淺析跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)

劉海越

摘要：介紹跨鐵路轉(zhuǎn)體橋的特點和存在的問題，分析傳統(tǒng)的測量控制方法的不足，提出了應用現(xiàn)代化技術(shù)的必要性。針對跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)的相關(guān)問題進行探討和分析，概述跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)關(guān)鍵問題，并結(jié)合實際案例探討跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)的應用。最后提出完善跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)的建議，以期提高跨鐵路轉(zhuǎn)體橋施工的安全性和效率。

關(guān)鍵詞：跨鐵路轉(zhuǎn)體橋；測量控制技術(shù)；測量精度；測量誤差

0? ?引言

隨著鐵路交通的不斷發(fā)展，跨鐵路轉(zhuǎn)體橋的建設日益增多。然而，由于跨鐵路轉(zhuǎn)體橋所在的區(qū)域通常交通繁忙，地形復雜，地形起伏大，給施工帶來了很大困難的同時，也給橋梁測量控制工作帶來了很大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的測量控制方法需要大量人力、物力和時間成本，而且存在誤差大、精度低等問題。因此，應用現(xiàn)代化技術(shù)來提高測量控制的精度和效率已經(jīng)成為一個迫切的需求。

1? ?跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)概述

1.1? ?轉(zhuǎn)體橋的定義和構(gòu)成

轉(zhuǎn)體橋是指在鐵路或公路等交通運輸線路上，通過旋轉(zhuǎn)橋體來實現(xiàn)兩側(cè)交通聯(lián)通的橋梁結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)體橋通常由橋墩、轉(zhuǎn)體機構(gòu)和橋面三部分組成。

橋墩是承載轉(zhuǎn)體橋整個結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，通常由混凝土或鋼筋混凝土等材料構(gòu)成。橋墩的數(shù)量和布置方式取決于轉(zhuǎn)體橋的跨度和荷載條件。

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)由上盤、下盤、轉(zhuǎn)體支座、撐腳、滑道、牽引索、牽引反力座、轉(zhuǎn)體牽引體系、助推系統(tǒng)、限位裝置及微調(diào)系統(tǒng)組成。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)以轉(zhuǎn)體支座支撐為主，撐腳起控制轉(zhuǎn)體穩(wěn)定的作用。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)通過連續(xù)轉(zhuǎn)體千斤頂、泵站和主控臺驅(qū)動，能夠使轉(zhuǎn)體橋在水平方向上旋轉(zhuǎn)。

橋面是轉(zhuǎn)體橋上車輛行駛的道路，通常由混凝土或鋼筋混凝土等材料構(gòu)成。橋面的寬度、長度和高度都需要按照設計要求進行規(guī)劃和設計，以滿足車輛行駛和行人通行的需要。

1.2? ?測量控制技術(shù)的意義和分類

跨鐵路轉(zhuǎn)體橋作為鐵路交通建設的重要組成部分，具有重要的交通和經(jīng)濟價值。為了確保轉(zhuǎn)體橋的正常運行和安全使用，需要對其進行定期的測量和監(jiān)測。測量控制技術(shù)在跨鐵路轉(zhuǎn)體橋的建設和維護中具有重要的意義。

跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)的主要目的是保證轉(zhuǎn)體橋的安全性和穩(wěn)定性，防止轉(zhuǎn)體橋在列車經(jīng)過或自然災害等情況下發(fā)生傾斜、坍塌等事故。同時，還便于人們及時發(fā)現(xiàn)和處理轉(zhuǎn)體橋的變形和損壞，提高轉(zhuǎn)體橋的維護和修復效率，降低運營成本[1]。

跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)按照其應用范圍和測量原理可以分為多種類型，如基于全站儀的導線測量控制技術(shù)、基于衛(wèi)星定位的測量控制技術(shù)等。不同類型的測量控制技術(shù)各具特點，可以根據(jù)具體情況進行選擇和應用。

