高速铁路工程测量ppt课件剖析.ppt

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1、2022/12/19,1,工 程 测 量 学,第十章 高速铁路工程测量,2022/12/19,2,主 要 内 容 和 重 点,主要内容：1 绪论2 高速铁路控制网布设和精密测量基准3 轨道控制网布设和处理4 轨道系统精密测量5 双块轨枕精调6 轨道板精调7 通用型强制对中装置8 高速铁路的变形监测,重点,友情提示！,难点,需要掌握点,2022/12/19,3,1 绪论,1.1 高速铁路定义,时速100120公里称为常速； 时速120 160公里称为中速或准高速；时速160 200公里称为快速； 时速200 400公里称为高速； 时速400公里以上称为特高速。,国际铁路联盟对高速铁路的定义： 通

2、过改造原有线路，使营运速率达到每小时200公里以上，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时250公里以上的铁路系统。,2022/12/19,1 绪论,1.2 高速铁路分类,优点：技术成熟，经济，与既有路网的兼容性好。缺点：噪声大。,优点：速度快，噪声小。缺点：技术不成熟且造价高，与既有路网不兼容。,上海磁悬浮世界唯一磁悬浮营运线路,列车在钢轨上运行,列车悬浮在轨道上,4,2022/12/19,1 绪论,1.2 高速铁路分类,优点：轨道稳固、线路平顺，运营维护工作量小。缺点：造价高。,优点：造价低。缺点：线路不稳定，昼间运营，夜间维护，运营维护成本高。,5,双块轨枕,单元板：无挡肩，

3、板间不连接,连续结构：有挡肩，板间张拉连接并灌注砼,将轨枕精确压入混凝土中,将双块轨枕排精调好后再浇混凝土,2022/12/19,1 绪论,1.2 高速铁路分类,6,钢轨铺设和轨道精调(精度0.3毫米),浇筑轨道板间的接缝,轨道板纵连与锁定形成带状受力结构,灌注CA砂浆填充层轨道板与底座板耦合,轨道板铺设和精调亚毫米级精度(0.3mm),1 绪论,1.3 高速铁路修建过程(以CRTS型板为例介绍),下部主体工程施工桥梁、隧道、路基、涵洞厘米级精度,下部主体工程,支承层或底座板施工毫米级精度(3mm),通过锁件张拉,宽接缝,无砟轨道成型,7,1 绪论,1.4 高速铁路工程分类和测量要求,精密工程

4、测量独立测量基准三网合一技术专用测量工具特殊测量手段强调相对精度精密测量设备,8,2022/12/19,1 绪论,1.5 高速铁路测量关键技术变形控制和精密测量技术是高速铁路建设中与测量相关的两大关键技术。高速铁路实现列车高速行驶的前提条件： 轨道系统的高稳定性一次性建成稳固、可靠的线下工程；严格控制沉降和变形。 轨道系统的高平顺性精密测量技术：测量精度0.3mm ；特殊测量手段：严格控制误差传递和积累，确保轨道平顺。,9,2022/12/19,10,1.6 中国高铁发展历程,提速中国铁路步入现代化的起点,1997年4月1日,1998年10月1日,2000年10月21日,2001年10月21日

5、,2004年4月18日,2007年4月18日,铁路六次大面积提速,新增“D”字头的动车组时速200250公里,1 绪论,1.6 中国高铁发展历程,京津城际铁路，全长119公里，桥梁比例86 ；2005年7月4日开工，三年建成，运营时速350公里；运营第一年，旅客输送量达1870万人次。,追赶,2008年8月1日，中国第一条时速350公里高速铁路建成通车中国高铁进入世界先进行列,1 绪论,11,2022/12/19,1.6 中国高铁发展历程,超越,全长1069公里，设15个客运站；桥隧比67； 2005年6月23日开工，2009年12月通车运营； 设计时速为350公里，全程运行时间3小时； 设计

