CN104776837A - 站场改造施工中线下工程精密测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种站场改造施工中线下工程精密测量方法，其特征是在站场施工范围的外侧两端，自一端向另一端依次布设站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄，利用GPS技术测定。将各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄附合到已知的基础平面控制网CPI和线路平面控制网CPII内，有效减少后期全站仪引测站场施工控制网起算点带来的精度损失，同时实现所使用的平面控制测量网统一于同一个平面控制网。本发明用于提高站场线下工程施工测量精度及满足施工要求，解决在站场线下施工测量时，存在导线点通视性较差、测量精度较低、难以满足整体施工测量要求的技术问题。

Description

站场改造施工中线下工程精密测量方法

本申请是申请号：2013102990336，申请日为2013年7月16日，发明名称为一种站场改造施工中线下工程精密测量方法，申请人为中铁四局集团建筑工程有限公司的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种站场改造施工中线下工程精密测量方法，更具体地说尤其是一种站场线下改造施工中的精密测量方法。

背景技术

随着我国国民经济的迅速发展，对铁路的交通运输能力要求也不断提高，新建铁路客运站、对既有铁路站场的改造已经成为现阶段提高铁路运输能力的重要解决方案。在新建站场或既有站场改造线下施工中，由于施工环境的复杂性，对施工测量的精度要求也更加严格，那是因为线下工程施工与轨道工程施工不能同步进行，如果线下施工测量精度较低，那么就会出现线下工程与轨道工程净空界限不足和错开等技术事故。此外，站场线下工程施工时，控制点保持时间较短，需要多次恢复控制网，如果选择布网方式不恰当，就会对控制网点位误差和点位相对误差产生严重影响。从而影响多次放样的数据在几何量上的衔接。因此，采用精密测量方法是顺利完成站场线下工程的必然选择途径。目前，在国内对站场线下工程测量主要采用技术方案如下：首先布设控制网。主要有两种类型：第一种是基于附合导线或闭合导线加密网的布网，第二种是基于GPS加密布网。然后，根据所布设的控制网，利用全站仪放样。放样方法主要有两种：一种是采用全站仪架设一个已知点后视定向一条边的放样，另一种是采用全站仪后方交会自由设站法放样。最后完成对站场的测量工作。

在站场线下施工测量中，采用传统的布网方式和放样方法来测量主要存在以下技术不足：在布设控制网方面，传统的附合导线或闭合导线布网主要存在的问题是导线网几何条件少，结构强度低，多次恢复控制网使得网形变化较大；采用GPS测量技术，主要存在的问题是受站场环境影响GPS信号质量较差及短基线GPS控制点精度较低。在放样方面，传统的放样方法存在的缺点是放样时定向边长较少，校核条件较少，后方交会容易产生危险圆。由于站场施工中存在施工范围小、障碍物多、交叉作业多等不利因素的干扰，容易造成站场内控制点被破坏、控制点间通视性较差。因此，采用传统的布网方式和放样方法很难满足站场线下施工的测量精度要求，进而影响站场整体施工的顺利进行。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种用于提高站场线下工程施工测量精度及满足施工要求的站场改造施工中线下工程精密测量方法，以解决在站场线下施工测量时，存在导线点通视性较差、测量精度较低、难以满足整体施工测量要求的技术问题。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明站场改造施工中线下工程精密测量方法的特点是按如下步骤进行：

a、布设线下工程站场施工控制网

布设各控制点，选择离线路中心50-100米范围内，冻土以下30cm无空洞和流沙的持力层上，采用现浇混凝土包不锈钢十字丝桩布设包括：在站场施工范围的外侧两端，自一端向另一端依次布设站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄，构成站场外施工控制网；在站场施工范围内选择覆盖站场区域的站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄和P₅；保持相邻控制点和相间控制点之间为通视，构成站场内施工控制网；

b、测定各站场外控制点A₁、A₂、A₃、A₄的坐标

将各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄附合到已知的基础平面控制网CPI和线路平面控制网CPII内；按照三等GPS测量规范对各站指场外控制点进行静态观测及数据处理，测定得到各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄的坐标分别为A₁(XA₁,YA₁)、A₂(XA₂,YA₂)、A₃(XA₃,YA₃)和A₄(XA₄,YA₄)，使其达到线路平面控制网点的精度要求；

c、利用高精度全站仪对站场施工控制网进行外业观测

全站仪使用标称精度测角不大于2″，测距不大于2mm+2ppm的精密测量仪器，用单导线将站场内施工控制网与站场外施工控制网相连接，按照四等导线规范，采用全站仪往返观测得到：

