汕湛高速公路跨京九鐵路防電防護棚設計與施工

竇 翔

(中鐵十四局集團第一工程發展有限公司，山東日照 276800)

1 工程概況

廣東省汕湛高速揭西大溪至博羅石壩段項目T18標段起訖樁號為 K237+300～K250+186.276，標段主線長12.886 km。跨京九鐵路特大橋全長1 066 m，于K244+532.9處上跨京九鐵路K2204+541里程處，橋軸線與鐵路股道交角為60°，橋面等寬34 m，雙向六車道，跨京九鐵路橋采用兩聯3孔×30 m跨30°斜交小箱梁，梁底距軌頂凈空8.9 m。該處京九鐵路為電氣化鐵路，正線兩股道，另外鐵路沿線設置有京九芯光纜、鐵通光纜等。京九鐵路網接觸網和承力索電壓、回流線電壓27.5 kV。

特大橋跨京九鐵路線施工工程主要是16號～17號墩，下部結構為樁基礎，雙柱墩。上部結構為30 m預制小箱梁，與京九鐵路線斜交60°。跨線橋施工內容主要是:16號，17號墩樁基、系梁、墩柱、蓋梁，16號～17號墩上部架梁、橋面系及附屬施工。橋墩均為直徑1.6 m樁基礎，16號，17號墩系梁尺寸為1.2 m ×1.4 m，柱式墩，墩身直徑1.4 m，平均墩高分別為8.23 m和9.53 m。

2 防電防護棚設計

跨京九鐵路特大橋跨京九線施工防護棚架為施工臨時結構，不考慮地震力的影響，結構安全等級為二級。根據廣州鐵路(集團)公司涉鐵項目管路辦公室涉辦函［2013］19號文要求:棚頂活載按1 500 N/m2，單根橫梁跨中承受6 300 N集中應力進行驗算;此外，結構受力還考慮蓋鋪厚5 cm木板重量、結構自重和列車氣動力的影響;經受力簡算，結構強度、剛度和穩定性滿足要求。根據設計，在平行京九鐵路左右柵欄兩側1 m位置布置2排鋼立柱，每排鋼立柱之間間隔6.5 m，且每排鋼立柱超出新建汕湛高速線大橋里程端邊緣1.65 m。防電棚防護范圍全長54 m，寬17.7 m，凈空為8 m(即防電棚底部至軌頂線凈高)，棚頂至設計梁底最小值0.3 m。為確保連接牢固、導通，并在兩側支腿分別設4處接地保護。防護防電棚架為框架式鋼結構。獨立方形基礎，螺旋鋼管立柱，縱橫梁采用工字鋼搭設。鋼結構設橫梁平移系統，鋼結構基本采用螺栓連接，便于安裝與拆除。

2.1 方形基礎

棚架結構采用鋼筋混凝土獨立方形基礎，截面尺寸長×寬×高=1.5 m×1.5 m×1 m，等級為 C30，基礎底設30 cm C15墊層。

2.2 螺旋鋼管立柱

根據設計圖紙情況鋼管立柱設兩排共18根，每根長度約為7 m。底部焊接上1 000 mm×1 000 mm×20 mm法蘭盤鋼板，頂部焊接700 mm×700 mm×20 mm上承鋼板，鋼板開設螺栓孔。每一側鋼立柱與鋼立柱之間用10號槽鋼連接成剪刀撐用以固定鋼立柱。每一側鋼立柱與鋼立柱之間用10號鋼連接成剪刀撐焊接在鋼立柱上，用以固定鋼立柱。

2.3 縱梁

防護防電棚縱梁采用Ⅰ45a工字鋼，每側工字鋼拼接總長為54 m。縱梁下料長度為6.5 m，13 m或7.5 m。縱梁設在柱頂螺栓連接處，按施工設計圖1號螺栓連接施工。

每側縱梁頂部安裝固定式移梁輪，輪子間距40 cm。每兩個輪子為一組固定式移梁輪。

2.4 橫梁

采用Ⅰ45a工字鋼作為橫梁，縱梁頂從起點位置開始，每隔1 m放一根拼裝總長17.7 m的工字鋼，共設54根。每兩根工字鋼為一組焊接在一起集中吊裝，每組兩端底部設1.2 m軌道槽。

Ⅰ45a工字鋼搭放在縱梁上部分，根據設計圖用3號連接螺栓將縱梁與橫梁牢牢扣住，以保證其穩定性。工字鋼必須擺放平穩順暢，間隔相等，且保證所有工字鋼左右對齊。

根據現場實際情況，對每對橫梁Ⅰ45a工字鋼吊裝采用50 t吊車吊裝(臂展40 m)，吊車應安放在京九鐵路一側位置，采用兩頭吊裝法。橫梁吊裝前先拼接完整，然后分組吊裝。每組橫梁吊裝后應立即固定，確保橫梁與縱梁連接穩定，牢固。

