高速公路跨越電氣化鐵路立交橋設計探討

翟曉春

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

1 實例工程概況

長城梁特大橋位于神池至岢嵐高速公路K4+068處，橋梁全長1356 m，前右角90°，上部結構左幅采用（21×30+36+40+40+34+19×30）m孔跨布設，右幅采用（21×30+3×40+20×30）m先簡支后連續預應力混凝土箱梁+T梁，下部結構采用柱式墩、柱式臺、肋板臺和鉆孔灌注樁基礎。本橋位于R=1600 m（左轉），Ls=200 m（左轉）和 R=∞ 的平曲線上，墩臺徑向布置。24孔上跨神朔鐵路，前右交叉角度（公路前進方向）74°，鐵路軌頂凈空9.9 m，在29孔以30 m箱梁方案上跨寧岢鐵路，前右交叉角度（公路前進方向）91°，鐵路軌頂凈空10.688 m，現場平面見圖1所示。

圖1 現場平面簡圖

2 設計方案探討

2.1 凈距要求

在設計跨越鐵路的公路立交橋時，首先要按照鐵路相關規定來保證橋梁的布置滿足相應的限界，即凈空和凈距。凈空指鐵路軌頂和公路橋梁底的最小距離。凈距指橋墩外邊緣和鐵軌中心的距離。

中華人民共和國國務院令第430號《鐵路運輸安全保護條例》中第十條規定：鐵路線路兩側應當設立鐵路線路安全保護區。鐵路線路安全保護區的范圍，從鐵路線路路堤坡腳、路塹坡頂或者鐵路橋梁外側起向外的距離分別為：城市市區，不小于8 m；城市郊區，不小于10 m；村鎮居民居住區，不小于12 m；其他地區，不小于15 m。具體范圍由鐵路管理機構提出方案，縣級以上地方人民政府按照保障鐵路運輸安全和節約用地的原則劃定。鐵路用地能滿足上述要求的，由鐵路管理機構劃定安全保護范圍。跨越、穿越鐵路線路、站場架設、鋪設橋梁等設施，涉及鐵路運輸安全的，按照國家有關規定辦理；沒有規定的，由建設工程項目單位與鐵路運輸企業協商，不得危及鐵路運輸安全。

2.2 凈空要求

根據《標準軌距鐵路建筑界限GB 148.2—83》，非電氣化鐵路為5.5 m，電氣化鐵路要高于接觸網高度[1]，具體高度需與鐵路部門協商確定。上跨既有鐵路要求除滿足限界外，根據《鐵路雙層集裝箱運輸裝載限界（暫行）》（鐵科技函[2004]157號）的要求，橋下凈高不小于7.96 m。寧岢鐵路考慮線路養護、基礎沉降、梁體下撓等要求，凈高按不小于8.2 m控制。經與神朔鐵路、寧岢鐵路主管部門協商，考慮后期施工維修，按凈空9 m控制。

2.3 結構形式

跨越鐵路的公路立交橋梁在后期運營中，為減少養護工作量，建議結構形式采用連續結構，有條件時，跨越鐵路部分墩梁固結，減少支座的養護工作量[2]。

本項目橋梁24孔以40 m連續T梁上跨神朔鐵路，前右交叉角度（公路前進方向）74°，鐵路軌頂凈空9.9 m，兩側鐵軌與橋墩間最小凈距14.06 m，此外，在29孔以30 m箱梁方案上跨寧岢鐵路，前右交叉角度（公路前進方向）91°，鐵路軌頂凈空10.688 m，鐵軌中心與橋墩間最小凈距13.5 m，均滿足要求。

橋梁斷面布置為：0.5 m（防撞護欄）+11.75 m（凈寬）+1.5 m+11.75 m（凈寬）+0.5 m（防撞護欄）=26 m。汽車荷載等級為：公路-Ⅰ級，結構設計按30%加強。

圖2 橋梁斷面布置（單位：cm）

3 防護措施

對于上跨鐵路的立交橋的防護措施，整體上采用防撞護欄和防拋設施。

3.1 防撞護欄

根據《公路交通安全設施設計細則》（JTG/T D81—2017）中規定的防撞護欄等級要求[3]。為確保下方鐵路的安全運營，本立交橋橋梁護欄采用護欄等級為SS級。

3.2 防拋網

根據《鐵路工程設計防火規范》對上跨鐵路立交橋防拋網的規定：公路、道路上跨鐵路的立交橋或人行天橋，應在橋梁外側防撞墻或欄桿上設置防護網。路堤地段防護網范圍延至距最外側鐵路線路6.0 m以外。防護網的高度不應小于2.2 m，網眼不應大于0.25 cm2[4]。

