京滬高速鐵路

精細工程丈量技術培訓中鐵二院盧建康2021.3.22提綱一、概述客運專線鐵路精細工程丈量的概念為什么要建立客運專線鐵路精細工程丈量體系二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點傳統的鐵路工程丈量方法客運專線鐵路精細工程丈量的特點三、客運專線無碴軌道鐵路工程丈量技術要求四、施工過程丈量實施要點客運專線鐵路精細工程丈量的概念客運專線鐵路精細工程丈量是相對于傳統的鐵路工程丈量而言，客運專線鐵路的平順性要求非常高，軌道丈量精度要到達毫米級。其丈量方法、丈量精度與傳統的鐵路工程丈量完全不同。我們把適宜于客運專線鐵路工程丈量的技術體系稱為客運專線鐵路精細工程丈量。把客運專線鐵路精細工程丈量控制網簡稱“精測網〞客運專線鐵路精細工程丈量的內容線路平面高程控制丈量線下工程施工丈量軌道施工丈量運營維護丈量客運專線鐵路精細工程丈量的概念客運專線鐵路精細工程丈量的框架體系<客運專線無碴軌道鐵路工程丈量暫行規定>〔鐵建立[2006]189號〕

<時速200～250公里有碴軌道鐵路工程丈量技術指南〔試行〕>〔鐵建立[2007]76號〕客運專線鐵路精細工程丈量的概念為什么要建立客運專線鐵路精細工程丈量體系客運專線鐵路速度高〔200km/h～350km/h〕，為了到達在高速行駛條件下，旅客列車的平安性和溫馨性，要求:(1)嚴厲按照設計的線型施工,即堅持準確的幾何線性參數;(2)必需具有非常高的平順性，精度要堅持在毫米級的范圍以內。客運專線鐵路的平順性要求見下表:為什么要建立客運專線鐵路精細工程丈量體系〔1〕無碴軌道靜態幾何尺寸允許偏向

高低軌向水平軌距扭曲基長6.25m350≥v＞200km/h221±1—V=200km/h222+1-23弦長（m）10－工程幅值設計速度(mm)

高低軌向水平軌距扭曲基長6.25m350≥v＞200km/h221±1—V=200km/h222+1-23弦長（m）10－工程幅值設計速度(mm)

高低軌向水平軌距扭曲基長6.25m350≥v＞200km/h221±1—V=200km/h222+1-23弦長（m）10－工程幅值設計速度(mm)為什么要建立客運專線鐵路精細工程丈量體系工程幅值設計速度〔2〕有碴軌道靜態幾何尺寸允許偏向

(mm)

高低軌向水平軌距扭曲基長6.25m350≥v＞200km/h222±22V=200km/h333±23弦長（m）10－為什么要建立客運專線鐵路精細工程丈量體系

〔3〕有碴軌道軌面高程、軌道中線、線間距允許偏向序號項目允許偏差(mm)1軌面高程與設計比較一般路基±20在建筑物上±10緊靠站臺+2002軌道中線與設計中線差303線間距+200

為什么要建立客運專線鐵路精細工程丈量體系

〔4〕無碴軌道軌面高程、軌道中線、線間距允許偏向序號項目允許偏差(mm)1軌面高程與設計比較一般路基+4在建筑物上-6緊靠站臺+402軌道中線與設計中線差103線間距+100

要實現客運專線鐵路的軌道的高平順性，除了對線下工程和軌道工程的設計施工等有特殊的要求外，必需建立一套與之相順應的精細工程丈量體系。德國睿鐵公司〔RailOne〕執行副總裁巴哈曼先生在總結無碴軌道鐵路建立閱歷時說：要勝利地建立無碴軌道，就必需有一套完好、高效且非常準確的丈量系統——否那么必定失敗。

