沪宁城际站前Ⅶ标第三工区CPⅢ测设方案.doc

沪宁城际站前Ⅶ标
DK271+063～DK278+737
（V2.0版）

CPⅢ

测

量

方

案

编制：
复核：
审核：

沪宁城际站前Ⅶ标3工区
2009年11月
目录
一 工程概况…………………………………………………………2
二 执行的规范及标准………………………………………………2
三 主要工作内容……………………………………………………2
四 CPⅢ控制网测量的前期准备工作………………………………3
4.1 线下工程沉降变形观测评估…………………… ………3
4.2 精测网复测…………………………………………… …3
4.3 CPⅡ控制网加密测量………………………………… …4
五 CPⅢ控制网的布设………………………………………… …6
5.1 CPⅢ控制网布设技术要求…………………………… …6
5.2 CPⅢ点的布设………………………………………… …6
5.3 CPⅢ控制点的埋设…………………………………… …7
六 CPⅢ平面控制网测量……………………………………… …8
6.1 观测计划……………………………………………………8
6.2 平面定位精度……………………………………… ……8
6.3 拟采用的仪器设标和自动观测软件………………… …9
6.4 作业方法…………………………………………… ……9
6.5 与CPⅠ、CPⅡ控制点的联测……………………………11
6.6 现场记录……………………………………………… …12
6.7 内业数据处理………………………………………………13
七 CPⅢ高程控制网测量……………………………………………14
7.1 主要技术要求………………………………………………14
7.2 拟采用的仪器设备…………………………………………14
7.3 作业方法……………………………………………………15
7.4 内业数据处理………………………………………………16
八 CPⅢ控制网的维护………………………………………………17
九 上交和存档的资料………………………………………………17
十 人员及设备证书……………………………………17

沪宁城际站前Ⅶ标第三工区CPⅢ测设方案

一、工程概况
沪宁城际铁路站前Ⅶ标段第三工区，线路起点DK271+063，终点DK278+737，全长7.674km。其中DK278+620.875 ～DK278+737.075为提篮拱一座，现浇连续梁桥10座。工程地点位于上海市嘉定区安亭镇，属于长江三角洲平原地区，地形较为平坦，河渠纵横交错，路网发达，线路控制点较多。地面高程2～6m，由西向东微倾。

二、执行的规范及标准
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、《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]1５８号）；
3、《精密工程测量规范》(GB/T15314-94)；
4、《工程测量规范》（GB50026－2007）；
5、《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）；
6、《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-1997）；
7、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）；
8、《关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知》（铁路建设[2009]20号）；
9、《时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CPⅢ）测量管理办法》（铁建设[2008]80号）；
10、《新建沪宁城际铁路CPⅢ控制网测量技术方案》。

三、主要工作内容
本方案主要针对该工区（线路起点DK271+063，终点DK278+737，路线全长7.674km）的CPⅢ控制网的测量，主要有包括以下几个方面：
①CPⅡ控制网加密测量。
②CPⅢ测量标志埋设。
③CPⅢ平面控制网测量及资料整理。
④CPⅢ高程控制测量及资料整理。
其中，平面坐标系采用既有平面控制网的工程独立坐标系，即采用30分的带宽投影，使用WGS84椭球基本参数，具体情况如表1所示；高程系统采用既有的1985国家高程基准。
表1 沪宁城际工程独立坐标系分带情况表
中央子午线
（°′″）
中线里程范围
投影面大地高
平均高程异常
水准面高程
最大变形系数（PPM）
投影名
121-00-00
DK232～DK285
10.0
10.0
0.0
4.6
WGS121-00-10

四、CPⅢ控制网测量的前期准备工作
4.1 线下工程沉降变形观测评估
由于无砟轨道对线下基础工程的沉降要求非常严格， 在无砟轨道铺设前必须进行沉降观测评估，确保线下工程的沉降满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）中的相关要求。CPⅢ控制网的测量应在线下工程沉降变形观测满足要求，无砟轨道铺设条件评估通过后方可进行。
4.2 精测网复测
由于CPⅢ控制网的精度直接影响到无砟轨道铺设的平顺性，而CPⅢ控制网的精度则决定于在进行基桩控制网测量时联测的CPI点或CPⅡ点的精度，因此在CPⅢ基桩控制网建网前须对精测网进行全面复测，测量时分别按C级GPS网和二等水准测量的要求进行，同时分别联测CP0和基岩点，并进行整体平差计算，确保基础平面控制网的准确性。我工区的精测网复测拟定从2009年11月20日开始分平面和高程两个组同时进行作业，平面测量采用6台中海达双频GPS进行测量、高程测量采用2台DNA03水准仪进行测量，并确保在5天内完成全部内外业资料的整理工作。C级GPS网静态测量作业的技术要求如表2所示，二等水准测量的相关技术要求见表3～表5所示：
表2 C级GPS静态测量作业的技术要求
项目
技术要求
卫星高度（°）
≥15
有效卫星数
≥5
时段中任一卫星有效观测时间（min）
≥30
时段长度
≥90
观测时段数
≥2
数据采样间隔（min）
15～60
PDOP或GDOP
≤6

