高速铁路隧道洞内CPⅡ测量方法研究

在目前普遍采用的隧道洞内CPⅡ导线法测量的基础上,提出隧道洞内CPⅡ自由测站边角交会法。重点对洞内CPⅡ自由测站边角交会控制网的网形设计、精度设计,以及外业观测、内业平差精度指标控制等内容进行研究,给出高速铁路隧道洞内CPⅡ自由测站边角交会控制网测量的技术指标,并通过实例进行验证。     

高铁CPⅢ复测高程和相邻点高差较差限差的确定

研究目的:CPⅢ高程网对保证高速铁路无砟轨道高程方向上的静态平顺度具有至关重要的作用。为了确保其测量结果的可靠性,常需进行复测,而目前高铁CPⅢ复测高程和相邻点的高差较差限差一般是基于大量的统计数据给出的,并非经过严密的理论推导。因此,研究CPⅢ复测高程和相邻点高差较差的严密估算原理,对保证在建高铁CPⅢ高程网的建网、复测成果的可靠性具有重要的意义。研究结论:按间接平差原理推导了CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的严密估算模型。并依据该模型,对按德国中视法和中国矩形法施测的CPⅢ高程模拟网进行了仿真计算,其结果与现有高速铁路工程测量规范关于CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定相吻合,为高速铁路工程测量规范有关CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定提供了理论支撑。     

隧道内CPⅡ平面控制网与施工导线网差异探讨

在总结和吸收高速铁路测量新技术、新方法的基础上,我国铁路工程测量建立了"三网合一"的测量理念,高速铁路、普通铁路洞内平面控制测量随即引入了"隧道内CPⅡ平面控制网"这个新概念,隧道内CPⅡ平面控制网在用途、点位埋设、测量时机、数据采集、平差原则、贯通测量等方面,与隧道施工导线网具有显著差异,按照施工导线网测量原则再次施测隧道内CPⅡ平面控制网,很难保证控制网既满足轨道控制网(CPⅢ)测量精度要求又满足无砟轨道施工后建筑界限与隧道线下工程施工现状相一致的复杂要求。应对两者之间的差异进行分析,采取针对性的技术策略,才能确保隧道后续无砟轨道的顺利施工。     

高铁运维阶段CPⅢ平面网复测方法研究与应用

CPⅢ轨道控制网是高铁运维阶段轨道系统静态检查的控制基准,需要定期进行必要的复测,且复测工作仅能在夜间4 h天窗维修时间内进行。为此,提出了通过对相邻CPⅢ点位之间组成的纵横向弦长的变化进行CPⅢ网复测的新方法,推导出了纵横向弦长较差及其限差的计算模型,通过模拟计算确定了CPⅢ网复测的横向和纵向弦长较差限差的建议值分别为±1 mm和±2 mm,并据此进行了复测点位稳定性判定的试验验证。理论分析和试验结果表明,该方法是正确可行的,研究成果对CPⅢ网的复测及相关测量规范的制定和完善有参考价值。     

高速铁路控制网测量三个技术指标的探讨和分析

高速铁路控制网测量有3个非常重要的技术指标:GNSS二次复测与第一次复测较差判别指标、隧道洞外GNSS坐标反算与全站仪实测角度较差的限差判别指标、GNSS坐标反算与全站仪实测并经过投影改正后的距离较差的限差判别指标,但这3个技术指标在《高速铁路工程测量规范》(TB10601—2009)中并未作明确规定。大量实测数据表明,GNSS二次复测与第一测复测坐标较差在5mm内是可被接受的。根据GNSS和全站仪两种不同测量方式的先验中误差,并按照误差传播定律进行公式推导,提出GNSS坐标反算的角度、距离值与全站仪实测结果较差限差的计算公式。通过较差限差公式,可以较为直观地判别GNSS和全站仪两种不同测量方式的结果是否互相吻合。     