2? ?跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)關(guān)鍵問題

2.1? ?坐標系的種類及控制網(wǎng)的布設

坐標系的建立是跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)中的一個重要環(huán)節(jié)。建立合理的坐標系有利于提高測量精度和可靠性，保證測量數(shù)據(jù)的準確性。在工程建設的測量中，常用的坐標系有1954北京坐標系、1980西安坐標系、CGCS2000坐標系、WGS84坐標系和地方獨立坐標系，高程采用1985黃海高程系。

中鐵二十二局集團承建濟寧市內(nèi)環(huán)高架及連接線項目施工十二標段土建工程施工任務，業(yè)主組織設計、監(jiān)理、施工對我單位施工管段進行設計交樁。本工程實例中，上海市政工程研究院總院（集團）有限公司在該標段范圍內(nèi)布設了工程施工坐標系，采用西安80坐標系。高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準。

根據(jù)設計院提供的坐標系控制網(wǎng)，我部對轉(zhuǎn)體橋的測量范圍進行了控制點加密。東西兩線轉(zhuǎn)體橋分別設置3個控制點，共計6個控制點。采用全站儀復核導線測量各點平面位置，采用電子水準儀復核水準路線測量高程，往返高差小于1mm。測量數(shù)據(jù)進行導線平差，精度均達到設計控制網(wǎng)同等精度。

2.2? ?采用的儀器設備

使用的測量儀器設備如表1所示。

2.3? ?測量誤差的分析和控制

測量誤差是跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)中需要關(guān)注和解決的關(guān)鍵問題之一。在實際測量中，受到多種因素的影響，測量結(jié)果會出現(xiàn)一定的誤差，而跨鐵路轉(zhuǎn)體橋?qū)y量要求較高，需要保證測量誤差的控制在一定范圍之內(nèi)。

2.3.1? ?影響測量誤差的因素

人為因素是造成測量誤差的主要原因之一。如操作人員操作不規(guī)范、視覺觀測不準確等。儀器因素也是導致測量誤差的原因之一。如測量儀器精度不夠、儀器使用過程中的誤差等[3]。環(huán)境因素也會對測量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，如氣候、溫度、濕度等因素的變化都可能導致誤差的產(chǎn)生。

2.3.2? ?測量誤差的控制

在跨鐵路轉(zhuǎn)體橋的施工測量控制中，需要采取一系列措施對誤差進行控制，以保證測量精度的滿足。

在測量過程中，平面位置放樣采用0.5"級TS50型徠卡全站儀，高程測量采用±2mm/km蘇一光DSZ2型光學水準儀。在測量轉(zhuǎn)體支座及滑道這類關(guān)鍵的部位時，采用±0.3mm/km徠卡DNA03型電子水準儀。

對測量人員定期進行內(nèi)外業(yè)培訓，嚴格按照儀器操作流程進行操作，避免人為因素導致的誤差。定期對測量儀器進行檢查和校正，始終保持良好的工作狀態(tài)。

建立控制網(wǎng)時需要統(tǒng)一采用同一標準，并進行校正和調(diào)整，以避免坐標控制網(wǎng)不統(tǒng)一帶來的誤差。在測量數(shù)據(jù)處理和分析過程中，需要對數(shù)據(jù)進行多次校正和比較，去除誤差，得到準確的數(shù)據(jù)結(jié)果。在測量過程中，需要控制好環(huán)境因素的影響，如避免測量時的風吹、陽光直射影響，采集數(shù)據(jù)時選擇的時間段等。

3? ?跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)的應用

3.1? ?轉(zhuǎn)體系統(tǒng)及橋梁位置和高程測量

轉(zhuǎn)體系統(tǒng)及橋梁的位置和高程測量是跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)中的重要部分，它是保證橋梁安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)體系統(tǒng)一般由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)等組成。

在下承臺鋼筋施工的同時，在承臺鋼筋上用徠卡TS50型全站儀放樣出滑道和下球鉸骨架角鋼位置并做好標示。角鋼焊接完成后，在角鋼上安裝下滑道骨架和下球鉸骨架時，應保持同步測量，隨時調(diào)整平面及高差，且球鉸骨架中心位置與理論中心位置不應偏差較大。

