高速铁路精密工程测量技术体系与特点.ppt

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1、高速铁路精密工程测量技术体系与特点第2页主要内容主要内容1.高铁精密工程测量技术体系建立的背景2.建立高铁精密工程测量技术体系必要性3.高铁精密工程测量的内容与目的4.高铁精密工程测量体系的特点第3页第4页概述概述w 高速铁路旅客列车行驶速度高(200350km/h)，为了达到在高速行驶条件下保证旅客列车的安全性和舒适性，要求高速铁路必须具有非常高的平顺性和精确的几何线性参数，误差必须保持在毫米级的范围内。无砟轨道控制测量技术已成为无砟轨道建设关键技术之一。w 通过参与无砟轨道工程建设的实践，深切感受到无砟轨道的施工质量控制是无砟轨道能否成功的关键，无砟轨道施工控制测量精度则显得更为重要，一旦

2、测量精度出现问题，将为整个使用寿命期留下隐患，不仅改善轨道几何形位参数十分困难，更需要花费高昂的代价进行弥补。因此，无砟轨道能否成功一个重要的前提是在连续监在连续监督条件下高质量的铺设无砟轨道，即要有高精度的测量技术和正确督条件下高质量的铺设无砟轨道，即要有高精度的测量技术和正确的施工方法的施工方法。w 传统的铁路测量方法和精度已不能满足高速铁路建设的要求，要成功的修建无砟轨道，必须建立一套与之相适应的精密工程测量技术体系和标准。第5页背景背景-1w 我国的高速铁路精密工程测量技术体系是伴随着我国高速铁路无砟轨道工程的建设而逐步建立完善的。w 国际上铺设无砟轨道较多的日本、德国等国家都有自己的

3、无砟轨道工程测量规范和技术标准。德国的铁路DB883标准规定了无砟轨道施工控制网的等级和精度。在此基础上，德国各公司还根据不同的无砟轨道结构制定了自己的测量技术标准和作业指南。如德国的旭普林公司制定有适合旭普林无砟轨道体系的旭普林测量计划、测量体系、精度要求和方法；博格公司也有一套博格板式无砟轨道施工测量体系及精度要求。w 2004年，铁道部决定在遂渝线开展无砟轨道综合试验，但在施工过程中发现原有的测量控制网精度及控制网布设不能满足无砟轨道的施工要求。为此，最早我国在遂渝线开展了无砟轨道铁路工程测量技术的研究，并建立了遂渝线无砟轨道综合试验段精密工程测量控制网。第6页w 2006年随着京津城际

4、、武广、郑西客运专线无砟轨道铁路的全面开工建设，原有的铁路测量体系和技术标准已不能适应客运专线无砟轨道建设的要求。w 为了适应我国客运专线无砟轨道建设的形势，根据铁建设函 2005 1026号关于编制2006年铁路工程建设标准计划的通知的要求，在铁道部建设管理司和铁道部经济规划研究院主持下，我国开始编制客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定。w 我国铁路科技工作者先后完成了无砟轨道测量技术的研究、无砟轨道控制测量理论和方法研究以及客运专线无砟轨道铁路工程测量控制网精度标准的研究等一批科研成果。主要解决了如下问题：(1)对无砟轨道施工控制网精度设计的有关问题，包括控制网设计的精度准则、精度阈值以及

5、精度计算方法等进行了研究论证，为无砟背景背景-2第7页 轨道测量技术标准的制订提供理论依据；(2)根据客运专线无砟轨道铁路线下工程工后变形监测和无砟轨道平顺性施工要求，反演推算各级控制测量的精度要求，取得了一系列的成果。w 根据上述科研成果，在吸取遂渝线无砟轨道综合试验段测量的实践经验，并参考国外有关无砟轨道测量规范和标准的基础上，编制完成了客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定，由铁道部于2006年10月16日发布实施。初步形成了我国高速铁路工程测量技术标准体系。背景背景-3第8页w 2008年根据铁道部经济规划院关于委托编制2008年铁路工程建设标准及标准设计的函(经规计财函20088号)的

6、要求，在现行客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定基础上，以近年来高速铁路工程测量成果为支撑，认真总结京津、武广、郑西、哈大、京沪、广深等高速铁路测量的实践经验，于2009年8月完成了高速铁路工程测量规范(TB10601-2009)的编制，由铁道部于2009年12月1日发布实施。高速铁路工程测量规范(TB10601-2009)的发布实施，形成了一套具有自主知识产权的高速铁路工程测量技术标准。背景背景-4w 高速铁路的测量方法、测量精度与传统的铁路工程测量完全不同。我们把适合于高速铁路工程测量的技术称为高速铁路精密工程测量；把高速铁路测量中的各级平面高程控制网称为高速铁路精密测量控制网，简称“精测

