則
本次復(fù)測CPI控制網(wǎng)的平差采用嚴(yán)密平差方法:首先對所需的基線解進(jìn)行選擇,形成的基線向量文件;在隨后的平差過程中,固定CPI494點(diǎn)的WGS-84坐標(biāo),進(jìn)行CPI的GPS基線向量網(wǎng)的空間三維無約束平差,從而得到無約束平差后的各CPI點(diǎn)的WGS-84三維空間直角坐標(biāo),檢查GPS基線向量網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度,獲取各點(diǎn)的WGS-84高斯平面直角坐標(biāo)及相應(yīng)的精度信息[1][2]。選擇邊長相對中誤差滿足要求的CPI487、CPI494、CPI570點(diǎn)作為約束點(diǎn),獲取各點(diǎn)的三維約束平差成果坐標(biāo),然后轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的中央子午線和投影面大地高坐標(biāo)系統(tǒng)中的二位坐標(biāo)與設(shè)計(jì)單位提交的平面成果坐標(biāo)、相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差進(jìn)行比對,進(jìn)行穩(wěn)定性分析。CPI的GPS控制網(wǎng)采用武漢大學(xué)的COSAGPS5.21后處理軟件進(jìn)行平差處理[3]。三維約束平差計(jì)算后的CPI基線網(wǎng)精度:基線向量邊長相對中誤差最大的CPI566-CPI567達(dá)到了1/13841,最小的是CPI490-CPI487達(dá)到了1/1000000;點(diǎn)位平面坐標(biāo)中誤差為1.43。
2 CPI控制網(wǎng)復(fù)測成果及穩(wěn)定性分析
評定平面控制點(diǎn)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)有點(diǎn)位坐標(biāo)變化量和相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對精度,其中同精度復(fù)測坐標(biāo)較差限差要求為20mm,相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對精度要求為1/130000[4]。
2.1 CPI平面控制點(diǎn)絕對坐標(biāo)分析穩(wěn)定性
在確認(rèn)CPI控制網(wǎng)本次復(fù)測精度滿足要求的前提下,進(jìn)行CPI復(fù)測坐標(biāo)和原測坐標(biāo)的比較。.2 CPI相鄰點(diǎn)坐標(biāo)差分析穩(wěn)定性
相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對精度按下式計(jì)算:相鄰點(diǎn)間的復(fù)測與原測坐標(biāo)差之差的相對精度共計(jì)有12條相鄰邊,其中8條邊滿足規(guī)定的1/130,000的限差要求,有4條邊大于1/130,000的限差要求,其中CPI487~CPI488(距離只有643.172m) 和CPI564~CPI565 (距離只有463.884m )與前兩次復(fù)測一致,點(diǎn)位較差不超限,且邊長中誤差分別為0.07cm和0.08cm均滿足規(guī)范小于5mm要求,都是因?yàn)樵O(shè)計(jì)院布設(shè)邊長較短不能滿足規(guī)范要求,因此復(fù)測與原測相對精度超限屬于觀測誤差。在做穩(wěn)定性分析之前,先對相鄰點(diǎn)坐標(biāo)差之差相對精度超限的進(jìn)行二次復(fù)測[6]。二次復(fù)測與一次復(fù)測坐標(biāo)比較表如表3。
由表3可以看出第一次復(fù)測結(jié)果和二次復(fù)測結(jié)果較差均在規(guī)范限差之內(nèi),說明復(fù)測有很高的可靠性,CPI控制網(wǎng)復(fù)測結(jié)果可用于CPI穩(wěn)定性分析。
3 CPI平面控制點(diǎn)穩(wěn)定性分析結(jié)論及建議
根據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》中的規(guī)定,要求GPS二等(CPI)最弱邊相對中誤差≤1/180000,本次實(shí)測最弱邊長為CPI566~CPI567為1/18萬,由坐標(biāo)比較表可知,最大點(diǎn)位較差X分量為13.2mm(CPI567),最大點(diǎn)位較差Y分量為-12.9mm(CPI567)。由相鄰點(diǎn)間坐標(biāo)差之差的相對精度統(tǒng)計(jì)表可知:CPI566~CPI567為最弱邊,邊長341.045m,不能滿足高鐵規(guī)范中CPI點(diǎn)間距≥800m的要求,經(jīng)過二次復(fù)測后可以得出復(fù)測具有高的一致性,因此,本次部分邊長相對精度與設(shè)計(jì)院成果相比雖相對精度超限但坐標(biāo)差較差限差均小于±20mm,復(fù)測與原測坐標(biāo)之差相對精度超限屬觀測誤差,因此可以認(rèn)為原測成果可靠,原測與復(fù)測坐標(biāo)之差超限屬于觀測誤差??烧J(rèn)為CPI點(diǎn)未發(fā)生顯著性位移變化,建議仍采用原設(shè)計(jì)坐標(biāo)。經(jīng)現(xiàn)場勘察CPI567位于公路邊,有擾動的可能,在以后的工作中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)觀測。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞: 全球定位系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集;基線解算;控制網(wǎng)平差