边长：A₂P₁、P₁P₂、P₁P₃、P₂P₃、P₂P₄、P₃P₄、P₃P₅、P₄P₅和P₅A₃；

角度：∠A₁A₂P₁、∠A₂P₁P₂、∠A₂P₁P₃、∠P₁P₂P₃、∠P₁P₂P₄、∠P₁P₃P₂、

∠P₁P₃P₄、∠P₁P₃P₅、∠P₃P₄P₂、∠P₃P₄P₅和∠P₄P₅A₃；其中角度为沿观测前进方向左角。

d、整体网平差

以站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄的坐标为起算点数据，检查站场施工控制网内各导线方位角闭合差及导线全长闭合差均满足限差要求后，对由各控制点A₁、A₂、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、A₃、A₄构成的站场施工控制网进行整体平差；平差后所得的站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅等点位中误差均应满足横向点位中误差Mx不大于±15mm和纵向点位中误差My不大于±15mm；所得站场内控制点坐标分别为：P₁(X₁，Y₁)、P₂(X₂，Y₂)、P₃(X₃，Y₃)、P₄(X₄，Y₄)和P₅(X₅，Y₅)。

e、利用全站仪对放样点进行放样

全站仪使用标称精度测角不大于2″，测距不大于2mm+2ppm的精密测量仪器。

当全站仪架设在站场内控制点P₁位置处时，计算P₁P与P₁A₁、P₁P₂、P₁P₃三条定向边的边长关系，最多可能有三条定向边小于P₁P边。

当全站仪架设在站场内控制点P₂位置处时，计算P₂P与P₂P₁、P₂P₄、P₂P₃三条定向边的边长关系，最多可能有三条定向边小于P₂P边。

当全站仪架设在站场内控制点P₃位置处时，计算P₃P与P₃P₁、P₃P₄、P₃P₂、P₃P₅四条定向边的边长关系，最多可能为四条定向边小于P₂P边。

总计最多有十条定向边，满足定向边长大于放样边长时进行定向放样；根据放样点精度要求，及现场通视情况，全站仪分别架设在站场内控制点P₁、P₂、P₃定向与其通视的点，放样出站场内控制点最多有十个成果点，取十个成果点的几何中心点为最终成果点。

设置在站场外控制点A₁与A₂之间，以及在A₃与A₄的间距为250-350米，保证GPS测量的精度和导线测量时的通视性能；设置在站场外控制点A₂与站场内控制点P₁之间，以及在P₅与A₃的间距为200-300米并通视；在各站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄和P₅之间，相邻和相间为通视，构成站内三角网；相邻各站场内控制点之间距离为100-200米。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明在站场施工范围的外侧两端，自一端向另一端依次布设站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄，利用GPS技术测定。将各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄附合到已知的基础平面控制网CPI和线路平面控制网CPII内，有效减少了后期全站仪引测站场施工控制网起算点带来的精度损失，同时实现所使用的平面控制测量网统一于同一个平面控制网。

2、相对已有技术中导线网校核条件少，几何结构差；本发明采用了站场施工范围内相邻控制点和相间控制点之间为通视，构成的站场内施工控制网，用单导线将站场内施工控制网与站场外施工控制网相连接。其目的是全站仪对站场施工控制网进行外业观测时，针对站场内施工控制网增加多余观测，提高了控制网整体精度和控制点的通视性。同时也减少了总体外业观测强度，降低了控制网进行整体严密平差的技术难度。

3、本发明方法采用多次换站、多次定向相关的站场内控制点对同一待放点进行多次放样取几何中心点，严格控制放样边长和定向边长比例，多次多余观测，有效减少了仪器和人为造成的误差，避免粗差，提高观测成果的精度，达到精密测量的要求。

4、本发明融合了全站仪技术和GPS技术，合理地布设站场施工控制网和改进放样方法，提高网形和放样的可靠性，达到站场施工中线下工程的精密测量要求。

5、本发明方法同样可以应用于高铁、地铁、隧道的测量以及地理测绘等其它领域。

附图说明

图1为本发明中布设站场施工线下工程施工控制网方法示意图；

图2为本发明中全站仪测量技术对放样点进行放样方法示意图；

图3为本发明中全站仪测量放样对成果点最终取值方法示意图；

图中标号：1站场区域；2待放样点，3多次放样的点群，4最终几何成果点。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中站场改造施工中线下工程精密测量方法是按如下步骤进行：

