CP3测量

CPⅢ控制网布测

CPⅢ控制网又名基桩控制网,是高速铁路测量最基本的控制网,

在高速铁路的修

建过程中，从线路的中线放样、底座混凝土钢模放样方案、轨道板调整到钢轨精调系统都会用到

CPⅢ控制网,在后期线路维护的时候也需要用到CPⅢ,所以CP

Ⅲ控制网在施工中显的极为重要.在修建CRTSⅠ型板式无砟轨道，CRTSⅡ型板

式无砟轨道，CRTSⅠ型双块式无砟轨道，CRTSⅡ型双块式无砟轨道等无砟轨道前都需要进行

CPⅢ基桩测设。在做CPⅢ布测之前，首先要做CPⅡ网的复测。

CPⅢ：中文为基桩控制网。沿线路布设的三维控制网，平面控制起闭于基础平面控制网（CPⅠ）或线路控制网（CPⅡ），高程控制起闭于沿线路布设的二等水准网,一般在线下工程施工完成后施测，为无碴轨道铺设和运营维护的基准。由中华人民共和国铁道部提出。

无砟轨道客运专线铁路工程测量平面控制网按分级布网的原则分三级布设，第一级为基础平面控制网（CPⅠ），第二级为线路控制网（CPⅡ），第三级为基桩控制网（CPⅢ），主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准。 高速铁路工程测量平面控制网在框架控制网（CP0）基础上分三级布设，第一级为基础平面控制网（CPⅠ）主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；第二级为线路控制网（CPⅡ），主要为勘测和施工提供控制基准；第三级为轨道控制网（CPⅢ)，主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。

轨道施工测量控制网CPⅢ适用于新建250~350km/h高速铁路工程测量，新建200km/h无砟轨道铁路工程测量可参照执行。

CPⅢ主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准。桥上每60m左右在下、上行两侧的防撞墙上各设一个点，路基也在下、上行两侧的电气化杆基座上每100多米各设一个点。

I

摘要 ................................................................................................................... V 第一章 任务概述 ............................................................................................... 1 1.1任务名称 .................................................................................................... 1 1.2设计依据 .................................................................................................... 1 1.3 CPⅢ轨道控制网测量主要内容 ................................................................ 1 1.4工程概况 .................................................................................................... 1 1.5地理环境 .................................................................................................... 2 1.6既有精测网情况 ........................................................................................ 2

2.1.1精测网的资料 ............................................................................................... 2 1.6.2平面控制网 ................................................................................................... 3 1.6.3高程控制网 ................................................................................................... 3

第二章 精测网复测 ........................................................................................... 4 2.1平面控制网复测 ........................................................................................ 4

2.1.1 CPⅠ网复测 .................................................................................................. 4 2.1.2 CPⅡ网复测 .................................................................................................. 4 2.1. 3 使用仪器 ..................................................................................................... 5 2.1.4 CPⅠ和CPⅡ测量作业技术要求 ............................................................... 5 2.1.5 精度要求 ...................................................................................................... 5

2.2高程控制网复测 ........................................................................................ 7

2.2.1高程复测 ....................................................................................................... 7 2.2.2使用仪器 ....................................................................................................... 7 2.2.3二等水准测量的精度要求 ............................................................................ 7 2.2.4二等水准测量的主要技术标准 ..................................................................... 8 2.2.5高程测量作业要求 ........................................................................................ 8 2.2.6 高程网平差处理及复测成果评价标准 ........................................................ 9

2.3线下工程沉降和变形评估 ....................................................................... 10 2.4 CPⅢ网测量工装准备 .............................................................................. 10

II

第三章 CPⅢ网测量标志选用和埋设 ............................................................. 11 3.1 CPⅢ网点测量标志选择 .......................................................................... 11 3.2 CPⅢ网点的埋设 ..................................................................................... 11

3.2.1 CPIII点的编号 ........................................................................................... 11

第四章 CPⅡ控制网加密测量 ......................................................................... 13 4.1 CPⅡ加密方法 ......................................................................................... 13 4.2 CPⅡ加密点网标埋设与检测 .................................................................. 13 4.3 CPⅡ加密点的平面分布 .......................................................................... 13 4.4观测方法 .................................................................................................. 13 4.5观测要求 .................................................................................................. 14 4.6数据处理 .................................................................................................. 14 第五章 CPⅢ控制网测量 ................................................................................ 15 5.1 CPⅢ控制网平面测量 .............................................................................. 15

