汕湛高速公路跨京九铁路防电防护棚设计与施工

窦 翔

(中铁十四局集团第一工程发展有限公司，山东日照 276800)

1 工程概况

广东省汕湛高速揭西大溪至博罗石坝段项目T18标段起讫桩号为 K237+300～K250+186.276，标段主线长12.886 km。跨京九铁路特大桥全长1 066 m，于K244+532.9处上跨京九铁路K2204+541里程处，桥轴线与铁路股道交角为60°，桥面等宽34 m，双向六车道，跨京九铁路桥采用两联3孔×30 m跨30°斜交小箱梁，梁底距轨顶净空8.9 m。该处京九铁路为电气化铁路，正线两股道，另外铁路沿线设置有京九芯光缆、铁通光缆等。京九铁路网接触网和承力索电压、回流线电压27.5 kV。

特大桥跨京九铁路线施工工程主要是16号～17号墩，下部结构为桩基础，双柱墩。上部结构为30 m预制小箱梁，与京九铁路线斜交60°。跨线桥施工内容主要是:16号，17号墩桩基、系梁、墩柱、盖梁，16号～17号墩上部架梁、桥面系及附属施工。桥墩均为直径1.6 m桩基础，16号，17号墩系梁尺寸为1.2 m ×1.4 m，柱式墩，墩身直径1.4 m，平均墩高分别为8.23 m和9.53 m。

2 防电防护棚设计

跨京九铁路特大桥跨京九线施工防护棚架为施工临时结构，不考虑地震力的影响，结构安全等级为二级。根据广州铁路(集团)公司涉铁项目管路办公室涉办函［2013］19号文要求:棚顶活载按1 500 N/m2，单根横梁跨中承受6 300 N集中应力进行验算;此外，结构受力还考虑盖铺厚5 cm木板重量、结构自重和列车气动力的影响;经受力简算，结构强度、刚度和稳定性满足要求。根据设计，在平行京九铁路左右栅栏两侧1 m位置布置2排钢立柱，每排钢立柱之间间隔6.5 m，且每排钢立柱超出新建汕湛高速线大桥里程端边缘1.65 m。防电棚防护范围全长54 m，宽17.7 m，净空为8 m(即防电棚底部至轨顶线净高)，棚顶至设计梁底最小值0.3 m。为确保连接牢固、导通，并在两侧支腿分别设4处接地保护。防护防电棚架为框架式钢结构。独立方形基础，螺旋钢管立柱，纵横梁采用工字钢搭设。钢结构设横梁平移系统，钢结构基本采用螺栓连接，便于安装与拆除。

2.1 方形基础

棚架结构采用钢筋混凝土独立方形基础，截面尺寸长×宽×高=1.5 m×1.5 m×1 m，等级为 C30，基础底设30 cm C15垫层。

2.2 螺旋钢管立柱

根据设计图纸情况钢管立柱设两排共18根，每根长度约为7 m。底部焊接上1 000 mm×1 000 mm×20 mm法兰盘钢板，顶部焊接700 mm×700 mm×20 mm上承钢板，钢板开设螺栓孔。每一侧钢立柱与钢立柱之间用10号槽钢连接成剪刀撑用以固定钢立柱。每一侧钢立柱与钢立柱之间用10号钢连接成剪刀撑焊接在钢立柱上，用以固定钢立柱。

2.3 纵梁

防护防电棚纵梁采用Ⅰ45a工字钢，每侧工字钢拼接总长为54 m。纵梁下料长度为6.5 m，13 m或7.5 m。纵梁设在柱顶螺栓连接处，按施工设计图1号螺栓连接施工。

每侧纵梁顶部安装固定式移梁轮，轮子间距40 cm。每两个轮子为一组固定式移梁轮。

2.4 横梁

采用Ⅰ45a工字钢作为横梁，纵梁顶从起点位置开始，每隔1 m放一根拼装总长17.7 m的工字钢，共设54根。每两根工字钢为一组焊接在一起集中吊装，每组两端底部设1.2 m轨道槽。

Ⅰ45a工字钢搭放在纵梁上部分，根据设计图用3号连接螺栓将纵梁与横梁牢牢扣住，以保证其稳定性。工字钢必须摆放平稳顺畅，间隔相等，且保证所有工字钢左右对齐。

根据现场实际情况，对每对横梁Ⅰ45a工字钢吊装采用50 t吊车吊装(臂展40 m)，吊车应安放在京九铁路一侧位置，采用两头吊装法。横梁吊装前先拼接完整，然后分组吊装。每组横梁吊装后应立即固定，确保横梁与纵梁连接稳定，牢固。