6、行车间隔3分钟，每天开行列车达201对。,武广高铁首次实现两车组重联动最高试验时速394.2公里世界领先,1 绪论,12,2022/12/19,1.6 中国高铁发展历程,领跑,全长1318公里，世界上一次建成里程最长，技术最先进； 设计时速380公里，全程运行时间4小时； 行车间隔3分钟，为沿线居民提供“陆地飞行”般的便利。,2010年12月3日，京沪高铁创造了486.1km/h的铁路运营试验的世界最高速度中国高铁，领先世界,1 绪论,13,2022/12/19,1.6 中国高铁发展历程,到2014年底，中国高铁运营里程将达到16500公里，约占世界总里程的2/3；“四纵四横”高铁路网主骨架已

7、经大部分建成。,1 绪论,14,中国高铁,带着世界飞,2022/12/19,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.1 高速铁路测量控制网分级平面控制网分四级，逐级向下控制；高程控制网为二等水准网。第一级为框架控制网，简称为CP0网；第二级为基础平面控制网，简称CP网；第三级为线路平面控制网，简称CP网；第四级为轨道控制网，简称CP网。,15,2022/12/19,16,2.2 布网方法及数据处理原则 框架控制网(CP0)布设在线路初测前布网和测量，用静态GPS技术建网；点间距约50km，应与IGS参考站或国家A、B级GPS点联测；联测点数不少于2个，且均匀分布；每个点上的独立基线不小于3条

8、，采用精密星历解算基线；要求全线一次性布设、测量和整体平差。,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.2 布网方法及数据处理原则基础平面控制网(CP)布设在线路初测阶段建立，用静态GPS技术建网；点间距约4km，隧道段应在洞口处加设一对CP点；由三角形、大地四边形构成的带状网，附合在CP0网上；全线一次布网、测量和整体平差；整网三维约束和无约束平差在2000国家大地坐标系中进行；GPS测量的空间直角坐标分区、分带投影带至工程独立坐标系中。,2022/12/19,17,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2022/12/19,18,2.2 布网方法及数据处理原则 线路控制网(CP)布设在线路

9、定测阶段建立，用静态GPS技术或精密导线建网；沿线路每600800m布设一个点(隧道洞内每300600m布设一对点)；由三角形、大地四边形连接成的带状网，并附合在CP网上；隧道段，采用四至六条边的导线环布网，并附合在洞口CP点上；全线应一次布网、测量和整体平差。,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2022/12/19,19,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.2 布网方法及数据处理原则轨道控制网(CP)布设在线下主体完工、沉降变形趋于稳定后建立，用精密测量机器人施测；平面和高程共点的三维控制网，控制点埋设强制对中装置；平面控制基准是CP或CP点；自由设站后方边角交会方式布设，网形规则

10、；轨道系统施工和运营维护的控制基准；数据处理采用传统平面、高程平差或三维平差。,2022/12/19,20,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3 建立高速铁路精密测量基准高速铁路轨道系统应在精密的工程独立基准下进行测量；建立精密测量基准，包括确定最佳区域椭球和选择最佳投影两方面；高速铁路测量通过对WGS84椭球的改造来确定最佳区域椭球；目的：实现区域椭球面与工程投影面的最佳拟合。,2022/12/19,21,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.1 同时改变椭球的长半轴和偏心率以WGS84为基准椭球，便于GPS成果转换；推算条件：测区中心P在基准椭球和区域椭球中大地坐标不变。,

11、变量假设：投影面高程为WGS84椭球参数：长半轴为第一偏心率为基准位置点 在84系中的坐标：大地经度为大地纬度为大地高为,2022/12/19,22,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.1 同时改变椭球的长半轴和偏心率保持椭球定位、定向不变，P点三维空间直角坐和大地坐标都不变；同时改变椭球的长半轴和偏心率；新椭球面通过P点沿法线方向在测区平均高程面(投影面)上的投影;新的椭球面最大限度地接近测区平均高程面。,假设新椭球要素为 和 ；在新椭球坐标系中，P点大地高由 变为 ；由右图可知，P点大地高的变化量为：,2022/12/19,23,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.1

12、同时改变椭球的长半轴和偏心率,2022/12/19,24,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.2 垂线偏差改正通过垂线偏差改正实现区域性椭球与测区水准面的最佳拟合；区域椭球的法线与WGS84的椭球法线一致；转换过程：,2022/12/19,25,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.2 垂线偏差改正,2022/12/19,26,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.2 垂线偏差改正,2022/12/19,27,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.2 垂线偏差改正,2022/12/19,28,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2.3.2 垂线偏差改正对于旋

