高速铁路运营控制网复测及构筑物变形监测工程实施细则.doc

沪杭高速铁路运营期控制网复测及构筑物变形监测工程实施细则（初稿）编制单位: 中铁上海设计院集团有限公司 批准单位: 上海市铁路局目 录1 工程概况12 主要工作依据23 工作内容24 控制网平面复测34.1复测的精度指标34.2复测基本原则34.3复测限差要求44.4复测提交资料45 CPI、CPII控制复测技术要求45.1点位踏勘45.2 GPS观测45.3基线处理55.4平差计算56 CPII加密控制网复测技术要求66.1点位踏勘66.2技术要求77 轨道维护基点及轨道控制网（CP）复测技术要求77.1点位踏勘77.2 仪器及定位精度要求87.3观测方法97.4平差计算118 线下沉降监测网测量技术要求128.1基本要求128.2点位踏勘128.3基准网测量（二等水准复测）138.4线下沉降变形监测技术要求138.5工作基本要求159 线上沉降监测网测量技术要求169.1基本要求169.2点位踏勘179.3工作网测量（精密水准）1710 路基重点地段垂直位移监测1911 工程沉降评估1911.1沉降监测评估判定标准1911.2沉降监测评估应急响应措施2012 沉降数据管理2112.1数据标准化管理2112.2报告提交制度21沪杭高速铁路运营期控制网复测及构筑物变形监测工程实施细则1 工程概况沪杭高速铁路，连接上海与杭州，是中国“四纵四横”客运专线网络中沪昆客运专线的一个组成部分。该工程连接上海、杭州两大城市，由上海虹桥站引出，经松江南金山北嘉善南嘉兴南桐乡海宁西余杭南引入杭州东站，并通过联络线与上海站、杭州站相接，正线全长160公里，其中87为桥梁工程，全线设车站9座。全线设计时速为350公里。工程自2009年2月26日动工，2010年10月26日正式通车营运。根据高速铁路运营沉降监测管理办法（运基线路2010554号）要求，为确保高铁列车持续安全、平稳运行，对高速铁路建、构筑物的变形监测，及时掌握运行状态非常重要。沪宁、沪杭线均采用 “三网合一”，即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网三网的平面高程控制采用统一基准。控制网的复测就是为变形监测提供稳定可靠的基准数据，而变形监测为线路养护维修提供准确数据，两者缺一不可。为统一沪杭高铁全线的控制网复测及沉降变形观测系统的技术要求，确保观测质量，为评估预测工后沉降，合理制定线路养护维修计划，特制定本实施细则。2 主要工作依据1）高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）；2）高速铁路设计规范（试行）（TB10621-2009）；3）建筑变形测量规范（JGJ8-2007）；4）工程测量规范（GB50026-2007）；5）全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2009）；6）铁路工程卫星定位测量规范（TB10054-2010）；7）国家一、二等水准测量规范（GB/T12897-2006）；8）关于发布高速铁路运营沉降监测管理办法的通知（运基线路2010554号）；9）关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知（铁建设200920号）；10）关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见（铁建设2008246号）；11）测绘成果质量检查与验收(GB/T24356-2009)。3 工作内容工作内容分为以下两个部分：1）全线控制网平面复测 CPI、CP控制网复测； 线上CP加密控制网复测； 轨道维护基点及轨道控制网（CP）复测。2）构筑物变形监测 线下沉降监测网测量； 线上沉降监测网测量； 路基重点地段垂直位移测量。4 控制网平面复测4.1复测的精度指标CPI（GPS 二等）最弱边相对中误差应小于1/180000，基线边方向中误差不大于1.3。CP（GPS 三等）最弱边相对中误差应小于1/100000，基线边方向中误差不大于1.7。CP平面网方向观测中误差应小于1.8，距离观测中误差应小于1.0 mm，相邻点的相对中误差不大于1.0mm。4.2复测基本原则1）复测的平面坐标系统采用与原精测网相同的工程独立坐标系统；复测的高程系统采用与原精测网成果相同的系统，即1985国家高程基准。2）控制网的复测按照原控制网的网型结构进行观测。复测采用的方法、精度指标应与原建网测量相同。