汕湛高速公路跨京九鐵路防電防護(hù)棚設(shè)計(jì)與施工

竇 翔

(中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東日照 276800)

1 工程概況

廣東省汕湛高速揭西大溪至博羅石壩段項(xiàng)目T18標(biāo)段起訖樁號(hào)為 K237+300～K250+186.276，標(biāo)段主線長12.886 km?？缇┚盆F路特大橋全長1 066 m，于K244+532.9處上跨京九鐵路K2204+541里程處，橋軸線與鐵路股道交角為60°，橋面等寬34 m，雙向六車道，跨京九鐵路橋采用兩聯(lián)3孔×30 m跨30°斜交小箱梁，梁底距軌頂凈空8.9 m。該處京九鐵路為電氣化鐵路，正線兩股道，另外鐵路沿線設(shè)置有京九芯光纜、鐵通光纜等。京九鐵路網(wǎng)接觸網(wǎng)和承力索電壓、回流線電壓27.5 kV。

特大橋跨京九鐵路線施工工程主要是16號(hào)～17號(hào)墩，下部結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)，雙柱墩。上部結(jié)構(gòu)為30 m預(yù)制小箱梁，與京九鐵路線斜交60°?？缇€橋施工內(nèi)容主要是:16號(hào)，17號(hào)墩樁基、系梁、墩柱、蓋梁，16號(hào)～17號(hào)墩上部架梁、橋面系及附屬施工。橋墩均為直徑1.6 m樁基礎(chǔ)，16號(hào)，17號(hào)墩系梁尺寸為1.2 m ×1.4 m，柱式墩，墩身直徑1.4 m，平均墩高分別為8.23 m和9.53 m。

2 防電防護(hù)棚設(shè)計(jì)

跨京九鐵路特大橋跨京九線施工防護(hù)棚架為施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)，不考慮地震力的影響，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。根據(jù)廣州鐵路(集團(tuán))公司涉鐵項(xiàng)目管路辦公室涉辦函［2013］19號(hào)文要求:棚頂活載按1 500 N/m2，單根橫梁跨中承受6 300 N集中應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算;此外，結(jié)構(gòu)受力還考慮蓋鋪厚5 cm木板重量、結(jié)構(gòu)自重和列車氣動(dòng)力的影響;經(jīng)受力簡算，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求。根據(jù)設(shè)計(jì)，在平行京九鐵路左右柵欄兩側(cè)1 m位置布置2排鋼立柱，每排鋼立柱之間間隔6.5 m，且每排鋼立柱超出新建汕湛高速線大橋里程端邊緣1.65 m。防電棚防護(hù)范圍全長54 m，寬17.7 m，凈空為8 m(即防電棚底部至軌頂線凈高)，棚頂至設(shè)計(jì)梁底最小值0.3 m。為確保連接牢固、導(dǎo)通，并在兩側(cè)支腿分別設(shè)4處接地保護(hù)。防護(hù)防電棚架為框架式鋼結(jié)構(gòu)。獨(dú)立方形基礎(chǔ)，螺旋鋼管立柱，縱橫梁采用工字鋼搭設(shè)。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)橫梁平移系統(tǒng)，鋼結(jié)構(gòu)基本采用螺栓連接，便于安裝與拆除。

2.1 方形基礎(chǔ)

棚架結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土獨(dú)立方形基礎(chǔ)，截面尺寸長×寬×高=1.5 m×1.5 m×1 m，等級(jí)為 C30，基礎(chǔ)底設(shè)30 cm C15墊層。

2.2 螺旋鋼管立柱

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙情況鋼管立柱設(shè)兩排共18根，每根長度約為7 m。底部焊接上1 000 mm×1 000 mm×20 mm法蘭盤鋼板，頂部焊接700 mm×700 mm×20 mm上承鋼板，鋼板開設(shè)螺栓孔。每一側(cè)鋼立柱與鋼立柱之間用10號(hào)槽鋼連接成剪刀撐用以固定鋼立柱。每一側(cè)鋼立柱與鋼立柱之間用10號(hào)鋼連接成剪刀撐焊接在鋼立柱上，用以固定鋼立柱。