13、转中心P，转换前后三维坐标应保持不变，由此可得即,2022/12/19,29,2.3.3 垂线偏差如何确定？,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,？,2022/12/19,30,2.3.3 垂线偏差如何确定？,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2022/12/19,31,2.3.3 垂线偏差如何确定？高铁建在狭长带状区域，沿线每两公里左右就有一个二等水准点；大约有50%的水准点与CP点重合；利用GPS测量的大地高，很容易求得沿线路走向上的高程异常；对于高速铁路精密工程测量控制网，直接利用线路走向上垂线偏差的子午分量 和 卯酉分量来代替 和 。,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,202

14、2/12/19,2022/12/19,32,2.3.4 选择最佳投影传统投影方法是高斯投影。对于地形起伏不大的南北走向工程，建立一个坐标系就可以控制较大区域，甚至是整条铁路。而对于非南北走向工程，就需要划分许多投影带才能满足精度要求。高速铁路精密测量控制网是狭长的带状网，可根据以下原则灵活选择投影方式：南北走向，可选择横轴投影；非南北走向，可选择斜轴投影；东西走向，可选择兰勃特投影。,2 高速铁路控制网布设和精密测量基准,2022/12/19,3 轨道控制网布设和处理,3.1 测量基准和精度匹配问题高速铁路线下基础工程施工，其测量控制网可以基于国家统一基准。确保新建工程不与既有建筑发生矛盾和冲

15、突；便于地理信息的统一。轨道系统施工前，需要在线下基础工程的永久结构物上，重新建立基于工程独立坐标系下的CP、CP、CP三网合一的精密控制网。实现最佳精度匹配：相邻CP点的相对精度应优于7mm； 相邻CP点的相对精度应优于 3mm。轨道控制网(CP网)是精密三维控制网。 工程独立坐标系应确保轨面上的长度投影变形不大于10mm/km。 这一要求的依据是：高速铁路轨道系统是狭长结构，净宽很小(通常小于10m)，施工测量时，现场实测距离因长度投影变形而引起的横向误差(通常小于0.1mm，轨道平顺性要求是0.3mm)可以小到忽略不计的程度。,33,2022/12/19,3.2 CP布设CP控制点成对且

16、对称布置，点间距9米15米，点对间距约60米，网形非常规则。CP点要永久保存，需埋设在专用观测墩。路基段：,3 轨道控制网布设和处理,34,2022/12/19,3.2 CP布设CP控制点成对且对称布置，点间距9米15米，点对间距约60米，网形非常规则。CP点要永久保存，需埋设在专用观测墩。桥梁段：,3 轨道控制网布设和处理,35,2022/12/19,3.2 CP布设CP控制点成对且对称布置，点间距9米15米，点对间距约60米，网形非常规则。CP点要永久保存，需埋设在专用观测墩。隧道段：,3 轨道控制网布设和处理,36,2022/12/19,3 轨道控制网布设和处理,3.3 CP网平面测量观

17、测：CP观测条件苛刻，一般要求在夜间或阴天，用边角交会自由设站模式，向前、后各3对CP点进行全圆法方向和距离的全自动化观测。每测站至少测量三个测回，测站之间重叠4对点。处理：全站仪的测量成果要在工程独立坐标系中，利用联测的CP点作为强制约束点，分段进行约束平差，求得CP点的平面坐标。分段长度不能小于四公里，平差方法为常规平面网平差。精度要求：点位绝对精度优于2mm，相邻点的相对精度优于1mm。,37,2022/12/19,3 轨道控制网布设和处理,3.3 CP网平面测量CP测量通常按照间隔2对点设站的形式向前推进；施工干扰或观测条件不佳时可采用间隔1对点设站的形式向前推进；可以直接在CP点上安

18、置仪器进行CP和CP的联系测量。,38,2022/12/19,3 轨道控制网布设和处理,3.4 CP网高程测量CP高程利用二等几何水准施测，要求相邻CP点高程的相对精度为0.5mm。特点每个CP点都是水准点，水准测量时没有转点；网形规则，测量中无须量距，每站观测四个点；水准尺立在与CP标志配套的转接杆上，确保测量结果准确转换到CP棱镜中心；用精密数字水准仪施测，劳动强度低，且方便CP点名的自动录入；测点高于地面1米左右且大致等高，测量中宜选用1米或1.5米长的特制水准尺。,39,2022/12/19,3 轨道控制网布设和处理,3.4 CP网高程测量中视法往测：自一个水准基点沿线路右侧CP点测至

