既有電氣化鐵路站場改造接觸網(wǎng)硬橫跨施工方法研究及總結(jié)

張照清

（中鐵建電氣化局集團第三工程有限公司，河北 保定 074000）

1 背景簡介

隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，鐵路運輸在全國交通領域所占的比例變得尤為突出，根據(jù)國家 “十四五”鐵路規(guī)劃，期間將實現(xiàn)高鐵主通道“八縱八橫” 的基本連通，同時將加快推動區(qū)域性高鐵聯(lián)絡線、延伸線的建設，完善普速鐵路網(wǎng)的全面覆蓋，加快城市群都市圈城際鐵路和市域（郊）鐵路發(fā)展。從國家“十四五”鐵路規(guī)劃可以看出，未來全國的鐵路網(wǎng)絡將更加完整，既有車站面臨運營效率和安全性的雙重考驗，既有車站改造將是未來鐵路發(fā)展的必由之路。

通常既有車站站改工程涉及軌道、信號、接觸網(wǎng)、站房等多個專業(yè)，其中接觸網(wǎng)既有硬橫跨更換拆除施工是整個站改工程的重中之重，需在有限的“天窗”點內(nèi)完成新硬橫跨基礎施工、支柱組立、新硬橫跨架設、既有接觸網(wǎng)倒接、既有硬橫跨拆除等高風險、高難度施工工序。本文結(jié)合了現(xiàn)場施工經(jīng)驗，重點對既有線硬橫跨施工中的基坑檢測、基坑鋼板支護、既有硬橫跨拆除及接觸網(wǎng)倒接等施工方法進行了總結(jié)分析。

2 站改接觸網(wǎng)硬橫跨施工方法

2.1 硬橫跨基礎施工

2.1.1 硬橫跨基礎施工偏差控制

硬橫跨基礎施工主要包括基坑開挖、基礎澆筑。硬橫梁基礎施工偏差對后續(xù)工序中的硬橫跨支柱組立、硬橫梁架設影響重大，而施工偏差很難消除，因此在施工前必須編制專項施工方案，對各道工序的施工工藝標準進行規(guī)范，嚴格控制施工偏差。通常同組硬橫跨的兩側(cè)基礎必須同步施工，確保能及時糾正同組硬橫跨的施工偏差。

接觸網(wǎng)硬橫跨基礎施工的主要施工偏差控制范圍如下：同一組硬橫跨兩側(cè)基礎頂面高程應相等，相對偏差不超過50 mm；同組硬橫跨的兩側(cè)基礎，其基礎的中心間距的施工偏差為±20 mm，且其基礎的側(cè)面限界符合設計要求；同組硬橫跨兩側(cè)基礎，其基礎的中心連線應垂直于車站正線，施工偏差不超2°。

為有效減少施工偏差，在進行接觸網(wǎng)硬橫跨基礎施工時，同組硬橫跨的2 個基礎基坑必須同時開挖，避免在地下埋設物不明的情況下，如有影響需改移位置，以便同組硬橫跨基礎同時改移；開挖前要根據(jù)測量的基礎中線和施工表中的基礎限界要求（必須保證支柱限界符合設計要求）對基坑進行定位后再開挖，避免基坑偏斜；硬橫跨基礎澆筑前必須對基坑位置、限界、螺栓間距等參數(shù)進行復核，確保各項參數(shù)的偏差控制在允許偏差范圍內(nèi)方可進行澆筑施工。

2.1.2 既有線硬橫跨基礎施工

地下管線防護：為防止破壞既有通信、信號、電力電纜，在基坑開挖施工前，必須提前聯(lián)系營業(yè)線設備管理單位，共同確認既有地下電纜路徑與走向。開挖時，人工使用鐵鍬鏟除土層開挖，當開挖遇到電纜時，盡快與設備單位取得聯(lián)系，并現(xiàn)場查看與基礎施工的干擾程度，根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定電纜移位或者遷改方案。在旁邊開挖新的槽道進行埋置移位或者遷改后的電纜，埋置前采用塑料波紋管對電纜進行包裹后采用黏土回填，當天改移管道必須當天回填完成。現(xiàn)場施工時需保護既有線各類標識標牌，回填完成后恢復改移電纜的標識標牌。