7、网”。第9页第10页w 2.1 传统的铁路工程测量方法简介w 2.2 传统的铁路工程测量方法的缺陷w 2.3 建立高铁精密工程测量技术体系的必要性主要内容主要内容第11页第12页w 传统的铁路工程是以线路中线控制桩作为铁路勘测设计和施工的坐标基准，其测量作业模式和流程如下。简介简介-1初测定测线下工程施工测量铺轨测量w 平面控制测量初测导线：坐标系统为1954年北京坐标系；测角中误差12.5(25 )；导线全长相对闭合差：光电测距1/6 000，钢尺丈量1/2 000。w 高程控制测量初测水准：高程系统为1956年黄海高程/1985 年国家高程基准；测量精度：五等水准(30 )。1 Ln第13

8、页简介简介-2w 以初测导线和初测水准点为基准，按初测导线的精度要求放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)中线测量。2 w 平面测量以定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)作为线下工程施工测量的基准；高程测量以初测水准点为基准。3 w 直线以经纬仪穿线法测量；曲线用偏角法或切线支距法进行铺轨控制。4 第14页第15页1、平面坐标系投影差大缺陷缺陷-1w 采用1954年北京坐标系3带投影，投影带边缘边长投影变形值最大可达340mm/km，不利于GPS、RTK、全站仪等新技术采用坐标定位法进行勘测和施工放线。2、线路平面测量可重复性较差w 以线路中线控制桩作为铁路勘测设计和施工的坐标基

9、准，没有采用逐级控制的方法建立完整的平面高程控制网，线路施工控制仅靠定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)进行控制，当出现中线控制桩连续丢失后，就很难进行恢复；由于路基地段没有分级建立平面控制网，没有稳固的平面控制基准，施工后线路中线控制桩就被破坏，只是在路基工程施工期间根据中线控制桩设置护桩进行平面控制。无法使用统一的平面控制基准进行线下工程和轨道工程施工。第16页缺陷缺陷-23、测量精度低w 由于导线方位角测量精度要求较低(25 )，施工单位复测时，经常出现曲线偏角超限问题，施工单位只有以改变曲线要素的方法来进行施工。在普通速度条件下，不会影响行车安全和舒适度，但在高速行车条件下，

10、就有可能影响行车安全和舒适度。4、轨道铺设精度难以满足设计线形和平顺度要求w 轨道的铺设不是以测量控制网为基准按照设计的坐标定位，而是按照线下工程的施工现状采用相对定位进行铺设，这种铺轨方法由于测量误差的积累，往往造成轨道的几何参数与设计参数相差甚远。在既有线提速改造时，采用定位进行铺轨就出现了圆曲线半径与设计半径相差太大、大半径长曲线变成了很多不同半径圆曲线的组合、曲线五大桩位置与设计位置相差太大、纵断面整坡变成了很多碎坡等问题。n第17页第18页w 传统铁路测量方法采用定测中线控制桩作为联系铁路勘测设计与施工的线路平面测量控制基准，中线控制桩在线路竣工后已不复存在，铁路平面控制基准经失去，

11、因而在竣工和运营阶段的线路复测只能通过相对测量的方式进行，这种方式只适合测量精度要求低的普速铁路测量。w 而高速铁路轨道必须具有非常精确的几何参数，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小，精度要保持在毫米级范围以内。从既有线提速发现轨道几何参数与设计值存在着巨大差异，说明仅仅依靠相对测量方法对线路进行维护是远远不够的，必须引入绝对测量系统，建立一套完整精密测量系统。必要性必要性第19页第20页w 3.1 高铁精密工程测量的内容w 3.2 高铁精密工程测量的目的w 3.3 高速铁路轨道铺设的精度要求w 3.4 高铁轨道施工与精密测量系统的关系主要内容主要内容第21页第22页内容内容