19、另一个水准基点，形成附合水准线路，左侧CP点作为支点同步观测。返测：测量左侧CP点形成附合线路，右侧CP点作为支点。,40,2022/12/19,3 轨道控制网布设和处理,3.4 CP网高程测量矩形法实质是沿前后两对CP点按顺时针施测水准，形成规则的水准环；各个小的水准环环环相连，形成规则的水准环网。,41,2022/12/19,3.5 三网合一技术在线下工程的永久建筑上，布设CP点；每隔600至800米，选取一个CP点作为CP和CP的公共点； 利用CP网和重新布设的CP点构成整体网；通过CP网的联系作用，整体网具有两套平面坐标：一套是国家测绘基准下的坐标；另一套是工程独立基准下的精密坐标。

20、用几何水准或精密三角高程，将二等水准引测到CP点上，使CP点具备三维坐标；,3 轨道控制网布设和处理,42,2022/12/19,3.5 三网合一技术在线下工程的永久建筑上，布设CP点；每隔600至800米，选取一个CP点作为CP和CP的公共点； 利用CP网和重新布设的CP点构成整体网；通过CP网的联系作用，整体网具有两套平面坐标：一套是国家测绘基准下的坐标；另一套是工程独立基准下的精密坐标。 用几何水准或精密三角高程，将二等水准引测到CP点上，使CP点具备三维坐标；通过强制对中装置实现CP和CP的无缝联接。,3 轨道控制网布设和处理,43,2022/12/19,3.5 三网合一技术,3 轨道

21、控制网布设和处理,44,2022/12/19,3.5 三网合一技术,3 轨道控制网布设和处理,45,2022/12/19,3.5 三网合一技术,3 轨道控制网布设和处理,46,2022/12/19,3.6 CP网三维严密平差技术CP是三维网，理应按照三维数据处理技术来处理观测成果；传统技术是平面和高程分别测量和处理的，本质上并不是三维平差；利用传统技术，CPIII平面网测量成果没有得到充分发挥：测量机器人的精密测量成果仅用于求得CPIII的平面坐标，同样精密的三角高程弃置不用。用复杂的几何水准测量来求得CPIII的高程。传统数据处理技术的缺点：观测量要改化（地面到椭球面、椭球面到平面）非原始观

22、测量不能充分发挥“数据探测技术”的作用为充分发挥全站仪三维观测成果的作用，应采用三维严密平差技术。,3 轨道控制网布设和处理,47,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型以全站仪三轴交点 (简称测站)为原点，建立站心天文坐标系；以垂线和水准面为基准；坐标原点：仪器三轴交点；在该坐标系中列立观测方程；原始观测量直接参与平差。,3.6 CP网三维严密平差技术,48,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型空间斜距的误差方程,3.6 CP网三维严密平差技术,49,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型空间斜距的误差方程线性化,3.6 CP网三维严密

23、平差技术,50,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型空间斜距误差方程CP网边长很短，测距比例误差可不予考虑,3.6 CP网三维严密平差技术,51,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型水平方向误差方程,3.6 CP网三维严密平差技术,52,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型天顶距误差方程,3.6 CP网三维严密平差技术,53,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型天顶距误差方程,3.6 CP网三维严密平差技术,54,边短,视线水平,2022/12/19,3.6.1 CP网三维平差函数模型天顶距误差方程当全网只解算一个

24、折光参数时，式(10-19)可简化为不考虑折光影响时，式(10-19)可进一步简化为,3.6 CP网三维严密平差技术,55,2022/12/19,3.6.2 观测量定权,3.6 CP网三维严密平差技术,56,2022/12/19,3.6.3 不同基准下函数模型转换引入站心大地坐标：以法线和椭球面为基准有如下转换关系：,3.6 CP网三维严密平差技术,57,2022/12/19,3.6.3 不同基准下函数模型转换,3.6 CP网三维严密平差技术,58,2022/12/19,3.6.3 不同基准下函数模型转换垂线偏差非常小 CP网边长很短,3.6 CP网三维严密平差技术,59,2022/12/19