5.1.1 CPⅢ布网形式............................................................................................. 15 5.1.2测量方法及精度要求 .................................................................................. 15 5.1.3观测时段的选择 .......................................................................................... 16 5.1.4测量要求 ..................................................................................................... 16 5.1.5主要技术指标 ............................................................................................. 17 5.1.6现场记录 ..................................................................................................... 18 5.1.7 CPIII外业测量注意事项 ......................................................................... 19 5.1.8 CPⅢ控制网平面数据处理与评估 .............................................................. 20

5.2 CPⅢ控制网高程测量 .............................................................................. 20

5.2.1测量方法 ..................................................................................................... 20 5.2.2联测网形 ..................................................................................................... 20 5.2.3主要技术要求 ............................................................................................. 21 5.2.4内业数据处理 ............................................................................................. 22 5.2.5二等水准点上桥 .......................................................................................... 22

5.3 CPⅢ网分段与测段衔接 .......................................................................... 23 5.4 CPⅢ网复测 ............................................................................................. 23

III

5.5连续梁等特殊结构CPⅢ网测量 ............................................................. 24 5.6 外业注意事项 ......................................................................................... 25 5.7 CPⅢ高程测量 ......................................................................................... 25

5.7.1 联测的复测 ................................................................................................ 25

5.8 主要技术要求 ........................................................................................ 26

5.8.1 CPⅢ高程控制网精密水准测量技术要求 ................................................... 26

5.9 桥面高程传递 ......................................................................................... 27 第六章 CPⅢ网测量实施计划 ......................................................................... 29 6.1 CPⅢ网测量安排 ..................................................................................... 29 6.2执行单位及分工 ...................................................................................... 29 设计总结 ........................................................................................................... 30 参考文献 ............................................................................ 错误！未定义书签。 致谢 ................................................................................... 错误！未定义书签。

IV

摘要

本论文是我根据在京沪高铁Ⅰ标十一工区六个月的实习工作中结合自己学到的知识，，并参考了《精密工程测量规范》(GB/T15314-94)《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-1997）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）《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）《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[2009]20号）《关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见》等相关资料的基础上及相关技术文献将以文字，数字，图及表等形式对轨道控制网进行布设，本论文内容包括:精测网复测； CPⅡ控制网加密测量； CPⅢ网测量标志选用和埋设；CPⅢ网测量；精调前CPⅢ网复测； CPⅢ网数据处理及评估,指导轨道的几何静动态调整及调整分析编写本论文。

由于在编写论文过程中所收集的一部分资料的时效性，论文难免存在疏漏甚至错误之处，请评审老师在评审过程中如发现需要修改和补充完善之处，敬请评审老师给予指正。

关键词:控制网；控制网标志和埋设；CPⅢ网测量；CPIII复测

V

第一章 任务概述

1.1任务名称

京沪高速铁路土建一标段CPⅢ控制网测量。

1.2设计依据

1.《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） 2.《精密工程测量规范》(GB/T15314-94)

3.《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006） 4.《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-1997） 5.《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）

6.《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）

7.《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[2009]20号）

8.《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[2008]246号）

9.铁道部其他相关规定。

1.3 CPⅢ轨道控制网测量主要内容

1.精测网复测。

2. CPⅡ控制网加密测量。 3. CPⅢ网测量标志选用和埋设。 4. CPⅢ网测量。 5. 精调前CPⅢ网复测 6. CPⅢ网数据处理及评估。

1.4工程概况

京沪高速铁路土建一标段起讫里程为DK120+942-DK156+899

1

桥梁主要结构形式有： 简支箱梁：

主要有32.6m、24.6m跨标准简支箱梁及20.7的非标准跨简支箱梁。 特殊结构梁：

（32+48+32）m、（40+56+40）m、（40+64+40）m、（48+80+48）m、（60+100+60）m、道岔梁等多种跨度或多跨连续梁。

1.5地理环境

京沪高速铁路经过西青、静海乡镇较多，房屋密集，多处跨既有线和公路，通视条件较差，对CPⅢ网的测量方案的选择提出特殊要求。

1.6既有精测网情况

2.1.1精测网的资料

铁三院提供的《京沪高速铁路北京至徐州段精密控制测量技术文件》； 铁三院现场交接平面（CPⅠ、CPⅡ）控制桩和高程控制桩及技术资料； 铁三院提供的4个CP0框架基准点（北京BJ01、天津BJ02、沧州XCZ3、德州 XDZ4）的坐标明细表见表1.1，4个基岩水准点高程明细表见表1.2。