為什么要建立客運專線鐵路精細工程丈量體系1、傳統的鐵路工程丈量方法初測：初測導線、初測水準定測：交點、直線、曲線控制樁〔五大樁〕線下工程施工丈量：以定測控制樁作為施工丈量基準鋪軌丈量：穿線法、弦線支距法或偏角法丈量二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點2、傳統的鐵路丈量方法的缺陷〔1〕平面坐標系投影差大〔高斯投影〕中央子午線高斯投影矯正值高斯投影面參考橢球面1954年北京坐標系3°帶投影，投影帶邊緣高斯投影邊長變形值最大可達340㎜/km二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點2、傳統的鐵路丈量方法的缺陷〔1〕平面坐標系投影差大〔高程投影〕施工高程面參考橢球面投影面矯正值平均高程H二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點高程投影每km邊長變形值H/R2、傳統的鐵路丈量方法的缺陷〔2〕不利于采用采用GPSRTK、全站儀等新技術采用坐標法定位法進展勘測和施工放線；二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點2、傳統的鐵路丈量方法的缺陷〔3〕沒有采用逐級控制的方法建立施工控制網?線路丈量可反復性較差；?中線控制樁延續喪失后，很難進展恢復。二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點2、傳統的鐵路丈量方法的缺陷〔4〕丈量精度低：導線測角中誤差12.5″、方位角閉合差25″√n；全長相對閉合差：1/6000施工單位復測經常出現曲線偏角超限改動設計偏角施工,設計線形被改動二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點2、傳統的鐵路丈量方法的缺陷〔5〕軌道的鋪設不是以控制網為基準按照設計的坐標定位，而是按照線下工程的施工現狀采用相對定位進展鋪設。由于丈量誤差的積累，軌道的幾何參數與設計參數不一致。二、傳統的鐵路工程丈量方法與客運專線鐵路精細工程丈量的特點客運專線鐵路精細工程丈量的特點確定了客運專線鐵路精細工程丈量“三網合一〞的丈量體系勘測控制網:CPⅠ、CPⅡ、水準基點施工控制網CPⅠ、CPⅡ、水準基點、CPⅢ運營維護控制網：CPⅢ、加密維護基樁客運專線鐵路精細工程丈量的特點“三網合一〞的內容和要求：1〕勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網坐標高程系統的一致；2〕勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網起算基準的一致；3〕線下工程施工控制網與軌道施工控制網、運營維護控制網的坐標高程系統和起算基準的一致；4〕勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網丈量精度的協調一致；客運專線鐵路精細工程丈量的特點三網合一的重要性 〔1〕勘測控制網、施工控制網起算基準不一致的后果?平面尺度：縱向里程，橫向偏移?高程基準：線路縱斷面，穿跨越限界客運專線鐵路精細工程丈量的特點三網合一的重要性〔2〕線下工程施工控制網與軌道施工控制網的坐標系統和丈量精度不一致的后果●線下工程與軌道工程錯開●凈空限界缺乏客運專線鐵路精細工程丈量的特點2、確定了客運專線鐵路工程平面控制丈量分三級布網的布設原那么第一級:根底平面控制網〔CPⅠ〕,為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；第二級:線路控制網〔CPⅡ,為勘測和施工提供控制基準；第三級:基樁控制網/施工加密網〔CPⅢ〕,為線下工程、無碴軌道施工和運營維護提供控制基準。CPⅠ客運專線鐵路精細工程丈量的特點客運專線鐵路工程丈量三級平面控制網表示圖線路中線CPⅡCPⅠCPⅢCPⅡ150-200mCPⅠCPⅢCPⅠ≤4km≥1000m800-1000mCPⅡ客運專線鐵路精細工程丈量的特點3、提出了客運專線鐵路工程丈量平面坐標系統應采用邊長投影變形值≤10mm/km〔無碴〕/25mm/km〔有碴〕的工程獨立坐標系。客運專線鐵路精細工程丈量的特點4、確定了客運專線鐵路軌道必需采用絕對定位與相對定位丈量相結合的鋪軌丈量定位方式F-3mm+3mmR=2800m弦長C=20mR=2397mF’=F+3mmR=3365mF’=F-3mm曲線外矢距F=C2/8RC為弦長，R為半徑客運專線鐵路精細工程丈量的特點5、確定了客運專線無碴軌道鐵路工程丈量高程控制網的精度等級●首級高程控制網按二等水準丈量精度要求施測●鋪軌高程控制丈量按精細水準丈量精度要求施測6、提出了客運專線無碴軌道鐵路工程控制丈量完成后，應由建立單位組織評價驗收的要求，并制定了評價驗收內容和要求。〔1〕檢查評價內容包括：平面高程控制網丈量技術設計、選點埋石、儀器精度目的及檢定情況、外業觀測、平差計算和資料完好齊全等。〔2〕外業觀測數據檢驗評價。〔3〕平差計算數據處置質量評價。〔4〕控制網計算成果的整理和質量驗證。