2.5 横梁平移系统

横梁的拆除是本防护防电棚施工方案的难点，因横梁在梁体正下方，垂直距离很小，不能垂直起吊，故要求对防护棚做横梁平移系统设计考虑。根据设计方案横梁是通过两端的定滑轮用钢丝绳牵引每个横梁组，平移至防护棚两端，在两端安装吊点吊走，依次循环。横梁平移系统是由纵梁顶安装的固定式移梁轮、每个横梁组底部安装的轨道槽、横梁牵引钢丝绳三部分组成。固定式移梁轮需要厂家特别定做，满足其上部结构的荷载受力要求。轨道槽是用10号槽钢加工制作，每个横梁组有2根轨道槽设置在两端。

2.6 防护防电棚连接形式

螺栓连接形式:钢立柱和方形基础之间用预埋螺栓与钢立柱底法兰盘螺栓连接;纵梁和横梁的拼装对接，用1号螺栓连接;为防止钢管顶纵梁的滑动，将工字钢纵梁与钢管顶上承板之间用2号螺栓连接进行固定;为防止横梁与纵梁间的滑动，将工字钢与工字钢之间用3号螺栓连接进行固定。

剪刀撑连接形式:每组横梁之间通过纵向剪刀撑连接，保证横梁组自身的横向稳定性。钢管立柱纵向通过设置纵向斜撑与墩身连接来保证钢管立柱的纵向稳定性。

2.7 防电结构层

防电棚结构层由下而上为5 cm木板+2 mm钢板+6 mm绝缘橡胶板+彩条布+防水涂料。

2.8 防护防电棚其他组成部分

为进一步确保防电棚整体稳定性，待棚架结构施工完成后，每侧首尾2根(两侧共4根)钢立柱需在垂直京九铁路与平行京九铁路方向预拉截面25 mm的钢绞线缆风绳，每根钢立柱拉两条缆风绳，4根立柱共计8条缆风绳，缆风绳与地面斜交45°。

支架接地处理，用基础混凝土中的地脚螺栓预埋件作为自然接地极通过钢管、横梁、纵梁连接实现接地保护，当实测电阻过大时增加垂直接地极，直至满足接地电阻要求。接地极用∠45×45角钢打入原地面以下3.0 m，立柱钢管与角钢用Φ12圆钢焊牢，每处焊缝面积不小于钢筋横截面面积。

3 防电防护棚搭设

防电防护棚施工工期30 d。根据“安全第一，预防为主”的方针，按照《专项安全施工方案》做好施工安全控制，文明施工。

3.1 方形基础施工

基础平面位置严格按照平面图坐标定位、放线，保证结构尺寸、标高准确无误。地基处理后要求承载力不小于90 kPa。

待原地面地基处理后，回填至设计标高，浇筑C15混凝土垫层，然后安装基础钢筋。立好模板后，再进行钢立柱预埋螺栓安装、定位，然后再浇筑混凝土。在浇筑混凝土过程中，必须严控预埋件的标高和几何位置，加强测量，如发现产生偏差必须及时调整。由两个作业班组平行施工完成。施工时，无须停电、垂直封锁，每个工班每天完成一个方形基础，工期10 d。

3.2 钢管立柱安装

防电棚螺旋钢立柱安装时要求停电、垂直封锁施工，工期3 d，总要点时长540 min。每个“天窗”点180 min，每个要点内完成6根钢管立柱安装任务。待C30基础达到75%强度后，将事先加工好的φ42.6螺旋钢管立柱按照预埋螺栓埋放位置进行安装定位，安装后的钢立柱必须保证平稳垂直，同时注意检查螺帽是否松动。按同样方法，左、右侧分别每隔6.5 m安置一根钢立柱。钢立柱安装采用25 t吊车配合人工安装，严格执行封锁停车线号防护要求。若要点内不能完成吊装任务，应立即停止施工。

3.3 纵梁安装

纵梁安装时要求停电、垂直封锁施工，工期2 d，总要点时长240 min。每个“天窗”点120 min，每侧纵梁安装1 d。为加快纵梁吊装速度，将纵梁预先拼装，采取整体吊装法施工。用25 t吊车将工字钢吊到钢立柱顶部，并安放在固定位置，按照施工设计图2号螺栓与柱顶上承板固定，检查两侧所有相对应的工字钢必须平行。在每侧工字钢的首尾位置，安装一定滑轮，焊接在桥墩的首尾端，一方面防止型钢前后移位，另一方面用来穿牵引钢丝绳，平移横梁。纵梁安装采用25 t吊车配合人工安装，严格执行封锁停车线号防护要求。若要点内不能完成吊装任务，应立即停止施工。在吊装纵梁前纵梁、上承板要求标划位置线。

