上跨既有鐵路現(xiàn)澆梁掛籃施工防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

魏 云

1 工程概況

新建大同—西安鐵路客運(yùn)專線灞河特大橋陜西省西安市境內(nèi)，設(shè)計(jì)在DK849+773處以(60+100+60)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁上跨貨運(yùn)北環(huán)鐵路，交角為21°。線路左側(cè)與鄭西客運(yùn)專線并行，間距只有19 m，凈距為7 m。主跨100 m箱梁與既有線交匯距離長(zhǎng)達(dá)95 m，掛籃從2號(hào)塊開始跨既有線，此時(shí)掛籃與接觸網(wǎng)承力索的水平距離為1.2 m;掛籃在4號(hào)塊時(shí)已經(jīng)上跨接觸網(wǎng)，與承力索垂直距離最近只有0.7 m。貨運(yùn)北環(huán)線運(yùn)輸繁忙，平均每10 min有一對(duì)列車通過，安全風(fēng)險(xiǎn)大，如圖1所示。

掛籃施工既要對(duì)貨運(yùn)北環(huán)運(yùn)營(yíng)行車安全保證，又要對(duì)并行鄭西客專運(yùn)營(yíng)確保安全，安全防護(hù)尤為重要。

2 工程重點(diǎn)、難點(diǎn)

該橋?yàn)榇笪麒F路客運(yùn)專線控制性工程，列為一級(jí)安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，也是局集團(tuán)重、難點(diǎn)工程。由于與貨運(yùn)北環(huán)線夾角只有21°，交匯距離長(zhǎng);梁體底面與承力索距離為1.9 m，掛籃底與接觸網(wǎng)承力索只有0.7 m，距離太近;且與鄭西客專并行，如圖2所示。如何確保施工過程中貨運(yùn)北環(huán)線和鄭西客專運(yùn)營(yíng)安全、防止人員觸電是難點(diǎn)。施工場(chǎng)地受限，無法安裝塔吊施工，只能用吊車安裝、運(yùn)輸材料。工期緊、任務(wù)重，施工難度加大。

圖1 大西客專與北環(huán)鐵路、鄭西客專相對(duì)位置示意圖

3 防護(hù)方案的比選

方案一，采用防護(hù)棚架防護(hù)。

跨越公路、鐵路通常情況下采用棚架防護(hù)，如圖3所示。

棚架防護(hù)一般采用鋼管柱、工字桁梁或貝雷梁搭建，其優(yōu)點(diǎn)是有效防止高空墜物、防止接觸網(wǎng)高壓電觸電對(duì)人的傷害，缺點(diǎn)是跨度大、耗材多、搭設(shè)和拆除難度大、安全系數(shù)低且成本高，需要天窗點(diǎn)并封鎖施工，周期長(zhǎng)。

圖2 箱梁與接觸網(wǎng)位置關(guān)系

方案二，采用防電板絕緣吊架防護(hù)。

在掛籃底部安裝吊架平臺(tái)，在平臺(tái)周圍用防電板絕緣密封，具有防水、防電、防火、防墜物等作用。安裝可在1號(hào)段安裝，無須在既有線上空作業(yè)、減少在天窗封鎖施工、降低觸電風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)運(yùn)營(yíng)線造成安全隱患。具有施工速度快、耗材少、成本低的特點(diǎn)。

經(jīng)過比選，認(rèn)為采用絕緣吊架比棚架更實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全。

圖3 防護(hù)棚架示意圖

4 防護(hù)吊架的設(shè)計(jì)及施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 防護(hù)吊架的設(shè)計(jì)

防護(hù)吊架即在掛籃底模上懸吊一個(gè)箱形防護(hù)平臺(tái)，吊架四角吊掛在掛籃底模橫梁上，隨同掛籃一起前移。對(duì)底部和側(cè)面1.2 m高采用防電板絕緣，吊架以上的掛籃臨空面全部用鋼絲密目網(wǎng)防護(hù)。

圖4 防護(hù)吊架示意圖

如圖4所示，在掛籃前后橫梁上各設(shè)四個(gè)吊點(diǎn)用φ25精軋鋼吊住吊架，吊點(diǎn)設(shè)在吊架的前后橫梁上，采用銷接，為防止吊架任意擺動(dòng)，用∟50或φ48鋼管臨時(shí)固定吊架，使吊架與掛籃成為一個(gè)整體。吊架四周用∟50焊接或φ48鋼管扣成鋼格圍欄，上貼鋼絲密目網(wǎng)，對(duì)掛籃進(jìn)行全封閉。

底架部分用2[16做前后橫梁、[10做分配梁，間距70 cm，∟50做防護(hù)圍欄。橫梁與分配梁三面用鋼板連接，且在每個(gè)接觸點(diǎn)滿焊，焊縫長(zhǎng)度不小于80 mm。分配梁底部貼3 mm鋼板鋪滿，鋼板上打眼用螺栓錨固防電板，使之密貼在鋼板底部，同時(shí)，在吊架四周1.2 m高安裝防電板，使吊架底板以上1.2 m以下全部絕緣。

