浅析跨铁路转体桥测量控制技术

刘海越

摘要：介绍跨铁路转体桥的特点和存在的问题，分析传统的测量控制方法的不足，提出了应用现代化技术的必要性。针对跨铁路转体桥测量控制技术的相关问题进行探讨和分析，概述跨铁路转体桥测量控制技术关键问题，并结合实际案例探讨跨铁路转体桥测量控制技术的应用。最后提出完善跨铁路转体桥测量控制技术的建议，以期提高跨铁路转体桥施工的安全性和效率。

关键词：跨铁路转体桥；测量控制技术；测量精度；测量误差

0   引言

随着铁路交通的不断发展，跨铁路转体桥的建设日益增多。然而，由于跨铁路转体桥所在的区域通常交通繁忙，地形复杂，地形起伏大，给施工带来了很大困难的同时，也给桥梁测量控制工作带来了很大挑战。传统的测量控制方法需要大量人力、物力和时间成本，而且存在误差大、精度低等问题。因此，应用现代化技术来提高测量控制的精度和效率已经成为一个迫切的需求。

1   跨铁路转体桥测量控制技术概述

1.1   转体桥的定义和构成

转体桥是指在铁路或公路等交通运输线路上，通过旋转桥体来实现两侧交通联通的桥梁结构。转体桥通常由桥墩、转体机构和桥面三部分组成。

桥墩是承载转体桥整个结构的基础，通常由混凝土或钢筋混凝土等材料构成。桥墩的数量和布置方式取决于转体桥的跨度和荷载条件。

转体系统由上盘、下盘、转体支座、撑脚、滑道、牵引索、牵引反力座、转体牵引体系、助推系统、限位装置及微调系统组成。转体系统以转体支座支撑为主，撑脚起控制转体稳定的作用。转体系统通过连续转体千斤顶、泵站和主控台驱动，能够使转体桥在水平方向上旋转。

桥面是转体桥上车辆行驶的道路，通常由混凝土或钢筋混凝土等材料构成。桥面的宽度、长度和高度都需要按照设计要求进行规划和设计，以满足车辆行驶和行人通行的需要。

1.2   测量控制技术的意义和分类

跨铁路转体桥作为铁路交通建设的重要组成部分，具有重要的交通和经济价值。为了确保转体桥的正常运行和安全使用，需要对其进行定期的测量和监测。测量控制技术在跨铁路转体桥的建设和维护中具有重要的意义。

跨铁路转体桥测量控制技术的主要目的是保证转体桥的安全性和稳定性，防止转体桥在列车经过或自然灾害等情况下发生倾斜、坍塌等事故。同时，还便于人们及时发现和处理转体桥的变形和损坏，提高转体桥的维护和修复效率，降低运营成本[1]。

跨铁路转体桥测量控制技术按照其应用范围和测量原理可以分为多种类型，如基于全站仪的导线测量控制技术、基于卫星定位的测量控制技术等。不同类型的测量控制技术各具特点，可以根据具体情况进行选择和应用。

2   跨铁路转体桥测量控制技术关键问题

2.1   坐标系的种类及控制网的布设

坐标系的建立是跨铁路转体桥测量控制技术中的一个重要环节。建立合理的坐标系有利于提高测量精度和可靠性，保证测量数据的准确性。在工程建设的测量中，常用的坐标系有1954北京坐标系、1980西安坐标系、CGCS2000坐标系、WGS84坐标系和地方独立坐标系，高程采用1985黄海高程系。

中铁二十二局集团承建济宁市内环高架及连接线项目施工十二标段土建工程施工任务，业主组织设计、监理、施工对我单位施工管段进行设计交桩。本工程实例中，上海市政工程研究院总院（集团）有限公司在该标段范围内布设了工程施工坐标系，采用西安80坐标系。高程系统采用1985国家高程基准。

根据设计院提供的坐标系控制网，我部对转体桥的测量范围进行了控制点加密。东西两线转体桥分别设置3个控制点，共计6个控制点。采用全站仪复核导线测量各点平面位置，采用电子水准仪复核水准路线测量高程，往返高差小于1mm。测量数据进行导线平差，精度均达到设计控制网同等精度。

