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關(guān)鍵詞:職業(yè)教育鐵路測(cè)量高速鐵路新技術(shù)新規(guī)范變革
客運(yùn)專線、高鐵速度很快(200km/h~350km/h)給鐵路建設(shè)維護(hù)中的工程測(cè)量帶來(lái)很多新問(wèn)題:客運(yùn)專線、高鐵高平順性,線路變得更直,曲線長(zhǎng)度變得更長(zhǎng);為了滿足線路發(fā)展,隧道和橋梁必須增加;為了保證線路精度達(dá)到規(guī)范要求,建立了新的坐標(biāo)控制網(wǎng);軌道演變?yōu)闊o(wú)砟軌道;軌道板的鋪設(shè)要求線下工程沉降必須很少;工務(wù)維護(hù)的測(cè)量的時(shí)間也要變成夜間;為了滿足以上種種原因,測(cè)量的規(guī)范、方法、儀器都需要革新和變化。
一、高鐵引發(fā)鐵路測(cè)量的思考、發(fā)展方向
1.1線路變得更直、曲線長(zhǎng)度變得更長(zhǎng)高鐵相對(duì)于普鐵速度快了好幾倍,所以曲線半徑加大,緩和曲線加長(zhǎng)。普鐵的曲線測(cè)量由于誤差會(huì)很大,將不能再適應(yīng)高鐵的需要。我們知道,曲線外矢距F=C2/8R式中C為弦長(zhǎng),R為半徑。若按10m弦長(zhǎng)3mm的軌向偏差(即用20m弦長(zhǎng)的外矢距偏差)的軌向偏差來(lái)控制曲線,則鋪軌時(shí)一個(gè)大彎道由幾個(gè)不同半徑的曲線組成,且半徑相差幾百米。由此可見(jiàn),只采用10m弦長(zhǎng)3mm(有碴)/10m弦長(zhǎng)2mm(無(wú)砟)的軌向偏差來(lái)控制軌道的平順性或許不構(gòu)嚴(yán)密的,因此有人提出采用相對(duì)控制與坐標(biāo)絕對(duì)控制相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行軌道鋪軌控制。絕對(duì)坐標(biāo)的應(yīng)用涉及到全站儀坐標(biāo)放樣及GPS定點(diǎn)的大規(guī)模使用,這些都是我們高職院校在教學(xué)組織中相對(duì)欠缺的。我們必須將課程內(nèi)容及訓(xùn)練方式進(jìn)行調(diào)整,加強(qiáng)全站儀和GPS的學(xué)習(xí)和使用。
1.2隧道和橋梁的增加由于線路變直,曲線變長(zhǎng),同時(shí)為了保護(hù)有限的土地。在客運(yùn)專線、高鐵的建設(shè)中,橋梁和隧道所占的全線比重在加大。京津城際鐵路有86%的線路建在橋梁上;武廣高鐵全線共有橋梁648座,總長(zhǎng)度468公里,幾乎占到線路總里程的一半,全線有隧道226座,總長(zhǎng)度177公里。同時(shí)高鐵的路基橫斷面加大,也使得橋梁和隧道的橫斷面尺寸加大。為滿足列車高速通過(guò)隧道時(shí)產(chǎn)生的空氣動(dòng)力效應(yīng)要求及旅客舒適度的要求,隧道斷面凈空有效面積達(dá)到100平方米,施工開(kāi)挖斷面達(dá)到160平方米。這些提醒了我們高職鐵道工程類在以后教學(xué)過(guò)程中必須把橋梁和隧道的施工測(cè)量提升到一個(gè)新的層面,新技術(shù)、新規(guī)范、新工藝、新材料、新設(shè)備,都是我們要更新和關(guān)注的問(wèn)題。
1.3軌道演變?yōu)闊o(wú)砟軌道測(cè)量為了滿足客專、高鐵的高速運(yùn)行,我們的軌道現(xiàn)在已經(jīng)向無(wú)砟軌道演變。對(duì)于無(wú)砟軌道,地基處理完成后,直接上面進(jìn)行軌道板的施工,其后進(jìn)行軌道鋪設(shè),軌道施工完成后基本不再具備調(diào)整的可能性。這就要求對(duì)施工精度有著較有碴軌道更嚴(yán)格的要求,使軌道的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)的目標(biāo)位置之間的偏差保持在規(guī)范許可內(nèi)。軌道的定位通過(guò)由各級(jí)平面高程控制網(wǎng)組成的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),從而保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、站臺(tái)的空間位置坐標(biāo)、高程相匹配協(xié)調(diào)。我們今后在教學(xué)過(guò)程中就必須強(qiáng)調(diào)讓我們學(xué)生嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的控制,改變以前將誤差留到后面才來(lái)處理的習(xí)慣,練習(xí)無(wú)砟軌道的儀器架設(shè)、使用方法。測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)也同樣要求學(xué)生注意更換。
1.4測(cè)量控制網(wǎng)的變化我們把適合于客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量的技術(shù)體系稱為客運(yùn)專線鐵路精密工程測(cè)量??瓦\(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量的平面、高程控制網(wǎng),按施測(cè)階段、施測(cè)目的及功能不同分為了勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)。我們可以簡(jiǎn)稱為“三網(wǎng)”。在客運(yùn)專線無(wú)砟軌道的設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)的各階段均采用坐標(biāo)定位控制,因此必須保證三網(wǎng)的坐標(biāo)高程系統(tǒng)的統(tǒng)一,才能使無(wú)砟軌道的勘測(cè)設(shè)計(jì)、線下施工、軌道施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作順利進(jìn)行??瓦\(yùn)專線勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)平面測(cè)量應(yīng)以基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPⅠ為平面控制基準(zhǔn),高程測(cè)量應(yīng)以二等水準(zhǔn)基點(diǎn)為高程控制測(cè)量基準(zhǔn)。
客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量平面控制網(wǎng)第一級(jí)為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ),第二級(jí)為線路控制網(wǎng)(CPⅡ),第三級(jí)為基樁控制網(wǎng)(CPⅢ)。
同樣作為高等院校的我們也不能忽視這些新事物的出現(xiàn)和演變,我們需要緊跟技術(shù)發(fā)展,將這些介紹給我們學(xué)生;不能讓學(xué)生輸在起跑線上。