１、坐標高程系統客運專線無碴軌道鐵路工程丈量平面坐標系應采用工程獨立坐標系統，并引入1954年北京坐標系/1980西安坐標系。邊長投影在對應的線路設計平均高程面上，投影長度的變形值不大于10mm/km。客運專線無碴軌道鐵路工程丈量的高程系統應采用1985國家高程基準。客運專線無碴軌道鐵路丈量2、平面控制丈量

2.1各級平面控制網布網要求控制網級別測量方法測量等級點間距備注CPⅠGPSB級≥1000m≤4km一對點CPⅡGPSC級800～1000m導線四等CPⅢ導線五等150～200m自由設站邊角交會50～60m10～20m一對點客運專線無碴軌道鐵路丈量2、平面控制丈量2.2各級平面控制網應滿足的精度

控制點可重復性測量精度相對點位精度CPⅠ10mm8+D×10-6mmCPⅡ15mm10mmCPⅢ導線測量6mm5mmCPⅢ后方交會測量5mm1mm客運專線無碴軌道鐵路丈量2、平面控制丈量2.3各級平面控制網的丈量精度〔1〕GPS丈量精度客運專線無碴軌道鐵路丈量控制網級別基線邊方向中誤差最弱邊相對中誤差CPⅠ≤1.3″1/170000CPⅡ≤1.7″1/1000002、平面控制丈量