2.2   采用的仪器设备

使用的测量仪器设备如表1所示。

2.3   测量误差的分析和控制

测量误差是跨铁路转體桥测量控制技术中需要关注和解决的关键问题之一。在实际测量中，受到多种因素的影响，测量结果会出现一定的误差，而跨铁路转体桥对测量要求较高，需要保证测量误差的控制在一定范围之内。

2.3.1   影响测量误差的因素

人为因素是造成测量误差的主要原因之一。如操作人员操作不规范、视觉观测不准确等。仪器因素也是导致测量误差的原因之一。如测量仪器精度不够、仪器使用过程中的误差等[3]。环境因素也会对测量结果产生一定的影响，如气候、温度、湿度等因素的变化都可能导致误差的产生。

2.3.2   测量误差的控制

在跨铁路转体桥的施工测量控制中，需要采取一系列措施对误差进行控制，以保证测量精度的满足。

在测量过程中，平面位置放样采用0.5"级TS50型徕卡全站仪，高程测量采用±2mm/km苏一光DSZ2型光学水准仪。在测量转体支座及滑道这类关键的部位时，采用±0.3mm/km徕卡DNA03型电子水准仪。

对测量人员定期进行内外业培训，严格按照仪器操作流程进行操作，避免人为因素导致的误差。定期对测量仪器进行检查和校正，始终保持良好的工作状态。

建立控制网时需要统一采用同一标准，并进行校正和调整，以避免坐标控制网不统一带来的误差。在测量数据处理和分析过程中，需要对数据进行多次校正和比较，去除误差，得到准确的数据结果。在测量过程中，需要控制好环境因素的影响，如避免测量时的风吹、阳光直射影响，采集数据时选择的时间段等。

3   跨铁路转体桥测量控制技术的应用

3.1   转体系统及桥梁位置和高程测量

转体系统及桥梁的位置和高程测量是跨铁路转体桥测量控制技术中的重要部分，它是保证桥梁安全稳定运行的关键环节。转体系统一般由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统等组成。

在下承台钢筋施工的同时，在承台钢筋上用徕卡TS50型全站仪放样出滑道和下球铰骨架角钢位置并做好标示。角钢焊接完成后，在角钢上安装下滑道骨架和下球铰骨架时，应保持同步測量，随时调整平面及高差，且球铰骨架中心位置与理论中心位置不应偏差较大。

滑道骨架焊接后安装滑道钢板时，使用徕卡DNA03型高精度电子水准仪测量滑道顶面钢板，确保顶面局部平整度精度满足要求。下球铰吊装就位对中后，复核中心位置并在顶面使用徕卡DNA03型高精度电子水准仪调平，使其球铰周围顶面处各点相对处于同一高差。滑片安装后及时测量顶面高差，在混凝土浇筑前后对转盘进行监测。对撑角进行定位安装测量，并控制上转盘各边缘点，使平面误差、高程误差不超过允许值。

承台浇筑完成后，使用全站仪极坐标法在承台顶面测出墩柱底部角点或十字中心线控制点，现浇墩柱在模板固定后采用极坐标法校核模板。棱镜支架杆平面测量误差应小于3mm。使用水准仪测量墩柱顶面的高程，高程测量误差要小于3mm。当水准仪施测无法满足要求时，使用全站仪三角高程测量的方法测量墩柱顶面高程，采用不量仪器高和镜高的办法测设高程，所用水准点保证在两个以上，并相互校核，以确保测量质量。

3.2   转体箱梁位置测量

转体箱梁位置测量是跨铁路转体桥测量控制技术中的重要环节之一。转体前桥梁轴线与正线线路中心夹角为78?，梁段长106m，后浇段5m，转体桥全长116m，处于线路半径2006.25的圆曲线上。

转体前箱梁模板拼装完成后，采用徕卡TS50型全站仪进行测量放样，测定出转体梁转体前的轴线位置和平面控制位置及翼缘板位置，再测设现浇箱梁模板的顶面高程。两者相互交替，直到平面位置和高程误差都要小于3mm。

梁段施工时，中线按照设计提供的控制点进行控制测量，立模放样的测点（底板中心点及两侧模板边线点）均在梁段的前缘。此断面共设计5个点。高程按照施工标高进行控制，底模2个，侧模2个，顶模1个，即一个断面高程控制点有5个。