高速铁路运营阶段CPⅢ复测方法研究与应用EI北大核心

研究目的:CPⅢ轨道控制网是高速铁路运营维护阶段轨道系统静态检查的控制基准,需要定期进行必要的复测,且复测工作仅能在夜间4h天窗维修时间内进行。现行规范中CPⅢ网的复测方法需要全线复测且必须联测上一级控制点进行分区段测量等特点导致存在复测工作量大、效率低下等问题。发展一种适用于运营维护阶段CPⅢ网复测的新方法并制定合理的点位稳定性判定标准具有非常重要的意义。研究结论:(1)模拟计算确定CPⅢ网复测的横向和纵向弦长较差限差的建议值分别为1 mm和2 mm,并据此进行了复测点位稳定性判定的试验验证。判定方法为:当相邻CPⅢ点间不满足不大于1 mm的横向弦长较差限差时,则至少有一点的稳定性欠佳,为进一步判别,需结合这两点与相邻点间的纵向弦长较差是否大于2 mm来确定。(2)采用横向和纵向弦长较差的相对变化进行点位稳定性判定与现行规范中的复测方法结论一致,证明该方法是可行的,研究成果对CPⅢ网的复测及相关测量规范的制定和完善有参考价值。     

高速铁路运营阶段CPⅢ复测方法研究与应用

研究目的:CPⅢ轨道控制网是高速铁路运营维护阶段轨道系统静态检查的控制基准,需要定期进行必要的复测,且复测工作仅能在夜间4h天窗维修时间内进行.现行规范中CPⅢ网的复测方法需要全线复测且必须联测上一级控制点进行分区段测量等特点导致存在复测工作量大、效率低下等问题.发展一种适用于运营维护阶段CPⅢ网复测的新方法并制定合理的点位稳定性判定标准具有非常重要的意义.研究结论:(1)模拟计算确定CPⅢ网复测的横向和纵向弦长较差限差的建议值分别为1 mm和2 mm,并据此进行了复测点位稳定性判定的试验验证.判定方法为:当相邻CPIII点间不满足不大于1 mm的横向弦长较差限差时,则至少有一点的稳定性欠佳,为进一步判别,需结合这两点与相邻点间的纵向弦长较差是否大于2 mm来确定.(2)采用横向和纵向弦长较差的相对变化进行点位稳定性判定与现行规范中的复测方法结论一致,证明该方法是可行的,研究成果对CPⅢ网的复测及相关测量规范的制定和完善有参考价值.     

洞内自由测站边角交会法代替交叉导线测量CPⅡ控制网的精度分析

通过对洞内自由测站边角交会法外业观测方法的研究和对实测数据严密平差计算后各项精度指标的对比分析,认为其较隧道交叉导线测量有图形强度大、多余观测量多、对中误差微小、无旁折光影响等优势,外业观测精度及平差计算后各项主要精度指标均可达到《高速铁路工程测量规范》中相应等级导线网的精度要求,从而证明利用自由测站边角交会代替交叉导线进行隧道洞内CPⅡ控制网测量可行,这一研究结论可为后续研究及规范的完善提供基础资料。     

高速铁路超长隧道洞内CP Ⅱ测量方法研究

研究目的:控制横向贯通误差,保证隧道准确贯通是隧道控制测量的主要目的。目前洞外GPS网所引起的横向贯通误差已大为减小,对隧道贯通起着决定性作用的是洞内控制测量的方法和精度。隧道洞内CP Ⅱ平面控制测量多采用导线形式,多余观测量少,图形强度低,横向摆动大,建网费用高且制约工期。针对上述问题,本文提出一种基于自由测站边角交会网的CP Ⅱ测量及其数据处理的方法,并对建网方案、测量方法、精度控制及平差计算进行设计和研究。研究结论:(1)本文提出的高速铁路超长隧道洞内CP Ⅱ测量方法可提高控制测量的精度和效率,控制点采用强制对中标志,可消除对中误差,可永久保留;(2)该方法在某高速铁路上进行了现场试验,对比验证了技术设计和研究的可行性,测量成果满足隧道二等的精度要求;(3)该研究成果可用于高速铁路超长隧道施工控制,对现有规范的修改、补充和完善具有一定的参考价值。     

运营高铁精测网复测线上CPⅡ更新判定指标研究

运营高铁精测网复测的核心与难点是线上CPⅡ的稳定性判定与正确更新。在研究分析高铁规范中CPⅡ复测更新指标的基础上,结合多条运营高铁线路复测工程经验,就相邻点间坐标差之差的相对精度易超限的问题,提出新的CPⅡ复测更新判定标准与指标。采用相邻点复测与原测方位角较差分析、CPⅢ自由网平差检核、F检验法,不同方法识别的不稳定点一致,从不同角度论证新的复测更新标准的合理性。理论和实践证明,新的CPⅡ复测更新指标不仅大大减少了点位更新率,且识别出的不稳定点更符合点位实际变动情况,可为相关规范的修订提供参考。     