滑道骨架焊接后安裝滑道鋼板時，使用徠卡DNA03型高精度電子水準儀測量滑道頂面鋼板，確保頂面局部平整度精度滿足要求。下球鉸吊裝就位對中后，復核中心位置并在頂面使用徠卡DNA03型高精度電子水準儀調(diào)平，使其球鉸周圍頂面處各點相對處于同一高差。滑片安裝后及時測量頂面高差，在混凝土澆筑前后對轉(zhuǎn)盤進行監(jiān)測。對撐角進行定位安裝測量，并控制上轉(zhuǎn)盤各邊緣點，使平面誤差、高程誤差不超過允許值。

承臺澆筑完成后，使用全站儀極坐標法在承臺頂面測出墩柱底部角點或十字中心線控制點，現(xiàn)澆墩柱在模板固定后采用極坐標法校核模板。棱鏡支架桿平面測量誤差應小于3mm。使用水準儀測量墩柱頂面的高程，高程測量誤差要小于3mm。當水準儀施測無法滿足要求時，使用全站儀三角高程測量的方法測量墩柱頂面高程，采用不量儀器高和鏡高的辦法測設高程，所用水準點保證在兩個以上，并相互校核，以確保測量質(zhì)量。

3.2? ?轉(zhuǎn)體箱梁位置測量

轉(zhuǎn)體箱梁位置測量是跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)之一。轉(zhuǎn)體前橋梁軸線與正線線路中心夾角為78?，梁段長106m，后澆段5m，轉(zhuǎn)體橋全長116m，處于線路半徑2006.25的圓曲線上。

轉(zhuǎn)體前箱梁模板拼裝完成后，采用徠卡TS50型全站儀進行測量放樣，測定出轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)體前的軸線位置和平面控制位置及翼緣板位置，再測設現(xiàn)澆箱梁模板的頂面高程。兩者相互交替，直到平面位置和高程誤差都要小于3mm。

梁段施工時，中線按照設計提供的控制點進行控制測量，立模放樣的測點（底板中心點及兩側(cè)模板邊線點）均在梁段的前緣。此斷面共設計5個點。高程按照施工標高進行控制，底模2個，側(cè)模2個，頂模1個，即一個斷面高程控制點有5個。

3.3? ?橋體姿態(tài)測量

橋體姿態(tài)測量是跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)中的重要內(nèi)容，其目的是測量橋體在三維空間中的姿態(tài)，以控制轉(zhuǎn)體橋的旋轉(zhuǎn)角度和方向，從而確保橋體安全平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)到設計位置。

在進行橋體姿態(tài)測量時，需要使用一些專業(yè)的測量設備和儀器，如全站儀、光學水準儀、激光儀、轉(zhuǎn)體角度標，同時也需要采用一些先進的技術(shù)手段和算法來處理測量數(shù)據(jù)，以獲得精確的測量結(jié)果。具體而言，橋體姿態(tài)測量主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：一是坐標系的建立。在進行橋體姿態(tài)測量之前，需要先建立一個適合橋體測量的坐標系，以便于后續(xù)測量數(shù)據(jù)的處理和分析。二是姿態(tài)角測量。姿態(tài)角是描述橋體在三維空間中朝向的角度，可以通過在上承臺轉(zhuǎn)臺位置粘貼轉(zhuǎn)體角度標，下承臺安裝激光儀，根據(jù)轉(zhuǎn)體角度標控制轉(zhuǎn)體角度，同時用全站儀等測量設備來實時檢測旋轉(zhuǎn)角度。也可以通過計算機模擬和推算等方法來估算。三是橋面坡度測量。橋面坡度是指橋面在水平方向上的傾斜角度，通常使用光學水準儀進行測量，并將其與姿態(tài)角數(shù)據(jù)進行綜合分析[5]。四是高差測量。高差測量是指橋面高程差異的測量，通常使用全站儀、光學水準儀等設備進行測量，以確定橋體的高度變化情況。