基坑監(jiān)測：既有高鐵站改在臨近正線處進行基坑開挖時，由于正線列車行駛速度較快，基坑開挖施工過程中，其周邊的土質(zhì)變化情況會直接影響施工安全及行車安全，必須全過程監(jiān)測基坑開挖時的土質(zhì)變化情況，從而實時掌握其不穩(wěn)定變化，確保基坑開挖施工安全[1]。在基坑開挖前，離基坑坑口較遠處尋找一處地面土質(zhì)穩(wěn)定的地點作為監(jiān)測的基準點，用儀器測量并記錄其水平坐標、高程；在基坑邊沿布置測量監(jiān)控點，施工時定時測量每個監(jiān)控點的參數(shù)，并記錄每次測量的水平和垂直方向的位置變化量，如果出現(xiàn)惡劣天氣時，需增加監(jiān)控點、測量次數(shù)[2]；若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，應立即停工，人員撤出，然后迅速回填基坑防止異常情況進一步擴大，同時通知線路車間現(xiàn)場配合復核線路狀態(tài)，及時恢復線路，確保行車安全。

基坑鋼板支護：為防止因列車高速行駛引起的路面震動造成基坑坍塌，開挖前必須在線路側(cè)設置擋渣板，防止道閘流塌。開挖過程中，在基坑四周采用鋼板進行支護（如圖1 所示），按每50 cm 支護一層，上下防護板尺寸保持一致，層與層之間防護板長、寬邊的固定方式互相錯開，采用螺栓固定，并在基坑四周采用鋼管支護將鋼板相互抵緊，以便加強防護板的穩(wěn)固性。每個天窗點施工結(jié)束后，用裝有棄土的沙袋進行回填壓實，下次施工時取出回填物，繼續(xù)開挖。

圖1 基坑鋼板支護圖

基礎澆筑：在既有車站內(nèi)的基礎一般采用商品混凝土加地泵方式澆筑，基礎澆筑前一天按設計要求安裝鋼筋籠及模具，鋼筋籠采用人工現(xiàn)場綁扎。澆筑混凝土當天，在天窗點開始前先在線路柵欄外布設地泵管道，天窗開始后布設垂直鐵路段地泵。垂直鐵路段地泵布設時注意在鋼管下方敷設5 層彩條布，彩條布寬為5 m；在彩條布上方鋼軌處布設沙袋，沙袋高出軌面50 mm；鋼管布設時應輕拿輕放；拆除鋼管時應4 人同時抬設，將鋼管統(tǒng)一運輸?shù)椒忾]網(wǎng)外；鋼管拆除完畢后，撤除沙袋、彩條布，同時做好鋼軌檢查，文明施工。

2.2 硬橫跨支柱組立、硬橫梁架設

2.2.1 硬橫跨數(shù)據(jù)測量

在同組硬橫跨兩側(cè)基礎澆筑完成后，測量硬橫跨兩側(cè)基礎的中心間距。為確保測量數(shù)據(jù)的準確性，至少配2 組測量人員進行多次測量后確定。測量方法通常為先使用全站儀測量，再使用鋼卷尺進行復核。全站儀測量方法為：在兩側(cè)基礎中間選取一處視線開闊且距離適當?shù)奈恢茫瑢⑷緝x架設好并調(diào)整至水平狀態(tài)，兩側(cè)基礎分別安排測量輔助人員調(diào)整棱鏡立桿位置，使棱鏡分別支在兩側(cè)基礎對稱的地腳螺栓上，測出之間的間距。鋼卷尺的測量方法為：安排測量人員利用鋼卷尺依次測量兩側(cè)硬橫跨基礎對稱地腳螺栓的間距。最后比對、分析所測數(shù)據(jù)（至少2 組人員的測量數(shù)據(jù)），確定最終的硬橫跨數(shù)據(jù)。

