跨铁路挂篮悬浇防电棚施工关键技术

2020-12-11欧阳小新

工程技术研究 2020年20期

欧阳小新

（保利长大工程有限公司，广东广州 510000）

大型桥梁工程建设领域，挂篮悬浇连续钢构是重点施工环节，与其他方式相比，其突出特点在于不设支架结构。因此，对于因场地狭小而无法设置大型吊装机械的项目而言，挂篮悬浇连续钢构具有可行性，可通过浇筑的方式来形成完整的大跨径连续钢构。

1 工程概况

花莞高速仙村特大桥工程项目特殊之处在于上跨广深铁路，中心里程为K49+870，根据现场勘测得知，桥梁轴线与该处既有铁路交角达79°。施工期间为保证铁路的运营安全，设计在既有铁路股道上设置防护棚，防护棚形式为24m+27m的跨度结构，总长51m，为钢结构+贝雷梁的组合体系，横梁统一选用321贝雷梁，桩结构设为人工挖孔桩，包含内径D=120mm、D=200mm两种规格。另外，防护棚要在跨铁路大桥主梁施工前搭设完成，待跨铁路主梁及桥上各附属项目完全施工结束后，方可拆除。

2 防电棚施工概述

随着我国基础建设进程的加快，很多原有铁路线上方需建设立交桥或拆除原有立交桥，但在建设或拆除的过程中施工时间较长，而铁路的运营又不能长时间受其影响，因此需要在铁路线上方先支起棚架，以防止施工过程中掉落的石块或钢筋影响火车运行。

而作为跨铁路挂篮悬浇防护的一种类型，防电棚的施工技术极为关键。它的设计必须与后期的拆除施工结合起来，还要满足抵抗外力及防水功能；且在铁路运营期间，能确保从远处可观测到沉降点，以便于指导防电棚的结构变化；最后还需经过专家的论证，方可投入使用。

3 防电棚施工关键技术分析

花莞高速仙村特大桥使用的是连续钢构梁结构形式，上跨既有铁路工程，挂篮选择悬臂现浇方式，且悬浇段施工难度较大。为此，该桥梁在挂篮施工时，以防电棚作为防护类型进行作业。文章将在此基础上围绕防电棚施工技术展开探讨。

3.1 施工方案

该工程中，需建设1座铁路防电棚，并采取36m+27m的跨度布置形式，总长度为60m。通过对36m端梁底位置的分析得知，其紧邻防电棚顶部，两者间距仅为60cm，不利于施工作业，因此对跨径组合方式加以优化，采取24m+27m的标准，以便给挂篮施工提供充足的空间。

3.2 防护棚设计

该工程中，为保障公路施工期间桥下铁路运营安全，必须在铁路股道上设防护结构。由于既有广深铁路为电气化铁路，故防护结构必须为防电棚隔离。防电隔离棚采用Ø120cm人工挖孔桩为基础，Ø630×10m钢管为立柱，上部结构采用双排单层贝雷梁及工字钢纵横梁，梁上铺设油毡防水层和高级绝缘防电胶及钢板。

搭设防电隔离棚时要保证铁路限界，净空不小于7.96m，临时墩边距股道中心线不小于4.3m，防电棚纵梁底距接触网立柱顶距离不小于50cm。且为屏蔽感应电流，区内所有钢构件一律采用特种绝缘材料包贴，包贴前所有钢构件应除锈。所有钢构件应加焊连通，并在两侧立柱分别设保护接地，接地电阻需小于4Ω。

防电隔离棚施工前，要对结构进行详细验算，需满足刚度、强度和稳定性要求。还要封锁线路停电施工，封锁作业内容需严格按照批准的施工方案执行。防电隔离棚施工完成后，公路桥施工期间应安排专业人员定期对隔离棚进行维护检测。列车震动、天气的变化均会对隔离棚支架产生影响，需安排专人24h检查支架各部件状况，并检测支架的接地电阻、支架上的感应电压，避免感应电伤人。项目沿立交线路防护棚设置剖面图如图1所示。

公路桥跨铁路段施工完成后，需拆除防电隔离棚。拆除防电隔离棚时，必须在确保铁路封锁停电后方可施工。拆除防电隔离棚必须按顺序进行，而拆除时注意不要碰及铁路接触网电缆，吊放下的纵横梁应摆放稳定并加固可靠。除此之外，在拆除防电隔离棚后，需凿除线间高出路肩面支架的支墩基础，补充道砟，恢复道床。拆除工作完成后，清理好现场，确保无材料、机具侵限后方可开通铁路。

