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谈高速铁路精测控制网的测量

作者:李加方 日期:2014-03-14 09:47 来源:建筑遗产
中铁三局二公司 河北 石家庄 050031
摘要:伴随着我国经济的快速增长,建筑业得到了迅猛发展,在建筑工程中,各种“豆腐渣”工程仍然层出不穷,人们也越来越关注到工程质量
问题的重要性,而对建筑工程质量的检测必然成为重中之重。当代建筑工程中以大型、高层、钢筋结构的建筑物居多,检测技术也得到了很大的提高。
其中无损检测技术是在建筑工程检测中应用地最多的工具,它给工程检测带来了新的能量。本就建筑工程检测技术的发展现状和无损检测的应用进行
分析研究,为建筑工程检测提供一定的参考。
关键字:建筑工程;工程检测;无损检测;应用
一、高速铁路控制网精度控制标准
为保证旅客列车高速运行时的安全性和舒适度,铁路轨道的平顺度
是重要指标。轨道平顺度包含线路方向和纵向方向两个分量,线路方向
的不平顺是指钢轨头内侧与钢轨方向垂直的凸凹不平顺。高速铁路平顺
度要求在线路方向每10 米弦实测正矢与理论正矢之差为2 毫米。
线路平顺度的要求和控制测量的精度有一定的关系,对于线路形状
来说,平顺度只是一种局部误差。不能依线路平顺度的要求作为控制测
量的精度标准。因为,平顺度对线路位置误差的影响有积累性和扩大的
趋势,当实际线路偏离设计位置很远时,线路仍旧可以满足平顺度要求。
(一)短波平顺度对线路位置的影响
现以直线线路讨论,当在10 米处产生2 ㎜不平顺度时,线路将出
现转折角为(82.5″),直线B 移至B′点。每个不平顺度具有偶然性,
因此,由各段不平顺度产生的点位移按偶然误差计算,设AB 为150 米,
则mβ=127 ㎜。
图短波不平顺累计误差示意图
(二)长波平顺度对线路位置的影响
长波平顺度要求,150 米处不大于10 ㎜,当在150 米处产生10 ㎜
不平顺度时,线路将出现转折角为(27.5″)。设AB 为900 米,则
mβ=147 ㎜。
对于无砟轨道铺设150 米不大于10 ㎜的要求,从控制测量精度来讲,
要比每20 米弦实测正矢与理论正矢之差为2 毫米的精度要求高。
虽然如此,如果仅仅控制轨道的平顺度,在达到要求的情况下,轨
道的整体线形总是不能保证。
由上可知,在客运专线无砟轨道的施工过程当中,仅仅控制轨道的
平顺度是不够的,我们还需要建立无砟轨道施工测量控制网来实现轨道
的总体线形的正确。
(三)CP Ⅰ和CP Ⅱ误差计算
通过无砟轨道施工中轨道对平顺度的相关要求,我们可以反推出
CP Ⅰ和CP Ⅱ控制网的相关精度要求。CP Ⅰ和CP Ⅱ最弱点的横向中
误差计算按导线测量方法,计算最弱点的横向中误差公式为:
对于CP Ⅱ,取S=800m,则可计算得km=3.7 ㎜;
对于CP Ⅰ,取S=4000m,则可计算得km=11.6 ㎜。
假定导线纵向误差等于横向误差,则可计算最弱点点位中误差分别
约为5 ㎜和15 ㎜。
二、精密高程测量
(一)方案
测量线路水准基点埋设在线路附近稳定且不易被破坏的地方,一般
要求埋设在桥墩底部,且作业后确保无运梁车通过。
测量线路水准基点的编号按以下原则编排:BM-X-XX,X 代表标
段号,XX 为标段内按里程增大方向的顺序编号,点号标志字号应采用
统一规格字模,字高为6cm 的正楷字体刻绘,并用白色油漆抹底,黑
色油漆喷写编号,点号铭牌白色抹底规格为40cm×30cm。
测量线路水准基点的埋设要求同精测网中的水准点埋点要求。水准
点测量应采用不低于DS1 的水准仪,须经过检定,并处于检定有效期内。
高程控制网测量时,对于沉降区水准线路必须联测到两个以上深埋
水准基点上,以检验联测水准点是否发生显著沉降;对于非沉降区水准
路线必须联测五个以上水准点或深埋水准点。高程控制网需测量地段的
水准测量按二等水准测量的技术要求执行,并实行分级控制;无需测量
地段的水准测量按照精密水准测量要求。作业前及作业过程中检查i 角
均应不超过15″;水准尺须采用辅助支撑进行安置,测量转点应安置
尺垫,尺垫选择坚实的地方并踩实以防尺垫的下沉。水准线路采用往返
观测,并沿同一路线进行。每一测段均采用偶数站结束,往返观测在一
日的不同时间段进行。
水准测量的仪器及水准尺类型应按测量等级的要求选择,宜优先采
用相应等级的数字水准仪及其自动记录功能采集数据,观测数据采用仪
器内置储存器记录,并转换成电子手簿。
(二)技术要求
二等水准线路跨越特大河流时,应按现行《国家一、二等水准测客
运专线精密控制网测量量规范》中关于跨河水准测量有关规定执行。