2.2.2 調(diào)整硬橫跨支柱法蘭角度的方法

每組硬橫跨是由2 根鋼管硬橫跨支柱、1 組硬橫梁構(gòu)成，其中硬橫跨支柱通過預埋的8 根地腳螺栓與基礎連接，硬橫梁通過連接螺栓與鋼管硬橫跨支柱上部法蘭連接。通常同一組硬橫跨兩側(cè)基礎中心連線應垂直于車站正線，此時硬橫跨支柱上部法蘭中心線會與同組硬橫跨基礎地腳螺栓的連接線相重合。若基礎施工時出現(xiàn)一定施工偏差，如圖2 所示，法蘭中心連線與地腳螺栓連線間夾角為1.98°，通過調(diào)整硬橫跨支柱上部法蘭中心線與支柱的夾角，使硬橫梁法蘭與兩側(cè)硬橫跨支柱上部法蘭位于同一中心線。

圖2 硬橫跨支柱法蘭角度調(diào)整示意圖

2.2.3 既有線硬橫跨支柱組立、硬橫梁架設

既有線硬橫跨支柱、硬橫梁吊裝主要使用軌道吊車組和汽車吊，在吊裝空間受限、作業(yè)時間有限的封鎖點內(nèi)完成硬橫跨吊裝作業(yè)難度系數(shù)大、安全風險高，必須對吊裝步驟進行詳細分解、推驗，計算好每個步驟的作業(yè)時間。施工前，提前調(diào)查現(xiàn)場情況，確定吊車的起吊點、被吊硬橫梁的存放點、吊裝的路線等，并根據(jù)所調(diào)查的現(xiàn)場情況、硬橫梁的長度和質(zhì)量及吊車的性能參數(shù)選取合適的吊車，進行吊裝起重驗算，確保選取的吊車滿足硬橫梁吊裝的安全技術要求。

硬橫梁橫跨站場上下行各股道，必須垂直天窗才能施工。根據(jù)多個項目的施工經(jīng)驗測算，不含軌道車運行時間，每組硬橫梁吊裝作業(yè)用時約55 min。接到封鎖命令后，軌道車運行至施工點對位支腿（不占用天窗點停電時間），期間進行驗電接地；接到作業(yè)命令后軌道吊吊臂動作，起吊繩與吊鉤連接（用時15 min）；橫梁起吊、轉(zhuǎn)體、對位（用時15 min）；橫梁對接、緊固（用時15 min）；摘鉤、收臂、收腿（用時10 min）。

橫梁拼接、運輸：利用汽車吊將架設的橫梁放置在上行側(cè)柵欄外，以便進行人工拼接。利用軌道車將架設的支柱和橫梁放在軌道車附近，將拼裝好的橫梁吊裝到軌道平板車上，通常總長在28 m 以下的硬橫梁運輸選擇2 節(jié)平板，總長為28～32 m 的硬橫梁運輸選擇3 節(jié)平板，總長為32～40 m 的硬橫梁采用分段運輸，現(xiàn)場拼裝，需在鄰近營業(yè)線計劃中實施。安裝列車編組一般采用作業(yè)車+平板車+平板車+立桿車（LG-4）+作業(yè)車。安裝列車在曲線區(qū)段及岔區(qū)轉(zhuǎn)道時要緩慢運行，觀察橫梁支撐點是否靈活、橫梁端部有無超限現(xiàn)象。