复测成果与原测成果的较差如超出限差要求，应进行二次复测，加以确认。4.3复测限差要求控制网等级复测坐标较差限差相邻点间坐标差之差的相对精度限差CPI20mm1/130 000CP15mm1/80 000CP3mm相邻点的坐标增量较差限差2mm4.4复测提交资料提交的复测报告，编写格式按高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）第5.7.10条执行。5 CPI、CPII控制复测技术要求5.1点位踏勘对全线的CPI、CPII点位资料进行分析，结合现场踏勘，选择稳定可靠的CPI、CPII点进行复测。CPI要满足规范4km一个点的要求，CPII要满足600800的边长要求，对不满足点位密度要求的路段要进行补设，补设点位的埋设方法与原设相同，点号在原点号后加“-1”、“-2”表示。5.2 GPS观测全线CPI、CPII观测技术要求按高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）要求执行。各等级GPS测量作业的基本技术要求 等 级二等三等观测模式静态观测静态观测卫星高度角1515同时观测有效观测卫星数44观测时段数212时段长度90分60分数据采样间隔1060秒1060秒PDOP或GDOP68接收机类型双频双频5.3基线处理GPS网基线向量解算采用TGO或LGO软件进行，采用静态相对定位模式进行解算。用于解算基线的起算点在WGS-84坐标系中的绝对坐标精度不低于10米，计算同一时段观测值的剔除率应小于10%。解算后按下表的要求进行基线质量检核和分析。基线质量检验限差表检验项目限 差 要 求X坐标分量闭合差Y坐标分量闭合差Z坐标分量闭合差环线全长闭合差独立环（附合路线）重复观测基线较差 注：，本项目a=5mm,b=1ppm。d取基线或环平均边长(以km计)。5.4平差计算1）GPS网平差采用经鉴定合格的商用软件进行，本线采用武汉大学开发的COSA GPS数据处理软件进行网平差计算。2）CPI网采用整体平差，平差前应先对网中起算点的稳定性进行分析。对不满足精度要求的控制点进行剔除，满足要求的点全部作为起算点。3）CPII网采用整体平差，平差以全部的CPI点作为起算点。4）无约束平差中基线向量各分量的改正数绝对值应满足下式要求：VX3 VY3 VZ35）约束平差中基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应满足下式要求：dVX2 dVY2 dVZ26 CPII加密控制网复测技术要求6.1点位踏勘对全线线上的CPII加密点点位资料进行分析，结合现场踏勘，CPII要满足600800的边长要求，对不满足点位密度要求的路段要进行补设，补设点位的埋设方法与原设相同，点号在原点号后加“-1”、“-2”表示。6.2技术要求1）CP加密点观测精度按高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）CPII的等级要求。2）CPII加密观测分区段进行，一般按816km设为一区段，每区段应联测不少于线下的2个CP点及部分CP点及联测上一区段的CP加密点，CP点间的基线长度不小于300m，并尽可能多地联测精测网CPI、CPII点。3）CP加密点网平差应采用一个区段内联测的精测网CPI、CP点和上一区段的CP加密点作为已知点进行二维约束平差。平差前需检核已知点间的兼容性，对兼容性不好的已知点进一步分析原因，必要时进行重新测量。7 轨道维护基点及轨道控制网（CP）复测技术要求7.1点位踏勘1）全线CPIII点进行现场踏勘，破坏的需重新恢复。CP控制点平面测量标志采用与国产球棱镜（普罗米新球形棱镜）配套使用的棱镜测量杆及球棱镜转换杆，水准测量标志采用测量位置与球棱镜中心重合的水准尺适配器。2）轨道维护基点设置在相邻点对CP间，上下行的轨道板中心。维护基准点上下行线分别设置。60m维护基点线路中心CP CP 7.2 仪器及定位精度要求1）CP平面控制网的定位精度要求CP平面控制网的定位精度要求控制网测量方法可重复性测量精度相邻点位相对点位精度CP自由测站边角交会法3mm1mm2）CP采用的仪器设备和自动观测软件： 全站仪标称精度必须满足如下要求：水平方向测量精度：1距离测量精度：1mm+2ppm 全站仪采用高精度以上全站仪，带目标自动搜索及照准（ATR）功能，如Leica TCRA1201、TCA2003、TS30及Trimble S6和S8等。 CP平面控制网的外业观测，采用智能型全站仪在自动观测软件的控制下进行自动观测。