1.5沉降監(jiān)控量測(cè)客專、高鐵要求對(duì)地基沉降做了很多處理,但無(wú)砟軌道鋪設(shè)后線下構(gòu)筑物仍有可能發(fā)生不均勻沉降,這會(huì)給線路維修帶來(lái)很多的問(wèn)題。因此,客專、高鐵無(wú)砟軌道對(duì)路基、橋涵、隧道等線下工程的工后沉降要求相當(dāng)嚴(yán)格。南廣線在修建的過(guò)程中要求線下工程建好后必須有一年的時(shí)間進(jìn)行沉降監(jiān)控量測(cè),一年后變形符合要求,才能進(jìn)行軌道板的澆注施工。這要求我們?cè)诮窈蟮慕虒W(xué)中要加強(qiáng)沉降的檢測(cè)量控的教學(xué),我們以前在課本編寫(xiě)、教學(xué)組織方面都忽視了的這些東西。可以說(shuō)沉降觀測(cè)是我們很薄弱的一塊。
1.6測(cè)量工作時(shí)間的變化以前普鐵由于運(yùn)行速度不是很快,故我們的工務(wù)人員可以在白天利用運(yùn)營(yíng)間隙進(jìn)行既有線測(cè)量。而高鐵白天運(yùn)營(yíng)時(shí)間是不允許人員進(jìn)入線路的,天窗時(shí)間只有晚上或者專門(mén)停運(yùn)才能進(jìn)行既有線的測(cè)量,比如廣局就是每天零晨零點(diǎn)至零晨四點(diǎn)。這就要求我們的學(xué)生以后可能要掌握夜間測(cè)量的技術(shù)。由于高鐵的建設(shè)相對(duì)只是一時(shí)的,更多的時(shí)間是運(yùn)營(yíng),所以大量的高鐵的工務(wù)問(wèn)題在今后有待我們進(jìn)一步研究討論、總結(jié)創(chuàng)新。
1.7測(cè)量使用規(guī)范、方法、儀器變化我們所使用的規(guī)范由《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》、《既有鐵路工程測(cè)量規(guī)范》轉(zhuǎn)向《客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》;由武廣高鐵的各種測(cè)量細(xì)則、方案,轉(zhuǎn)向《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》。我們的地球面是個(gè)橢球曲面,地面上的測(cè)量數(shù)據(jù)需投影到施工平面上,曲面和平面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí),不可避免會(huì)產(chǎn)生變形誤差。因此規(guī)定客專、高鐵無(wú)砟軌道工程測(cè)量控制網(wǎng)采用工程獨(dú)立坐標(biāo)系,把邊長(zhǎng)投影變形值控制10mm/km,以滿足無(wú)砟軌道施工測(cè)量的要求。同時(shí)客運(yùn)專線無(wú)砟軌道高程控制網(wǎng)應(yīng)按二等水準(zhǔn)測(cè)量精度要求施測(cè)。鋪軌高程控制測(cè)量按精密水準(zhǔn)測(cè)量要求施測(cè)。這些變化都促使了我們使用的測(cè)量?jī)x器淘汰升級(jí)。大量先進(jìn)、精密的儀器在現(xiàn)場(chǎng)得到推廣使用。這就要求我們職業(yè)院校必須更新引進(jìn)新儀器,學(xué)習(xí)新儀器的使用,并教會(huì)學(xué)生熟練掌握。
二、結(jié)語(yǔ)
縱然現(xiàn)在客專、高鐵也在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展下得以快速發(fā)展。我國(guó)目前已經(jīng)提出不久的將來(lái)北京到全國(guó)大部分省會(huì)城市將會(huì)形成8小時(shí)內(nèi)交通圈。到2012年,新建高速鐵路將達(dá)到1.3萬(wàn)公里。很快高鐵就會(huì)走進(jìn)我們的生活,作為鐵路院校,我們應(yīng)該也必須提高、改進(jìn)、更新我們知識(shí)、設(shè)備,讓鐵路測(cè)量教學(xué)在各方面做好準(zhǔn)備邁入高鐵時(shí)代。為鐵路職教書(shū)寫(xiě)新的篇章。
參考文獻(xiàn):
[1]《武廣客運(yùn)專線高速鐵路測(cè)量技術(shù)總結(jié)》,中鐵十五局集團(tuán)第七工程處,作者未知,中國(guó),2009.
[2]《客運(yùn)專線鐵路無(wú)砟軌道鋪設(shè)條件評(píng)估技術(shù)指南》(下稱《評(píng)估技術(shù)指南》),鐵建設(shè)[2006]158號(hào),鐵道部,中國(guó),2006.
[3]《新建時(shí)速度300~350公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(上、下),鐵建設(shè)[2007]47號(hào),鐵道部,中國(guó),2007.
關(guān)鍵詞 控制網(wǎng);坐標(biāo)系;投影;改造
中圖分類號(hào)TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2011)42-0156-02
1 基本概況
將軍渡黃河大橋是新建山西中南部鐵路通道湯陰東至日照南段工程施工跨越黃河的鐵路特大橋,大橋主橋采用(99.05m+10×128m)簡(jiǎn)支鋼桁梁跨越黃河,兩側(cè)各采用128m簡(jiǎn)支鋼桁梁跨越黃河河堤。鋼桁梁跨度大,精度要求高、測(cè)量難度大。
在交接控制網(wǎng)后,采用GPS對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行了復(fù)測(cè),發(fā)現(xiàn)GPS實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與設(shè)計(jì)院控制網(wǎng)格網(wǎng)邊長(zhǎng)相差較大,出現(xiàn)該情況后,采用檢定合格的徠卡TC702全站儀對(duì)控制網(wǎng)邊長(zhǎng)進(jìn)行了實(shí)地往返測(cè)量(測(cè)距時(shí)進(jìn)行了氣象和溫度改正)比測(cè),其結(jié)果和GPS實(shí)測(cè)距離相吻合。證實(shí)控制網(wǎng)坐標(biāo)系存在較大投影變形,變形約37mm/km左右,控制網(wǎng)精度較低(具體情況表1),不能滿足現(xiàn)行《鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10101-2009),2009年12月1日頒布,規(guī)定線路設(shè)計(jì)高程面上的投影變形不宜大于25mm/km)的要求。
2 原因分析
針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析,造成此種情況的是因?qū)④姸牲S河橋控制網(wǎng)于2009年8月完成布設(shè),該控制網(wǎng)是按照《新建鐵路工程測(cè)量規(guī)范》TB10101-99進(jìn)行控制網(wǎng)分帶投影設(shè)計(jì)(投影變形按照不大于50mm/km進(jìn)行設(shè)計(jì)分帶投影)并施測(cè),精度為D級(jí)GPS控制網(wǎng)。將軍渡黃河大橋位置正好處于中央子午線為115度15分,坐標(biāo)系統(tǒng)投影面為0m高程面,帶寬為1度30分的邊界處,長(zhǎng)度投影變形值也就相應(yīng)較大,但滿足布設(shè)時(shí)的規(guī)范要求。此條鐵路2010年開(kāi)始建設(shè),國(guó)家2009年12月1日頒布實(shí)施《鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10101-2009)。在新規(guī)范中規(guī)定坐標(biāo)系投影變形不大于25mm/km,因此不能M足新規(guī)范的要求。