表3 二等水准测量精度要求
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
≤1.0
≤2.0
6
4
4
――

表4 二等水准测量的主要技术标准
等级
路线长度
水准仪等级
水准尺
观测次数
二等水准
400km
DS1
铟瓦
往返

表5 二等水准测量主要技术要求（数字水准仪）
等级
水准尺类型
水准仪等级
视距
前后视距
测段的前后视距累计差
视线高度
二等水准
铟瓦
DS1
≤50
≤1.5
≤6.0
≤2.8且≥0.55

4.3 CPⅡ控制网加密测量
为了高效、准确地建立CPⅢ基桩控制网，方便CPⅢ基桩控制网的联测，需要对CPⅡ线路控制网进行加密，加密测量时分别按照C级GPS网和国家二等水准测量的要求进行，观测时间安排在沉降评估通过后立即进行。加密的CPⅡ点应满足以下要求：
（1）、根据既有CPⅡ平面控制网的现状，按照线路两侧200m范围内CPⅡ点具有500～700m的点间距要求进行CPⅡ点的加密。
（2）、桥梁段CPⅡ加密点布设在桥上，点位应稳定可靠，可选择布设在墩台顶部桥梁固定支座上方。
（3）、加密的CPⅡ点应至少有一个方向与相邻的CPⅡ或CPⅠ点通视。
（4）、CPⅡ加密点点位的选取应便于CPⅢ控制网的联测。
（5）、CPⅡ加密点位宜选在铁路用地界内、不易被破坏的范围内；点位应便于安置GPS接收机和全站仪，周围视野开阔，便于GPS卫星信号的接收。
（6）、CPⅡ加密点离大功率无线电台发射源（电视台、微波站）的距离不小于200m，离高压输电线距离不得小于50m，附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，尽量避开大面积水域。
CPⅡ点在观测过程中应注意以下几点：
（1）、CPⅡ加密点采用GPS测量方法施测，必须起闭于既有精测网复测合格的CPⅠ、CPⅡ点，测量等级和精度要求应满足C级GPS测量的要求。
（2）、CPⅡ加密点采用双频GPS接收机观测，仪器的标称精度不低于5mm+1ppm。
（3）、CPⅡ加密点测量采用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网。每一个CPⅡ加密点要与前后各2个既有CPⅠ或CPⅡ点联测构成符合网。
（4）、全部仪器、光学对中基座作业前都必须按要求进行检校合格后才能投入使用。观测时天线整平对中误差不得大于1mm,每时段观测前后各量取天线高一次，两次互差小于3mm，并取其平均值作为最后结果。
内业处理时，分别采用GPS的随机软件进行基线解算和鉴定合格的商业软件进行平差计算。

五、CPⅢ控制网的布设
5.1 CPⅢ控制网布设技术要求
CPⅢ控制网布设技术要求如表6所示：
表6 CPⅢ控制网布网要求
控制网级别
测量方法
纵向点间距
备注
CPⅢ
自由测站边角交会
50～70m一对
横向点间距10～20m

5.2 CPⅢ点的布设
我工区所在线下工程都为桥梁段，所有CPⅢ点均可以成对布设在墩台顶部桥梁固定支座上方的防撞墙顶中部，相邻两对CPⅢ点纵向距离50～70m。对于大跨或多跨连续梁部分点可布设在活动端防撞墙顶中部，加盖防水皮套。桥梁段CPⅢ点布设具体位置如图1所示，我工区大跨或多跨连续梁的分布如表7所示：
图1 桥梁段CPⅢ点的布设