圖3 防拋網形式（單位：mm）

結合防火規范，上跨鐵路橋防拋網的設置主要有3種形式：防拋網、防護屏、全封閉形式。根據道路所處的位置，車輛行人的密集度等綜合因素確定形式。本橋處于高速公路，行人密集度不高，可采取防拋網形式。

4 施工基本防護設計

4.1 墩身施工時施工場地防護形式設計

墩身施工時風險為模板鋼筋的吊裝、模板的傾覆、吊機由于支撐不穩向營業線傾覆，墩身腳手架搭設過程距離營業線過近等[5]。因此應設置隔離措施。

施工場地與鐵路既有線間設置隔離設施，鄰近鐵路既有線施工的設置網狀物理隔離。網狀物理隔離采用立柱和鐵絲網，每側沿路線中心外24 m，高度為1.87 m，立柱埋深0.5 m，隔離網立柱間距3 m，設置于距鐵路中心線兩側各7 m處，保證硬隔離安全距離為傾覆后不侵入鐵路建筑限界。

圖4 網狀物理隔離形式

4.2 架梁時輔助墩設計

采用架橋機架梁，為防止架橋機架設邊梁時發生傾覆，在施工橋墩兩側預先施工輔助墩，輔助墩采用直徑16 cm鋼管結構。

圖5 輔助墩設計

4.3 其他附屬設計

上跨鐵路的橋孔及上部結構現澆施工部分（濕接縫、防撞墻等）設置永久不銹鋼模板，以加強對既有線的安全防護。

4.4 排水防護設計

本橋在跨越鐵路跨設置集中排水系統，排水孔需避開鐵路孔，在相鄰孔設置。

5 電力拆改防護

由于本項目跨越鐵路為電氣化鐵路，鐵路相關電力設備不可避免地要適當的拆改，以寧岢鐵路電氣設備為例，說明拆改時的注意事項。

5.1 通信及信號

立交橋橋墩施工前應人工開挖深坑，確定橋墩施工范圍內是否有鐵路通信光纜及信號電纜，如果有應進行拆改。本項目未影響。橋墩施工期間需要鐵路24 h有專人防護，避免因意外損失光電纜而影響鐵路運輸安全行車。

5.2 電力設備

鐵路北側有鐵路電力貫通線一條，距鐵路線距離約為63.9 m，貫通133號電桿在工程范圍內，貫通132號電桿距離立交橋邊緣50.1 m，貫通134號電桿距離立交橋邊緣65.6 m。

立交橋橋墩制作前，需要將貫通132號、貫通134號電桿改為終端桿，采用雙電力電纜連接（YJV22-8.7/12.7 kV-3×95 mm2），并在貫通 132號、貫通134號電桿上加裝跌落式氧化鋅避雷器，在貫通131號、貫通135號電桿加裝全不銹鋼隔離開關，兩根電力電纜工程范圍內采用預制電纜槽道內敷設、其余地段采用電纜槽道防護。橋墩施工中如發現鐵路通信光、電纜應采取必要的防護措施。

新建立交橋處有082號支柱影響工程施工，為接觸網下錨支柱，距離新建立交橋邊緣1.8 m，接觸網081號支柱為接觸網非絕緣轉換柱，距離立交橋邊緣33.57 m，001號支柱距離立交橋邊緣50.37 m。081號支柱與082號支柱跨距60 m，082號支柱與001號支柱跨距52.1 m。

立交橋施工前，需要將081號、082號支柱拆除，調整接觸網跨距，新立N081號、N082號支柱（對立交橋邊緣的距離不小于10 m），N082號支柱距離立交橋邊緣距離不小于8 m。

立交橋施工完成后，更換接觸網所在8錨段承導線1.41 km，調整回流線1.72 km，調整加強線0.43 km，橋梁下方承力索、加強線加裝絕緣套管，使得接觸網設備可靠運行。

圖6 橋位處電氣設備現狀

6 結論

本文針對高速公路上跨既有鐵路橋的設計及防護進行了探討，對跨越電氣化鐵路時需注意的情況進行了總結。主要得到以下結論：

a）設計開始，需和鐵路部門協調，確定鐵路的限界要求，征求書面意見。

b）橋梁設計里應按最高等級防撞墻設計，防拋網應按鐵路相關規范決定。

c）橋梁施工時的防護措施及配套應做好，并由鐵路部門審核后方可進行。

d）鐵路處電氣化設備影響公路施工的，應先拆改完畢再施工，鐵路部門應派專人防護。