4.2 防護(hù)吊架施工的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 吊架設(shè)計(jì)改進(jìn)

吊架在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所改進(jìn)，通常設(shè)計(jì)是分配梁在前后橫梁的上面，如圖5所示。

圖5 防護(hù)吊架原設(shè)計(jì)示意圖

原設(shè)計(jì)吊架承重橫梁在分配梁的下面，改前后橫梁在分配梁上部，吊架與接觸網(wǎng)的安全距離增大了260 mm，且吊架與底模平行，以利排水和增大與接觸網(wǎng)的距離。改進(jìn)后[10分配梁和2[16橫梁之間先焊接鋼板栓接，再使兩梁接觸部位焊接不小于8 cm焊縫進(jìn)行焊滿;且分配梁和橫梁用螺栓連接，保證吊架的整體剛度和連接強(qiáng)度，改進(jìn)后如圖6所示。

圖6 防護(hù)吊架改進(jìn)后示意圖

圖7 防電板擊穿試驗(yàn)

圖8 絕緣板制作示意圖

4.2.2 吊架絕緣技術(shù)

吊架絕緣主要是在吊架底部及側(cè)面1.2 m采用防電板封閉。絕緣板連接縫隙用防電板壓條且用絕緣膠涂刷或環(huán)氧樹脂堵塞，最后用絕緣漆噴涂防電板所有外露面使之密封，防止漏電、漏水。

1)絕緣板選材。絕緣板選用環(huán)保－3240型環(huán)氧樹脂和玻璃纖維通過LPMC層壓技術(shù)合成，厚4 mm，其體積電阻率大于109 Ω·cm，絕緣板規(guī)格選用1.0 m×2.0 m。絕緣板在出廠前進(jìn)行耐壓擊穿試驗(yàn)，接觸網(wǎng)線電壓為27.5 kV，耐壓試驗(yàn)電壓不小于27.5 ×1.5=41.25 kV，實(shí)際加壓大于 45 kV 并持續(xù) 90 s，防電板不被擊穿，證明材料合格。隨機(jī)抽樣檢查不少于3塊板。

實(shí)驗(yàn)室里檢驗(yàn)環(huán)境是電板直接接觸防電板(但施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件距離防電板大于70 cm)，空氣濕度大于60%。實(shí)驗(yàn)如圖7所示。

2)防電板的制作。防電板由鋼板、絕緣板、絕緣漆三部分組成。如圖8所示，在吊架骨架下鋪滿鋼板，每隔20 cm焊接，焊縫長(zhǎng)度不小于2 cm，鋼板焊接縫用聚氨酯涂料涂刷，防止漏水和生銹。在鋼板上打眼，用螺栓連接絕緣板與鋼板，絕緣板縫隙間用15 cm寬絕緣板條貼封，螺栓頭用φ5聚氨酯螺帽絕緣封頭，且在螺母上涂環(huán)氧樹脂膠，使螺帽與板密貼、不掉，不漏電。所有板條縫隙全部用環(huán)氧樹脂膠涂刷，厚度不小于5 mm。最后噴涂藍(lán)色絕緣漆三道，使防電板全部絕緣密封。

4.2.3 吊架吊裝及拆除

在地面上焊接吊架骨架，用導(dǎo)鏈吊掛在掛籃底模上，懸空在1.7 m左右。在骨架上焊接鋼板，安裝絕緣板，然后用導(dǎo)鏈升至距離掛籃底模50 cm處，用精軋鋼固定。連接∟63輔助焊接固定，完成吊架安裝。拆除時(shí)先退回到1號(hào)塊后采用倒鏈吊掛，拆除固結(jié)精軋鋼和輔助型鋼，用倒鏈落下離地1.7 m，人工配合機(jī)械完成拆卸任務(wù)。

4.2.4 吊架防水措施

為防止施工用水、雨水聚集在吊架內(nèi)無法排除或形成股流排放到鐵路股道間或接觸網(wǎng)線上，影響行車及施工安全，在吊架內(nèi)側(cè)必須設(shè)防水層。

在[10分配梁上鋪設(shè)100 mm×150 mm方木，方木上鋪設(shè)15 mm厚的竹膠板，竹膠板鋪設(shè)后頂面與前后橫梁齊平，鋪設(shè)竹膠板時(shí)應(yīng)當(dāng)在板縫間貼雙面膠條，防止漏水和熱脹冷縮造成縫隙隆起或開裂。然后用玻璃膠或參加108膠的膩?zhàn)佣氯p隙，滿鋪玻璃纖維布并用聚氨酯防水涂料涂刷3遍～4遍，厚度大約2 mm為宜。做完防水后進(jìn)行泌漏水試驗(yàn)，在箱內(nèi)注入30 cm深的水，不漏水即可。為防止焊接、氣割等火星落到吊架上引起火災(zāi)，在防水涂料上釘0.3 mm鐵皮，鐵皮間用5 cm寬1 mm厚的鋼帶壓條封住縫隙。在吊架最低端遠(yuǎn)離既有鐵路方向安裝塑料排水管引至地面排水。