2.5 橫梁平移系統

橫梁的拆除是本防護防電棚施工方案的難點，因橫梁在梁體正下方，垂直距離很小，不能垂直起吊，故要求對防護棚做橫梁平移系統設計考慮。根據設計方案橫梁是通過兩端的定滑輪用鋼絲繩牽引每個橫梁組，平移至防護棚兩端，在兩端安裝吊點吊走，依次循環。橫梁平移系統是由縱梁頂安裝的固定式移梁輪、每個橫梁組底部安裝的軌道槽、橫梁牽引鋼絲繩三部分組成。固定式移梁輪需要廠家特別定做，滿足其上部結構的荷載受力要求。軌道槽是用10號槽鋼加工制作，每個橫梁組有2根軌道槽設置在兩端。

2.6 防護防電棚連接形式

螺栓連接形式:鋼立柱和方形基礎之間用預埋螺栓與鋼立柱底法蘭盤螺栓連接;縱梁和橫梁的拼裝對接，用1號螺栓連接;為防止鋼管頂縱梁的滑動，將工字鋼縱梁與鋼管頂上承板之間用2號螺栓連接進行固定;為防止橫梁與縱梁間的滑動，將工字鋼與工字鋼之間用3號螺栓連接進行固定。

剪刀撐連接形式:每組橫梁之間通過縱向剪刀撐連接，保證橫梁組自身的橫向穩定性。鋼管立柱縱向通過設置縱向斜撐與墩身連接來保證鋼管立柱的縱向穩定性。

2.7 防電結構層

防電棚結構層由下而上為5 cm木板+2 mm鋼板+6 mm絕緣橡膠板+彩條布+防水涂料。

2.8 防護防電棚其他組成部分

為進一步確保防電棚整體穩定性，待棚架結構施工完成后，每側首尾2根(兩側共4根)鋼立柱需在垂直京九鐵路與平行京九鐵路方向預拉截面25 mm的鋼絞線纜風繩，每根鋼立柱拉兩條纜風繩，4根立柱共計8條纜風繩，纜風繩與地面斜交45°。

支架接地處理，用基礎混凝土中的地腳螺栓預埋件作為自然接地極通過鋼管、橫梁、縱梁連接實現接地保護，當實測電阻過大時增加垂直接地極，直至滿足接地電阻要求。接地極用∠45×45角鋼打入原地面以下3.0 m，立柱鋼管與角鋼用Φ12圓鋼焊牢，每處焊縫面積不小于鋼筋橫截面面積。

3 防電防護棚搭設

防電防護棚施工工期30 d。根據“安全第一，預防為主”的方針，按照《專項安全施工方案》做好施工安全控制，文明施工。

3.1 方形基礎施工

基礎平面位置嚴格按照平面圖坐標定位、放線，保證結構尺寸、標高準確無誤。地基處理后要求承載力不小于90 kPa。

待原地面地基處理后，回填至設計標高，澆筑C15混凝土墊層，然后安裝基礎鋼筋。立好模板后，再進行鋼立柱預埋螺栓安裝、定位，然后再澆筑混凝土。在澆筑混凝土過程中，必須嚴控預埋件的標高和幾何位置，加強測量，如發現產生偏差必須及時調整。由兩個作業班組平行施工完成。施工時，無須停電、垂直封鎖，每個工班每天完成一個方形基礎，工期10 d。

3.2 鋼管立柱安裝

防電棚螺旋鋼立柱安裝時要求停電、垂直封鎖施工，工期3 d，總要點時長540 min。每個“天窗”點180 min，每個要點內完成6根鋼管立柱安裝任務。待C30基礎達到75%強度后，將事先加工好的φ42.6螺旋鋼管立柱按照預埋螺栓埋放位置進行安裝定位，安裝后的鋼立柱必須保證平穩垂直，同時注意檢查螺帽是否松動。按同樣方法，左、右側分別每隔6.5 m安置一根鋼立柱。鋼立柱安裝采用25 t吊車配合人工安裝，嚴格執行封鎖停車線號防護要求。若要點內不能完成吊裝任務，應立即停止施工。

3.3 縱梁安裝

縱梁安裝時要求停電、垂直封鎖施工，工期2 d，總要點時長240 min。每個“天窗”點120 min，每側縱梁安裝1 d。為加快縱梁吊裝速度，將縱梁預先拼裝，采取整體吊裝法施工。用25 t吊車將工字鋼吊到鋼立柱頂部，并安放在固定位置，按照施工設計圖2號螺栓與柱頂上承板固定，檢查兩側所有相對應的工字鋼必須平行。在每側工字鋼的首尾位置，安裝一定滑輪，焊接在橋墩的首尾端，一方面防止型鋼前后移位，另一方面用來穿牽引鋼絲繩，平移橫梁。縱梁安裝采用25 t吊車配合人工安裝，嚴格執行封鎖停車線號防護要求。若要點內不能完成吊裝任務，應立即停止施工。在吊裝縱梁前縱梁、上承板要求標劃位置線。