表1.1 CP0坐标明细表 平面坐标 序号 点号 X(m) 1 2 3 4 BJ01 TJ02 XCZ3 XDZ4 4413006.6838 4336846.0464 4261049.5957 4143142.9748 Y(m) 455837.2969 539014.7440 512591.1609 467682.5493 X(m) -2167503.2876 -2263586.6547 -2261409.5846 -2253928.9095 Y(m) 4398364.8870 4404193.9270 4458580.1856 4543513.5866 Z(m) 4065252.8164 4006494.1297 3947498.1161 3854500.4302 丰台西站 天津铁三院 沧州兴济镇 德州陵县开发区 空间直角坐标 位置

表1.2 基岩点高程明细表

2

序号 1 2 3 4 点号 JY01 LQZ02 CZJY3 DZJY4 设计高程 40.2495 2.539 8.3946 17.0241 位置 北京南站 天津李七庄 沧州兴济镇 德州陵县开发区 1.6.2平面控制网

平面控制网分三级，分别为CP0、CPⅠ和CPⅡ控制网。

CP0框架基准网布设3个，间距100km左右，分别位于北京丰台西站、天津铁三院和沧州兴济镇。

CPⅠ平面控制网按B 级GPS 点沿线路小于4Km 布设一对点，点对间形成大地四边形网，按边联式带状布网，由于地形条件限制，点对大多布设于线路一边；一标段共布设CPⅠ点172个。

CPⅡ线路控制网按C级GPS标准在CPⅠ基础上按800～1000m一个点符合布网，一标段共布设CPⅡ点222个。

由于当地基础建设和其他原因部分CPⅠ和CPⅡ点破坏情况比较严重，部分点已补设。

各级平面控制网布网情况见表1.3。

表1.3 各级平面控制网布网情况

控制网级别 GPS 基站网 CPⅠ CPⅡ 测量方法 GPS GPS GPS 测量等级 A 级 B 级 C 级 点间距 100Km 左右 点对间短边800～1000m 相邻点对长边≤4000m 800～1000m 备注 最短不小于600 m 最短不小于600 m 1.6.3高程控制网

高程控制网沿线路布设分为基岩点、深埋水准点和一般水准点等三种类型的高程控制点。

本标段共有3个基岩点，间距100km左右，分别位于北京南站、天津李七庄、沧州兴济镇。

深埋水准点31个，每8km左右设一个，其中深埋点JHBM03已破坏。 普通二等水准点141个，每2km设一个，一般水准点大多与CPⅠ和CPⅡ共点。

3

第二章 精测网复测

2.1平面控制网复测

2.1.1 CPⅠ网复测

1.控制网网形

按设计院网形进行复测。由于个别控制点丢失，不能按设计院网形进行复测的情况，应与相邻控制点构成大地四边形。

2.外业测量

CPⅠ点复测外业工作分为四个测段同时进行。各测段之间重叠2个CPⅠ控制点，并延伸到JHTJ-2标段2个CPⅠ控制点。

整个标段CPⅠ点与CP0框架基准点采用双频GPS接收机按B级GPS技术要求进行联测。每个CP0框架点至少与2个CPⅠ控制点联测。相邻标段共用标段间两个CP0间联测数据数据，进行整网平差。

3.内业数据处理

不同类型GPS接收机采集的数据转换成RINEX格式后，采用广播星历，使用TGO1.6 GPS数据处理软件进行基线解算。在基线解算满足规范要求后，采用CP0框架基准点进行约束，采用COSA GPS网平差软件进行整体平差。 2.1.2 CPⅡ网复测

1.控制网网形

按设计院网形进行复测。由于个别控制点丢失，不能按设计院网形进行复测的情况，应与相邻控制点构成三角形或大地四边形。

2.外业测量

整个标段的CPⅡ控制点复测分为四个测段同时进行。相邻测段重叠两个CPI控制点。

3.内业数据处理

不同类型GPS采集的数据转换成RINEX格式后，采用广播星历，使用TGO1.63 GPS数据处理软件进行基线解算。在基线解算满足规范要求后采用COSA GPS进行平差处理。

CPⅡ控制网分段进行平差，采用经过复测后证明是可靠的本段所有CPⅠ控制点进行约束。CPⅠ的数据采用设计院提供的成果。

4

2.1. 3 使用仪器

CPⅠ和CPⅡ控制网测量外业采用的GPS接收机主要有：

TRIMBLE sps780（天宝））双频GPS接收机。所有GPS接收机均已检定合格。 2.1.4 CPⅠ和CPⅡ测量作业技术要求

表2.1作业时其主要技术要求如下： 项 目 卫星高度角（°） 有效卫星总数 静 态 测 量 CPⅠ ≥15 ≥5 ≥30 ≥90 2 15 ≤6 CPⅡ ≥15 ≥5 ≥20 ≥60 1 15 ≤8 时段中任一卫星有效观测时间（min） 时段长度（min） 观测时段数 数据采样间隔（S） PDOP 或GDOP 2.天线应严格整平对中，对中误差 ≤1mm。每时段开机前和关机后各量一次天线高，三个方向天线高互差不大于2mm，取平均值作为最后的天线高；第一时段天线面向正北方向，第二时段天线旋转180°再严格整平对中，再次按要求量取天线高。