控制網(wǎng)因中央子午線引起的投影長(zhǎng)度變形的理論計(jì)算式為:
上式中ym是橋位區(qū)的橫坐標(biāo)均值,R為地球平均曲率半徑,D為兩點(diǎn)的間距,由上式可見(jiàn):橋位區(qū)離開(kāi)高斯投影中央子午經(jīng)越遠(yuǎn),投影長(zhǎng)度變形越大。將軍渡黃河大橋離中央子午線約57km,每公里變形量,與表(1)的比較表數(shù)據(jù)相一致,充分證時(shí)了控制網(wǎng)變形量超過(guò)新規(guī)范的要求。
3 改造控制網(wǎng)的原則和思路
3.1原則
1)保持設(shè)計(jì)的橋梁平面幾何形狀、線型、結(jié)構(gòu)形式、空間方位不變;
2)改化坐標(biāo)系投影尺度比后,引起按原控制網(wǎng)進(jìn)行坐標(biāo)放樣產(chǎn)生的伸縮量,只在兩橋之間直線路基或橋端直線路基處調(diào)整,不改變現(xiàn)設(shè)計(jì)直線段路基走向,確保相鄰標(biāo)段在直線路基上順利對(duì)接;
3)控制網(wǎng)改造只是數(shù)學(xué)處理過(guò)程。
3.2基本思路
不改變中央子午線,采用投影抵償面來(lái)W消由中央子午線帶來(lái)的投影變形。由于測(cè)區(qū)遠(yuǎn)離中央子午線引起的變形恒為正,因此需要降低投影高程抵償面來(lái)與之相互抵消。
4 控制網(wǎng)改造解決方案
4.1 將軍渡大橋坐標(biāo)系建立的方法步驟
1)建立將軍渡大橋過(guò)渡坐標(biāo)系。以原設(shè)計(jì)院54橢球115度15分0m投影面坐標(biāo)系為基礎(chǔ),保持中央子午線不變,降低投影抵償高程面,即可使新建將軍渡大橋過(guò)渡坐標(biāo)系與地面實(shí)測(cè)尺度比相符,完全可以M足現(xiàn)行規(guī)范的要求。由于將軍渡大橋過(guò)渡坐標(biāo)系統(tǒng)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)系統(tǒng)中央子午線和橢球相同,只是投影{程面不同,所以兩套坐標(biāo)系的方位是一致的,只是控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)不同,這樣兩套坐標(biāo)系統(tǒng)只是改變了尺度比。
投影W償{程面的計(jì)算:
式中:R為地球半徑,h投影為控制網(wǎng)投影面高程。
通過(guò)理論計(jì)算將投影抵償高程面定為-235m,即可抵消測(cè)區(qū)偏離中央子午線帶來(lái)的投影變形。
2)平移將軍渡大橋過(guò)渡坐標(biāo)系形成將軍渡大橋坐標(biāo)系,使設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)坐標(biāo)與新坐標(biāo)系保持一致。由于將軍渡大橋過(guò)渡坐標(biāo)系統(tǒng)存在尺度比調(diào)整,必然要影響相鄰標(biāo)段的銜接,為了保證線路正確銜接,選取標(biāo)段起點(diǎn)K840+000(路基、直線段)和K861+074.77(路基、直線段、斷鏈)兩點(diǎn),保證這兩點(diǎn)在實(shí)地點(diǎn)位不變,計(jì)算出這兩點(diǎn)所在的線路直線的相交點(diǎn)在設(shè)計(jì)坐標(biāo)系和將軍渡大橋過(guò)渡坐標(biāo)系下的坐標(biāo),并計(jì)算出兩坐標(biāo)系下的差值,以這個(gè)相交點(diǎn)為基準(zhǔn),對(duì)將軍渡大橋過(guò)渡坐標(biāo)系進(jìn)行平移,使平移后的相交點(diǎn)的坐標(biāo)值與原設(shè)計(jì)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)相同。這樣既保證相鄰標(biāo)段順利銜接,同時(shí)又保證設(shè)計(jì)院提供的線路坐標(biāo)不需要再進(jìn)行轉(zhuǎn)換,可直接在平移后的坐標(biāo)系(將軍渡大橋坐標(biāo)系)下使用。
4)由于坐標(biāo)系統(tǒng)尺度發(fā)生了變化,在銜接處(直線、路基)必然會(huì)產(chǎn)生斷鏈,根據(jù)實(shí)際計(jì)算,在K840+000處會(huì)產(chǎn)生0.1984m的短鏈,在K861+074.77(路基、直線段、斷鏈)會(huì)產(chǎn)生約0.6953m的短鏈。
4.2 線路坐標(biāo)計(jì)算及測(cè)量放樣
線路坐標(biāo)計(jì)算仍采用原設(shè)計(jì)線路計(jì)算坐標(biāo)直接在新坐標(biāo)系下放樣,從K840+000.1984至K861+074.0746采用115度15分的線路設(shè)計(jì)計(jì)算放樣坐標(biāo), 數(shù)據(jù)計(jì)算仍然采用設(shè)計(jì)提供的各交點(diǎn)坐標(biāo)和曲線要素。
5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量驗(yàn)證
1)采用GPS-RTK,在將軍渡大橋坐標(biāo)系下放樣K840+000.1984(*84177.4879,*59019.2396),和K840+100(*84208.4763,*59114.1083)兩點(diǎn),然后采用原115度15分帶坐標(biāo)系放樣K840+000(*84177.4263,*59019.0510)和K840+099.8016(*84208.4147,*59113.9197),實(shí)地測(cè)量?jī)商鬃鴺?biāo)系下的兩點(diǎn)重合。
2)采用GPS-RTK,在將軍渡大橋坐標(biāo)系下放樣K861+000(*73577.8669,*73967.4171)和K861+074.0746坐標(biāo)(*73520.0969,*74013.7817),然后采用東平湖滯洪區(qū)大橋坐標(biāo)系放樣K861+000(*73481.4265,*38529.0726)和K861+074.0746坐標(biāo)(*73422.9581, *38574.5533),實(shí)地測(cè)量?jī)商鬃鴺?biāo)系下的兩點(diǎn)重合。
6 結(jié)論和建議
1)通過(guò)實(shí)地測(cè)量驗(yàn)證,標(biāo)段之間和不同坐標(biāo)系之間線路可以正確銜接,新建坐標(biāo)系統(tǒng)可行,能夠用于將軍渡大橋的施工。
2)采用本方法,因控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)尺度發(fā)生變化,引起標(biāo)段兩端交界直線路基處施工短鏈變化,施工放樣時(shí)應(yīng)注意。
3)對(duì)在原規(guī)范下進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì),在新規(guī)范下進(jìn)行施工的工程建設(shè)和因中央子午線選取不當(dāng)引起的變形等控制網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)升級(jí)、控制網(wǎng)精度提升具有借鑒和推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]肖根旺,等.杭州灣跨海大橋測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)若干問(wèn)題探討[J].鐵道勘察,2004,1:49-52.