2.3各級平面控制網的丈量精度

〔２〕導線丈量精度控制網級別附合長度km邊長m測距中誤差mm測角中誤差″相鄰點位坐標中誤差（mm）導線全長相對閉合差限差方位角閉合差限差（″）對應導線等級CPⅡ≤4400～60052.5101/40000±5√n四等CPⅢ≤1150～2003451/20000±8√n五等客運專線無碴軌道鐵路丈量2.4平面控制丈量作業流程〔1〕CPⅠ控制丈量：普通在初測時完成，為客運專線無碴軌道鐵路工程提供平面基準。〔2〕CPⅡ控制丈量：普通在定測時完成，作為客運專線無碴軌道鐵路工程施工平面控制網。〔3〕CPⅢ平面控制丈量：在施工丈量時施測，線下工程施工時作為施工加密平面控制網，鋪設無碴軌道時作為無碴軌道鋪設基樁控制網。2.平面控制丈量2.5平面控制丈量方法〔1〕GPS丈量：用于建立CPⅠ、CPⅡ控制網；〔2〕導線丈量：用于建立CPⅡ、CPⅢ平面控制網；〔3〕后方交會網丈量：用于建立無碴軌道鋪設基樁控制網。客運專線無碴軌道鐵路丈量2.平面控制丈量客運專線無碴軌道鐵路丈量2.平面控制丈量2.6GPS根底平面控制網丈量(CPⅠ)GPS根底平面控制網〔CPⅠ〕主要為勘測設計、施工、運營維護提供坐標基準，按B級GPS網精度要求丈量，全線〔段〕一次布網，一致丈量，整體平差。GPS根底平面控制網〔CPⅠ〕沿線路每4km布設1對GPS點，GPS點間距不小于1000m，采用大地四邊形或三角鎖的方式構成整個CPⅠ網。2.7CPⅡ控制網丈量CPⅡ網丈量應在CPⅠ網的根底上采用四等導線或C級GPS丈量方法施測。CPⅡ控制點的點間距以800～1000m為宜，離線路中線普通在50～100m，便于施工放線且不易破壞的范圍內。客運專線無碴軌道鐵路丈量2.平面控制丈量客運專線無碴軌道鐵路丈量2平面控制丈量2.8CPIII邊角交會網丈量該方法為德國建立無碴軌道鋪設控制網采用的方法，稱之為軌道設標網。其邊角交會控制網外形如下圖：CPIIICPIIICPIIICPIIICPII每隔兩個接觸網柱建立一個丈量點位；兩個方向各瞄準3×2個永久標志點；每個永久標志點將被瞄準三次；最大的丈量范圍的間隔約150m；儀器在每個方向丈量兩次；與CPⅡ控制點進展銜接丈量.客運專線無碴軌道鐵路丈量CPIII邊角交會網丈量的實現CPIIICPIIICPIIICPIIICPII3.1普通規定高程控制丈量分為勘測高程控制丈量、水準基點高程丈量、CPⅢ控制點高程丈量。客運專線無碴軌道鐵路高程控制網應按二等水準丈量精度要求施測。在勘測階段，不具備二等水準丈量條件時，可分兩階段實施，即：勘測階段按四等水準丈量要求施測，線下工程施工完成后，全線再按二等水準丈量要求建立水準基點控制網。客運專線無碴軌道鐵路丈量3.高程控制丈量客運專線無碴軌道鐵路丈量3.高程控制丈量〔１〕各級高程控制丈量等級及布點要求控制網級別測量等級點間距勘測高程控制測量二等水準測量≤2000m四等水準測量水準基點高程控制測量二等水準測量≤2000mCPⅢ高程測量精密水準測量≤200m注：長大橋隧及特殊路基構造施工高程控制網等級應按相關專業要求執行。〔２〕高程控制網精度客運專線無碴軌道鐵路丈量控制點類型可重復性測量高差限差相鄰點高差限差水準測量等級水準基點二等水準CPⅢ控制點精密水準3.高程控制丈量客運專線無碴軌道鐵路丈量各等級水準丈量精度要求〔mm〕6441288420121282014水準測量等級每千米水準測量偶然中誤差M△每千米水準測量全中誤差MW限差檢測已測段高差之差往返測不符值附合路線或環線閉合差左右路線高差不符值二等水準≤1.0≤2.0６√Ｌ４√Ｌ４√Ｌ——精密水準≤2.0≤4.0１２√Ｌ８√Ｌ８√Ｌ４√Ｌ三等水準≤3.0≤6.0２０√Ｌ１２√Ｌ１２√Ｌ８√Ｌ四等水準≤5.0≤10.0３０√Ｌ２０√Ｌ２０√Ｌ１４√Ｌ客運專線無碴軌道鐵路控制丈量水準丈量的主要技術規范等級每千米高差全