25、,3.6.3 不同基准下函数模型转换站心大地坐标地心坐标系,3.6 CP网三维严密平差技术,地心坐标系,站心大地坐标系,60,2022/12/19,3.6.3 不同基准下函数模型转换站心大地坐标地心坐标系,3.6 CP网三维严密平差技术,是正交阵，且,顾及,、,和,为非变量,其中,转换关系,61,2022/12/19,3.6.3 不同基准下函数模型转换,3.6 CP网三维严密平差技术,地心坐标与大地坐标之间有如下转换关系,顾及N也是B的函数，令,其中,正交矩阵,对角矩阵,62,2022/12/19,3.6.3 不同基准下函数模型转换,3.6 CP网三维严密平差技术,对于测站P上任意一点J的站心

26、大地坐标,有,CPIII控制网测点距离很近(30m150m)，其大地坐标的差值不会超过5秒，因此有,63,2022/12/19,3.6.3 不同基准下函数模型转换误差方程转换至大地坐标系优点椭球系统是一个数学上精确定义的曲面坐标系统，优点是其表面与地球表面大致吻合，这样就使椭球坐标的地理解释更为直观；椭球模型提供了可以把GPS观测值和全站仪观测值统一起来的平台；在经度和纬度作为坐标未知数的前提下，平差就与地图投影无关。这一优点非常重要：如果按照常规平差技术在高斯投影面上处理观测成果，就必须考虑投影变形问题，而这些变形通常都很复杂，很难用线性数学模型来表达，因此，常规平差技术只适用于局部的、有限

27、大小的控制网。而在椭球基准下，数学模型对控制网的大小根本没有限制。对于椭球基准下的三维平差，观测值可以以其原始形式带入数学模型。这样做对统计检验尤为重要，因为只有对原始观测值进行统计检验才是最合理的。,3.6 CP网三维严密平差技术,64,2022/12/19,3.6.4 近似坐标计算计算原理：假设各个测站的三维坐标为(0，0，0），各测站观测的方向值即为方位角，由此，可利用全站仪原始三维观测值，直接计算各测站所有观测点的三维坐标；第步求得的三维坐标是各个测站相互独立的。因为相邻测站之间会重复观测8个点，利用这些重复观测点，可以将第二测站的坐标转换到第一测站的坐标系下。依此类推，顺次将所有测站

28、的坐标都转换到第一测站的坐标系下；利用网中CP点的已知坐标，将第步求得的基于第一测站坐标系中的坐标，转换至工程独立坐标系中。通过地图投影，上述工程独立坐标还可转换成大地坐标或地心坐标等各种形式。,3.6 CP网三维严密平差技术,65,2022/12/19,3.6.4 近似坐标计算计算原理演示,3.6 CP网三维严密平差技术,CPIII坐标已求解,设站点已求解,CPIII坐标未求解,设站点未求解,1,2,3,4,假定起始坐标(0，0，0),假定起始方位角“0”,66,2022/12/19,4 轨道系统精密测量,4.1 轨道工程测量方法及专用仪器自由设站极坐标法三维测量以轨道控制网CP为基准；采用

29、全站仪自由设站三维坐标法测量；相邻测站重叠观测至少2对CP点。,67,2022/12/19,4 轨道系统精密测量,4.1 轨道工程测量方法及专用仪器搭接测量不同测站重复测量的点称搭接点；平滑不同测站之间出现的测量偏差；单点搭接和多点搭接。单点搭接站间存在测量误差；两列放样点不平顺连接，中间会出现“错台”；第二站仪器重新定向，确保测设点平顺连接。,68,2022/12/19,4 轨道系统精密测量,4.1 轨道工程测量方法及专用仪器多点搭接测量采用余弦函数对重复测量的搭接点进行平滑处理；重复点的坐标取两次测量的加权平均值。第一站测点的权重第二站测点的权重,69,2022/12/19,4 轨道系统精

