第二节 精密测量
一、准备工作
1.劳动组织
（1）劳动力组织方式：采用测量组组织模式。
（2）人员配置表见表2.2.1。
表2.2.1 人员配置表
续上表
2.设备配置
设备配置见表2.2.2。
表2.2.2 设备配置表
3.材料要求
材料要求见表2.2.3。
表2.2.3 材料表
4.内业技术准备
作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
土建单位站场基本成形后，从业主获取线路的CPⅡ交桩资料，接触网施工图纸到达后，与站场施工单位联系，索取站场资料，依据CPⅡ资料，计算基坑定位、线路中心线对应的测量数据表。
（1）路肩高程计算：
H=Hd+L·i（m）
式中 H——支柱点路肩高程；
Hd——变坡点高程；
L——支柱点至变坡点距离；
i——坡度（‰）。
（2）竖曲线计算公式：
式中 y——竖曲线支距；
T——切线长；
L——支柱点到竖曲线始、终点距离；
R——15000m。
Δi——相邻坡段坡度代数差的绝对值；Δi=|i1-i2|。
（3）曲线偏角计算：
①圆曲线夹角计算公式（图2.2.1）
T=R·tan（α/2） L=R·α·π/180
C=2R·sin（r/2） 由三角关系可得r=2β
β=L·90/Rπ 此即为圆曲线上任一点处弦线与切线的夹角公式。
其中 T——切线长；
L——曲线长；
R——圆半径；
C——弦长；
r——圆心角。
图2.2.1 圆曲线夹角计算
②缓和曲线夹角计算公式（图2.2.2）
弦长计算公式
C=L-L3/（90·R2）+L5/（3888·R4）
β=L2·180/（6R·L0·π）
且图中夹角关系为：β2∶β1∶β=3∶2∶1
其中L——缓和曲线上任一点与ZH点的弧长；
L0——缓和曲线长；
R——圆曲线半径；
C——缓和曲线上任一点与ZH点的弦长。
图2.2.2 缓和曲线夹角计算
（4）坐标计算
由于使用全站仪进行坐标放样测量，所以必须先将各点坐标计算完成才能进行放样测量。
①方位角计算及平面坐标计算（图2.2.3）
如图2.2.3：已知A、B两点在坐标系统中的坐标，则可求得其方位角α；
tanα=Δy/Δx=（y2-y1）/（x2-x1）则AB延长线上一点C点，其坐标为：
Xc=cosα·L+XA Yc=sinα·L+YA
由此可得直线AB上任一点P的坐标计算公式为：
Xp=cosα·Lp+XA Yp=sinα·Lp+YA
其中：α为这条直线在极坐标系统中的偏角，L为点P到点A的距离。
②缓和曲线坐标计算（图2.2.4）
由已知条件，依据起点坐标、交点坐标采用坐标反算求得切线方位角。
根据已知条件及求得的方位角计算出ZH点坐标。
图2.2.3 方位角计算及平面坐标计算
利用缓和曲线的偏角公式β=L2·180/（6R·L0·π）计算出此段弧长的偏角。
计算出此段弧长所对弦长C=L-L3/（90R2）+L5/（3888R4）
计算弦长的方位角，曲线为右转时等于曲线切线的方位角加偏角β（曲线左转时等于曲线切线的方位角减偏角β）。
由已知条件以ZH点为起点，方位角已知，弦长已知，则可以根据（公式一）算出HY点坐标。
图2.2.4 缓和曲线坐标计算
③圆曲线坐标计算（图2.2.5）
进入圆曲线时原理同缓和曲线计算中所述。起点应该从HY点开始。
应先求出HY点的切线方位角&=3β+该曲线的切线方位角（即ZH点处切线的方位角）。
求出HY点至圆曲线上一点C点的弧长的偏角β3=L·90/R·π（L：为此段弧长，R：圆半径）。
求出该段弧长所对的圆心角r=2β3。
计算出该段弦长C1=2R·sin（r/2），则弦长的方位角=&+β3
图2.2.5 圆曲线坐标计算
已知HY点坐标、弦长方位角及弦长可算出点C坐标，同理可求得圆曲线上任意一点坐标值。
从HY点起可以计算到YH点终。
YH—HZ段的缓和曲线坐标的计算方法同前所述，就是有一处变化，原弦长的方位角是曲线切线方位角加缓和曲线的偏角，YH—HZ段弦长的方位角等于曲线切线方位角减缓和曲线的偏角。
5.外业技术准备
修建或租赁生活及办公房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。
二、施工程序与工艺流程
1.施工程序
（1）施工测量一般包含地面站场、区间路基段。