關(guān)鍵詞:GPS靜態(tài)作業(yè);大型工程;控制測(cè)量
中圖分類號(hào):P228文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、GPS靜態(tài)作業(yè)范圍
中鐵二十五局集團(tuán)施工的南寧樞紐SN-3標(biāo)段:柳南線D1K738+900~D1K787+000;南黎線NGDK738+900-NGDK787+000,施工線路長(zhǎng),作業(yè)范圍寬。為滿足日常施工測(cè)量,需采用GPS靜態(tài)技術(shù)對(duì)標(biāo)段加密點(diǎn)位進(jìn)行控制測(cè)量。
二、作業(yè)采用技術(shù)依據(jù)主要為《鐵路工程測(cè)量規(guī)范》。主要參考的依據(jù)如下:
1、各等級(jí)衛(wèi)星定位測(cè)量控制網(wǎng)的主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合下表
表2.1 衛(wèi)星定位測(cè)量控制網(wǎng)的主要技術(shù)要求
等級(jí) 固定誤差a(mm) 比例誤差系數(shù)b(mm) 基線方位角中誤差(″) 約束點(diǎn)間的邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差 約束評(píng)差后最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差
一等 ≤5 ≤1 0.9 1/500000 1/250000
二等 ≤5 ≤1 1.3 1/250000 1/180000
三等 ≤5 ≤1 1.7 1/180000 1/100000
四等 ≤5 ≤2 2.0 1/100000 1/70000
五等 ≤10 ≤2 3.0 1/70000 1/40000
2、各等級(jí)控制網(wǎng)相鄰點(diǎn)間基線長(zhǎng)度中誤差應(yīng)按下式計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)差
σ=±
式中 σ――基線弦長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)差(mm)
a―― 固定誤差(mm)
b ――比例誤差系數(shù)(mm/km)
d ――相鄰點(diǎn)間距離(km)
3、衛(wèi)星定位測(cè)量控制網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:
3.1 、控制網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)視其目的、預(yù)期達(dá)到的精度、作業(yè)時(shí)衛(wèi)星的可見(jiàn)性、成果的可靠性,以及參加作業(yè)的接收機(jī)臺(tái)數(shù)和交通等后勤條件,按照優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行。
3.2 、 控制網(wǎng)應(yīng)由一個(gè)或若干個(gè)獨(dú)立觀測(cè)環(huán)構(gòu)成。各等級(jí)控制網(wǎng)同步圖形之間的連接應(yīng)采用邊聯(lián)式或網(wǎng)聯(lián)式。
3.3 、 特等GPS網(wǎng)應(yīng)與GPS永久性跟蹤站聯(lián)測(cè),聯(lián)測(cè)站數(shù)不得少于2個(gè)。一、二、三、四、五等控制網(wǎng)應(yīng)與高一級(jí)的控制點(diǎn)聯(lián)測(cè),聯(lián)測(cè)點(diǎn)總數(shù)不得少于3個(gè),特殊情況下不得少于2個(gè)。
4、GPS觀測(cè)應(yīng)符合下列規(guī)定:
4.1 、 GPS控制測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)要求,應(yīng)符合表2.4的規(guī)定。
表2.4GPS控制測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)要求
等 級(jí)
項(xiàng)目 特等 一等 二等 三等 四等 五等
靜
態(tài)
測(cè)
量 GPS高度角(°) ≥15 ≥15 ≥15 ≥15 ≥15 ≥15
同時(shí)觀測(cè)有效衛(wèi)星數(shù) ≥4 ≥4 ≥4 ≥4 ≥4 ≥4
時(shí) 段 長(zhǎng) 度(min) ≥240 ≥120 ≥90 ≥60 ≥45 ≥40
觀測(cè)時(shí)段數(shù) ≥4 ≥2 ≥2 1~2 1~2 1
數(shù)據(jù)采樣間隔(s) 15~60 15~60 15~60 15~60 15~60 15~60
PDOP或GDOP ≤6 ≤6 ≤6 ≤8 ≤10 ≤10
快
速
靜
態(tài)
測(cè)
量 GPS高度角(°) - - - ≥15 ≥15
有效衛(wèi)星總數(shù) - - - ≥5 ≥5
觀測(cè)時(shí)間(min) - - - 5~20 5~20
平均重復(fù)設(shè)站數(shù) - - - ≥1.5 ≥1.5
數(shù)據(jù)采樣間隔(s) - - - 5~20 5~20
PDOP(GDOP) - - - ≥7(8) ≥7(8)
注:平均重復(fù)設(shè)站數(shù)≥1.5是指至少有50%的點(diǎn)設(shè)站2次。
5、基線觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定:
5.1、同一時(shí)段觀測(cè)值的數(shù)據(jù)剔除率不宜大于10%。
5.2、同步環(huán)閉合差、獨(dú)立環(huán)閉合差、重復(fù)觀測(cè)基線長(zhǎng)度較差應(yīng)符合表2.5的規(guī)定。
表2.5基線質(zhì)量檢驗(yàn)限差
檢驗(yàn)
項(xiàng)目 限差要求
X坐標(biāo)分量閉合差 Y坐標(biāo)分量閉合差 Z坐標(biāo)分量閉合差 環(huán)線全長(zhǎng)閉合差
同步環(huán)
獨(dú)立環(huán) (附合路線)
重復(fù)觀測(cè)基線長(zhǎng)度較差 ≤
注:1σ為相應(yīng)等級(jí)規(guī)定的測(cè)量中誤差 ,,式中n 為閉合環(huán)邊數(shù)。
2當(dāng)環(huán)由長(zhǎng)短懸殊的邊組成時(shí),宜按邊長(zhǎng)和等級(jí)規(guī)定的精度計(jì)算每條邊的σ,并按誤差傳播定律計(jì)算環(huán)閉合差的精度,以代替表中的,計(jì)算環(huán)閉合差的限差。
三、GPS靜態(tài)作業(yè)控制點(diǎn)布設(shè)與觀測(cè)
1、控制點(diǎn)布設(shè)
加密控制網(wǎng)施測(cè)前首先根據(jù)施工線路的情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)、埋點(diǎn),經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查,沿線路走向布設(shè),點(diǎn)間距為150-500m,本標(biāo)段共加密20個(gè)GPS點(diǎn),點(diǎn)位均布設(shè)在開(kāi)闊地段,遠(yuǎn)離高壓線及大功率發(fā)射塔。
GPS加密點(diǎn)通過(guò)多邊形的形式插到經(jīng)復(fù)測(cè)檢驗(yàn)后精度較高CPI、CPII控制點(diǎn)中,不同觀測(cè)子網(wǎng)之間的鏈接公共點(diǎn)必須是2個(gè)點(diǎn)或以上,且不同子網(wǎng)之間的鏈接公共邊必須是空間上重疊區(qū)域內(nèi)的公共點(diǎn)構(gòu)成。
2、GPS靜態(tài)作業(yè)觀測(cè)
(1)采用Trimble(天寶)5700雙頻接收機(jī)6臺(tái)套(標(biāo)稱精度≤±5mm+1ppm),使用前接收機(jī)已檢測(cè)合格。
(2)考慮到測(cè)區(qū)特殊的地理環(huán)境和高壓線密布的情況,GPS加密控制網(wǎng)嚴(yán)格按照D級(jí)網(wǎng)的技術(shù)要求進(jìn)行外業(yè)觀測(cè),并將時(shí)段長(zhǎng)度全部按≥60分鐘的要求測(cè)量。
四、內(nèi)頁(yè)數(shù)據(jù)處理