30、密测量,4.1 轨道工程测量方法及专用仪器地球曲率的影响轨道系统精密测量需要考虑地球曲率影响；全站仪测量范围通常限制在100米以内。,70,2022/12/19,4 轨道系统精密测量,4.1 轨道工程测量方法及专用仪器轨检仪即轨检小车，内部装有高精度的距离、倾斜传感器；用全站仪测量轨检小车上固定棱镜的三维坐标；通过棱镜与各传感器的几何关系，精确求得左右钢轨顶点的坐标、轨距、水平等要素。通过多点测量，可以求得轨向、高低、轨道扭曲等轨道参数。,71,2022/12/19,4 轨道系统精密测量,4.1 轨道工程测量方法及专用仪器其它专用设备,强制对中测钉,球 棱 镜,对中尺垫,精密测量棱镜座,不等高

31、三角架,轨道特征点模拟装置,72,2022/12/19,4 轨道系统精密测量,4.2 轨道精调测量利用全站仪自由设站，配合轨检小车进行测量，分精调和粗调；粗调：测距范围不超过100米，间隔35点测量一个点；精调：测距范围不超过70米，逐点测量，需要搭接。 利用前后各两对CP点自由设站；测量轨检小车上的棱镜；实时显示调整量。,73,2022/12/19,4 轨道系统精密测量,4.2 轨道精调测量轨道精调方法将外轨高程大致调整到位，平面位置精确调整到位；以外轨为平面基准，利用轨道尺固定轨距，通过高程测量，将内轨精确调整到设计位置；以内轨为基准，利用轨道尺控制超高，将外轨精确调整到设计位置。,74,

32、2022/12/19,5 双块轨枕精调,按施工方法不同，分为型双块和型双块；利用轨排法施工的，称为型双块；利用机械压入法施工的，称为型双块。,75,2022/12/19,5 双块轨枕精调,5.1 轨排精调测量用工具轨将双块式轨枕组装成轨排；间隔23根轨枕安装一根精调横梁；利用精调横梁和螺杆调节器将轨排提升到地面以上5070mm；立模、扎筋并浇筑混凝土，将轨枕固定在混凝土底座上。,76,2022/12/19,5 双块轨枕精调,5.1 轨排精调测量浇筑混凝土前，通过螺杆调节器和横向调节器，将轨排调整到设计位置；分粗调和精调两个过程。粗调：精调小车间隔12个横梁测量一点，同时对多个横梁进行调整，将轨

33、排大致调整到设计位置；精调：逐梁测量和精确。,77,2022/12/19,5 双块轨枕精调,5.2 机械法施工的支脚精调施工原理浇筑混凝土；将轨枕框架准确放置到设计位置；通过高频震动将轨枕压入混凝土中。,78,2022/12/19,5 双块轨枕精调,5.2 机械法施工的支脚精调精调原理：轨枕位置实际上是由线路左侧的三维可调支脚决定。三维可调支脚事先被锚固；将支撑球窝精确调整到设计位置；通过嵌合球使横梁左端与左侧支脚对位；通过嵌合球与右侧支脚对位；轨枕框架安放到前、后两根横梁上。,79,2022/12/19,5 双块轨枕精调,5.2 机械法施工的支脚精调支脚放样测量在轨道中间架设仪器，利用测量机

34、器人，沿线路左、右两侧逐点测量，定出各个支脚的设计位置。 支脚精调用连接工装架设测量机器人；利用CP自由设站；单向后退法逐点测量；支撑球窝精确调整到设计位置；单点搭接测量；利用水平尺调整右侧支脚。,80,2022/12/19,6 轨道板精调,型板式无砟轨道设计理念轨道板经过数控磨床精确打磨，假定钢轨和扣件没有误差，将轨道板精确安装到设计位置，铺轨后，不用对轨道进行精调，就能形成高平顺的轨道系统。 型板式轨道施工过程首先施工下部基础；利用六个精调器，配合测量机器人，将轨道板逐块精确调整到设计位置；通过灌注孔灌注CA砂浆，填充轨道板和下部基础之间的空隙。,81,2022/12/19,6 轨道板精调

35、,6.1 博格精调技术利用博格精调标架，配合测量机器人CRTS精调轨道板。,82,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术博格精调标架使用原理将三个标架放置到轨道板的前、中、后三对承轨台上；标架的触舌A触及大钳口的外斜面(图中M点)；1、2两个棱镜中心是对应承轨台的轨道特征点；通过精密测量，将三个标架的6个轨道特征点调整到设计位置。,83,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术博格技术的测量原理,Z,dz,Y,X,dy,承轨台设计位置,实测承轨台位置,dx,要求：点到点，三维调整问题：轨道板纵向无法调整到设计位置,84,2022/12/19,6 轨道板精调