（2）施工程序为：施工准备→资料交接→内业计算→中线测量及水准测量→放样打桩→内业资料整理→进行下一处测量。
2.工艺流程（图2.2.6）
图2.2.6 工艺流程图
三、施工步骤
1.施工准备
在取得正式线路设计图纸后，开工前，须组织有监理和站前施工单位共同参加的资料交接，现场共同办理线路基桩以及其他资料的交接手续。交桩内容包括：直线（ZD）和曲线（ZH、HY、QZ、YH和HZ）；永久性水准基点和增设的临时性水准基点；中桩里程表，统一里程表，统一里程与施工里程对照表，坡度表与水准点表，设计提供的导线点桩坐标及其位置分布表，相关的设计变更内容。交桩完毕后双方互相确认签字。
2.施工工艺
（1）中线测量（坐标放样法）
沿左线线路中心丈量，右线支桩与左线互相对应。
图2.2.7 测量放样示意图
①坐标计算
根据站前交付的线路资料，采用前面介绍的坐标计算方法算出接触网支柱处的坐标值及支柱处线路中心桩的坐标值。
②坐标放样
计算完成后可以到现场用全站仪进行杆位和中心桩的放样操作。
a.全站仪置镜于导线点A，反射棱镜置于点B，各自对中调平；在全站仪中输入置镜点A的坐标值，后视B点，输入B点坐标，对准棱镜中心，点观测按纽发射激光，从目镜观察激光反射情况确定已经对准棱镜中心，最后再按确定按纽，完成坐标系统的建立。
b.建立了坐标系统后，可以通过全站仪对所有目测外围内的点进行坐标放样；在全站仪主菜单选择坐标放样，输入C点放样坐标值，则屏幕上自动显示目镜与C点处的水平夹角β，按提示转动目镜直至屏幕显示夹角为0°，将棱镜置于AC线上，用目镜观测棱镜进行粗测，则屏幕上显示棱镜位置与C点的距离差，通过不断调整棱镜位置使屏幕显示距离差为0，则定位棱镜进行调平，最后再将目镜对准棱镜中心进行精测复核，从而完成对C点的坐标放样；在C点处用木桩和铁钉做好标记，同时在C点1m的顺横线路各打两个辅桩，A′、B′、C′、D′见附图，并且做好数据记录。
图2.2.8 现场测量示意图
c.下一个点D的位置同理可以确定。超出目测范围需转镜时，必须按照①中步骤重新建立坐标系统，然后再开始放样。
d.曲线坐标放样时，与以上步骤相同，放样过程中数据输入要准确，要注意经常复核，转点时尤其要注意重新建立坐标系统各步骤的先后顺序，确保最后放样结果的准确无误。
e.测量要求的确定：接触网杆位所对线路中桩位置和接触网杆位中心位置，都可以通过以上步骤确定。
（2）水准测量（可分别采用水准仪和全站仪）
①用水准仪测量
采用水准闭合测量法，即从一个已知高程的水准点开始，沿路基测出支柱处各桩橛的高程，并连续测至另一已知高程的水准点，进行闭合检查。
a.将测站设于几个跨距之中心，近仪器支柱点为中视点，远仪器支柱点为前、后视点。
b.支柱点处竖好塔尺，仪器调整，对中读取塔尺的读数，并做好记录。
图2.2.9 现场测量图
c.现场计算：
仪器高程=后视点高程+后视读数
中视高程=仪器高程-中视读数
转点高程=仪器高程-前视读数
实测高差h测=∑a-∑b
原有高差h原=∑B-∑A
d.调整：
当闭合差在允许闭合差范围时，则认为测量精度合格。此时，闭合差应在各点高程进行调整。调整的方法，反其符号，按距离的长短或比例进行调整。
e.记录：填写水准测量记录表。
②用全站仪测量
在用全站仪进行中线测量时，当用目镜对准棱镜中心时，屏幕上除了显示放样点坐标外还有棱镜所处位置的高程，所以可以把水准测量和中线测量揉合在一起，与中线测量的区别只是在起测点的选择有所不同。
a.如图2.2.10所示，选择起测点A、B时应该靠近水准点，在建立坐标系统之前首先置镜A点，后视水准点得到A点的高程，然后再建立坐标系统，则以A点为中线和水准测量的起测点，当全站仪确定每个杆位时，仪器自动显示出该处的高程。
b.转点时同理也应先得出新坐标系统起测点的准确高程，测量过程中遇到水准点须经常复核，以确保测量准确无误。
c.根据复核结果，对各处高程进行适当调整，并且做好记录，填写水准测量记录表。
图2.2.10 测量示意图
四、技术要求
1.基坑定位测量，依据站前单位提供的CPⅢ为依据，利用全站仪测量。
2.在使用全站仪测量前，务必检查并确认该仪器各项功能运行正常，不可将仪器浸入水中。
3.当架设仪器时，尽可能用木质三脚架，因为金属三脚架可能会产生振动，从而影响测量精度。