中誤差（mm）路線長度（km）水準儀等級水準尺觀測次數往返較差或閉合差（mm）與已知點聯測附合或環線二等2≤400DS1因瓦往返往返4√L精密水準42DS1因瓦往返往返8√L三等6≤150DS1因瓦往返往測12√LDS3雙面往返四等10≤30DS3雙面往返往返20√L客運專線無碴軌道鐵路控制丈量各等級水準觀測主要技術要求等級水準尺類型水準儀等級視距（m）前后視距差（m）測段的前后視距累積差（m）視線高度（m）二等因瓦DS1≤50≤1.0≤3.0下絲讀數≥0.3DS05≤60精密水準因瓦DS1≤60≤2.0≤4.0下絲讀數≥0.3DS05≤65三等雙面DS3≤65≤3.0≤6.0三絲能讀數因瓦DS1/DS05≤80四等雙面DS3≤80≤5.0≤10.0三絲能讀數因瓦DS1≤100客運專線無碴軌道鐵路控制丈量二.高程控制丈量3水準丈量運用的儀器要求序號儀器名稱最低型號備注二等、精密水準四等1水準儀DS1DS3用于水準測量2水準尺線條式因瓦標尺條碼式因瓦標尺木質區格水準尺條碼式水準尺用于水準測量3全站儀1″2mm+2ppm2″2mm+2ppm用于二等跨河水準測量四等三角高程測量客運專線無碴軌道鐵路控制丈量二.高程控制丈量4.水準丈量的技術要求4.1水準點布設原那么(1)水準道路應盡量沿鐵道路路布設，水準道路應構成附合道路或閉合環；每條鐵路的水準道路必需構成一個整網，不能分為互不聯絡的小網進展丈量。(2)水準點沿線路每2km應布設1個。在大橋、長隧的兩端及重點工程地段應增設水準點。(3)水準點應選在沿線路方向離線路中線50～200m、穩定可靠且不易被施工破壞的范圍內。以便于勘測、施工時所利用。客運專線無碴軌道鐵路控制丈量二.高程控制丈量4.2水準點選點埋石(1)普通地域水準點埋設要求應按<暫規>規定的要求進展埋設。(2)有巖層露頭或巖層在地面下不深于1.5m的地點，應優先選擇將水準點埋設在巖層上。(3)有房屋、留念碑、塔、橋基、隧道邊墻等鞏固建筑物和鞏固石崖處，可埋設墻腳水準標志。(4)在特殊地域，還應根據測區的土質及環境條件制定標石的類型與埋深。客運專線無碴軌道鐵路控制丈量二.高程控制丈量4.3水準觀測(1)二等、精細水準水準丈量采用單道路往返觀測，同一區段的往返觀測，應運用同一類型的儀器和轉點尺承沿同一道路進展。四等水準丈量可采用單道路往返觀測或兩組單程觀測；采用光電測距三角高程丈量時必需采用往返觀測。(2)二等水準丈量應進展往返觀測，觀測順序如下：1往測：奇數站為后—前—前—后;偶數站為前—后—后—前2返測：奇數站為前—后—后—前;偶數站為后—前—前—后客運專線無碴軌道鐵路控制丈量二.高程控制丈量4.4水準丈量平差計算(1)水準丈量作業終了后，應對外業觀測水準道路閉合差、往返測較差進展檢查，并按測段往返測高差不符值計算偶爾中誤差MΔ；當水準網的環數超越20個時，還應按環線閉合差計算Mw。各項目的滿足要求后，采用嚴密平差計算。△—測段往返高差不符值〔mm〕L—測段長〔km〕；；n—測段數；W—經過各項修正后的水準環線閉合差〔mm〕；N—水準環數。客運專線無碴軌道鐵路控制丈量二.高程控制丈量水準丈量計算取位等級往（返）測距離總和（km）往（返）測距離中數（km）各測站高差（mm）往（返）測高差總和（mm）往（返）測高差中數（mm）高程（mm)二等、精密水準0.010.10.010.010.10.1三、四等0.010.10.10.10.11.0客運專線無碴軌道鐵路丈量4.現場交樁(1)交接的主要丈量成果資料如下：1〕CPI、CPⅡ控制網以及水準點成果表及點之記；2〕線路曲線要素表。(2)需交接的控制樁如下：1〕CPI、CPⅡ控制樁；2〕水準點樁。客運專線無碴軌道鐵路丈量二.