上跨电气化铁路防护方案比选及施工技术的应用

余长虹

摘要：近些年来，随着国内扩大内需对铁路建设加大了投入，越来越多的铁路需要上跨河流、公路、铁路等施工，跨越既有铁路线对既有铁路行车安全形成了很大的影响，本文针对重载铁路跨越既有电气化铁路的防护方案选取及对应施工技术进行阐述，希望能对类似工程的施工提供一些帮助。

Abstract： With the increasing investment in railway construction in China， more and more railways need to cross rivers， highways， railways and other existing railways， which has a great impact on the safety of existing railways. In this paper， the selection of protection schemes and construction technology for heavy-haul railways across existing electrified railways are described， hoping to provide some assistance in the construction of similar projects.

关键词：重载铁路;连续梁;全封闭绝缘防护;施工技术

Key words： heavy haul railway;continuous beam;fully enclosed insulation protection;construction technology

中图分类号：U227                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）18-0214-03

1  工程概况

晋豫鲁铁路通道跨汤鹤线特大桥（32+48+32）m连续梁位于河南省鹤壁市，连续梁全长113.2m，主跨48m跨越汤鹤铁路，与既有汤鹤线成31度相交。跨汤鹤铁路连续梁施工方法采用悬臂浇筑，为保证下方铁路行车安全，防止小型物件掉落及上方人員施工安全，需对铁路进行防护施工，连续梁与铁路相对关系如图1。

2  施工方案选择

目前国内上跨铁路营业线连续梁安全防护的施工方法一般有两种：一是搭设防护棚架，即在连续梁影响铁路营业线范围内，对铁路设备采取搭设防护棚架进行防护;另一种是挂篮全封闭防护，对整个挂篮系统进行封闭处理，连续梁悬臂施工在封闭系统内进行，不造成侵限，若挂篮最底部与铁路电力线最小距离满足安全距离时，不对全封闭防护系统进行绝缘处理，反之需要对挂篮封闭防护系统进行绝缘处理。本文结合该桥实际情况及以往类似工程经验对这两种安全防护设施进行了对比分析。

2.1 搭设防护棚架防护施工

2.1.1 防护棚架结构介绍

防护棚架主要由五部分组成：

①设置有接地的混凝土基础，顶面预留钢板锚栓方便立柱连接，位置在铁路路基两侧均匀分布;

②采用螺旋钢管与混凝土基础相连，钢管间设剪刀撑，其顶部预留纵梁连接部件;

③纵梁（顺铁路路基方向）型钢设在钢管顶部，螺栓连接;

④纵梁上设置均匀的横梁型钢，螺栓连接;

⑤横梁上一次铺设绝缘板、防水板、2mm 厚钢板作为棚架铺面。

2.1.2 防护棚架施工的利弊分析

①由于连续梁主线与营业线的斜交角度小，防护棚架需要防护的范围广，施工周期较长，安全隐患较大。

②搭设防护棚架时需要在铁路路基边坡搭设钢管桩基础，破坏路基稳定，给行车安全带来影响。

③铁路路基范围高差较大，大型设备无法靠近铁路线对防护棚进行拆除，防护棚架的拆除工作难度很大，防护棚架的拆除工作对铁路运行及设备存在的安全隐患较多。

④因铁路线与连续梁夹角小，造成棚架防护范围较广，这样棚架使用的材料较多，整个防护棚架约使用钢材8吨。

⑤根据棚架防护跨度及型钢性能计算，防护棚架顶棚结构高度至少需要0.5m，这样就需要挂篮底部距离接触网承力索1.76m（0.1m拆模高度+0.66m挂篮底模高+0.5m棚架顶高+0.5m棚架顶底部距承力索高度）的空间。该连续梁实际情况为挂篮底部距离接触网承力索最大只有0.79m（承力索下调后），挂篮底部距下调后承力索之间的距离无法满足搭设防护棚架的要求。

2.2 挂篮全封闭防护

2.2.1 挂篮全封闭介绍

在挂篮底部设置封闭的防护吊棚，防护吊棚的横向宽度为4.9米+2米=6.9米（即桥面两侧各加宽1米），纵向长度为5米+1米×2=7米（即前横梁向前悬出1米，后横梁向后悬出1米）。

防护吊棚的内层结构为钢板箱型槽，箱型槽由钢骨架支撑，整个箱型槽固定在挂篮的前、后下横梁底部，与挂篮形成一体，钢板箱型槽将整个挂篮底部包裹在内，这样就防止了坠物、水等杂物与铁路带电设备的接触。