4.经常检查基座上的校正螺栓，确保基座上的固定钮锁好，基座上的中心固定螺栓旋紧。
5.在一般运输中，应尽可能减轻振动，剧烈振动可能导致测量功能受损。
6.搬动仪器时，必须握住提手。
7.长时间将仪器放置在高温环境，可能对仪器的使用产生不良影响。
8.仪器和棱镜任何形式的温度突变，都可能导致测程的缩短。要使仪器逐渐适应周围的温度后方可使用。
9.在作业之前，检查电池电压是否满足要求；在电源打开期间，不要将电池取出。
10.仪器从仪器箱取出或装入仪器箱时，应握住仪器提手和底座，不要握住显示单元的下部。
五、质量控制及检验
1.质量控制
（1）现场交桩
①交接桩以管界外第一个转点桩开始或终止；
②按图表直接逐点点交，均应作好详细记录；
③交接桩手续要完善，各种数据要反复核准；
④各种桩橛标志要明显，标桩书写要工整并符合规定。
（2）纵向测量
支柱纵向测量时，每个中桩既是起测点，又是终点。
（3）中线测量
①全站仪的对中、调平、保养须执行有关的程序和规程；
②所用全站仪须经过年度检修；
③仪器必须稳定，脚架踩入土中，拧紧脚架上固定螺旋及仪器连接螺旋；
④围绕仪器走动脚步要轻，切忌用手扶压仪器及脚架，操作各部螺旋，要手轻、心细，动作平稳，观测时不要骑跨脚架；
⑤目标必须竖直，瞄准时尽量照准其下部，用十字丝交点分目标，并注意消除视差；
⑥看镜人读出读数，记录人要马上复诵，读数记录要准确。
（4）水准测量
①测量前，仪器须检验校正；
②测量中，尽可能使前、后视距相等，视线长度以50～100m为宜；
③为减少大气折光的影响，视线应离开地面0.3m以上，中午前后应避免观测；
④仪器和尺垫应安置在坚实地面，并踏实脚架和尺垫；
⑤观测和读数时应精心对光，消除视差影响；
⑥观测时，须撑伞保护仪器，防止日光照射以免仪器结构局部温度的升高而影响视线的水平和测量精度；
⑦水准尺必须扶直，转站时，前视点的尺垫不应移动，可将尺子放在尺垫上，保持尺垫顶部与水准尺底部不应沾泥土；
⑧使用塔尺，要经常注意接头处是否完全拉出后又向下脱落（称落尺）的现象。
（5）基坑中心定位
①基坑定位桩，标高应用水准仪测量，力求精确度。
②测量时要用钢尺确保精度。
③每个基坑应做详细记录作为开挖和浇筑基础的复核依据。
2.质量检验
（1）测量要求符合《客运专线铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准》〔2010〕。
（2）计算要求：中间过程及最后结果精确到mm。
（3）支柱纵向测量要求：
①距离测量允许误差为1/2000。
②丈量用钢尺，尺面要直，拉力均匀，一般每链30m，拉力为49～98N。
（4）中线测量要求：
①全站仪的对中误差不越过2mm，整平误差不超过1格；
②允许闭合差（δ）直线转点（含曲线起迄点）的左右方向偏差不大于距置镜长度的1/20000，长度长于400m时亦不应大于20mm；
③“⊕”标记应做在线路中心处的轨枕上或平整的道砟上；
④桩顶应与路基平，并覆盖上道砟，以防碰动或丢失；
⑤在石质地段，可在路基上用红漆画“⊕”标记，代替木桩。
⑥允许闭合差（δ）：曲线长度小于500m时不大于30mm；曲线长度等于500m时不大于50mm。
（5）水准测量要求
①允许闭合差：
式中 L——符合水准路线长度，mm。
②前、后视距离应相等，其不等差不得超过4m。最大视距不得超过100m。
③记录要整洁、清晰，不得涂抹，错误处可用铅笔划去保持原始资料，以便核查。
六、安全及环保要求
1.安全要求
（1）对运输人员的车辆进行定期检查、养护、维修；
（2）车辆在运行过程中，必须严格遵守《中华人民共和国道路交通安全法》中机动车行驶安全要求，严禁超速行驶；
（3）为保证施工测量的安全，现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场安全工作；
（4）在桥梁等高处边缘处测量时，应安排专人进行安全监护，必要时应作好专项安全措施；
（5）坚持班前进行安全教育制度，要有针对性安全技术交底各布置专项安全措施。
2.环保要求
（1）生产中的废弃物应集中收集，如电池等，运到当地环保部门规定的地点弃置；
（2）按照环保部门要求，集中处理测量及生活中产生的污水及废水；
（3）测量定位使用的桩橛应集中收集；
（4）油漆罐密封完好，避免泼洒。