山西中南部铁路通道南吕梁山特长隧道CPⅢ轨道控制网建网测量

在隧道内进行无砟轨道CPⅢ平面网建网测量,主要包括隧道段CPⅡ加密网控制测量及CPⅢ平面网控制测量两项工作,而解决洞内CPⅡ控制点与洞外CPⅠ(GPS)的联测方案是建网的重点和难点。本文详细地阐述了在山西中南部铁路通道南吕梁山隧道无砟轨道建网中,利用960 m长的5#斜井和较长的4#斜井作附合导线,并利用2#斜井作补充控制,将网型呈三角形布置,提高了控制网的整体精度,并对其中的规范要求以及注意事项作了介绍。     

超长铁路隧道洞内平面控制网横向贯通误差仿真计算分析与应用

当前在建某高原铁路全线有17座20 km以上超长隧道，但我国尚未正式公布超长铁路隧道测量的相关规范要求，仅在某暂行规范中制定了20～25 km的超长隧道横向贯通误差的相关限差。为验证暂行规范中限差的合理性并对长度超过20 km的超长铁路隧道洞内横向贯通中误差的限差提出推荐值，设计进行仿真计算实验。模拟计算3种常用平面控制测量网下各20组20～44 km范围内7种长度的超长隧道在观测精度分别为隧道二等和平面二等精度时的洞内横向贯通中误差，得到以下成果：(1)给出两种不同观测精度下洞内横向贯通中误差的分布情况和限差推荐值；(2)观测精度为平面二等精度时，暂行规范中洞内横向贯通中误差的限差值偏大，且随着隧道长度增加，自由测站边角交会网精度最优；(3)观测精度为隧道二等精度时，暂行规范中隧道洞内横向贯通中误差的限差值偏小，且交叉导线网精度最优。     

对现行铁路规范中GNSS测量规定的一些探讨

对现行《铁路工程测量规范》(TB 10101-2018)和《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)关于GNSS测量的一些规定进行以下3个方面的探讨:(1)《铁路工程测量规范》和《高速铁路工程测量规范》关于异步环闭合差的限差规定不一致,通过大量实测数据的分析,建议限差指标应保持统一,限差为3倍中误差更适宜;(2)对《高速铁路工程测量规范》控制网复测技术指标进行探讨,建议修改复测技术指标以及增设二次复测技术指标;(3)建议增设外业GNSS测量应保证天线标志指向大致同方向的规定。     

高精度陀螺全站仪在长大铁路隧道CPⅡ平面控制网分段建网测量中的应用

为了确保隧道贯通前CPⅡ分段建网的精度,保障隧道的顺利施工,以格库铁路阿尔金山隧道为工程背景,采用高精度陀螺全站仪对洞内CPⅡ平面控制网加测多条陀螺边,并提出了陀螺定向精度观测精度内检核、多条陀螺边定向复核的方法,对陀螺定向边位置的选择、陀螺方位角观测中误差、陀螺方位角观测值的应用区间进行探讨。应用高精度陀螺定向成果对比分析洞内CPⅡ分段控制网成果,从理论上探讨了加测陀螺边对CPⅡ控制网贯通预计精度的影响,解决了隧道贯通前CPⅡ平面控制网精度无法验证的问题,确保了CPⅡ分段建网的精度,总结出一套高精度陀螺全站仪在长大铁路隧道CPⅡ平面控制网分段建网测量中的应用方法,其中包括陀螺定向边间距约2 km、陀螺定向边采用对向观测、每测站数不小于4测回且观测方向平均测角中误差应小于仪器精度(3.6″)、依据陀螺观测计算方位角与导线推算方位角较差值并将成果应用划为三个应用区间、依据陀螺定向观测精度变换权重降低贯通预计值、优化约束平差计算方案等。     