在钢板箱型槽三面即前端和两侧的范围接长型钢，接长高度比前上横梁高1.5m，型钢间连接成整体，在三面连成一体的型钢骨架外侧安装钢丝网，用钢丝捆扎牢固，这样挂篮施工的部位就形成了封闭，防止施工时杂物掉落或侵入铁路范围。

钢板箱型槽外层为绝缘封闭包裹层，绝缘封闭包裹层无缝隙，绝缘材料（一般有卷材和板材，考虑到施工成本采用的板材）的绝缘强度不小于40kV，铁路设备电压为27.5kV，能达到绝缘要求，这样防护吊棚就可以将挂篮与接触网带电体可靠地绝缘隔离，再对挂篮进行良好接地，接地电阻不大于4欧姆，整个绝缘防护吊棚具有可靠地防电、防漏水功能，挂篮全封闭防护如图2、图3。

2.2.2 挂篮全封闭施工利弊分析

①挂篮底部的吊棚设置防电绝缘板，防护吊棚设接地线;在吊棚平台内设置排水系统，施工中可以方便地将水排出挂篮，满足铁路线上施工安全防电、防水要求。

②挂篮全封闭绝缘防护吊棚结构自重轻，全重约为4.5吨，满足挂篮结构安全的要求，相较防护棚架节约了材料降低了成本。

③挂篮全封闭绝缘防护吊棚拆安方便，可提前在铁路限界外与挂篮一起安装，拆除时也是将挂篮全封闭绝缘防护吊棚与挂篮一起移动到铁路限界外进行拆除，减少了封锁线路要点施工。

④挂篮全封闭绝缘防护吊棚与挂篮一起移动行走，随时可以将挂篮施工处进行防护，能有效确保铁路营业线行车安全。

⑤防护吊棚的结构高度可控制在0.20m内，满足该连续梁施工的安全距离要求。

2.3 最终选取的防护方案

根据以上对防护棚架和挂篮全封闭防护两种方案的对比，并结合跨汤鹤特大桥连续梁现场的实际情况，最终采用挂篮全封闭绝缘防护吊棚的方案进行防护施工，该防护吊棚的结构高度为0.20m，其底部距接触网承力索的距离为0.59m，满足接触网有关规范要求，可以确保铁路营业线施工的安全要求。

该项目铁路设备接触网承力索需下调后才可满足施工条件，因此应对挂篮封闭防护系统做绝缘保护，这样挂篮全封闭防护系统就由绝缘防护吊棚、上部防护栏及防护网构成，下文将对整个防护方案的施工进行阐述。

3  挂篮全封闭防护施工过程及注意事项

挂篮全封闭防护施工主要流程：挂篮防护吊棚钢箱骨架制作→钢箱拼装→钢箱漏水试验→防护吊棚钢箱绝缘板安装→防护吊棚整体吊装与挂篮固定→吊棚漏水试验→防护吊棚上部防护栏及防护网安装→吊棚漏水试验→接地安装及承力索、回流线绝缘防护→连续梁施工→连续梁合龙→全封闭挂篮后退到主墩旁→拆除防护系统及挂篮。

3.1 防护吊棚骨架及钢箱施工

3.1.1 施工工艺

防护吊棚骨架由双拼[14槽钢及[8槽钢按照图纸加工焊接而成，在骨架底部及底部四周固定3mm厚钢板，后下横梁处钢板高度与后下横梁同高，侧面与前端钢板高1.5m，形成一个钢箱。因上跨电气化铁路施工，对上部防护必须进行防水，因此对拼装焊接好的钢板箱进行漏水试验，防止漏水。

3.1.2 施工注意事项

①钢板箱有严格的防水要求，其在拼装焊接时尤为注意焊接水平，须确保钢板箱防水成功;

②整个钢箱固定在挂篮前、后下横梁上，连接部件强度需满足要求，整个挂篮在行走及施工时，一段时间处于调整状态，钢箱与横梁的连接要设置成活动连接，方便挂篮调整及整个钢箱均匀受力防止变形。

3.2 吊棚绝缘及上部防护施工

3.2.1 吊棚绝缘施工内容

在已测试漏水无问题的钢箱表面安装5mm厚绝缘板，钢板与绝缘板之间采用螺栓固定，绝缘板外侧一面的螺栓帽采用绝缘帽封盖，绝缘板之间采用20cm宽同规格绝缘板压缝，绝缘板之间用厂家提供的绝缘粘结剂粘结。对已全部安装完绝缘板的钢板箱进行二次漏水实验，实验合格后直接利用吊具将绝缘钢箱安装在挂篮底部，形成绝缘吊棚。