1、布设线下工程站场施工控制网

考虑到多期恢复站场施工控制网时，起算数据的误差对导线相对点位的精度影响，按照线路平面控制网CPII埋设要求在站场施工范围外埋设多个控制点。具体实施方法是：在站场施工范围的外侧两端，自一端向另一端选择离线路中心50-100米范围内，冻土以下30cm无空洞和流沙的持力层上，采用现浇混凝土包不锈钢十字丝桩且不容易被人为破坏的区域依次布设：站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄，构成站场外施工控制网。

考虑到站场施工环境内施工范围较小，控制点容易受到破坏，通视性较差等不利因素，本实施例在站场施工范围内合理布设短边长多边形网，根据网形自身特征，观测时增加校核条件的方法，提高整体网精度，增加通透性满足施工要求。具体实施方法是：在站场施工范围内选择选择冻土以下30cm无空洞和流沙的持力层上，采用现浇混凝土包不锈钢十字丝桩且不容易被人为破坏的区域布设覆盖站场区域1的站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄和P₅；保持相邻控制点和相间控制点之间为通视，构成站场内施工控制网。

2、测定各站场外控制点A₁、A₂、A₃、A₄的坐标

为了达到线路平面控制网CPII精度要求，同时使得所使用的平面控制测量网统一于同一个平面控制网，进而减少了后期用全站仪引测加密时起算点带来的精度损失。本实施例中采用GPS测量的起算点。具体实施方法是：将各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄附合到已知的基础平面控制网CPI和线路平面控制网CPII内；按照三等GPS测量规范对各站指场外控制点进行静态观测及数据处理，测定得到各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄的坐标分别为A₁(XA₁,YA₁)、A₂(XA₂,YA₂)、A₃(XA₃,YA₃)和A₄(XA₄,YA₄)，使其达到线路平面控制网点的精度要求。

3、利用高精度全站仪对站场施工控制网进行外业观测

为了提高多期恢复的站场施工控制网的绝对精度，降低了不同期布网放样数据在几何量上的衔接误差，本实施例采用全站仪对站场施工控制网往返测边测角附合于站场外施工控制网。具体实施方法是：用单导线将站场内施工控制网与站场外施工控制网相连接，按照四等导线规范，全站仪使用标称精度测角不大于2″，测距不大于2mm+2ppm的精密测量仪器；

往返观测得到：

边长：A₂P₁、P₁P₂、P₁P₃、P₂P₃、P₂P₄、P₃P₄、P₃P₅、P₄P₅和P₅A₃；

角度：∠A₁A₂P₁、∠A₂P₁P₂、∠A₂P₁P₃、∠P₁P₂P₃、∠P₁P₂P₄、∠P₁P_3P2、

∠P₁P₃P₄、∠P₁P₃P₅、∠P₃P₄P₂、∠P₃P₄P₅和∠P₄P₅A₃；

其中角度为沿观测前进方向左角。

4、整体网平差

为了提高站场施工控制网的整体精度，采用武汉大学科傻平差软件进行整体网严密平差。具体实施方法是：以站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄的坐标为起算点数据，检查站场施工控制网内各导线方位角闭合差及导线全长闭合差均满足限差要求后，对由各控制点A₁、A₂、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、A₃、A₄构成的站场施工控制网进行整体平差；平差后所得的站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅等点位中误差均应满足横向点位中误差Mx不大于±15mm和纵向点位中误差My不大于±15mm；所得坐标分别为：P₁(X₁，Y₁)、P₂(X₂，Y₂)、P₃(X₃，Y₃)、P₄(X₄，Y₄)和P₅(X₅，Y₅)。

5、利用高精度全站仪对放样点进行放样

为了提高放样精度，全站仪使用标称精度测角不大于2″，测距不大于2mm+2ppm的精密测量仪器。为了增加多余观测，减少粗差，有效提高放样精度和可靠性。采用多次换站、多次定向相关的站场内控制点对同一待放样点进行多次放样，以一待放样点P为例，图2中所示为待放样点2。

当全站仪架设在站场内控制点P₁位置处时，计算P₁P与P₁A₁、P₁P₂、P₁P₃三条定向边的边长关系，最多可能有三条定向边小于P₁P边。

当全站仪架设在站场内控制点P₂位置处时，计算P₂P与P₂P₁、P₂P₄、P₂P₃三条定向边的边长关系，最多可能有三条定向边小于P₂P边。

当全站仪架设在站场内控制点P₃位置处时，计算P₃P与P₃P₁、P₃P₄、P₃P₂、P₃P₅四条定向边的边长关系，最多可能为四条定向边小于P₂P边。

总计最多有十条定向边，满足定向边长大于放样边长时进行定向放样；根据放样点精度要求，及现场通视情况，全站仪分别架设在站场内控制点P₁、P₂、P₃定向与其通视的点，放样出站场内控制点最多有十个成果点，即图3所示的多次放样的点群3，取十个成果点的几何中心点为最终成果点，即最终几何成果点4。