36、,6.1 博格精调技术博格技术实质：点与点之间的三维调整 横向偏差可控制在10mm以内，但纵向偏差可达1020mm；精调器只能横向和竖向调整，轨道板在纵向上无法调整到设计位置；按常规方法架设仪器进行测量，受纵向偏差影响，轨道板的横向和竖向也很难调整到位；利用不等高三脚架；在线路中线上设站；仪器与轨面等高。,85,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术减弱横向调整误差影响的措施：测设GRP网GRP位于线路两侧；GRP点与定位锥一一对应；轨道板铺放在两个GRP点之间；仪器架在GRP点上，通过两点定向。,86,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术GRP平面测

37、量测站尽量靠近轨道中线，左、右线分别布设；用一个盘位按顺时针方向测量，站间搭接3至5个点；一测回：先测CP点，再由远及近测量1015个GRP点，然后再测CP点；测3至4个测回取均值，利用CP点，将GRP点的坐标转换至工程独立坐标系。GRP高程测量使用一把水准尺，用电子水准仪自带程序沿线路逐点测量；每隔300米左右起、闭于CP点，线路上的其它CP点为转点；GRP点按支点测量，每站前后各测量46个GRP点；附合测段间搭接三个点。,87,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术轨道板精调：两点设站 利用不等高三脚架，在GRP点C上架设测地机器人，在GRP点E上架设后视棱镜。,88,

38、2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术轨道板精调：标架标定及精调首块轨道板,89,标定标架,首板精调,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术轨道板精调：搭接设站后视棱镜由GRP点E向后移动1块轨道板的距离，搬站至GRP点D；将测量仪器由GRP点C，向后移动2块轨道板的距离，搬站至GRP点A；将搭接标架4按装到已经精调到位的1号轨道板的第1对承轨台上。三点定向和高程传递,90,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术轨道板精调：精调后续轨道板,91,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术博格精调技术的精度分析：误差累计

39、，引起沉板和浮板；分段闭合，消除沉板和浮板引起的线路起伏。,92,2022/12/19,6 轨道板精调,6.1 博格精调技术博格精调技术的精度分析：,顾及GRP点的绝对精度约为0.8mm，不等高三脚架的设置精度约为0.5mm，则有,绝对精度,主要取决于GRP的相对精度，勉强能达到0.3mm 。,相对精度,93,2022/12/19,6 轨道板精调,6.2 基于轨道的轨道板精调技术利用自定心钢轨模拟装置模拟轨道特征点；钢轨模拟装置具备自定心功能，确保底座中心自动移至轨道中心；棱镜中心刚好位于钢轨顶的设计位置。,94,2022/12/19,6 轨道板精调,6.2 基于轨道的轨道板精调技术精调原理：

40、,Z,dz,Y,X,dy,设计线路,以轨道为基准，确定点与线的位置关系。通过两维移动，将轨道特征点直接调整到线路设计位置。实质：两维调整,线路模型,平曲线模型,线路长模型,dy,竖曲线模型,dz,95,2022/12/19,6 轨道板精调,6.2 基于轨道的轨道板精调技术精调过程：,在合适位置架设全站仪并利用CP设站；在仪器前面第四块轨道板的首端、中间、末端三对承轨台上各放置一个钢轨模拟装置；测量并精调轨道板首、末两端，通过逐步趋近，将其调整到设计位置；测量中间承轨台的三维坐标，将轨道板中部的高程调整到位；重复二、三步，将仪器前面的第3和第2块轨道板调整到位；全站仪后退3块轨道板，设站并精调后