GPS加密控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分自由網(wǎng)無(wú)約束平差和二維約束平差。對(duì)所有基線進(jìn)行解算并進(jìn)行精度分析,對(duì)基線進(jìn)行選取,組成獨(dú)立環(huán)進(jìn)行平差,本項(xiàng)目數(shù)據(jù)處理分別采用中海達(dá)HDS2003和華測(cè)軟件進(jìn)行獨(dú)立解算,并對(duì)兩個(gè)平立解算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,兩次平差結(jié)果坐標(biāo)偏差不超過(guò)10mm。
GPS加密控制網(wǎng)的平差,首先進(jìn)行WGS-84空間坐標(biāo)系中的三維無(wú)約束平差。
三維無(wú)約束平差后即可進(jìn)行二維約束平差。
1、 三維無(wú)約束平差
平差基線邊及自由網(wǎng)平差坐標(biāo)
三維無(wú)約束平差精度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知:基線向量網(wǎng)自身的內(nèi)符合精度高,基線向量沒(méi)有明顯系統(tǒng)誤差和粗差,基線向量網(wǎng)的質(zhì)量是可靠的。
2、二維約束平差
從GPS加密控制網(wǎng)的點(diǎn)位分布分析,確定以CPI53、DG3、CPII312作為起算點(diǎn),對(duì)GPS加密控制網(wǎng)進(jìn)行整網(wǎng)約束平差,并進(jìn)行點(diǎn)位和方向的精度評(píng)定。
3、平面距離平差值
3.1、二維平差后基線最弱邊相對(duì)中誤差
起點(diǎn) 終點(diǎn) 北方向 誤差(m) 中誤差 (m) 東方向 誤差(m) 中誤差 (m) 平距 方位角 中誤差 (m) 相對(duì)誤差
CPII306 TL6 116.2022 0.0012 84.2837 0.0009 143.550 35.9541 0.0015 1: 96229
3.2、二維平差后基線最優(yōu)邊相對(duì)中誤差
起點(diǎn) 終點(diǎn) 北方向
誤差(m) 中誤差 (m) 東方向
誤差(m) 中誤差 (m) 平距 方位角 中誤差 (m) 相對(duì)誤差
NG4 D6 -40.005 0.0009 2238.907 0.0009 2239.265 91.024 0.0013 1: 1756840
二維約束平差后,基線最弱邊精度為1/96229,基線向量精度滿足《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》(TB10601-2009)中最弱邊相對(duì)中誤差小于或等于1/70000的精度要求。
4、GPS加密控制網(wǎng)實(shí)測(cè)成果
序號(hào) 點(diǎn)名 N E 中誤差 (m) 誤差橢圓
中誤差 (m) 中誤差 (m) E(m) F(m) ET(D:M:S)
1 CPII304 2527888.815 495675.306 0.0009 0.0008 0.0005 102°17′53″
0.0005 0.0008
2 BT3 2527879.168 495558.683 0.0009 0.0007 0.0005 120°31′49″
0.0006 0.0007
3 BT5 2528067.837 495713.679 0.0009 0.0008 0.0005 102°19′20″
0.0005 0.0008
4 BT8 2527970.793 495811.365 0.001 0.0008 0.0006 103°36′35″
0.0006 0.0008
5 CPI53 2528018.84 495495.014 ***** ***** *****
***** *****
6 CPII305 2527548.062 493936.668 0.0023 0.002 0.0011 125°16′58″
0.0014 0.0017
7 CPII306 2527319.973 493591.842 0.0015 0.0012 0.0008 148°46′45″
0.0011 0.0009
8 TL6 2527436.175 493676.125 0.0014 0.0011 0.0009 165°01′55″
0.0011 0.0009
9 TL7 2527443.057 493514.442 0.0012 0.0009 0.0008 138°07′59″
0.0009 0.0008
10 FD 2527585.249 493099.074 0.0013 0.0009 0.0009 104°12′50″
0.0009 0.0009
11 TL10 2527332.711 493007.577 0.0017 0.0013 0.0011 83°43′31″
0.0011 0.0013
12 TL8 2527326.223 493230.915 0.0015 0.0011 0.001 14°15′19″
0.0011 0.001
13 Z2 2527507.972 492338.196 0.0011 0.0009 0.0006 85°08′19″
0.0006 0.0009
14 Z3 2527328.340 492185.506 0.001 0.0008 0.0005 84°01′57″
0.0005 0.0008
15 D3 2527334.414 491613.595 0.0008 0.0006 0.0004 69°03′34″
0.0004 0.0006
16 DG3 2527493.357 491572.027 ***** ***** *****
***** *****
17 D6 2527549.759 490979.309 0.0011 0.0009 0.0006 46°34′36″
0.0008 0.0008
18 XJ1 2527648.802 490148.933 0.0011 0.0009 0.0007 46°35′49″
0.0008 0.0008
19 NG1 2527456.973 489411.003 0.0012 0.001 0.0007 44°48′58″
0.0009 0.0009
20 NG4 2527589.764 488740.401 0.0013 0.0011 0.0008 42°30′51″
0.0009 0.0009
21 NG6 2527408.966 488190.408 0.0014 0.0011 0.0009 38°13′08″
0.001 0.001
22 NG7 2526961.651 487685.028 0.0012 0.001 0.0008 40°55′24″
0.0009 0.0009
23 NG8 2526834.664 487343.090 0.0014 0.0011 0.0009 27°41′37″
0.001 0.0009
24 CPII312 2526795.848 486842.081 ***** ***** *****
***** *****
25 CPII313 2526948.445 486025.360 0.0021 0.0017 0.0013 81°26′45″
五、結(jié)束語(yǔ)
總之,GPS靜態(tài)技術(shù)的發(fā)展為大地測(cè)量提供了一種新的高精度的測(cè)量手段,有著精度高、速度快、費(fèi)用省和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)南寧樞紐Ⅲ標(biāo)工程中采集的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析,確認(rèn)這種布網(wǎng)形式的精度可靠性,有利于GPS靜態(tài)技術(shù)在其他大型標(biāo)段加密控制測(cè)量中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:GPS-RTK測(cè)量;路基開(kāi)挖填筑;樁基放樣;受限因素分析;質(zhì)量控制方案
Abstract: This paper introduces the principle of GPS-RTK technology, analyzes the ways of its application in railway engineering survey, put forward RTK measuring limited factors and quality control scheme, finally get the conclusion that the technology can be applied to the measurement of railway subgrade and bridge pile foundation.