施工階段丈量〔1〕施工控制網復測〔2〕施工控制網加密〔3〕線路施工丈量〔4〕路基施工丈量〔5〕橋涵施工丈量〔6〕隧道施工丈量客運專線無碴軌道鐵路丈量施工丈量對儀器設備的要求儀器精度要求備注GPS雙頻5mm+1ppm控制網復測全站儀2″，2mm+2ppm線下工程施工測量1″１mm+2ppm鋪軌施工測量水準儀S011mm/km控制網復測、施工控制網測量、鋪軌施工測量S033mm/km土建工程施工測量客運專線無碴軌道鐵路丈量二.施工階段丈量線下工程施工丈量1.1施工控制網復測(1)復測的控制樁包括：全線CPⅠ控制點、CPⅡ控制點、水準點；(2)復測的方法、運用的儀器和精度應符合相應等級的規定；客運專線無碴軌道鐵路丈量當復測結果與設計單位提供勘測結果不符時，應重新丈量。復測結果與設計單位勘測成果的不符值在以下規定范圍內時，應采用設計單位勘測成果。(1)CPⅠ控制點的復測應滿足X、Y坐標差值不大于±2cm的要求；(2)CPⅡ控制點的復測應滿足下表的規定：≤5水平角導線方位角閉合差距離（mm）導線長度閉合差≤5″″≤2mD≤1/40000注：mD為儀器標稱精度。客運專線無碴軌道鐵路丈量〔3〕水準點復測限差應滿足表6-7的規定：61220二等精密水準三等四等6√L12√L20√L30√L注：L為測段長度，單位以千米計。當確認設計單位勘測資料有誤或精度不符合規定要求時，應與設計單位協商，對勘測成果進展矯正客運專線無碴軌道鐵路丈量二.施工階段丈量1.2施工控制網加密(1)平面采用導線丈量時按五等導線進展加密.按CPⅢ控制點的要求進展選點、埋石。導線邊長以200～300m為宜。(2)采用GPS加密時，應按D級GPS控制丈量的要求進展丈量，按CPⅢ控制點的要求進展選點、埋石。邊長以300～350m為宜。(３)高程控制點加密按精細水準丈量要求進展加密.點位盡量與加密的平面控制點共樁。客運專線無碴軌道鐵路丈量二.施工階段丈量線下工程施工丈量1.3線路施工丈量(1)丈量內容：直線控制樁、曲線控制樁、百米樁、中線樁。(2)丈量方法：采用全站儀極坐標法或GPSRTK測設。客運專線無碴軌道鐵路丈量二.施工階段丈量線下工程施工丈量1.4路基施工丈量(1)丈量內容：路堤路塹施工放樣丈量、地基加固工程施工放樣、樁板構造路基施工放樣。(2)丈量方法：地基加固范圍施工放樣和路堤路塹施工放樣丈量可在恢復中線的根底上采用橫斷面法、極坐標法或GPSRTK法施測。樁板構造路基平面控制丈量應采用GPS丈量、導線丈量，樁板構造路基施工放樣采用極坐標法丈量.客運專線無碴軌道鐵路丈量1.5橋梁施工丈量(1)橋梁施工平面、高程控制網丈量特大橋、復雜大橋，在CPⅠ或CPⅡ控制點下加密的橋梁控制網精度不能滿足橋梁施工丈量的精度要求時，應建立獨立的橋梁控制網。(2)橋梁墩臺定位丈量客運專線無碴軌道鐵路丈量1.5橋梁施工丈量(2)橋梁墩臺定位丈量岸上墩臺中心點定位可直接利用橋中線兩側的墩旁控制點按光電測距極坐標法進展丈量。水中橋墩根底采用水上作業平臺施工時，用光電測距極坐標法或交會法進展墩中心點定位。運用方向交會法測設時，應至少選擇三個方向進展交會。客運專線無碴軌道鐵路丈量1.6隧道施工丈量(1)洞外控制丈量。洞外平面控制丈量宜結合隧道長度、平面線型、地形和環境等條件，采用GPS丈量或導線丈量。洞外高程控制丈量應根據設計精度，結合地形情況、水準道路長度以及儀器設備條件，采用水準丈量或光電測距三角高程丈量。(2)洞內控制丈量。洞內平面控制網宜布設成多邊形導線環，導線點應布設在施工干擾小、穩定可靠的地方，點間視野應分開洞內設備0.2m以上。洞內高程控制點應每隔200～500m設置一對。客運專線無碴軌道鐵路丈量二.施工階段丈量2.線下工程開工丈量(1)線下工程中線貫穿丈量(2)路基開工丈量(3)橋涵開工丈量(4)隧道開工丈量客運專線無碴軌道鐵路丈量二.施工階段丈量2.線下工程開工丈量2.1線下工程中線貫穿丈量(1)全線〔段〕二等水準貫穿丈量(2)線下工程線路中線平面丈量和高程丈量，并貫穿全線〔段〕的里程。客運專線無碴