一、GPS概述
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System――GPS)是一種定時和測距的空間交會定點(diǎn)的導(dǎo)航系統(tǒng),可以向全球用戶提供連續(xù)、實(shí)時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息。GPS系統(tǒng)包括三大部分:地面控制部分、空間部分、用戶部分。特點(diǎn):高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、適用廣泛。
二、工程概況
京滬高速鐵路是國家“十一五”鐵路建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目,京滬高速鐵路Ⅵ標(biāo)十工區(qū)紅橋段地處長江三角洲平原地區(qū)的上海市,跨越嘉定區(qū)、閔行區(qū),全長12KM。本次工程坐標(biāo)系統(tǒng)為:參考橢球?yàn)閃GS84橢球,投影面為20m,中央子午線為:121°30′00″。
三、控制網(wǎng)的情況
1、控制網(wǎng)的基本精度
由于此次工程屬于京滬高速鐵路無碴軌道的一部分,根據(jù)《客運(yùn)專線無碴軌道鐵路工程測量技術(shù)暫行規(guī)定》的要求,CPI最弱便相對中誤差小于1/170000,基線變方向中誤差不大于1.3″;CPII最弱邊相對中誤差小于1/100000,基線邊方向中誤差不大于1.7″。
四、外業(yè)數(shù)據(jù)采集
本項(xiàng)目的GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集按照《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》中的D級網(wǎng)實(shí)施技術(shù)綱要執(zhí)行。具體執(zhí)行作業(yè)技術(shù)參數(shù)為:
在野外數(shù)據(jù)采集信息記錄中,應(yīng)記錄好觀測員姓名、儀高、儀器編號、開關(guān)機(jī)時間、周圍的環(huán)境信息等。在觀測過程中應(yīng)時刻注意接收機(jī)的工作狀態(tài),查看PROP、存儲容量、電池余量,發(fā)現(xiàn)異常時應(yīng)及時處理。
五、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理
5. 1基線解算
GPS基線向量表示了各測站間的一種位置關(guān)系,即測站與測站間的坐標(biāo)增量。它是GPS同步觀測的直接結(jié)果,也是進(jìn)行GPS網(wǎng)平差獲取最終點(diǎn)位的觀測值?;€解算的過程實(shí)際上是平差過程,平差所采用的觀測值是GPS雙差觀測值。
1、原始觀測數(shù)據(jù)的輸入、修改、檢查
原始數(shù)據(jù)的讀取、輸入是進(jìn)行基線解算的前提。導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)后,檢查測站名、點(diǎn)號、天線高、天線類型等基本信息是否有遺漏或錯誤,應(yīng)及時補(bǔ)充或修正錯誤信息。
2、設(shè)定基線解算的控制參數(shù)
基線解算的控制參數(shù)用來確定基線解算的處理方法。這些參數(shù)一般包括:基線解算的坐標(biāo)系統(tǒng)、衛(wèi)星的截止高度角、采用的星歷、電離層模型的改正方式、對流天頂延遲、基線解算的期望精度。通過控制參數(shù)的設(shè)定,可以實(shí)現(xiàn)基線的精化處理。
3、基線解算分析
基線解算后,需要檢查基線解算結(jié)果是否滿足精度標(biāo)準(zhǔn)。對于不合格的基線,要找出其原因進(jìn)行重新解算或剔除,如果這兩種方法都行不通,則需要重新測量,只有通過質(zhì)量檢驗(yàn)、解算合格的基線才能保證平差數(shù)據(jù)的正確可靠。
基線解算階段的質(zhì)量控制指標(biāo)主要有比率(ratio),RDOP,均方根(rms)、同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差以及重復(fù)基線較差等。Ratio、RDOP、Rms這幾個質(zhì)量指標(biāo)只具有某種相對意義,它們數(shù)值的高低不能絕對的說明基線質(zhì)量的高低,應(yīng)綜合評判。若RMS偏大,則說明觀測值質(zhì)量較差,這主要與接收機(jī)測相精度、對流層和電離層延遲的影響、多路徑效應(yīng)等多種因素有關(guān)。若RDOP值較大,則說明觀測條件較差,這主要與衛(wèi)星星座的幾何圖形和運(yùn)行軌跡有關(guān)。