3.观测时详细记录测站点号、天线编号、日期、时段、天线高、观测者、记录者等；

4.开机后应检查有关指示灯与仪表；

5.观测中应查看测站信息、接收卫星数、数据记录信号灯等情况，保证接收机工作正常，数据记录正确；

6.观测中在接收机10m内禁止使用对讲机和手机；

7.每日观测结束后，当天及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。 2.1.5 精度要求

1.各独立闭合环坐标分量闭合差均符合下式的规定： WX?2n?；WY?2n?；WZ?2n? 环全长闭合差应满足： W?23n?

222W?W?W?WXYZ式中：W为环闭合差，，n为独立环中的边数；

5

5.2.3主要技术要求

1.CPⅢ高程控制网精密水准测量的主要技术要求，应符合表的规定。

表5.8 精密水准测量的主要技术标准 水准仪最低附合路线长度（km） 型号 ≤3 DS1 水准尺 因瓦 观测次数 与已知点联测 往返 环线 单程 2.精密水准测量精度要求应符合表的规定。

表5.9精密水准测量精度要求（mm）

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 ≤4.0 限 差 检测已测段高差之差 12Ri 往返测 不符值 8K附合路线或环线闭合差 8左右路线 高差不符值 4K≤2.0 L 注：1、K为测段水准路线长度，L附合或环线的水准路线长度， Ri为检测测段长度，K、L、

Ri单位为km，n为测段水准测量站数；

2、结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7 倍。

3. CPⅢ高程网精密水准测量测站的主要技术要求

表5.10 CPⅢ高程网精密水准测量测站的主要技术标准

前后视距差 （m） ≤±2 视线高度 （m） ≥0.3 两次读数之差 （mm） ≤±0.5 两次读数所测高差之差 （mm） ≤±0.7 4.在下列情况下，CPⅢ高程网的外业观测值的部分或全部重测

①当CPⅢ高程网水准测量的测站数据质量超过表的要求时，该测站的数据 ② 当CPⅢ高程网水准路线的限差超过表的要求时，该水准路线的数据应该重测。

③当根据闭合环闭合差计算的每千米水准测量的高差全中误差超限时，首先应对闭合差较大的闭合路线进行重测，重测后MW仍超限，则整个CPⅢ高程网水准测量的数据都应该重测。

④CPⅢ高程网复测时，若建网测量和复测联测上一级水准点的方法和数量相同，则约束平差后两次测量CPⅢ点高程的较差，应不大于±3mm，否则复测的CPⅢ高程网数据应补测或重测。

CPⅢ高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容，应该包括：测站数据检核、水准路线数据检核，当CPⅢ水准网的环数超过20个时还要进行每千米水准测量的高

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差全中误差的计算。 5.2.4内业数据处理

CPⅢ高程网内业平差计算和基础控制资料的选用，应满足下列原则： 1.CPⅢ高程网水准测量的外业观测数据全部合格后，方可进行内业平差计算。 2. CPⅢ高程网采用联测的线路水准基点高程进行固定数据平差计算。

表5.11 精密水准测量计算取位

往（返）测距离总和（km） 0.01 往（返）测距各测站高差离中数（km） （mm） 0.1 0.01 往（返）测高往（返）测高差总和（mm） 差中数（mm） 0.01 0.1 高程 （mm） 0.1 5.2.5二等水准点上桥

二等水准测量上桥困难地段，采用三角高程对向测量法。 三角高程测量法

三角高程测量采用不量取仪器高的方式，即在桥上CPⅡ加密点或CPⅢ点上安放棱镜测量杆，在桥下埋设与CPⅢ相同的不锈钢套筒做为水准点A，将高程按照二等水准引测至高程测量杆圆球顶部，扣除高程测量杆顶部圆球的固定半径（10mm）得到棱镜中心高程。在桥梁一侧安置全站仪，可以同时看到桥上和桥下棱镜，观测4个测回，观测采用自动照准全站仪，如下图示５.４所示。