3.2.2 吊棚上部防护施工内容

绝缘吊棚固定好后，在钢板箱型槽三面即前端和两侧的范围接长型钢，接长高度比前上横梁高1.5m，型钢间连接成整体，在三面连成一体的型钢骨架外侧安装钢丝网，梁面以下采用双层防护，以上采用单层，用钢丝捆扎牢固，整个防护网将模板侧面、端面整体围起来，预留空间满足正常施工，这样挂篮施工的部位就形成了封闭，防止施工时杂物掉落或侵入铁路范围。

桥面范围在桥面两侧设置防护栏杆，与梁面预留钢筋牢固焊接，栏杆表面采用彩钢板封面，防护范围与挂篮侧模两侧防护接通，保证已浇筑完的梁面与正在施工的节段形成一个封闭系统，防止桥面杂物掉落。

3.2.3 施工注意事项

①绝缘板与钢板箱的固定螺栓间距严格按照图纸进行控制，包裹面以不能出现鼓包为宜;

②整个钢板箱采用绝缘板包裹绝缘时，绝缘板缝、固定螺栓帽等有缝隙地方均须进行二次封堵措施，采用同规格绝缘板压缝处理，绝缘板之间采用厂家提供粘结剂进行粘结;

③对完成所有防护的绝缘吊棚进行最终漏水实验，防止在防护施工时造成漏水隐患。

3.3 防护吊棚接地及承力索、回流线下调绝缘施工

3.3.1 接地施工内容

为防止雨雪天气高压接触网发生放电事故，在挂篮防护吊棚上设置接地线（截面积大于200mm2的电缆线），接地线与主墩预埋的接地端子连接，直通桩底，接地电阻小于4欧姆。

所有在挂篮上进行施工、检查、作业的人员必须穿绝缘鞋，做好最基本的防护工作。挂篮及防护吊棚接地和人员绝缘防护，安排专人进行定期检查并做详细记录，对不符合要求的施工内容及时进行整改。

3.3.2 承力索、回流线下调及绝缘施工

事先与铁路供电段签订施工协议，施工连续梁前对既有线承力索、回流线进行绝缘防护，在安全净空不够时，对承力索及回流线进行下调，根据该段连续梁底部与铁路既有设备高差来看，须对承力索及回流线进行下调。承力索及回流线下调时，对在梁体中心范围内并向外延伸35米范围内的既有线路的承力索、回流线上包裹绝缘管进行二次防护。

3.3.3 施工注意事项

①接地端子、接电线必须满足上述要求，两者之间连接应牢固且充分接触，以免传电过程中烧断造成事故，针对连接处仔细检查;

②跨越既有线的重载铁路连续梁施工前，应对结构物及既有线设备高差数据熟悉掌握，如需调整应尽早施工，不能影响上部连续梁施工。

3.4 营业线防护施工

跨越电气化汤鹤铁路的连续梁施工，在上述挂篮全封闭绝缘防护下进行，在挂篮悬臂施工过程中除挂篮前移时需要点外，其他施工环节只需上报监督计划即可进行。挂篮全封闭绝缘防护施工，是在一个相对封闭的空间进行施工，不对铁路设备造成侵害，能大幅度的保证铁路正常运行。

临近铁路及上跨铁路施工均属于营业线施工，在连续梁进场后开始進行临近铁路线施工前，与铁路相关站段签署安全协议，并按相关要求上报每月施工计划及要点计划，临近及上跨既有线施工时，需在相关站段人员的防护下进行。

在整个营业线防护施工期间，做好登记制度，专人负责登销记，防护开始前有登记，防护结束后有销记。防护期间现场安排专职人员与铁路相关站段人员进行工作对接，及时沟通，发现问题及时解决。

4  结论

该连续梁已合龙，挂篮全封闭绝缘防护系统已随挂篮后退拆除，对电气化铁路行车未造成任何安全隐患，施工安全、简便，经济效益及工期效益显著，得到了监理、业主及铁路设备单位的一致好评，为企业赢得了信誉。

随着国内铁路建设事业的蓬勃发展，在跨河流、公路、铁路等部位进行铁路对铁路的施工提出了更高的技术要求，采用连续梁挂篮全封闭绝缘防护施工技术具有非常广阔的市场前景，希望通过本文的阐述，能够为其他相类似工程提供借鉴。

参考文献：

[1]焦国臣.挂篮在既有线连续梁施工中的应用[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2011（01）.

[2]魏云.上跨既有铁路现浇梁挂篮施工防护关键技术[J].山西建筑，2012（05）.

[3]TB10303-2009 J946-2009，铁路桥涵工程施工安全技术规程[S].