3.3 施工方法

基础施工（窗口封锁）→钢立柱安装（停电配合）→钢纵梁安装（停电配合）→钢横梁安装（停电配合）→上部结构铺装（停电配合）。

（1）基础部分。防护棚基础部分采取人工挖孔桩的方式，要求其外径设为1.5m，深度采取9m、12.5m两种控制标准，具体根据实际情况选择；选用强度等级为C30的混凝土，并设置条形基础。开挖作业均由施工人员完成，考虑到条形基础较长的特点，为尽可能减少对既有铁路路基的影响，整个施工区间要划分为9段，并遵循间隔开挖的原则，结束该段浇筑后方可组织后续段的开挖。顺桥向开挖探沟，以便掌握现场铁路信号管线的分布情况，再合理开挖条形基础。开挖过程中如果对道床造成了局部破坏，必须对相邻股道因挖基坑而局部破坏的道床补充石碴，并对道床进行捣固，以确保道床的密实度及稳定性。

图1 项目沿立交线路防护棚设置剖面图

在超前热轧无缝钢管注浆时，选择D=50mm的钢花管，将其作为该工程中的超前热轧无缝钢管。统一采取梅花形布置的方式，在前端设置成锥形，预留部分尾端（通常为30cm），以便将该处作为止浆段。垂直方向共设置3层，各层8根，选择的是水泥浆液注浆材料，基本要求为水灰比1∶1，施工全程的注浆压力都要维持在200kPa。

（2）立柱部分。立柱是防电棚的重要装置，选择的是φ525mm的钢立柱，考虑到两侧横梁同步拆除的要求，中柱选择的是φ300mm的钢立柱（共计2根），在其作用下使防电棚分为两个相对独立的部分。关于东侧的安装作业，具体场所为仙村6道及广深Ⅱ线线间，两者的间距为5.25m。考虑到两道都为非超列车道的情况，最终将广深Ⅱ的净值界限设置为2.52m，相比之下适当减小了仙村6道净界限，设为2.2m，具体的关系是2.52m+0.525m+2.2m=5.245m<5.25m，由此表明此处选择的φ525mm钢立柱具有可行性，完全达到限界要求。此外，直接停用仙村6道也是可行途径，有助于保证行车安全。

钢立柱施工中，顶部以下4m均要采取防护措施，即利用耐高压绝缘防电胶将结构完整包裹。中柱施工的特殊之处在于起吊高度以及吊装半径都偏大，为顺利完成边柱吊装作业，分别在铁路两侧配置120t吊机，再安排数名施工人员辅助施工；中柱则选择的是300t吊车与施工人员相结合的方式，保证立柱可安装到位，底部设φ22螺栓以达到有效加固的效果，相邻立柱间设12号槽钢，确保各立柱都具有足够的稳定性。

（3）柱顶纵梁部分。柱顶纵梁的结构组成包含2片I45C工字钢，通过耐高压绝缘防电胶包裹的方式保护纵梁。现场配备120t的吊车，通过施工人员的辅助共同将边柱位置防电棚纵梁安装到位，而中柱处则选用的是300t的吊车，纵梁安装到位后需要与钢立柱形成稳定连接关系，接触面必须焊接，以免出现纵梁滑动现象。

（4）跨铁路横梁部分。横梁结构选择的材料是321贝雷梁，利用悬臂伸出适当的距离，使其能够有效覆盖仙村6道。基础网范围内的横梁需要采取有效的防护处理，即缠绕耐高压绝缘防电胶。统一在线外完成贝雷梁的拼装作业，梁两端分别配置滚轴轮，现场准备吊机，利用该装置整片吊装，期间脚轮必须有效卡入工字钢两端。贝雷片与立柱之间将形成特定的夹角，该处需安装斜撑装置，相邻贝雷梁的连接选择的是C12槽钢，通过此方式使贝雷梁构成完整的整体结构。

（5）上部结构。结束防护棚、防电棚横梁两部分的安装作业后，便要沿横梁垂直方向设方木，所用的规格是100mm×120mm，间距为48cm。需注意的是各纵向方木的搭接作业，实际搭接量至少达到30cm，并根据实际情况灵活加长，搭接处应位于钢横梁上。方木要进行防腐处理，以免在后续使用中发生腐蚀现象。设置好方木后，在其上方铺1.8cm厚的木夹板，设置铁钉使其能够与方木稳定连接。

夹板铺设要具有紧密性，不可产生缝隙。此后，防电棚上依次铺高压绝缘防电胶、防水层，形成的重叠区域需钉方木，保证其稳定性，防水层的上方设置厚度为3mm的钢板。形成面层结构后，以10m为间距依次设置缆风钢丝绳，两端稳定在条形基础上，综合考虑天窗的施工进度，接近尾声时则要使用帆布覆盖各材料与设备，否则不利于列车的正常通行。