3.4 橫梁安裝

橫梁安裝時要求停電、垂直封鎖施工，工期4 d，總要點時長600 min。每個“天窗”點150 min，每天完成7組橫梁吊裝任務。不考慮因其他因素影響工期，橫梁吊裝時間及吊車數量計算見表1。

表1 橫梁吊裝時間及吊車數量表

根據以上計劃:1 d內完成橫梁的吊裝任務可完成7組，需用50 t的吊車1臺，橫梁吊裝時間不超過4 d。

3.5 防電、防水結構層安裝

防電棚安裝時要求停電、垂直封鎖施工，工期4 d，總要點時長480 min。每個“天窗”點120 min，每天完成250 m2。

防電棚頂設5 cm木板，可預先安裝在每組橫梁上，木板與橫梁可用鐵絲固定。鐵絲接頭要藏于板縫內，板縫間隙不大于10 mm。絕緣橡膠板鋪設前，在木板上鋪設2 mm鋼板。高壓絕緣橡膠板厚度6 mm，對防電棚頂進行橫向拼接，搭接長度按不小于50 cm考慮。彩條布縱向鋪設，搭接寬度不小于1 m，上面涂防火層。嚴格按照設計尺寸和技術要求施工，確保防電結構層整體平穩，搭接緊密，且保證完全覆蓋京九鐵路高壓線上方。

由6名工人從兩側向中間鋪設安裝，嚴格執行封鎖停車線號防護要求。若要點內不能完成吊裝任務，人員立即撤離。

4 防電防護棚拆除

跨線橋16號～17號跨線施工完工后，對防護防電棚進行拆除。

棚頂至設計梁底最小值0.3 m，跨線橋橋面寬度34 m，防電防護棚拆除遇到問題，成為該跨線橋跨京九鐵路專項施工方案急待解決的難點問題。主要因為防護棚架搭建完成后，應自上而下拆除，但若是預制小箱梁架設后就不能用汽車吊將頂棚拆除。

拆除作業施工前，在作業區間兩端的車站派駐勝任的駐站聯絡員負責聯系要點和安全防護，在現場配置足夠的安全防護人員負責現場施工作業的安全防護。

4.1 防電層拆除

使用撬棍、螺絲刀、鉗子等自距吊車最近點向棚架中心方向逐步拆除，將鋼板、彩條布、絕緣板、地板格等拆除后裝入鋼筋框內，吊車集中吊下，人工配合。防電層拆除過程中必須停車封鎖。

4.2 橫梁拆除

解除橫梁與縱梁頂部連接后，在縱梁端部預先安裝4個5 t定滑輪，用鋼絲繩與橫梁連接牢固。兩人通過定滑輪同時多次操作將橫梁組向縱梁方向拖至縱梁邊緣。再用1臺50 t的吊車分組整體吊裝下來。

縱向拖出橫梁組，要控制鋼絲繩拉動速度，拉動時觀察幾條鋼絲繩是否在同時受力，以保證橫梁軌道槽與縱梁輪組不密貼順利拉出。吊裝拆除橫梁要封鎖、停電進行。起吊過程中嚴禁碰撞預制小箱梁梁體(翼板最容易遭碰撞)，在吊裝的過程中可用人工帶方木在小箱梁邊實時保護。吊裝過程必須專人指揮，嚴格執行“一機一人”防護制度。

4.3 立柱、縱梁拆除

解除橫梁與鋼管頂部連接后，采用2臺25 t的吊機在橋梁底下將工字鋼縱梁抬起下放至地面，然后將縱梁拆解運走。鋼管立柱拆除前先將鋼管立柱之間的橫向和縱向連接解除，然后將連接槽鋼及下錨固螺栓去掉，再整柱吊走。吊裝作業時用兩方向纜風繩進行拉扯配合，確保安全落地。

5 結語

跨鐵路施工除采用常規防電防護棚搭設方法外，為方便拆卸增加了頂棚橫向平移系統，成功的解決施工過程中的難點，監理單位和業主的一致通過，此方法值得推廣使用。

［1］施工圖設計文件［Z］.

［2］JTJ 041-2002，公路橋涵施工技術規范［S］.

［3］TB 10401.2-2003，鐵路工程施工安全技術規范［S］.

［4］JTJ 076-95，公路工程施工安全技術規范［S］.

［5］路橋施工計算手冊［Z］.

［6］公路橋涵地基與基礎設計規范［S］.