Keywords: GPS-RTK; excavation of Roadbed Filling Pile Lofting; restriction; factor analysis; quality control
O572.21+3
RTK(Real-Time-Kinematic)技術(shù)是GPS實(shí)時(shí)載波相位差分的簡(jiǎn)稱。這是一種將GPS與數(shù)傳技術(shù)相結(jié)合,實(shí)時(shí)處理兩個(gè)測(cè)站載波相位觀測(cè)量的差分方法,經(jīng)實(shí)時(shí)解算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在1~2s的時(shí)間里得到高精度位置信息的技術(shù)。在鐵路工程測(cè)量中,常規(guī)的測(cè)量?jī)x器主要利用全站儀、水準(zhǔn)儀等地面測(cè)量?jī)x器,并結(jié)合其他量測(cè)工具進(jìn)行,但存在著野外工作量大、效率低、自動(dòng)化程度較低等諸多缺點(diǎn),并受到測(cè)區(qū)內(nèi)的通視條件的影響。GPS-RTK測(cè)量技術(shù)有效克服常規(guī)測(cè)量中遇到的一些問(wèn)題,開(kāi)辟了一種全新的、高效的測(cè)量模式,提高了工作效率,現(xiàn)以新建貴廣鐵路十二標(biāo)段路基和橋梁樁基測(cè)量中的應(yīng)用為例進(jìn)行說(shuō)明。
1GPS-RTK簡(jiǎn)介
1.1 GPS-RTK基本原理
GPS-RTK 是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù),能夠?qū)崟r(shí)地提供觀測(cè)點(diǎn)的三維定位結(jié)果,它由3個(gè)部分組成:(1)基準(zhǔn)站,雙頻GPS接收機(jī);(2)流動(dòng)站,雙頻GPS接收機(jī)、實(shí)時(shí)差分軟件系統(tǒng);(3)數(shù)據(jù)鏈,基準(zhǔn)站及流動(dòng)站上配置的數(shù)據(jù)電臺(tái)。
具體步驟是:選取測(cè)區(qū)內(nèi)點(diǎn)位精度較高的控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn),安置一臺(tái)接收機(jī)作為基準(zhǔn)站對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),基準(zhǔn)站把GPS觀測(cè)值和所設(shè)站的已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給流動(dòng)站,流動(dòng)站在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)接收來(lái)自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù),并由軟件系統(tǒng)根據(jù)相對(duì)定位的原理進(jìn)行差分及平差處理,實(shí)時(shí)解算出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及精度,原理如圖-1所示。
圖1-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位原理圖
1.2 GPS-RTK作業(yè)前準(zhǔn)備工作
1.2.1 GPS-RTK基準(zhǔn)站的設(shè)置
(1)基準(zhǔn)站應(yīng)安置在天空比較開(kāi)闊的地方,應(yīng)該能看到高度角15°以上的天空,且距離放樣的工點(diǎn)盡量近,因?yàn)殡娕_(tái)發(fā)射的信號(hào)距離越遠(yuǎn)放樣精度會(huì)降低;
(2)基準(zhǔn)站的WGS-84坐標(biāo)的精度好壞對(duì)RTK測(cè)量很重要,每10米的坐標(biāo)誤差可導(dǎo)致基線每公里1mm的誤差,所以我們利用前期精測(cè)網(wǎng)復(fù)測(cè)成果數(shù)據(jù),本標(biāo)段精測(cè)網(wǎng)復(fù)測(cè)采用4臺(tái)(套)Trimble 5800雙頻接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量,利用附帶的Trimble Geomatics office軟件求取基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù),本項(xiàng)目的轉(zhuǎn)換七參數(shù)為: X軸旋轉(zhuǎn)量:0°00′05.890711″,Y軸旋轉(zhuǎn)量:0°00′04.878457″,Z軸旋轉(zhuǎn)量:-0°00′05.869841″,X軸移位量:218.974m,Y軸移位量:-20.264m,Z軸移位量:206.609m,比例系數(shù):3.2310343442ppm;
(3)利用TSC2手簿控制器連接基準(zhǔn)站接收機(jī),建立新任務(wù),鍵入七參數(shù)和控制點(diǎn)的坐標(biāo),選取測(cè)量模式為T(mén)rimble RTK,選取天線類型、電臺(tái)類型,設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo),量取天線高,最后啟動(dòng)基準(zhǔn)站。
1.2.2 GPS-RTK流動(dòng)站的設(shè)置
流動(dòng)站項(xiàng)目參數(shù)的設(shè)置和基準(zhǔn)站相似,不同處在于:
(1)流動(dòng)站的電臺(tái)采用接收機(jī)內(nèi)置接收電臺(tái);
(2)為提高放樣精度達(dá)到厘米級(jí),流動(dòng)站在進(jìn)行測(cè)量前要進(jìn)行初始化,初始化采用OTF方式,即在運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)初始化,初始化時(shí)要求同步觀測(cè)衛(wèi)星必須5顆以上,當(dāng)達(dá)不到5顆時(shí),會(huì)停止測(cè)量,重新初始化。
2 GPS-RTK技術(shù)在鐵路工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用
2.1工程概況
新建貴陽(yáng)至廣州鐵路(以下簡(jiǎn)稱“貴廣鐵路”)跨黔、桂、粵三省區(qū),貴廣鐵路十二標(biāo)段位于廣東省肇慶市境內(nèi),起點(diǎn)為四通特大橋貴陽(yáng)端臺(tái)尾、終點(diǎn)為思賢窖特大橋主跨前;起訖里程為:DK746+759.4~DK763+574,正線全長(zhǎng)16.815km。為西江、北江沖積平原,局部為崗丘地區(qū)及零星剝蝕殘丘。主要工程有:新建橋梁13座,路基工點(diǎn)7處,肇慶東站,肇慶東貨場(chǎng),梁場(chǎng)1處。
2.2 橋梁樁基測(cè)量
本標(biāo)段內(nèi)橋梁比較多,樁基多達(dá)5000多根,且鉆機(jī)數(shù)量多,這就要求測(cè)量人員快速準(zhǔn)確地放樣每根待打的樁基,GPS-RTK測(cè)量技術(shù)給我們提供了方便,只要把基準(zhǔn)站架設(shè)在測(cè)區(qū)中間比較高的地方,無(wú)需通視,2臺(tái)Trimble5800接收機(jī)流動(dòng)站同時(shí)工作,大大提高了工作效率,且節(jié)省人力,傳統(tǒng)的全站儀放樣,至少得兩組同時(shí)放樣,每組3個(gè)人,有時(shí)還不通視,利用轉(zhuǎn)站才可以放樣,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。在電腦上通過(guò)傳輸軟件連接TSC2手簿,把橋梁的每個(gè)樁基坐標(biāo)傳入到手簿任務(wù)中,在手簿中選擇測(cè)量RTK,放樣點(diǎn),選取要放樣的樁基,當(dāng)界面出現(xiàn)“十“字線和“”符號(hào)完全重合的時(shí)候,放樣結(jié)束。在最初的時(shí)候,我們還利用了全站儀復(fù)核GPS-RTK放樣的樁基位置,滿足鐵路測(cè)量規(guī)范要求,比較結(jié)果見(jiàn)表1:
表1
2.3 路基施工測(cè)量
2.3.1路基開(kāi)挖放樣
路基開(kāi)挖放樣,就是準(zhǔn)確找到開(kāi)口線的位置,方法和傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀、全站儀放樣原理一樣,只不過(guò)GPS-RTK放樣測(cè)量更加快捷方便,方法如下:
