高速铁路无砟轨道CRTS I型无砟轨道GRP测量方法讨论

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[摘要]： 为了保障高速列车的平稳运行，高速铁路无砟轨道自身的平顺性显得尤为重要。高速铁路建设中，有些无砟轨道在施工过程中采用CPⅢ基桩控制网作为轨道板精调的控制网，但经过博格无砟轨道系统多年的实践证明，在CPⅢ基桩控制网的基础下再增加一级GRP基准网并用来作为轨道板的精调基准，更加能够保证轨道线路的平顺性。

关键词：高速铁路 无砟轨道 测量方法

一概述

GRP基准网是由若干位于凸型挡台中心、点间距约为5m、平面和高程相对精度都较高的点组成的控制网。它是对CPⅢ基桩控制网的进一步加密，并为轨道板精调提供控制基准。GRP基准网具有如下特点：

1、GRP点沿轨道轴线布设，近似直线导线；

2、左、右线分开布设，能够提高轨道的横向精度；

3、平面和高程分别测量，以提高GRP基准网的高程精度。

二GRP点的布设

1、GRP点设计坐标计算

根据crtsⅠ型板的结构形式，GRP点布设于每个凸型挡台中心，按平均每5m（实际应根据CRTSI型轨道板的长度）布设一个，而且左、右线应分别布设。

grp点布设之前，首先需要根据设计院提供的线路设计参数和CRTS I型轨道板的布板设计参数，计算全线各GRP点的设计坐标。在曲线段，还应考虑曲线超高引起的轨道板偏移对GRP点设计位置的影响，以保证后续GRP放样和测量工作的顺利开展。

2、GRP点的放样

GRP点应采用全站仪自由设站坐标法放样的方式进行，自由设站时观测的CPⅢ控制点不得少于3对。更换测站后，相邻测站GRP放样重复观测的CPⅢ控制点不得少于1对。

GRP放样时，自由设站点的精度应满足表12.1的要求。

理论上讲，GRP点的放样可以不必考虑自由设站点H方向高程的精度，但为了下一步检核CPⅢ控制点坐标的不符值，宜保留此精度指标。

自由设站测量完成并且精度满足要求后，CPⅢ控制点的坐标不符值应满足表12.2的要求。

表12.2 CPⅢ控制点坐标不符值限差

项目 精度要求

X ≤2mm

Y ≤2mm

H ≤2mm

若CPⅢ控制点坐标不符值不满足表12.2的要求，在保证CPⅢ控制点数量不少于2对的情况下，应将超限点剔除后再重新进行自由设站。 在自由设站精度和CPⅢ精度满足要求的前提下，利用极坐标法对本测站的10至14个GRP点进行放样。放样距离应根据天气情况确定，阴天无风时不宜大于100m；高温、雨雾或晴天应适当控制测量距离。

3、GRP点的埋设

GRP点放样完成后，应按要求对GRP点进行埋设。但埋设位置偏离放样点位置不应大于1cm。

针对梁端两个连续的半圆型凸型挡台，GRP点宜埋设在固定支座端的半圆型凸型挡台中心。

4、GRP点的编号

GRP点应沿线路里程增大的方向按左右线分别编号，编号规则一般为：L（左线）/R（右线）+×××（里程整公里数）+×××（该公里段GRP序号）。

三GRP点的测量

GRP点三维坐标的测量，平面和高程须分开测量，以保证相邻GRP点之间的平面和高程相对精度应满足表12.3要求。

表12.3 相邻GRP间相对精度要求

项目 精度要求

平面 0.2mm

高程 0.1mm

1、GRP平面测量

GRP的平面坐标测量应采用检定合格并处于有效期内的智能型全站仪配合南方高铁的GRP采集商业软件进行数据的采集。全站仪采用任意设站的方法，通过与线路两侧4对CPⅢ控制点的联测，最终达到确定GRP点坐标的目的。