表7 大跨或多跨连续梁分布情况表
序号
跨河（路）名称
跨度（m）
中心里程
备注
1
郊环切线
48+80+48
DK272+379.14

2
外青松公路
40+64+40
DK272+736.86

3
A30国道1
64+108+64
DK272+961.08

4
A30国道2
40+64+40
DK273+226.69

5
顾浦河
60+100+60
DK274+524.74

6
宝安公路
48+80+48
DK275+849.61

7
漳浦河
32+48+32
DK276+265.21

8
于塘路
40+64+40
DK277+114.62

9
规划百安公路
60+100+60
DK278+485.72

10
蕴藻浜河
112
DK278+679.32
提篮拱

5.3 CPⅢ控制网点的埋设
5.3.1 CPⅢ控制点的标志类型
CPⅢ控制点标志采用西南交大的精加工元器件，用不易生锈及腐蚀的不锈钢材料制作，其重复安置精度和互换安置精度在X、Y、Z三方向应分别小于0.3mm。
CPⅢ控制网建网测量标志主要包括预埋件、棱镜杆、高程杆和棱镜。因此根据上述要求，我工区在实施过程中拟采用西南交大的预埋件、棱镜杆和高程杆，棱镜采用Sinning公司的小棱镜。
5.3.2 CPⅢ控制点标志的埋设
CPⅢ控制网点的埋设拟从2009年11月12日开始，先进行试埋、再试埋通过西南交大和中铁咨询的检查通过后便开展大批量的埋设工作。
CPⅢ控制点应设置在稳固、可靠、不易破坏和便于测量的地方，并应防冻、防沉降、防震动和抗移动。因此根据上述要求，我工区CPⅢ控制点标志拟竖向埋设在桥梁的防撞墙顶中部，埋设时，在拟选点位处竖直钻孔。之后插入标志预埋件，并用化学凝固剂固定。
5.3.3 CPⅢ控制点编号规则
CPⅢ控制点按照公里数递增原则进行编号，其编号反映里程数。所有线路里程增加方向轨道左侧编号为奇数，里程增加方向轨道右侧编号为偶数，但在有长短链地段应注意编号不能重复。
CPⅢ编号统一为六位数，具体规则为XXX（里程整公里数）＋3（表示CPⅢ）＋XX（该公里段序号）。例如273301，其中“273”代表里程数，“3”代表CPⅢ，“01”代表1号点。具体编号说明如表8所示：
表8 CPⅢ编号示例说明表
点编号
含义
数字代码
在里程内点的位置
273301
表示线路里程DK273范围内线路前进方向左侧的第1个CPⅢ点，点名为01号，“3”代表CPⅢ
273301
（轨道左侧）奇数1、3、5、7、9、11等依次排列
273302
表示线路里程DK273范围内线路前进方向左侧的第1个CPⅢ点，点名为02号，“3”代表CPⅢ
273302
（轨道右侧偶数2、4、6、8、10、12等依次排列

六、 CPⅢ平面控制网测量
CPⅢ平面控制网测量主要采用全站仪自由设站边角交会的方法观测CPⅢ点，并按要求联测一定数量CPI点或CPⅡ点。
6.1 观测计划
根据施工现场的实际情况，我工区的线下沉降评估拟分四段进行。沉降评估通过后立即组织平面和高程测量两组人员进行CPⅡ加密点上桥和CPⅢ的测量工作，其具体时间安排见表9。
表9 CPⅢ观测计划表
序号
范围
沉降评估时间
CPⅢ开始时间
CPⅢ完成时间
1
DK271+082～DK273+299
2009年11月18日
2009年11月25日
2009年11月30日
2
DK273+299～DK274+193
2009年11月30日
2009年12月22日
2009年12月27日
3
DK274+193～DK276+537
2009年12月15日
4
DK276+537～DK278+742
2009年12月25日
2010年01月02日
2010年01月07日

6.2 平面定位精度
CPⅢ平面控制网测量控制点的定位精度要求如表10所示：
表10 控制点的定位精度要求
控制点
测量方法
可重复性测量精度
相对点位精度
CPⅢ
自由测站边角交会测量
±1.5mm
1mm

其中，可重复性测量精度是指控制点两次测量，其X、Y、Z方向坐标差的中误差；相对点位精度是指相邻两点间相对点位误差椭圆长短轴平方和的开根号值。
6.3 拟采用的仪器设备和自动观测软件
我工区野外测量时全站仪拟采用带有目标自动搜索及照准（ART）功能的徕卡TCRA1201＋全站仪，同时配备温度计、气压计和15个Sinning公司的棱镜；自动观测软件拟采用掌上电脑（PDA）内安装西南交大的CPⅢ野外数据采集软件（DMS）。
6.4 作业方法
CPⅢ平面控制网采用自由测站边角交会的方法测量，每个自由测站观测12个CPⅢ点，并按照要求联测部分CPI或CPⅡ点。自由测站间距一般约为120m，观测CPⅢ点的最远距离不应大于180m。每个CPⅢ点至少应保证有三个自由测站上的方向和距离观测量，具体测量方法如图2所示：