1.竖直角测量： 视线长 仰角 测回数 测回间指 标差互差 ≤±5. 0″ 测回差 备注 ≤100 m ≤20° 4 ≤±2. 0″ 2.距离测量：

图5.4 表5.12 视线长 ≤100 m 测回数 4 每测回观测次数 4 22

四次读数差 ≤±2. 0 mm 测回差 ≤±2. 0 mm 备注

3.高差较差要求

不同测站测得的相同两点的高差的较差应≤±1. 0 mm。 4.仪器要求

采用高精度自动照准全站仪及配套棱镜。 标称精度不低于为1″/±1mm+2ppm。 5.计算方法

每测回盘左（或盘右）各观测1次，观测4个测回，取平均距离s1、s2和垂直角a1、a2，分别计算高差h1和h2，水准点高差H=h1+h2，然后取两测回平均值即为 A、B两点高差。

经试验验证，同二等水准测量比较，测量精度能达到二等水准测量精度，高差控制在1mm以内

5.3 CPⅢ网分段与测段衔接

CPⅢ可以根据施工需要分段测量，分段测量的测段长度不宜小于4km。测段间应重复观测不少于6对CPⅢ点，作为分段重叠观测区域以便进行测段衔接。施工时 CPⅢ网两端宜分别预留6对CPⅢ点，作为后续CPⅢ控制网连接区域。 测段之间衔接时，前后测段独立平差重迭点坐标差值应满足≤±3mm。满足该条件后，后一测段CPⅢ网平差，应采用本测段联测的CPⅠ、CPⅡ控制点及重叠段前测 段CPⅢ点坐标进行约束平差。

5.4 CPⅢ网复测

CPⅢ控制网施测完毕到轨道板精调时有一段时间间隔，由于各种自然因素或人为因素，可能引起CPⅢ控制点轻微的变形，因此，在轨道精调作业之前还应该对CPⅢ控制网进行复测，复测的技术要求和作业方法均按照测量时的标准进行。

平面控制点坐标两次测量之差小于3mm时，取两次的平均值作为最后的成果，否则应重新测量；两次测量高程之差小于1mm时，取两次的平均值作为最后的成果,否则应重新测量。

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5.5连续梁等特殊结构CPⅢ网测量

对于连续梁，CPⅢ应优先布设于固定端上方。对于跨度超过80m的，应在跨中部分布设一对CPⅢ点，该对CPⅢ点应尽可能在同等条件下使用，使用前并应复核。

以（80+128+80）m连续梁为例，主跨跨中布设两对CPⅢ点， CPⅢ网的布设按设计网形布置，如上图。连续梁上CPⅢ的首次观测及复测与其他梁一样。按照前述的方法建立CPⅢ网。由于非固定端的CPⅢ点可能会因梁体变形而发生位移，为保证精调前轨道轨道控制网的实际点位与解算坐标的吻合，当需要在连续梁上进行轨道板精调工作前，需再次测量该段CPⅢ网。在上图中所示架站位置架设全站仪，按照全圆观测运行CPmeas自动观测软件对上述CPⅢ点进行3～4个测回的边角观测，各限差设置和常规观测一样。观测完毕后，在观测的全站仪中运行的SCPmeas机载软件将以梁的固定端CPⅢ点当作已知点，按照严密边角观测网的数学模型求算跨中两对CPⅢ点的三维坐标；并将新解算的平差坐标以及与原有坐标的对比差值显示在全站仪的面板上。如果认可，跨中两对CPⅢ点的坐标值将以新代旧，供轨道精调施工时测设轨道基准点（GRP）使用。

（60+100+60）m连续梁与上述（80+128+80）m连续梁测量方法相同。

（32+48+32）m、（40+56+40）m、（40+64+40）m、（48+80+48）m、（45+75×3+45）m等跨度连续梁主墩和71.5m简支拱主墩上布设CPⅢ点，其他按照常规布设，测量方法相同。

道岔连续梁CPⅢ点布设与简支梁布设方法相同，测量与连续梁测量方法相同。

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5.6 外业注意事项

在自由设站CPⅢ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： 仪器高、棱镜高；

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、CPⅢ点进行整体平差。平差计算时，要对各项精度作出评定。

5.7 CPⅢ高程测量

CPⅢ高程控制网观测采用单程精密水准测量的方法进行； CPⅢ点与上一级水准点的高程联测，应采用独立往返精密水准测量的方法进行。 5.7.1 联测的复测

CPⅢ控制点间的水准路线，可按如下水准路线形式进行。 往测示意图5.6如示：

图5.6 CPIII的高程网

返测水准路线如下图5.7所示：

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