3.4 横梁安装

横梁安装时要求停电、垂直封锁施工，工期4 d，总要点时长600 min。每个“天窗”点150 min，每天完成7组横梁吊装任务。不考虑因其他因素影响工期，横梁吊装时间及吊车数量计算见表1。

表1 横梁吊装时间及吊车数量表

根据以上计划:1 d内完成横梁的吊装任务可完成7组，需用50 t的吊车1台，横梁吊装时间不超过4 d。

3.5 防电、防水结构层安装

防电棚安装时要求停电、垂直封锁施工，工期4 d，总要点时长480 min。每个“天窗”点120 min，每天完成250 m2。

防电棚顶设5 cm木板，可预先安装在每组横梁上，木板与横梁可用铁丝固定。铁丝接头要藏于板缝内，板缝间隙不大于10 mm。绝缘橡胶板铺设前，在木板上铺设2 mm钢板。高压绝缘橡胶板厚度6 mm，对防电棚顶进行横向拼接，搭接长度按不小于50 cm考虑。彩条布纵向铺设，搭接宽度不小于1 m，上面涂防火层。严格按照设计尺寸和技术要求施工，确保防电结构层整体平稳，搭接紧密，且保证完全覆盖京九铁路高压线上方。

由6名工人从两侧向中间铺设安装，严格执行封锁停车线号防护要求。若要点内不能完成吊装任务，人员立即撤离。

4 防电防护棚拆除

跨线桥16号～17号跨线施工完工后，对防护防电棚进行拆除。

棚顶至设计梁底最小值0.3 m，跨线桥桥面宽度34 m，防电防护棚拆除遇到问题，成为该跨线桥跨京九铁路专项施工方案急待解决的难点问题。主要因为防护棚架搭建完成后，应自上而下拆除，但若是预制小箱梁架设后就不能用汽车吊将顶棚拆除。

拆除作业施工前，在作业区间两端的车站派驻胜任的驻站联络员负责联系要点和安全防护，在现场配置足够的安全防护人员负责现场施工作业的安全防护。

4.1 防电层拆除

使用撬棍、螺丝刀、钳子等自距吊车最近点向棚架中心方向逐步拆除，将钢板、彩条布、绝缘板、地板格等拆除后装入钢筋框内，吊车集中吊下，人工配合。防电层拆除过程中必须停车封锁。

4.2 横梁拆除

解除横梁与纵梁顶部连接后，在纵梁端部预先安装4个5 t定滑轮，用钢丝绳与横梁连接牢固。两人通过定滑轮同时多次操作将横梁组向纵梁方向拖至纵梁边缘。再用1台50 t的吊车分组整体吊装下来。

纵向拖出横梁组，要控制钢丝绳拉动速度，拉动时观察几条钢丝绳是否在同时受力，以保证横梁轨道槽与纵梁轮组不密贴顺利拉出。吊装拆除横梁要封锁、停电进行。起吊过程中严禁碰撞预制小箱梁梁体(翼板最容易遭碰撞)，在吊装的过程中可用人工带方木在小箱梁边实时保护。吊装过程必须专人指挥，严格执行“一机一人”防护制度。

4.3 立柱、纵梁拆除

解除横梁与钢管顶部连接后，采用2台25 t的吊机在桥梁底下将工字钢纵梁抬起下放至地面，然后将纵梁拆解运走。钢管立柱拆除前先将钢管立柱之间的横向和纵向连接解除，然后将连接槽钢及下锚固螺栓去掉，再整柱吊走。吊装作业时用两方向缆风绳进行拉扯配合，确保安全落地。

5 结语

跨铁路施工除采用常规防电防护棚搭设方法外，为方便拆卸增加了顶棚横向平移系统，成功的解决施工过程中的难点，监理单位和业主的一致通过，此方法值得推广使用。

［1］施工图设计文件［Z］.

［2］JTJ 041-2002，公路桥涵施工技术规范［S］.

［3］TB 10401.2-2003，铁路工程施工安全技术规范［S］.

［4］JTJ 076-95，公路工程施工安全技术规范［S］.

［5］路桥施工计算手册［Z］.

［6］公路桥涵地基与基础设计规范［S］.