CP平面控制网的自动观测软件全线统一采用西南交大的CP数据采集软件（DMS）和数据处理软件（DAS）。7.3观测方法1）测量由于受“天窗”时间限制，根据需要进行分区段测量，区段长度48km。区段间应重复观测不少于6对CP点，作为重叠观测区域进行区段衔接。2）测量方法由于CPIII点和轨道维护基点同时观测，要求采用强制对中支架完成观测。 图 1全站仪、棱镜强制对中装置CP控制网平面测量时应每隔600m左右联测一个CP或CP控制点。与CP、CP控制点联测时，应至少通过两个或两个以上自由测站进行联测，观测采用边角交会的方法测量，测站强制对中设立在轨道维护基点上，每个测站观测12个CP点及3个轨道维护基准点。测站间距一般约为120m，观测CP点的最远距离不大于180m。每个CP点至少应保证有3个测站的方向和距离观测量。60m维护基点线路中心CPIII CPIII 测站点位布置图由边角交会测量得到的维护基准点坐标，需根据矢距测量进行横向精度检核修正。测量采用逐点架设仪器，钢板尺丈量中间点的支距，架设仪器时对中误差应小于0.5mm ，结合实测维护基点坐标输入计算机进行改正处理。支距值仪器架设点测点约60m左右3）方向及距离观测技术要求CP平面网水平方向观测技术要求控制网等级仪器等级测回数半测回归零差不同测回同一方向2C互差同一方向归零后方向值较差CP05269613696每个测站的CP距离测量，实时在全站仪中输入温度和气压进行气象改正。温度量测精度应为0.2，气压量测精度应为0.5hpa。CP平面网距离观测技术要求控制网等级仪器等级测回数盘左盘右较差测回间测距较差CP1mm+1ppm21mm1mm1mm+2ppm31mm1mm7.4平差计算1）CP平面控制网平差各项指标：CP平面控制网平差计算技术指标控制网方向观测中误差距离观测中误差相邻点相对点位中误差同精度复测坐标较差CP平面网1.81.0mm1mm3mmCP平面网无约束平差主要技术要求控制网名称方向改正数距离改正数CP平面网3.02mmCP平面网约束网平差后的主要技术要求控制网名称与CP、CP联测与CP联测方向观测中误差距离观测中误差点位中误差相邻点相对点位中误差方向改正数距离改正数方向改正数距离改正数CP平面网4.04mm3.02mm1.81mm2mm1mm2）区段间接边处理区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点坐标差值应3mm。满足该条件后，后一区段CP网平差，应采用本区段联测的CP、CP控制点及重叠段前一区段的13对CP点作为约束点进行平差计算，平差后其余未约束的重叠CP点前后区段坐标差值应1mm，最后重叠点坐标成果采用上一区段成果。8 线下沉降监测网测量技术要求8.1基本要求线下沉降监测网分基准网及工作网。基准网基准点应采用线路附近的国家一、二等水准点、全线的基岩点、深埋水准点、CPI、CP和二等水准点，使用时必须加以联测验证。工作网由基准点、工作基点、沉降变形监测点组成。工作网采取简洁、灵活方式分段布设，布设时应充分考虑可能的重点区域（如已知的沉降区、地质条件不稳定区域、地下水抽采区、水网密集区、河道等）。每段可独立观测，每个独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点。8.2点位踏勘1）对全线的基准点进行现场踏勘，应保证2km一个，不足需进行补设。根据沪杭客运专线实地走向，宜考虑并行处的国道G320布设一条二等附合水准路线作为长期沉降变形监测的基准网。2）工作基点按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密，应设在稳定区域作为高程的传递点。可尽量使用沿线的CPII标志及施工单位加密的点位标志，加密后的工作基点间距5001000m左右。3）沉降变形点可直接选用原施工埋设在沉降变形体上的观测点，不足需进行补设。点位应选择能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，还要求形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。8.3基准网测量（二等水准复测）1）基准网（二等水准复测）频次同平面网，一般两年复测一次。2）二等水准精度要求二等水准测量精度要求 单位：mm水准测量等级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二等水准1.02.0644- 注：表中L为往返测程，附合或环线的水准路线长度，单位为km。