首先查看路基設(shè)計(jì)斷面圖上設(shè)計(jì)開(kāi)口線距離(左側(cè)或者右側(cè)),根據(jù)距離我們利用編程計(jì)算器得出坐標(biāo),輸入TSC2手簿中,同樁基放樣一樣,準(zhǔn)確的把點(diǎn)放出來(lái),測(cè)得一個(gè)地面高程H1,反算出一個(gè)距離中線的距離S1,再利用S1,計(jì)算得出點(diǎn)坐標(biāo),并放樣出來(lái),測(cè)得地面高程H2,同理,逐步遞進(jìn),直至計(jì)算到地面點(diǎn)距設(shè)計(jì)坡比線的高差h為0的地面點(diǎn),即為開(kāi)口樁。
2.3.2路基填筑放樣
本標(biāo)段路基填筑工點(diǎn)比較少,大部分處于線路直線段,為更好的利用GPS-RTK測(cè)量技術(shù),我們選取GPS-RTK的直線放樣功能,只要把此段路基填筑范圍的起始樁的坐標(biāo)輸入到手簿中,利用GPS-RTK測(cè)量放樣直線,輸入起始樁號(hào)里程,沿著建立的直線,隨時(shí)放樣所需要的中樁和邊樁位置。之后我們也利用全站儀放樣復(fù)核了部分樁位,完全符合現(xiàn)行《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》和《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》中的放樣精度限差要求。
3 質(zhì)量影響因素及控制方案
3.1 RTK受限因素分析
(1) 基準(zhǔn)站的選擇,如果基準(zhǔn)站架設(shè)在山坳中,或者房屋密集地帶,或者樹(shù)木叢生的地方,基準(zhǔn)站接收數(shù)據(jù)和發(fā)送給流動(dòng)站的數(shù)據(jù)就會(huì)受到障礙,將直接導(dǎo)致流動(dòng)站固定緩慢和數(shù)據(jù)精度降低,作業(yè)半徑比標(biāo)稱距離小,所以基準(zhǔn)站應(yīng)該選擇在視野開(kāi)闊的測(cè)區(qū)中央最高點(diǎn)處,天線盡量架設(shè)的高點(diǎn);
(2)流動(dòng)站接收機(jī)衛(wèi)星狀態(tài)的限制,信號(hào)容易被建筑物、樹(shù)木、鋼架等遮擋,使作業(yè)時(shí)間受到限制;
(3)天空環(huán)境的影響,白天中午時(shí)分和打雷閃電的雨天,受電離層干擾大,共用衛(wèi)星個(gè)數(shù)少,使得初始化時(shí)間延長(zhǎng)或者不能初始化,避開(kāi)這些時(shí)段;
(4)接收機(jī)的型號(hào)選擇,應(yīng)選用精度和穩(wěn)定性比較好的儀器,例如天寶5000系列,R8等;
(5)人為因素,測(cè)量員的熟練程度也會(huì)導(dǎo)致RTK的測(cè)量精度,如果測(cè)量作業(yè)時(shí),數(shù)據(jù)沒(méi)有出現(xiàn)固定解,就急忙記錄下來(lái),則數(shù)據(jù)的精度會(huì)大大降低,甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù),后果不堪設(shè)想。
3.2 RTK測(cè)量成果的質(zhì)量控制方案
GPS RTK常用的質(zhì)量控制方法有外部檢核和內(nèi)部檢核,其中內(nèi)部檢核包括快速靜態(tài)比較法、重測(cè)比較法、電臺(tái)變頻法等。外部檢核主要是使用全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼卷尺等傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器測(cè)量邊長(zhǎng)、角度、高查等幾何量進(jìn)行比較,這種方法也是最有效的方法,但存在工作量大的缺點(diǎn)。內(nèi)部檢核效率高,但一些系統(tǒng)性錯(cuò)誤(如參數(shù)設(shè)置)不容易檢查出來(lái)。實(shí)際操作時(shí)宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況結(jié)合使用,并將其作為測(cè)量成果資料的一部分。
(1)快速靜態(tài)比較法:在進(jìn)行RTK觀測(cè)的同時(shí),對(duì)某些RTK點(diǎn)再作一次快速靜態(tài)觀測(cè),事后對(duì)這些點(diǎn)的RTK成果和靜態(tài)測(cè)量成果進(jìn)行比較分析。由于在正常的RTK觀測(cè)過(guò)程中,基準(zhǔn)站和流動(dòng)站一般不記錄原是觀測(cè)數(shù)據(jù),因此需要約定同時(shí)記錄5~10分鐘的原是觀測(cè)數(shù)據(jù)。這種方法不能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查,一旦發(fā)現(xiàn)不合格,就只有返工重測(cè)了。
(2)重測(cè)比較法:每次重新初始化成功后,先重測(cè)附近已經(jīng)觀測(cè)過(guò)的RTK點(diǎn)1~3個(gè),并現(xiàn)場(chǎng)比較其成果,從而判斷初始化是否正確可靠。如果附近有其他已知點(diǎn),可以在這些已知點(diǎn)上重測(cè)比較,這是最可靠的方法,尤其是在施工放樣中廣泛采用。
(3)電臺(tái)變頻法:在測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)兩個(gè)或以上的基準(zhǔn)站,各自采用不同的頻率發(fā)射查分改正信號(hào)。流動(dòng)站上采用一個(gè)電臺(tái)頻率觀測(cè)后,切換到另一個(gè)電臺(tái)頻率上重新觀測(cè),并比較兩次測(cè)量的成果。優(yōu)點(diǎn)是可以完全實(shí)時(shí)地對(duì)RTK測(cè)點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制,但投入成本也較大。
4 結(jié) 語(yǔ)
隨著GPS-RTK測(cè)量作業(yè)的不斷改善,測(cè)量精度會(huì)進(jìn)一步提高,GPS-RTK技術(shù)已滿足客專鐵路路基和橋梁樁基測(cè)量工作,完全可以替代全站儀等傳統(tǒng)測(cè)繪儀器,以其快速、高效、節(jié)省人力、不受通視條件限制的優(yōu)勢(shì),為測(cè)繪工作開(kāi)創(chuàng)了新的局面,在工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高鐵軌道 精密測(cè)量 方法
中圖分類號(hào): U213.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
1概述與基本原理
高速鐵路軌道技術(shù)參數(shù)直接影響著旅客運(yùn)行列車的安全性與舒適度,通過(guò)具體的軌道內(nèi)外部幾何尺寸(如軌道間距、軌向、水平度、扭曲度與設(shè)計(jì)高程及中線的偏差等)來(lái)保證軌道自身整體的高平順性,一般情況下精度要求達(dá)到±1mm~2mm。因此對(duì)高速鐵路進(jìn)行精密測(cè)量,并保持高精度是建設(shè)高速鐵路的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2平面控制網(wǎng)
高速鐵路工程測(cè)量的控制網(wǎng)按施測(cè)階段、施測(cè)目的及功能分為勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)應(yīng)在框架控制網(wǎng)CP0基礎(chǔ)上分CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ三級(jí)布設(shè)。
⑴GPS框架網(wǎng)CP0按照每50到100公里的基本范圍沿鐵路兩側(cè)進(jìn)行設(shè)置,根據(jù)國(guó)家A/B級(jí)GPS標(biāo)準(zhǔn)施測(cè),高鐵無(wú)碴軌道無(wú)砟軌道平面控制網(wǎng)在GPS基站網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行分級(jí)。
⑵CPⅠ布設(shè)測(cè)量,平面控制網(wǎng)CPⅠ應(yīng)附合到CP0控制網(wǎng)上,按照鐵路B級(jí)GPS標(biāo)準(zhǔn)沿線路小于4km布設(shè)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)一個(gè),具體設(shè)備采用雙頻GPS接收機(jī),以靜態(tài)方式進(jìn)行兩個(gè)時(shí)段(每時(shí)段1.5h)的觀測(cè)測(cè)量,使用廣播星歷解算基線,基線邊方向中誤差:1.3秒,最弱邊相對(duì)中誤差:1/170000。