通過對以上幾個方面的測量和分析，可以獲得橋體在三維空間中的姿態(tài)信息，從而確保跨鐵路轉(zhuǎn)體橋的旋轉(zhuǎn)過程安全可靠。

4? ?跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)應用案例

4.1? ?工程概況

某項目為濟寧市內(nèi)環(huán)高架及連接線項目西外環(huán)（金宇路至濟寧大道段）的一部分，其中包括上跨新兗鐵路的轉(zhuǎn)體橋，如圖1所示。該轉(zhuǎn)體橋為（2×58）m預應力混凝土分離式T型剛構(gòu)轉(zhuǎn)體橋，采用單箱雙室變截面箱梁、三向預應力體系，上部結(jié)構(gòu)為變高度預應力C55混凝土連續(xù)剛構(gòu)。轉(zhuǎn)體前，鐵路兩側(cè)的電氣化立柱已經(jīng)遷改完畢，控制點為019#接觸網(wǎng)立柱，控制點處梁底標高50.214m，轉(zhuǎn)體時梁底距019#立柱頂標高47.488，安全距離2.726m。

4.2? ?測量控制技術(shù)難點

首先，由于橋位位于電氣化區(qū)段，需要對電氣化立柱進行遷改，而遷改后的控制點高程需要進行精確測量，以確保轉(zhuǎn)體時梁底距離立柱頂有足夠的安全距離。其次，橋梁轉(zhuǎn)體后，需要對轉(zhuǎn)體后的姿態(tài)進行精確測量，以確保橋梁的水平和垂直度符合設計要求。此外，由于橋梁采用的是預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，需要對梁段的應力進行監(jiān)測，以確保梁段的受力狀態(tài)符合設計要求。

4.3? ?應用效果

通過跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)的應用，該項目取得了良好的效果。首先，在遷改電氣化立柱后，對控制點的高程進行了精確測量，確保了轉(zhuǎn)體時梁底距離立柱頂有足夠安全距離。其次，在橋梁轉(zhuǎn)體后，對橋梁的姿態(tài)進行了精確測量，保證了橋梁的水平和垂直度符合設計要求。此外，通過對梁段的應力進行監(jiān)測，保證了梁段的受力狀態(tài)符合設計要求。

綜上，跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)的應用，使得該項目施工過程中的各項技術(shù)指標均能夠得到有效控制和保證，確保了施工質(zhì)量和安全，同時提高了工程建設效率。

5? ?結(jié)束語

跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)是保證橋梁轉(zhuǎn)體施工安全和質(zhì)量的重要手段。該技術(shù)通過建立坐標系、保證測量精度和控制誤差等關(guān)鍵問題的解決，實現(xiàn)了對橋墩位置和高程、轉(zhuǎn)體位置、橋體姿態(tài)等參數(shù)的精確測量和控制。應用案例表明，該技術(shù)能夠有效提高橋梁轉(zhuǎn)體施工的安全性和精度，具有良好的應用效果。

隨著我國鐵路建設的不斷發(fā)展和橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)的日益成熟，跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)將進一步得到推廣和應用。未來，需要進一步研究和完善該技術(shù)的相關(guān)理論和方法，以提高測量精度和控制精度。同時，需要結(jié)合新的材料和技術(shù)，研究開發(fā)更加安全、可靠、高效的橋梁轉(zhuǎn)體測量控制技術(shù)。

參考文獻

[1] 王濤.淺析跨鐵路轉(zhuǎn)體橋測量控制技術(shù)[J].城市建設理論研究（電子版），2019（6）：134.DOI：10.19569/j.cnki.cn119313/tu.201906118.

[2] 呂強.跨鐵路橋轉(zhuǎn)體過程測控技術(shù)研究[J]. 全文版：工程技術(shù)， 2016（7）：118-118.

[3] 溫群花.鐵路轉(zhuǎn)體橋跨鐵路施工技術(shù)的應用研究[J].計算機產(chǎn)品與流通，2018（2）：240-241.