(三)数据处理
1、高程控制网测量按照《高速铁路工程测量规范》TB10601-2009
二等水准标准施测,以联测的原线路水准基点为起算点,进行整体严密
平差计算,采用专业平差软件平差。高程成果保留到0.1mm。
2、水准测量作业结束后,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MΔ;当水准网的环数超过20 个时,还应按环线闭
合差计算Mw。MΔ 和Mw 应按下列公式计算:
三、平面控制网
平面控制网高铁施工测量的平面控制分为三级布控,基础平面控
制网CPI,线路控制网CP Ⅱ,和基桩控制网CP Ⅲ。基础平面控制网
CPI 是为高铁勘测、施工、运营维护工作提供坐标基准的,线路控制网
CP Ⅱ是为高铁勘测和施工提供控制基准的,基桩控制网CP Ⅲ,主要
为铺设无渣轨道和高铁运营维护提供控制基准。
(一)CPI、CP Ⅱ的测量方法
CPI 要按照铁路B 级GPS 测量要求实施测量,沿线路走向,每
4km 设一个点或一对点,保证最弱边相对中误差1/170000,基线边方
向中误差不大于1.3″。
CP Ⅱ要按铁路C 级GPS 测量要求实施测量,是在CPI 的基础上
采用GPS 测量或采用导线测量方法。保持800m ~ 1000m 的点间距
离。最弱边相对中误差1/100000;导线测量等级为四等,测角中误差
2.5″,基线边方向中误差不大于1.7″,相对闭合差1/40000。
(二)CP Ⅲ的测量方法
CP Ⅲ控制网按照《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》采
用自由设站交会网的方法测量,又称为后方交会网测量。对自由测站的
测量,要以2×3 个CP Ⅲ点做为每个自由测站的测量目标,保证每个
点每次测量都要测量3 次。
CP Ⅲ控制点距离要保持60m 左右,但是不能大于80m,观测
CP Ⅲ点的最远距离不能超过180m, 一般是要求120m 左右。
在测量时要做好完整的测量记录:具体测量CPI、CP Ⅱ - 点上的目
标点的棱镜高、还有温度、气压,并将这些完整的记录在每个测量站上。
每次测量前要完整输入起始点信息,保证每个测量点都测量三次,做好
自由站记录。在线路上有长短链的时候,还要注意区分标记编号和那些
重复里程。
(三)CP Ⅲ的测量要求
1、CP Ⅲ在施测前,要进行详细的技术方案的设计:包括CP Ⅲ点
的埋设与编号设计、CP Ⅲ与上一级控制点的联测方案设计、测量方法
与精度设计、CP Ⅲ观测网形设计、以及所需要的仪器设备及其周
期检定计划和内业数据处理方法设计、还包括具体的人员组织计划、应
提交的成果资料清单和质量保障措施以及安全生产的注意事项等;
2、CP Ⅲ的外业观测采用全站仪的自由测站边角交会测量。在测量
时,要从一段依次测量到另一端;
3、CP Ⅲ平面网水平方向测量需要满足以下要求:采用多测回全圆
方向观测法对每测站CPIII 控制点进行测量。同一测站的所有CPIII 制
点可以一次或分组观测;在分组观测时要保证分组的零方向一致,且至
少有一个CP Ⅲ点在两组中均观测。两组中,重复观测的同一个CP Ⅲ
点其归零后的方向值较差应不大于6″。
(四)内业数据处理
在自由设站CP Ⅲ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,采用软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定。
观测数据存储之前,必须对观测数据的质量进行检核。包括如下内
容:观测者、记录者、复核者签名;观测日期、天气等气象要素记录。
检核方法可以采用手工或程序检核。观测数据经检核不满足要求时,及
时提出重测,经检核无误并满足要求时,进行数据存储,提交给数据计
算、平差处理。
数据计算、平差处理必须是经采用通过铁道部相关部门正式鉴定软
件,在计算报告中要说明软件名称。自由设站点、CP Ⅲ点进行整体平差。
平差计算时,要对各项精度作出评定。
参考文献
[1] 苏全利. 论高速铁路测量网布设技术[J]. 铁道勘察,2010.6.
[2] 夏季,应立军. 高速铁路轨道精密工程测量[J]. 科技资讯,
2010.18.
[3] 卢建康. 论我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点[J]. 高速
铁路技术,2010.1.

 


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