图2 测站间距为120m的CPⅢ平面控制网观测网形示意图

自由测站编号统一为六位，沿线路里程增加方向依次编号。具体规则为：Z＋XXX（里程整公里数）＋XX（该公里段序号）。
由于施工影响，点间通视条件困难时，CPⅢ平面控制网的外业观测可采用图3所示的网形进行。此时自由测站间距为60m，每个测站应该观测8个CPⅢ点，每个CPⅢ点至少应保证有四个方向和四个距离的交会。其观测原理如图3所示：

图3 测站间距为60m的CPⅢ平面控制网观测网形示意图

无论采用何种观测网形，CPⅢ 平面控制网水平方向应采用多测回全圆方向观测法进行观测。观测时应满足表11所示的技术要求：
表11 水平方向观测技术要求

控制网名称
仪器等级
测回数
半测回归零差
同一测回各方向2C互差
同一方向归零后方向值较差
2C值
CPⅢ
1″
3
6″
9″
6″
15″

CPⅢ平面控制网距离测量应采用多测回距离观测法，盘左和盘右分别对同一个CPⅢ点进行测量。距离观测应满足表12的相关规定。
表12 距离观测技术要求
控制网名称
仪器等级
测回数
盘左盘右较差
测回间测距较差
CPⅢ
1mm+1ppm
3
1mm
1mm

同时，在CPⅢ 平面控制网观测时还要注意以下几点：
1、在每个测站正式观测前，应该实时测量当时的温度和气压，并将结果输入全站仪以便进行气象改正；
2、CPⅢ平面控制网测量应在气象条件相对比较稳定的天气（温差和温度变化小）下进行，并尽量选择无风的阴天或夜晚无风的时段施测；
3、应完全避开日出、日落、日中天的前后1个小时的时段观测；
4、夜间观测应注意避开强光源对观测的影响。
6.5与CPI、CPⅡ控制点的联测
CPⅢ控制网应每隔600m左右（500～700m）联测一个CPI或CPⅡ控制点。与上一级CPI、CPⅡ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，联测的方式如图2、图3所示。联测CPI、CPⅡ控制点时观测视距不应大于300m。
若从图2、图3所示的自由测站上不能直接观测到CPI或CPⅡ，可通过加密的自由测站JM001和JM002，使CPⅢ网点和CPI或CPⅡ点间接发生关系并进行测量。加密的自由测站点JM001和JM002在地面上可以没有任何测量标志，此时联测示意图如图4所示。加密的自由测站应尽可能多的观测控制网中的CPⅢ网点，至少应联测三个以上的CPⅢ网点，观测视距不应大于300m。

图4 与CPI、CPⅡ控制点通过自由测站的间接联测示意图
联测CPI、CPⅡ控制点时除采用图2、图3的直接观测法和图4的加密点观测法外，对受条件限制的地区还可以采取如图5所示的测量网形，即在CPI或者CPⅡ点上设站，尽可能多地观测控制网中的CPⅢ点，至少应联测三个以上的CPⅢ网点，观测视距不应大于300m。

图5 CPI或者CPⅡ点上设站联测的CPⅢ测量网形示意图

6.6现场记录
每次测量开始前应填写自由测站记录表，记录每个测站的温度、气压及测量点等内容。自由测站记录格式如表13所示：
表13 CPⅢ平面控制测量自由测站测量记录表
线 段 第 页共 页
测量单位： 天气： 测量日期： 年 月 日
自由测站编号

温 度

气 压

CPⅢ点编号
备注
CPⅢ编号
备注

自由测站、CPⅢ点编号示意图
线路里程方向
说明：将自由测站编号、CPⅢ轨道标记点编号应在该示意图上标记出来
司镜： 记录： 测量时间： 时 分

6.7内业数据处理
6.7.1数据检查
外业观测前，应将表4、表5的各项技术指标输入CPⅢ数据采集程序，并检查全站仪中气象参数、棱镜常数等设置是否正确，然后方可进行数据采集，若测站观测数据超限，则应立即现场重测；搬站前，应检查表5是否正确填写。
6.7.2数据计算与平差
根据要求，我工区拟采用同属西南交大CPⅢ野外数据采集软件（DMS）研发者开发的西南交大的CPⅢ数据处理软件（DAS）进行CPⅢ平面控制网数据的计算和平差处理，并按照表14的规定对各项技术指标进行统计分析，检核控制网的平差精度。
表14 CPⅢ平面控制网平差计算技术指标
控制网
方向观测值改正数
距离观测值改正数
方向观测中误差
距离观测中误差
约束平差点位中误差
相邻点相对点位中误差
CPⅢ平面网
≤±3.0″
≤±2mm
±1.8″
±1mm
±2mm
±1mm