⑶CPⅡ布設(shè)測(cè)量,平面控制網(wǎng)CPⅡ應(yīng)附合到CPⅠ控制網(wǎng)上,按照鐵路C級(jí)GPS標(biāo)準(zhǔn)沿線沿線路在間距800~1000m內(nèi)測(cè)量,部分受限路段最小不低于600m,同樣采用雙頻GPS接收機(jī)以雙時(shí)段(60分鐘)靜態(tài)觀測(cè)測(cè)量,使用廣播星歷解算基線,基線邊方向中誤差:1.7秒,最弱邊相對(duì)中誤差:1/100000。
⑷CPⅢ布設(shè)測(cè)量,軌道控制網(wǎng)CPⅢ應(yīng)附合到CPⅡ控制網(wǎng)上,是為了保證軌道施工控制的線路位置與線下工程施工的線路位置一致。CPⅢ控制網(wǎng)是高速鐵路測(cè)量最基本的控制網(wǎng),一般沿線路每側(cè)隔60米左右布置一個(gè)點(diǎn)對(duì),結(jié)合全站儀以自由設(shè)站邊角交會(huì)的測(cè)量方法綜合提高整個(gè)控制網(wǎng)的測(cè)量精度,實(shí)際觀測(cè)時(shí)全程采用1秒級(jí)全站儀觀測(cè)4個(gè)測(cè)回,0.5秒級(jí)全站儀觀測(cè)3個(gè)測(cè)回,達(dá)到0.1cm的相對(duì)點(diǎn)位精度和0.3cm的可重復(fù)性測(cè)量精度。
⑸控制網(wǎng)的復(fù)測(cè),統(tǒng)一平面與高程控制網(wǎng)先后測(cè)量所采取的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量精度以及作業(yè)方法是非常必要的,復(fù)測(cè)時(shí)選取相同的設(shè)備和儀器進(jìn)行精密復(fù)核,周期為每年進(jìn)行一次全面復(fù)測(cè),部分自然地質(zhì)特殊狀況的地區(qū)應(yīng)根據(jù)其變化度有計(jì)劃的實(shí)施復(fù)測(cè)。
3軌道精調(diào)測(cè)量
軌道精調(diào)測(cè)量應(yīng)在長(zhǎng)鋼軌應(yīng)力放散并鎖定后,采用全站儀自由設(shè)站方式配合軌道幾何狀態(tài)測(cè)量?jī)x進(jìn)行。調(diào)整原則:“先軌向、后軌距,先高低、后水平”,優(yōu)先保證參考軌的平順性,另外一股鋼軌通過(guò)軌距和水平(可利用軌道尺)向參考軌靠齊。
⑴測(cè)量方法,首先需將CPⅢ精測(cè)網(wǎng)資料、軌道線型參數(shù)等預(yù)先輸入到手簿機(jī)載軟件中,并提前設(shè)定好測(cè)量環(huán)境(溫度、氣壓等),以便系統(tǒng)對(duì)測(cè)量環(huán)境誤差進(jìn)行修正;然后在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng),手動(dòng)照準(zhǔn)2個(gè)CPⅢ坐標(biāo)并采集數(shù)據(jù),后全站儀自動(dòng)照準(zhǔn)其余6個(gè)CPⅢ坐標(biāo)。建站過(guò)程中需剔除誤差較大的CPⅢ坐標(biāo),但須同時(shí)保留至少6個(gè)CPⅢ坐標(biāo),以保證精度;再次,校準(zhǔn)、標(biāo)定測(cè)量小車,全站儀瞄準(zhǔn)并跟蹤測(cè)量小車,獲取小車所在位置的中線觀測(cè)數(shù)據(jù),同時(shí)采集小車所在位置的里程、高程、水平、軌距等數(shù)據(jù),并保存測(cè)量數(shù)據(jù)。
⑵調(diào)整量的計(jì)算。將軌道狀態(tài)測(cè)量的采集數(shù)據(jù)導(dǎo)入長(zhǎng)軌精調(diào)軟件,根據(jù):“先軌向,后軌距”,“先高低,后水平”,“先整體,后局部”的原則進(jìn)行調(diào)整。對(duì)計(jì)算的調(diào)整量進(jìn)行核對(duì)優(yōu)化后形成正式“調(diào)整量表”,用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。
⑶現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整?,F(xiàn)場(chǎng)調(diào)整對(duì)照調(diào)整量表,按“先高低,后水平;先方向,后軌距”的原則進(jìn)行精調(diào)施工。每個(gè)作業(yè)面為提高工作效率宜分為兩個(gè)調(diào)整小組,一組高程,一組軌向。
4突破實(shí)際測(cè)量中的局限
在高速鐵路開(kāi)通運(yùn)營(yíng)后,由于受到地表沉降、施工影響、設(shè)備裝置損壞等原因的影響,CPⅢ精測(cè)網(wǎng)會(huì)受到很大的破壞,控制網(wǎng)坐標(biāo)高程會(huì)失準(zhǔn),對(duì)消滅鐵路現(xiàn)場(chǎng)病害產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,重新進(jìn)行完整的測(cè)量很多路段無(wú)法正常進(jìn)行,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié),運(yùn)營(yíng)后建站中誤差均在1.5mm以上,一般隧道內(nèi)精測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)受影響很小,但按照規(guī)范依然存在,精測(cè)軟件輸出的模擬圖形中會(huì)出現(xiàn)很明顯的錯(cuò)臺(tái),而且是在方向與高低中均有存在,然而通過(guò)查閱動(dòng)檢車振幅圖對(duì)應(yīng)地段來(lái)看同樣路段中錯(cuò)臺(tái)并不存在,如果完全按照測(cè)量軟件中導(dǎo)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,相鄰測(cè)站搭接地段的數(shù)據(jù)將無(wú)法得到最為準(zhǔn)確的處理,不能較為科學(xué)的反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的晃車病害也不能得到有效地整治。針對(duì)搭接路段第二站測(cè)量,需對(duì)前一站的后10根枕木進(jìn)行重測(cè),通過(guò)大量數(shù)據(jù)研究分析,重測(cè)部分高低與方向偏差,同枕差值一般為0.5mm以內(nèi)的定值,這樣在消除站間錯(cuò)臺(tái)的需要下,將兩站測(cè)量數(shù)據(jù)在同一基準(zhǔn)上擬合再處理即可,如下:
1、2兩站導(dǎo)出數(shù)據(jù)錄入同一張EXCEL表格中,將搭接重測(cè)的10根枕數(shù)據(jù)置于同行,然后對(duì)2站數(shù)據(jù)向1站進(jìn)行擬合,方向偏差值加上1、2站間10根枕偏差均值,后賦予2站作為新的方向偏差值,高低偏差值處理同上。這樣1、2站實(shí)際上采用了相同的基準(zhǔn),特別注意3站進(jìn)行處理數(shù)據(jù)時(shí)需要模擬到與1、2站相同的基準(zhǔn)之上(即需要在經(jīng)過(guò)處理的2站數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對(duì)搭接區(qū)的10根枕的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,以保證每一站均能夠模擬到同一個(gè)基準(zhǔn)之上)。新圖形在搭接地段仍然能夠保持線型的平順變化,這對(duì)我們處理數(shù)據(jù)時(shí)保持線型的整體平順、控制線路的成波平順性尤為重要。
5結(jié)束語(yǔ)
本文主要介紹了高速鐵路施工建設(shè)過(guò)程中,在控制測(cè)量、施工測(cè)量中的工作原理及方法,我們要牢牢把握高速鐵路軌道精密測(cè)量技術(shù)這個(gè)有力的武器,形成適合高速鐵路運(yùn)營(yíng)需求的檢測(cè)手段和作業(yè)模式,為我國(guó)高速鐵路實(shí)現(xiàn)安全、暢通運(yùn)營(yíng)貢獻(xiàn)自己的力量。
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鐵路運(yùn)輸 鐵路建設(shè) 鐵路安全 鐵路經(jīng)濟(jì) 鐵路管理 鐵路工程 鐵路專業(yè)論文 鐵路施工論文 鐵路安全論文 鐵路服務(wù)論文 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