高速铁路CPⅢ平面网复测稳定性判定标准的探讨

基于CPⅢ平面网独有的构网特点,利用参数平差法和协方差传播律,给出CPⅢ平面网复测稳定性判定标准及其严密的计算式,并在此基础上模拟CPⅢ平面网观测数据予以分析,据此确定CPⅢ平面网复测与原测成果的X、Y坐标较差≤±4 mm,且相邻点的复测与原测坐标增量ΔX、ΔY较差≤±2.5 mm。从理论上严密给出高速铁路CPⅢ平面网复测稳定性判定标准,希望能为正在修订的高速铁路工程测量规范所采纳。     

长大隧道洞内平面控制网型研究

我国铁路、公路、市政、水利等工程长大隧道越来越多,使用的测量仪器和技术也越来越先进,但有些长大隧道贯通精度不高,甚至贯通偏差过大,侵入限界从而导致改线或返工,影响工程质量且浪费巨大。为保证隧道准确贯通,针对隧道洞内施工导线测量方法和网型进行深入研究,并对多条隧道洞内导线测量实测数据进行对比验证。研究及实践结果表明,隧道掘进阶段洞内控制导线不宜采用自由测站边角交会方式,而隧道贯通后洞内CPⅡ导线可以采用自由测站边角交会方式,最后提出了最佳的导线网型进行隧道洞内控制测量。     

运营期高铁精测网“逆向”复测及其数据处理新技术研究

针对当前运营期高铁精测网复测及其数据处理分析过程中存在的问题,提出一种“逆向”复测方法。所谓“逆向”复测方法,就是先进行CPⅢ平面和高程网的复测,且在CPⅢ平面网复测时同步联测线上CPⅡ点,在CPⅢ高程网复测时同步联测线上水准点,该方法可以省略线上CPⅡ网和水准网的复测环节;然后以复测过的线上CPⅡ点和水准点的复测结果,对CPⅠ和CPⅡ的GNSS联合网以及线上和线下的高程联合网进行复测与约束平差,以达到对线下CPⅠ网和线路水准基点网进行复测的目的。该方法已经在国铁集团广州局的多条运营期高速铁路精测网复测中成功应用,具有精度高、CPⅢ网复测成果与原测成果吻合度好和复测效率高等技术优势。     

兰渝铁路兰州至广元段精密工程控制测量技术体系及特点

兰渝铁路精密工程控制测量技术体系的建立贯穿了我国铁路精密工程控制测量标准从建立到逐步完善的全过程。为给类似铁路项目测量方案的设计与实施提供参考和借鉴,结合兰渝铁路兰州至广元段建立的精密工程控制网技术体系,从全线统一的"三网合一"的测量技术体系、基于CGCS2000的平面坐标基准、工程独立坐标系、符合工程实际的水准基点平差方案、地震对测量控制网造成影响的评估、长大隧道洞内CPⅡ控制网建网及其分段测量方法等方面进行研究和论述。研究结论及实践经验对于丰富和完善铁路精密工程控制测量标准具有一定意义。     

高铁长大隧道洞内CPII网分多段建网方案探讨

现行高速铁路测量规范中规定:无砟轨道隧道洞内CPII控制网应在隧道贯通后一次性进行建网测量。然而,由于施工工期紧,一些高铁长大隧道洞内CPII控制网不得不分多段进行建网测量。以宝峰隧道洞内CPII控制网分三段建网为例,提出高速铁路长大隧道洞内CPII控制网分多段建网的测量技术,并且进行分析探讨。利用提出的自由测站边角交会网和交叉导线网混合构网的方法,以及段与段之间搭接数据顺推处理的技术,能够建立满足精度要求的洞内CPII控制网,并且避免各段单独建网时搭接误差大而难以处理的风险。该方案值得在高速铁路长大隧道洞内CPII控制网分多段建网时应用。     

隧道GNSS施工控制网复测若干问题探讨

隧道GNSS施工控制网是保证隧道准确贯通的基础,施工过程中要对其进行周期性复测,确保其成果的稳定性,但目前没有一套合适的复测成果可靠性评价指标可供参考。利用多个已建成和在建隧道施工控制网测量实践数据,对隧道施工控制网的复测方法、复测精度、控制点稳定性评价指标等问题进行分类统计比较和分析探讨,提出采用绝对位置法与相对关系法相结合的综合判断法甄别不稳定控制点,并给出控制网复测精度及控制点稳定性判别指标,为隧道GNSS施工控制网复测标准修订提供借鉴参考。