表12.4 GRP平面测量全站仪精度要求

仪器类型 标称测角精度 标称测距精度 备注

全站仪 ≤1″ ≤1mm+2ppm 应能自动搜索目标

同时，每个测量小组还必须配备表12.5所示的设备。

表12.5GRP平面测量设备及其精度要求

设备类型 精度指标 精度要求

棱镜组件 重复性和各标志点间互换性安装误差 ≤0.3mm

温度计 温度测量误差 ≤0.5℃

气压计 气压测量误差 ≤50Pa

精密棱镜 至少9个

CPⅢ棱镜杆 至少8根

精密基座 至少1个

脚架 木质

平面测量方法

GRP平面测量外业观测应满足下列要求：

1）、全站仪设站点应尽量靠近GRP的连线方向，利用全站仪测角精度高，提高横向误差；

2）、左、右线GRP的测量应分别设站观测；

3）、同一测站观测的CPⅢ控制点不应少于4对，观测的GRP宜为10～14个（可视天气情况作相应调整），其中包括与上一个测站搭接的五个GRP点。

4）、在进行正式测量前，应通过本测站的4对CPⅢ控制点进行自由设站，其精度应满足表12.6的要求。

表12.6 GRP测量自由设站精度

项目 精度要求

X ≤1mm

Y ≤1mm

H ≤1mm

定向精度 ≤2″

自由设站测量完成和精度满足要求后，CPⅢ控制点的坐标不符值应满足表12.7的要求。

表12.7 CPⅢ控制点坐标不符值限差

项目 精度要求

X ≤1.5mm

Y ≤1.5mm

H ≤1.5mm

若CPⅢ控制点坐标不符值不满足表12.7的要求，在保证CPⅢ控制点数量不少于3对的情况下，应将超限点剔除后再重新进行自由设站。

在自由设站精度和CPⅢ精度满足要求后，方可继续进行GRP平面测量工作。

5）、同一测站每个测回GRP观测都应由远及近依次进行观测。

6）、每一测站重复观测上一测站的CPⅢ控制点不应少于2对， 重复观测上一测站观测的GRP不应少于5个。

2、GRP高程测量

GRP的高程测量应在轨道板初铺之后进行，以避免二期荷载对GRP的高程造成影响。

为保证GRP高程测量的精度，GRP高程测量应采用高精度电子水准仪和一把配套条码水准尺施测，施测时采用附合水准路线和中视法支水准测量路线相结合的方法进行。

（1）、高程测量标志

联测CPⅢ控制点的高程测量标志与CPⅢ测量时一致；GRP的高程测量标志采用条码水准尺配合底部对中配件进行，对中配件出厂时应精确测量其长度并在平差时对测量数据加以修正。

（2）、高程测量方法

GRP高程测量外业观测应满足下列要求：

1）、水准仪设站点应尽量位于相邻两个CPⅢ控制点之间，每一测站要求如表12.9所示。

表12.9 GRP高程测量外业技术要求

测站前后视距差 测段前后视距累计差 视线高度 测量模式

≤2m ≤4m ≥0.3m 后前（BF）

2）、左、右线GRP高程应分别测量。

3）、每300m左右应与线路同侧稳定的CPⅢ控制点闭合一次；同一测段应进行往返测

4）、同一测段内左线（或右线）其余CPⅢ控制点均作为转点，用于对高程测量成果进行检核，测段内所有GRP均作为中视点。

5）、同一测段不需重复测量GRP。

6）、不同测段间重复观测的GRP不应少于3个。

四数据处理

1、平面数据处理

GRP平面测量的数据处理，应采取约束联测的CPⅢ点坐标和本测站搭接的第一个GRP合格坐标的方法进行平差计算。

在同一测站，分别对四测回的CPⅢ控制点和三测回的各GRP点的坐标测量值求平均值，计算单测回的坐标值与其均值的差值，其X、Y方向的限差为0.4mm。

站间重复观测的GRP可采用取均值的方法进行平顺处理，确保重叠区内GRP平面位置允许偏差满足表12.10的要求。

表12.10GRP平面测量内业限差要求

控制网等级 内业横向坐标搭接偏差 内业纵向坐标搭接偏差

GRP基准网 ≤1.2mm ≤3mm

2、高程数据处理

GRP高程数据处理往、返测应分别进行。

往测水准路线闭合差满足要求后，先对作为转点的CPⅢ控制点进行平差计算，得到各转点处CPⅢ控制点的高程，再据此计算各中视GRP的往测高程。

返测水准路线闭合差满足要求后，也是先对作为转点的CPⅢ控制点进行平差计算，得到各转点处CPⅢ控制点的高程，再据此计算各中视GRP的返测高程。

最后取所有GRP的往返测高程的均值作为本测站GRP的采用高程。

各GRP往返测高程值与其平均值间较差满足表12.11的要求。

表12.11GRP高程测量内业技术要求

控制网等级 往返高程值与均值较差 重叠区高程值与均值较差

GRP基准网 ≤0.3mm ≤0.3mm

应大于 0.3mm；重叠区内GRP高程较差不应大于0.3mm。

五GRP点的维护

GRP作为轨道板精调的基准点，其稳定性将直接影响轨道板精调的精度和质量，因此对GRP要严加保护，确保其稳定性。

在安装轨道板的时候不要随意碰撞GRP点，特别是后浇法施工时的GRP钢棒。平时应防止GRP销钉和钢棒磨损或生锈，以免形成轨道板精调时测量的误差。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看