3.3   桥体姿态测量

桥体姿态测量是跨铁路转体桥测量控制技术中的重要内容，其目的是测量桥体在三维空间中的姿态，以控制转体桥的旋转角度和方向，从而确保桥体安全平稳地旋转到设计位置。

在进行桥体姿态测量时，需要使用一些专业的测量设备和仪器，如全站仪、光学水准仪、激光仪、转体角度标，同时也需要采用一些先进的技术手段和算法来处理测量数据，以获得精确的测量结果。具体而言，桥体姿态测量主要包括以下几个方面的内容：一是坐标系的建立。在进行桥体姿态测量之前，需要先建立一个适合桥体测量的坐标系，以便于后续测量数据的处理和分析。二是姿态角测量。姿态角是描述桥体在三维空间中朝向的角度，可以通过在上承台转台位置粘贴转体角度标，下承台安装激光仪，根据转体角度标控制转体角度，同时用全站仪等测量设备来实时检测旋转角度。也可以通过计算机模拟和推算等方法来估算。三是桥面坡度测量。桥面坡度是指桥面在水平方向上的倾斜角度，通常使用光学水准仪进行测量，并将其与姿态角数据进行综合分析[5]。四是高差测量。高差测量是指桥面高程差异的测量，通常使用全站仪、光学水准仪等设备进行测量，以确定桥体的高度变化情况。

通过对以上几个方面的测量和分析，可以获得桥体在三维空间中的姿态信息，从而确保跨铁路转体桥的旋转过程安全可靠。

4   跨铁路转体桥测量控制技术应用案例

4.1   工程概况

某项目为济宁市内环高架及连接线项目西外环（金宇路至济宁大道段）的一部分，其中包括上跨新兖铁路的转体桥，如图1所示。该转体桥为（2×58）m预应力混凝土分离式T型刚构转体桥，采用单箱双室变截面箱梁、三向预应力体系，上部结构为变高度预应力C55混凝土连续刚构。转体前，铁路两侧的电气化立柱已经迁改完毕，控制点为019#接触网立柱，控制点处梁底标高50.214m，转体时梁底距019#立柱顶标高47.488，安全距离2.726m。

4.2   测量控制技术难点

首先，由于桥位位于电气化区段，需要对电气化立柱进行迁改，而迁改后的控制点高程需要进行精确测量，以确保转体时梁底距离立柱顶有足够的安全距离。其次，桥梁转体后，需要对转体后的姿态进行精确测量，以确保桥梁的水平和垂直度符合设计要求。此外，由于桥梁采用的是预应力混凝土连续刚构，需要对梁段的应力进行监测，以确保梁段的受力状态符合设计要求。

4.3   应用效果

通过跨铁路转体桥测量控制技术的应用，该项目取得了良好的效果。首先，在迁改电气化立柱后，对控制点的高程进行了精确测量，确保了转体时梁底距离立柱顶有足够安全距离。其次，在桥梁转体后，对桥梁的姿态进行了精确测量，保证了桥梁的水平和垂直度符合设计要求。此外，通过对梁段的应力进行监测，保证了梁段的受力状态符合设计要求。

综上，跨铁路转体桥测量控制技术的应用，使得该项目施工过程中的各项技术指标均能够得到有效控制和保证，确保了施工质量和安全，同时提高了工程建设效率。

5   结束语

跨铁路转体桥测量控制技术是保证桥梁转体施工安全和质量的重要手段。该技术通过建立坐标系、保证测量精度和控制误差等关键问题的解决，实现了对桥墩位置和高程、转体位置、桥体姿态等参数的精确测量和控制。应用案例表明，该技术能够有效提高桥梁转体施工的安全性和精度，具有良好的应用效果。

随着我国铁路建设的不断发展和桥梁转体技术的日益成熟，跨铁路转体桥测量控制技术将进一步得到推广和应用。未来，需要进一步研究和完善该技术的相关理论和方法，以提高测量精度和控制精度。同时，需要结合新的材料和技术，研究开发更加安全、可靠、高效的桥梁转体测量控制技术。

参考文献

[1] 王涛.浅析跨铁路转体桥测量控制技术[J].城市建设理论研究（电子版），2019（6）：134.DOI：10.19569/j.cnki.cn119313/tu.201906118.

[2] 吕强.跨铁路桥转体过程测控技术研究[J]. 全文版：工程技术， 2016（7）：118-118.

[3] 温群花.铁路转体桥跨铁路施工技术的应用研究[J].计算机产品与流通，2018（2）：240-241.