水准观测主要技术要求 等级水准仪等级水准尺类型视距（m）前后视距差（m）测段前后视距累积差（m）视线高度（m）光学数字光学数字光学数字光学数字二等DS1、DSZ1因瓦503且501.01.53.06.0下丝读数0.32.8且0.55水准观测的测站限差项 目等 级两次读数之差两次读数所测高差之差检测间歇点高差之差上下丝读数平均值与中丝读数之差二等水准0.50.71-8.4线下沉降变形监测技术要求1）测量等级及精度要求本线变形测量按工程测量规范（GB50026-2007）中三等精度标准执行，对于技术特别复杂工点，根据需要按二等精度标准的规定执行。测量等级及精度要求变形测量等级垂直位移测量变形点的高程中误差（mm）相邻变形点的高程中误差（mm）二等0.50.3三等1.00.52）沉降监测技术要求沉降监测基准网技术要求变形测量等级相邻基准点高差中误差（mm）每站高差中误差（mm）往返较差、附合或环线闭合差（mm）检测已测高差较差（mm）使用仪器、观测方法及要求二等0.50.150.30.4DS05型仪器，按一等水准测量的技术要求施测，用于特殊重点地段的观测。三等1.00.30.60.8DS05或DS1型仪器，按二等水准测量的技术要求施测，用于一般地段的观测。3）沉降监测点技术要求鉴于全线90以上路段为桥梁，线下沉降监测点在每个桥墩处设置观测点2个，位于墩身两侧，其观测路线如下： 沉降监测点编号统一为六位数，具体规则为：3（桥梁代号）+（桥墩编号）+（左侧用“01”，右侧用“02”表示）。桥梁代号如下：桥梁桥梁代号松江特大桥1洞泾港桥2横潦径大桥3跨沪杭高速公路特大桥4步云特大桥5嘉桐特大桥6桐海特大桥7海杭特大桥8、9路基段沉降点设置参见10.路基重点地段垂直位移监测。8.5工作基本要求1）对线下工程变形点的观测必须采用闭合或附合水准路线，严禁采用支水准路线或中视法，水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。2）外业测量使用型号不低于DS1的精密电子水准仪及配套的2m或3m因瓦条码水准尺进行观测。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。3）每次观测前，对所使用的仪器和设备应进行检验校正，并保留检验记录。4）外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按国家一、二等水准测量规范（GB/T12897-2006）二等水准有关要求执行。5）在观测过程中，应做好一些重点信息的记录，如天气情况，地下水影响情况的记录，利于对结构变形特性的分析和异常数据的分析。6）当发现沉降监测数据出现异常时必须首先自查，并应重测和分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测，并提交自查分析报告。7）应定期对工作基点的沉降量进行监测，如果在两次复测期间，发现工作基点变形超出两倍中误差应及时对观测资料进行分析。经核实后应对工作基点和变形监测点的各期实测高程进行修正。8）为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，观测实行“五固定”原则，即“固定水准基点及工作基点、固定人、固定测量仪器、固定监测环境条件。固定测量路线和方法”，以提高观测数据的准确性。9 线上沉降监测网测量技术要求9.1基本要求线上沉降监测网分基准网及工作网。基准网采用线下二等水准基准网，每2km位置处采用不量仪器和棱镜高的三角高程法上桥，详细要求执行高速铁路工程测量规范（TB10601-2009）4.6.6-4.6.8条。工作网利用CP点作为线上沉降变形的监测点，观测时采用矩形法精密水准CP高程方法，对观测数据对比分析判断不稳定沉降区域并作细化处理。9.2点位踏勘1）对全线的二等水准点进行现场踏勘，应保证2km一个，不足需进行补设。2）沉降变形监测点使用CPIII点，使用前进行踏勘，丢失或破坏需进行补设。9.3工作网测量（精密水准）1）作业方法3、CP网高程测量采用采用如图所示的矩形法水准路线形式进行，每相邻的两对CP点之间都构成一个闭合环。与测区内水准基点的联测采用独立往返精密水准测量的方法进行，每2公里左右联测一个水准基点。矩形法CP高程网测量原理示意图CP控制网闭合水准测量路线示意图CP网高程测量采用和平面网一致的分段测量，分段测量的区段长度48km，区段间重复观测不应少于2对CP点。区段接头不应位于车站和道岔范围内。