七、 CPⅢ高程控制网测量
CPⅢ高程控制网测量主要采用电子水准仪按精密水准测量的要求进行，并按要求联测一定数量CPI点或CPⅡ点。
7.1 主要技术要求
主要技术要求分别如表15～表18所示：
表15 CPⅢ控制点高程限差要求
控制点类型
可重复性测量精度
相邻点高差相对点位精度
水准测量等级
CPⅢ控制点
±2mm
1mm
精密水准测量

表16 精密水准测量水准路线的精度要求
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
≤2.0
≤4.0
12
8
8
4
其中，表中L为往还测段。附合或环线的水准路线长度，单位为km。

表17 精密水准测量的技术标准
等级
路线长度
水准仪等级
水准尺
观测次数
精密水准
3km
DS1
铟瓦
单程（CPⅢ点间）
往返（联测水准基点）

表18 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
前后视距差
测段的前后视距累计差
视线高度
精密水准
铟瓦
DS1
≤65
≤2.0
≤4.0
下丝读数≥0.3

7.2 拟采用的仪器设备
我工区在做CPⅢ高程控制网测量时，按照不同的高差拟分别采用徕卡DNA03电子水准仪及配套的铟瓦尺进行测量；高程上桥的高程联测则采用徕卡TCRA1201全站仪进行不量仪器高和目标高的中间法三角高程测量。
7.3 作业方法
CPⅢ高程控制网采用单程精密水准测量的方法观测，在与测区内二等水准基点的联测时则采用独立往返精密水准测量的方法进行，每两公里联测一个水准基点，每一区段应至少与三个水准基点进行联测，以便形成检核。
CPⅢ高程控制网水准路线拟采用如图6所示的矩形法水准路线形式进行，每相邻的两对CPⅢ点之间都构成一个闭合环。

图6 矩形法CPⅢ高程控制网测量原理示意图

矩形法水准测量形成的闭合环的情况如图7所示：

图7 CPⅢ高程控制网闭合水准测量路线示意图

当桥面与地面间高差大于3m时，应选择桥面与地面间高差较小的地方进行CPⅢ点高程的传递测量。高程传递测量时，采用不量仪器高和棱镜高的中间法三角高程方法施测，测量原理如图8所示。

图8 不量仪器高和棱镜高的中间法三角高程测量原理图

在中间法三角高程测量作业实施时，前后视所用的棱镜必须时同一个，且观测时棱镜高不变。仪器到棱镜的距离一般应小于100m，最大不应超过150m。仪器到前视棱镜和后视棱镜的距离应尽量相等，一般差值不宜超过5m。观测时，要准确测量温度、气压值，以便进行边长改正。中间法三角高程测量作业主要技术要求见表19。

表19 不量仪器高和棱镜高的三角高程测量技术要求
垂直角测量
距离测量
测回数
两次读书差
测回间指标差互差
测回差
测回数
每测回读书次数
四次读书差
测回差
4
≤±4.0″
≤±5.0″
≤±5.0″
4
4
≤±3.0mm
≤±5.0mm
中间法三角高程测量实施时，可选择在桥下桥墩侧面和桥上挡墙外侧各埋设一个水准转点，转点标志和埋设方法与CPⅢ点相同。
7.4 内业数据处理
根据要求，我工区拟采用西南交大的CPⅢ数据处理软件（DAS）进行CPⅢ点高程网的数据处理与平差。
八、 CPⅢ控制网的维护
CPⅢ控制点一般布设在桥梁防撞墙上，容易受线下工程稳定性和施工等的影响。为确保 CPⅢ控制点成果的准确可靠，在使用 CPⅢ点进行轨道安装测量时，应定期与周围其它点进行检核。同时，根据工程进展情况应对 CPⅢ控制网进行定期和不定期的复测和维护，以保证 CPⅢ控制网的准确稳定性。

九、上交和存档的资料
1、测量技术方案和测量技术总结
2、所有控制网成果
3、平面及高程观测原始数据
4、仪器检定证书资料
5、上述资料的电子文档
十、人员及设备证书
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