12、-1w 高速铁路精密工程测量贯穿于高速铁路工程勘测设计、施工、竣工验收及运营维护测量全过程，主要包括：w(1)高速铁路平面、高程控制测量：CP0基础框架平面基准网；CPI基础平面控制网；CPII线路平面控制网；CPIII轨道控制网；线路水准基点测量二等水准测量；CPIII水准测量精密水准测量。w(2)线下工程施工测量：线路测量、桥涵测量、隧道测量等。w(3)构筑物变形监测：路基变形测量、桥涵变形测量、路桥路隧过渡段变形测量、隧道变形测量、区域地表沉降监测等。第23页内容内容-2w(5)运营维护测量：构筑物变形监测、轨道几何状态检测。w(4)轨道施工测量：无砟轨道混凝土底座及支承层放样、加密基标

13、测量、轨道安装测量、道岔安装测量和轨道精调测量等。第24页内容内容-3勘察勘察设计设计阶段阶段控制网设计控制网设计初测初测定测定测平面控制网设计平面控制网设计高程控制网设计高程控制网设计建立框架控制网建立框架控制网CP、基、基础控制网础控制网CP建立二等线路水准点或四等建立二等线路水准点或四等高程控制网高程控制网建立线路控制网建立线路控制网CP利用二等线路水准基点或利用二等线路水准基点或四等高程控制网四等高程控制网咨询、评估咨询、评估第25页内容内容-4施施工工阶阶段段线下工程线下工程施工阶段施工阶段轨道铺设轨道铺设阶段阶段竣工阶段竣工阶段一般地段利用一般地段利用CP、CP和二等线路水准和二等

14、线路水准基点并根据需要加密基点并根据需要加密施工控制网施工控制网重点工程地段建立独重点工程地段建立独立平面、高程控制网立平面、高程控制网建立结构变形监测网建立结构变形监测网建立维护基标建立维护基标轨道铺设竣工测量轨道铺设竣工测量结构变形监测结构变形监测咨询、评估咨询、评估建立轨道控制网建立轨道控制网CP全线二等水准高程控全线二等水准高程控制网贯通制网贯通结构变形监测结构变形监测加密基标加密基标验收交接验收交接第26页内容内容-5运营运营维护维护阶段阶段精测网精测网维护维护结构变形结构变形监测监测轨道结构轨道结构变形监测变形监测CP0、CP、CP、CP复测维护复测维护线路水准点复测维护线路水准点

15、复测维护桥涵、路基、隧道和桥涵、路基、隧道和过渡段垂直位移监测过渡段垂直位移监测高路基、深路堑和特高路基、深路堑和特殊地质地段水平位移殊地质地段水平位移监测监测轨顶高程测量轨顶高程测量运营决策运营决策轨道全参数监测轨道全参数监测特征断面点垂直位移特征断面点垂直位移监测监测梁体徐变监测梁体徐变监测区域沉降监测区域沉降监测运营决策运营决策第27页第28页目的目的w 高速铁路精密工程测量的目的是通过建立各级平面高程控制网，在各级精密测量控制网的控制下，实现线下工程按设计线形准确施工和保证轨道铺设的精度能满足旅客列车高速、安全行驶。w 高速铁路客运专线列车行驶速度高(200350km/h)，为了达到在

16、高速行驶条件下列车的安全性和舒适性，要求：(1)线路严格按照设计的线型施工，即保持精确的几何线形参数；(2)轨道必须具有非常高的平顺性，精度要保持在毫米级的范围内。为了满足上述要求，应根据线下工程和轨道铺设的精度要求设计高速铁路的各级平面高程控制网测量精度。第29页第30页精度要求精度要求-1w 高速铁路施工的定位精度决定着高速铁路的平顺性，高速铁路轨道铺设应满足轨道内部几何尺寸(轨道自身的几何尺寸)和外部几何尺寸(轨道与周围建筑物的相对尺寸)的精度要求。其中内部尺寸描述轨道的几何形状，外部几何尺寸体现轨道的空间位置和标高。1、轨道的内部几何尺寸w 轨道的内部几何尺寸体现出轨道的形状，根据轨道上相邻点的相对位置关系就可以确定，表现为轨道上各点的相对位置。轨道内部几何尺寸的各项规定是为了给列车的平稳运行提供一个平顺的轨道，即通常提到的“平顺性”。平顺性指标直接决定了列车运行速度，旅客乘坐的舒适度。w 内部几何尺寸主要通过轨距、轨向、高低、水平和扭曲等参数来保证。利用这些参数检查轨道的实际形状是否与设计形状相符。第31页精度要求精度要求-2序号项目无砟轨道有砟轨道允许偏差检测方法允许偏差检