2）观测精度要求精密水准测量水准路线的精度要求（mm）水准测量等 级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精密水准2.04.08886注：1、表中L 为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km精密水准观测测站的技术要求等级水准尺类型水准仪等级视距（m）前后视距差（m）测段的前后视距累积差（m）视线高度（m）精密水准因瓦DS1电子水准仪3且602.06.00.45水准观测的测站限差项 目等 级两次读数之差两次读数所测高差之差检测间歇点高差之差上下丝读数平均值与中丝读数之差精密水准0.50.71-CP控制点水准测量应对相邻4个CP点所构成的水准闭合环进行环闭合差检核，相邻CP点的水准环闭合差不得大于1mm。3)内业数据处理观测数据存储之前，应对观测数据作各项限差检验。检验合格时，进行数据整理，计算与检核者签名后存储。检验不合格时，对不合格测段进行重测。CP控制网高程测量数据计算、平差处理，应采用铁道部主管部门评审合格的软件，而且全线CP控制网平差计算的软件应统一。合蚌线采用中铁二院和西南交通大学开发的CP DAS软件进行CP网数据处理和平差计算。4）区段间接边处理区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点高程差值应3mm。满足该条件后，后一区段CP网平差，应采用本区段联测的线路水准基点及重叠段前一区段连续的12对CP点高程成果进行约束平差计算。平差后其余未约束的重叠CP点前后区段高程较差应1mm，最后重叠点高程成果采用上一区段成果。10 路基重点地段垂直位移监测对线上沉降变形监测点的测量数据进行分析，判断不稳定沉降区域并作为重点地段，进行垂直位移监测。对特殊的不稳定沉降区域做高频次的断面沉降监测，每月一次，断面密度根据需要，一般按20米间隔布设，点位设置图如下：断面沉降监测过程中，如发现点位沉降异常，应在每侧路基坡脚处布设三点，每点间隔5米，共6个沉降监测点，参与线下沉降监测，以整体分析线路沉降。11 工程沉降评估11.1沉降监测评估判定标准1）路基沉降监测评估判定标准 工后沉降一般不应超过扣件允许的沉降调高量15mm，沉降比较均匀、长度大于20m的路基，允许的最大工后沉降量为30mm。并且调整轨面高程后的竖曲线半径应能满足下列要求：Rsh0.4 Vsj2 式中Rsh 轨面圆顺的竖曲线半径（m）； Vsj 设计最高速度（kmh）。 路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的工后沉降差不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。 沉降预测的可靠性经过验证，间隔不少于3个月的两次预测最终沉降的差值不应大于8mm。2）桥梁沉降监测评估判定标准 墩台基础的沉降量按恒载计算，其工后沉降量无砟桥面桥梁20mm；静定结构相邻墩台沉降量之差要求无砟桥面桥梁5mm，超静定结构相邻墩台沉降量之差除应满足上述规定外，尚应根据沉降差对结构产生的附加应力的影响确定。 框构、旅客地道及涵洞铺设无砟轨道时，工后沉降量不应大于15mm。 利用两次回归结果预测的最终沉降的差值不应大于8mm。3）过渡段工程的沉降预测评估参照路基标准执行。11.2沉降监测评估应急响应措施对观测过程中发生的沉降值异常、区段环境破坏等特殊情况时及时提交报告给路局，并把此地段提升为重点地段，提高观测频率及观测等级，及时做好监控和汇报工作。岩土工程专业及线路桥梁专业人员及时参与特殊地段的沉降评估分析，结合线下工程不同结构物和不同地质条件，总结沉降变形特点，选择合适预测方法，进行综合评估并提出应急处理意见，提出维护、加固或抢险技术方案等。12 沉降数据管理12.1数据标准化管理数据传输流程和数据管理办法均标准化设置，设置软件采用西南交大铁发公司开发的高速铁路沉降观测与数据管理系统V3.0。提交资料包括以下方面：1）电子水准仪原始观测数据2）观测网平面布置示意图3）计算文件（高差文件、高差闭合差统计文件、平差计算文件）4）路基沉降观测记录表5）桥梁墩部沉降观测记录表6）桥梁梁部沉降观测记录表7）时间沉降曲线图8）时间沉降速率图12.2报告提交制度对高速铁路沉降变形观测数据进行汇总，建立报表，明确提交报告制度。每月均对当月完成的工作量、测量内容、数据处理分析进行常规月报。提交日期为下月的15号前。每次单项工作完成后编写单项测绘报告提交。整体工作完成后编写总测绘报告。22