安裝列車的擺放位置：為使吊臂起吊后橫梁中心就位于安裝目的地硬橫跨中心，減少上方接觸網(wǎng)影響，軌道吊車可停靠在硬橫跨中部就近股道。

橫梁吊裝、對接：吊車在順線路方向垂直起吊橫梁500 mm 左右后一度停車，檢查軌道吊支腿、吊臂、吊鉤、吊繩、橫梁狀態(tài)，確認正常后繼續(xù)起吊；在兩線間垂直吊起硬橫梁，將晃繩捆綁在橫梁上，順著垂線路的方向拉動硬橫梁，避免吊裝時硬橫梁與既有接觸網(wǎng)發(fā)生刮碰，直到吊起的硬橫梁下邊緣高出承力索1 m；再次拉動晃繩，使硬橫梁緩慢旋動，最后使硬橫梁與線路方向保持垂直；吊車下落吊鉤，使硬橫梁兩頭的法蘭盤與硬橫跨支柱上部的法蘭盤對齊[3]；作業(yè)人員上到硬橫跨支柱上部法蘭盤處，利用錐形定位銷桿，插入橫梁與支柱法蘭盤的一個連接孔位，另一人配合將連接螺栓穿入連接孔，并循環(huán)緊固。軌道車組吊裝硬橫梁現(xiàn)場施工如圖3 所示。

圖3 軌道車組吊裝硬橫梁現(xiàn)場

2.3 既有硬橫跨拆除、接觸網(wǎng)倒接

為使吊臂起吊后橫梁中心就位于拆除目的地硬橫跨中心，減少上方接觸網(wǎng)影響，將軌道吊車停靠在硬橫跨中部就近股道；在橫梁中心兩側(cè)對稱兩點套掛人字形吊裝帶，套掛位置同安裝懸掛位置一致；吊臂伸至硬橫梁中心位置上方3 m 處，懸掛吊裝帶，受力后，檢查軌道吊支腿、吊臂、吊鉤、吊繩、橫梁狀態(tài)，確認正常；硬橫梁在吊裝受力后，桿上作業(yè)人員使用扳手拆除連接螺栓；連接螺栓拆除后，吊臂緩慢提鉤至硬橫梁高于邊柱500 mm 以上；將晃繩捆綁在既有的硬橫梁上，拉動硬橫梁并緩慢旋轉(zhuǎn)硬橫梁，將硬橫梁吊至列車平板的正上方；吊車緩緩落鉤，直至橫梁擺放在軌道平板墊木上；安放穩(wěn)固后，摘除吊裝帶，作業(yè)人員先后拆除邊梁和中梁連接螺栓。硬橫梁拆除現(xiàn)場施工如圖4 所示。

在硬橫梁拆除前，需將既有硬橫梁上接觸懸掛倒接至新硬橫梁上。施工前必須提前確認好倒接接觸網(wǎng)懸掛的各項參數(shù)，倒接后調(diào)整定位點處的導高、拉出值等參數(shù)使其符合設計要求，同時保證接觸網(wǎng)各帶電部位的絕緣距離滿足要求，必須確保倒接后接觸網(wǎng)正常送電，不影響列車的行車安全。

3 結(jié)論

不同于新建鐵路線路施工，既有線站改硬橫跨施工涉及營業(yè)線及鄰近營業(yè)線施工。施工前，必須與營業(yè)線設備管理單位及行車組織單位簽訂安全配合協(xié)議，嚴格執(zhí)行鐵路局制定的有關營業(yè)線及鄰近營業(yè)線施工安全管理規(guī)定。施工時，必須嚴格執(zhí)行施工登記、施工銷記制度，施工地點均要按規(guī)定設置防護。現(xiàn)場防護員必須攜帶防護工具，駐站聯(lián)絡員向現(xiàn)場防護員發(fā)出預報、確報或變更通知等必須按規(guī)定復誦，現(xiàn)場防護員必須對駐站聯(lián)絡員發(fā)出的預報、確報或變更通知等情況進行復誦確認。

既有線硬橫跨施工安全風險高，由于封鎖點內(nèi)施工時間有限[4]，必須嚴格控制各道工序的施工時間，技術人員需根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，提前編制詳實的施工方案。對硬橫跨各道工序的作業(yè)人員組織、施工機械投入、物資運送等環(huán)節(jié)進行詳細的安排布置，對各項安全風險提前防控并做好應急預案，確保鐵路營業(yè)線行車安全和施工人員人身安全的同時，順利完成既有硬橫跨改造施工。