點(diǎn)擊基線,可以查看基線共用衛(wèi)星、衛(wèi)星殘差。對于殘差大的衛(wèi)星可以將該衛(wèi)星數(shù)據(jù)刪除。殘差部分是對用于基線解算的每顆衛(wèi)星的殘差觀測值的幾何表示,顯示從每顆衛(wèi)星接受到的數(shù)據(jù)的質(zhì)量,利用該部分求解中噪聲的數(shù)量。殘差一般分布相位中線成正線曲線,若分布比較離散,則說明此顆衛(wèi)星信號質(zhì)量差,應(yīng)刪除此衛(wèi)星。
4、基線解算成果檢驗(yàn)
1)觀測網(wǎng)圖形中直接觀測
基線處理完成后,通過查看GPS基線向量網(wǎng)圖,從圖中將可直接看出解算的基線質(zhì)量是否通過,有三個接受等級:通過,指基線符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)志,指一個或一個以上的基線質(zhì)量指標(biāo)器不符合通過狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)集,但是還沒有達(dá)到失敗的狀態(tài)。這些基線應(yīng)更密切的檢驗(yàn)。失敗,基線質(zhì)量指示器不符合通過或標(biāo)志狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)集。
2)進(jìn)行同步環(huán)和重復(fù)基線的檢驗(yàn)
由同步觀測邊組成的三角形、多邊形,它的坐標(biāo)增量閉合差理論上等于零。但由于觀測數(shù)據(jù)不可避免地受到各種誤差的影響,因而實(shí)際上同步環(huán)的閉合差不一定為零。這種閉合差將反映出數(shù)據(jù)質(zhì)量、軟件質(zhì)量以及所求結(jié)果的精度情況。
① 每個時段同步邊觀測數(shù)據(jù)的檢核:
時段觀測值的數(shù)據(jù)無剔除,滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求,同步邊滿足:固定誤差≤10mm、比例誤差≤10ppm。
② 重復(fù)邊檢驗(yàn)
重復(fù)邊成果互差≤ δmm,δ為標(biāo)準(zhǔn)差;
③ 異步環(huán)檢驗(yàn)
閉合差各坐標(biāo)差分量閉合差限差:
≤3 δ、 ≤3 δ、 ≤3 δ式中N為閉合環(huán)中的變數(shù);
④ 同步環(huán)檢測
各坐標(biāo)差分量閉合差: ≤3 δ、 ≤3 δ、 ≤3 δ式中N為閉合環(huán)中的變數(shù);
6、通過此次工程的基線解算結(jié)論分析,得出以下幾點(diǎn):
(1)控制點(diǎn)的埋設(shè)環(huán)境對控制網(wǎng)的測量精度產(chǎn)生了重要的影響,所以從影響精度方面來說,控制點(diǎn)的埋設(shè)時應(yīng)注意以下幾方面:
①點(diǎn)位滿足施工測量的需要,且要便于GPS接收機(jī)的安置和衛(wèi)星信號的接收;控制點(diǎn)點(diǎn)位視場內(nèi)障礙物的高度角應(yīng)低于10°―15°;
②控制點(diǎn)點(diǎn)位安置點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離大功率的無線電發(fā)生器和高壓輸電線,以避免周圍磁場對信號的干擾;
③觀測站附近地區(qū)不應(yīng)有大面積的水域,或?qū)﹄姶挪ǚ瓷鋸?qiáng)烈的物體,為避免或減少多路徑效應(yīng)的發(fā)生。
(2)選取觀測質(zhì)量好、精度較高的同一等級的控制點(diǎn)作為已知點(diǎn)可以提高基線解算的整體精度。并且當(dāng)線路較長,已知點(diǎn)平均分布于線路中,已知點(diǎn)的穿線測量是必要的。
5. 2網(wǎng)平差與成果輸出
1、無約束平差
GPS網(wǎng)無約束平差,也叫自由網(wǎng)平差,是在WGS84三維空間直角坐標(biāo)系下進(jìn)行的,平差時不引入外部約束條件。無約束平差可實(shí)現(xiàn)以下主要作用:評定GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度,發(fā)現(xiàn)和剔除GPS觀測值中可能存在的粗差;得到GPS網(wǎng)中各個點(diǎn)在WGS84下經(jīng)過了平差處理的三維空間直角坐標(biāo)。為高程擬合提供了平差處理的大地高數(shù)據(jù)。無約束平差結(jié)果的精度反映了GPS測量的真實(shí)質(zhì)量。
在無約束平差后,查看網(wǎng)平差報告;在統(tǒng)計(jì)總結(jié)下顯示迭代平差是否通過;如果不通過,則懸著加權(quán)策略。
2、約束平差與成果輸出
為了檢驗(yàn)GPS測量成果的正確性、消除多余觀測量之間產(chǎn)生的矛盾以及避免地方單位已有或?qū)⒁藿ǖ慕ㄖ锱c所要建設(shè)的管線發(fā)生沖突,通常采取與國家或地方坐標(biāo)系的已知點(diǎn)聯(lián)測,用完全約束平差的方法解決上述問題。
約束平差是通過已有控制點(diǎn)的已知坐標(biāo)和在無約束平差中解出的坐標(biāo),即同一控制點(diǎn)兩套坐標(biāo),用Moldensky三參數(shù)模型來解算所有控制點(diǎn)在所需坐標(biāo)系下的絕對坐標(biāo)值。
六、結(jié)束語