具体实施中，设置在站场外控制点A₁与A₂之间以及A₃与A₄的间距为250-350米，保证GPS测量的精度和导线测量时的通视性能；设置在站场外控制点A₂与站场内控制点P₁之间以及P₅与A₃的间距为200-300米并通视；在各站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄和P₅之间，相邻和相间为通视，构成站内三角网；相邻各站场内控制点之间距离为100-200米。

Claims (1)

1.一种站场改造施工中线下工程精密测量方法，其特征是按如下步骤进行：

a、布设线下工程站场施工控制网

布设各控制点，选择离线路中心50-100米范围内，冻土以下30cm无空洞和流沙的持力层上，采用现浇混凝土包不锈钢十字丝桩布设包括：在站场施工范围的外侧两端，自一端向另一端依次布设站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄，构成站场外施工控制网；在站场施工范围内选择覆盖站场区域的站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄和P₅；保持相邻控制点和相间控制点之间为通视，构成站场内施工控制网；

b、测定各站场外控制点A₁、A₂、A₃、A₄的坐标

将各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄附合到已知的基础平面控制网CPI和线路平面控制网CPII内；按照三等GPS测量规范对各站指场外控制点进行静态观测及数据处理，测定得到各站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄的坐标分别为A₁(XA₁,YA₁)、A₂(XA₂,YA₂)、A₃(XA₃,YA₃)和A₄(XA₄,YA₄)，使其达到线路平面控制网点的精度要求；

c、利用高精度全站仪对站场施工控制网进行外业观测

全站仪使用标称精度测角不大于2″，测距不大于2mm+2ppm的精密测量仪器，用单导线将站场内施工控制网与站场外施工控制网相连接，按照四等导线规范，采用全站仪往返观测得到：

边长：A₂P₁、P₁P₂、P₁P₃、P₂P₃、P₂P₄、P₃P₄、P₃P₅、P₄P₅和P₅A₃；

角度：∠A₁A₂P₁、∠A₂P₁P₂、∠A₂P₁P₃、∠P₁P₂P₃、∠P₁P₂P₄、∠P₁P₃P₂、

∠P₁P₃P₄、∠P₁P₃P₅、∠P₃P₄P₂、∠P₃P₄P₅和∠P₄P₅A₃；其中角度为沿观测前进方向左角；

d、整体网平差

以站场外控制点A₁、A₂、A₃和A₄的坐标为起算点数据，检查站场施工控制网内各导线方位角闭合差及导线全长闭合差均满足限差要求后，对由各控制点A₁、A₂、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、A₃、A₄构成的站场施工控制网进行整体平差；平差后所得的站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄、P₅等点位中误差均应满足横向点位中误差Mx不大于±15mm和纵向点位中误差My不大于±15mm；所得站场内控制点坐标分别为：P₁(X₁，Y₁)、P₂(X₂，Y₂)、P₃(X₃，Y₃)、P₄(X₄，Y₄)和P₅(X₅，Y₅)；

e、利用全站仪对放样点进行放样

全站仪使用标称精度测角不大于2″，测距不大于2mm+2ppm的精密测量仪器；

当全站仪架设在站场内控制点P₁位置处时，计算P₁P与P₁A₁、P₁P₂、P₁P₃三条定向边的边长关系，最多可能有三条定向边小于P₁P边；

当全站仪架设在站场内控制点P₂位置处时，计算P₂P与P₂P₁、P₂P₄、P₂P₃三条定向边的边长关系，最多可能有三条定向边小于P₂P边；

当全站仪架设在站场内控制点P₃位置处时，计算P₃P与P₃P₁、P₃P₄、P₃P₂、P₃P₅四条定向边的边长关系，最多可能为四条定向边小于P₂P边；

总计最多有十条定向边，满足定向边长大于放样边长时进行定向放样；根据放样点精度要求，及现场通视情况，全站仪分别架设在站场内控制点P₁、P₂、P₃定向与其通视的点，放样出站场内控制点最多有十个成果点，取十个成果点的几何中心点为最终成果点；

设置在站场外控制点A₁与A₂之间，以及在A₃与A₄的间距为250-350米，保证GPS测量的精度和导线测量时的通视性能；设置在站场外控制点A₂与站场内控制点P₁之间，以及在P₅与A₃的间距为200-300米并通视；在各站场内控制点P₁、P₂、P₃、P₄和P₅之间，相邻和相间为通视，构成站内三角网；相邻各站场内控制点之间距离为100-200米。