41、续轨道板。,96,2022/12/19,6 轨道板精调,6.2 基于轨道的轨道板精调技术搭接测量：,97,2022/12/19,6 轨道板精调,6.2 基于轨道的轨道板精调技术搭接测量：设站测量搭接点搭接测量，消除搭接误差。,测站,L,S,自由设站确定的线路中心线,搭接改正后的线路中心线,测站,消除错台,错台,98,2022/12/19,6 轨道板精调,6.2 基于轨道的轨道板精调技术精度分析：单纯由测量引起的横向和竖向误差很小，对绝对精度而言，也可以忽略不计，对相对精度而言，满足轨道相对精度要求。,99,2022/12/19,7 通用型强制对中装置,7.1 常规强制对中技术下支腿埋入混凝土中

42、；通过调平螺丝将仪器台调平；仪器台及上支腿浇入砼中；仪器台面板供安装仪器。缺点：体积较大；安装复杂；不易大规模采用。,100,2022/12/19,7 通用型强制对中装置,7.2 通用强制对中装置构成：预埋件；转接头；转接盘；转接杆 。,转接盘,转接杆,预埋件,转接头,101,2022/12/19,7 通用型强制对中装置,7.3 预埋件垂直埋设技术在埋设位置钻孔；用细线将预埋件悬吊在钻孔内；灌注液体速凝浆液；下放预埋件；固定细线；30分钟后可拆除支架。,102,2022/12/19,7 通用型强制对中装置,7.4 使用方法通过转接头对中,强制对中模式一,103,2022/12/19,7 通用型

43、强制对中装置,7.4 使用方法通过转接头对中,强制对中模式二,104,2022/12/19,7 通用型强制对中装置,7.4 使用方法通过转接头对中,105,2022/12/19,7 通用型强制对中装置,7.4 使用方法通过转接盘对中,安装基座,安装棱镜,安装仪器,相当于既有技术的仪器台,106,2022/12/19,7 通用型强制对中装置,7.4 使用方法通过转接杆对中直接安装棱镜、觇标等；高铁上大量采用的CPIII测量标志。,107,2022/12/19,8 高速铁路的变形监测,高速铁路轨道系统对变形有严格要求；必须等到线下工程的变形趋于稳定以后，才能施工无砟轨道；隧道建在基岩中，一般不会发

44、生大的变形；路基和桥涵是变形监测的主要对象；高速铁路对路基和桥涵的沉降，以及桥墩倾斜特别敏感；倾斜量可以通过差异沉降求得；高速铁路变形控制的重点是沉降监测。线下工程施工期间，桥墩、涵管和路基的沉降要全程监测；预测线下工程沉降变形趋势，为确定无砟轨道铺设时间提供依据。,108,2022/12/19,8 高速铁路的变形监测,8.1 沉降监测网布设沉降监测网分基准网和监测网；基准网由基准点和工作基点组成；工作基点于施工准备阶段提前埋设，间隔约200米，采用顶端刻“十”字的圆头标志，便于平面和高程共点。,109,2022/12/19,8 高速铁路的变形监测,8.1 沉降监测网布设监测网在相邻两个工作基

45、点之间布设AB和BA两条符合水准路线，将沉降监测点纳入其中，形成单一水准环A-B-A。,110,2022/12/19,8 高速铁路的变形监测,8.2 精度要求和数据处理原则精度要求变形监测的精度通常取最终变形量的1/101/20；路基工程的变形较大，最大可达几厘米至十几厘米；预测的桥墩理论沉降量通常是1020mm；高速铁路对沉降监测点的观测精度要求是1mm。监测高程 监测高程修正,111,2022/12/19,8 高速铁路的变形监测,8.3 桥梁沉降监测桥梁沉降监测点有两种：一种是承台监测标，另一种是墩身监测标；承台监测标的作用：一是作为过渡点，二是一旦墩身标被破坏，可以利用承台标恢复墩身标，确保监测数据连续；墩身观测标采用墙上水准标志；观测标对角埋设，以便监测桥墩沉降和横向倾斜。,112,侧视图,俯视图,2022/12/19,8 高速铁路的变形监测,8.4 路基沉降监测路基沉降主要包括地基基础沉降和路基本体沉降；路基基础沉降应在施工过程中进行动态连续监测，即边施工边监测，其专用监测设备是沉降板。路基填筑完毕至无砟轨道铺设期间，需对沉降板和沉降监测桩进行定期监测，以判定地基基础和路基本体的沉降变形情况；铺轨完成后，沉降监测桩随工程移交；高速铁路运营期间需继续对路基实施监测。,113,谢谢！,