4.2.5 防雷電、高壓感應(yīng)電流、漏電措施

在雷雨天氣，由于空氣水霧形成了弱導(dǎo)電體，防止雷電或作業(yè)用電干擾，防止高壓出電網(wǎng)導(dǎo)電，在吊架上設(shè)置了接地和報(bào)警裝置。

1)報(bào)警器安裝。

在絕緣板及防水措施做完畢后，在吊架上安裝感應(yīng)報(bào)警器。在一般情況下當(dāng)電壓超過50 V時(shí)，會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重危害，報(bào)警器一端與吊架上任意一金屬桿件連接，且報(bào)警器放在醒目且防雨的地方。

2)接地裝置的安裝。

為防止高壓靜電、導(dǎo)電和雷電施工安全和人身、行車的影響，在掛籃頂端安裝避雷針和吊架上裝接地系統(tǒng)，使掛籃、模板系統(tǒng)、吊架連成導(dǎo)體，一旦雷電或高壓靜電產(chǎn)生，通過接地系統(tǒng)疏散電流，保證施工和行車安全。接地采用50 m長(zhǎng)4 cm寬鋼帶(或φ16圓鋼)一端與避雷針、掛籃連接，另一端與橋墩上的接地端連接，組成綜合接地系統(tǒng)。

3)漏電緊急處理方法。

當(dāng)電壓監(jiān)控設(shè)備報(bào)警或電壓顯示異常后，施工現(xiàn)場(chǎng)沒有施工人員時(shí)，及時(shí)通知防電施工單位，等專業(yè)人員處理。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)有施工人員時(shí)，不要驚慌，立即停止作業(yè)。

4.2.6 其他防護(hù)措施及注意事項(xiàng)

1)防墜物、防火措施。為防止高空作業(yè)時(shí)焊渣、工具、雜物等掉入線路上，影響行車安全，對(duì)掛籃及防護(hù)吊架采用鋼絲密目網(wǎng)全封閉，吊架四周留50 cm作業(yè)人員行走空間。為防止因切割、焊接時(shí)發(fā)生火災(zāi)，在吊架內(nèi)側(cè)鋪設(shè)0.3 mm鋼板，吊架上和掛籃外側(cè)懸掛滅火器。

2)配備專職安全員，24 h值班，指揮施工車輛，防止侵限。定期檢查吊架、掛籃的連接是否牢靠。

3)在無防電板一端增加相應(yīng)的配重，定期檢查掛籃結(jié)構(gòu)狀態(tài)，掛籃推移前后檢查各部聯(lián)接件及后錨、吊架等，保持“T”構(gòu)平衡。

4)施工養(yǎng)護(hù)時(shí)防止養(yǎng)護(hù)水直接打到接觸網(wǎng)上，養(yǎng)護(hù)用土工布固定好，防止飛落掉到接觸網(wǎng)上等。

5)工程施工人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)前，由專人對(duì)電壓在線監(jiān)測(cè)設(shè)備合閘送電。

6)需要進(jìn)入帶電作業(yè)區(qū)前，用手指背輕觸樓梯的鋼結(jié)構(gòu)上，在沒有針刺感后才可以進(jìn)入。

7)當(dāng)攀爬到連續(xù)梁平臺(tái)后，注意觀看電壓在線監(jiān)測(cè)器上的電壓指示和警報(bào)器，電壓顯示不超過0 V或警燈不閃爍時(shí)可以進(jìn)入作業(yè)區(qū)。

8)電壓在線監(jiān)測(cè)器有專人監(jiān)管，電源保持暢通。

9)進(jìn)入帶電作業(yè)區(qū)要求有專人看護(hù)，沒有受到安全培訓(xùn)的施工人員和非施工人員嚴(yán)禁進(jìn)入。

10)在施工過程中嚴(yán)禁破壞絕緣層;在掛籃上施工時(shí)禁止踩踏絕緣鋼板。

11)接地線是生命線，當(dāng)接地線安裝完畢后，要保持其完好，沒有專業(yè)施工人員在場(chǎng)，禁止斷開。

12)排水系統(tǒng)保持完好，當(dāng)掛籃積水后及時(shí)抽排。

13)施工作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁施工人員和作業(yè)物品伸出保護(hù)網(wǎng)外。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，大西鐵路客運(yùn)專線灞河特大橋跨越貨運(yùn)北環(huán)既有鐵路施工連續(xù)梁采用防電板絕緣吊架防護(hù)技術(shù)，施工材料簡(jiǎn)單、便捷，安全可靠、無任何安全事故。到目前為止，吊架全部安裝完畢，正在投入施工。施工過程安全可控，確保了營(yíng)業(yè)線的運(yùn)營(yíng)安全，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此方案對(duì)類似工程施工有一定的借鑒和參考意義。

[1]鐵建函[1998］160號(hào)文，鐵路橋隧防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)定[S］.

[2]2004年國(guó)務(wù)院令[第430號(hào)］，鐵路運(yùn)輸安全保護(hù)條例[S］.

[3]周水興，何兆益.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M］.北京:人民交通出版社，2001.

[4]張耀春.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理[M］.北京:高等教育出版社，2010.

[5]GB 1408-2006，絕緣材料電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法[S］.