2.3 縱梁

防護(hù)防電棚縱梁采用Ⅰ45a工字鋼，每側(cè)工字鋼拼接總長為54 m?？v梁下料長度為6.5 m，13 m或7.5 m。縱梁設(shè)在柱頂螺栓連接處，按施工設(shè)計(jì)圖1號(hào)螺栓連接施工。

每側(cè)縱梁頂部安裝固定式移梁輪，輪子間距40 cm。每兩個(gè)輪子為一組固定式移梁輪。

2.4 橫梁

采用Ⅰ45a工字鋼作為橫梁，縱梁頂從起點(diǎn)位置開始，每隔1 m放一根拼裝總長17.7 m的工字鋼，共設(shè)54根。每兩根工字鋼為一組焊接在一起集中吊裝，每組兩端底部設(shè)1.2 m軌道槽。

Ⅰ45a工字鋼搭放在縱梁上部分，根據(jù)設(shè)計(jì)圖用3號(hào)連接螺栓將縱梁與橫梁牢牢扣住，以保證其穩(wěn)定性。工字鋼必須擺放平穩(wěn)順暢，間隔相等，且保證所有工字鋼左右對(duì)齊。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)每對(duì)橫梁Ⅰ45a工字鋼吊裝采用50 t吊車吊裝(臂展40 m)，吊車應(yīng)安放在京九鐵路一側(cè)位置，采用兩頭吊裝法。橫梁吊裝前先拼接完整，然后分組吊裝。每組橫梁吊裝后應(yīng)立即固定，確保橫梁與縱梁連接穩(wěn)定，牢固。

2.5 橫梁平移系統(tǒng)

橫梁的拆除是本防護(hù)防電棚施工方案的難點(diǎn)，因橫梁在梁體正下方，垂直距離很小，不能垂直起吊，故要求對(duì)防護(hù)棚做橫梁平移系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮。根據(jù)設(shè)計(jì)方案橫梁是通過兩端的定滑輪用鋼絲繩牽引每個(gè)橫梁組，平移至防護(hù)棚兩端，在兩端安裝吊點(diǎn)吊走，依次循環(huán)。橫梁平移系統(tǒng)是由縱梁頂安裝的固定式移梁輪、每個(gè)橫梁組底部安裝的軌道槽、橫梁牽引鋼絲繩三部分組成。固定式移梁輪需要廠家特別定做，滿足其上部結(jié)構(gòu)的荷載受力要求。軌道槽是用10號(hào)槽鋼加工制作，每個(gè)橫梁組有2根軌道槽設(shè)置在兩端。

2.6 防護(hù)防電棚連接形式

螺栓連接形式:鋼立柱和方形基礎(chǔ)之間用預(yù)埋螺栓與鋼立柱底法蘭盤螺栓連接;縱梁和橫梁的拼裝對(duì)接，用1號(hào)螺栓連接;為防止鋼管頂縱梁的滑動(dòng)，將工字鋼縱梁與鋼管頂上承板之間用2號(hào)螺栓連接進(jìn)行固定;為防止橫梁與縱梁間的滑動(dòng)，將工字鋼與工字鋼之間用3號(hào)螺栓連接進(jìn)行固定。

剪刀撐連接形式:每組橫梁之間通過縱向剪刀撐連接，保證橫梁組自身的橫向穩(wěn)定性。鋼管立柱縱向通過設(shè)置縱向斜撐與墩身連接來保證鋼管立柱的縱向穩(wěn)定性。

2.7 防電結(jié)構(gòu)層

防電棚結(jié)構(gòu)層由下而上為5 cm木板+2 mm鋼板+6 mm絕緣橡膠板+彩條布+防水涂料。

2.8 防護(hù)防電棚其他組成部分

為進(jìn)一步確保防電棚整體穩(wěn)定性，待棚架結(jié)構(gòu)施工完成后，每側(cè)首尾2根(兩側(cè)共4根)鋼立柱需在垂直京九鐵路與平行京九鐵路方向預(yù)拉截面25 mm的鋼絞線纜風(fēng)繩，每根鋼立柱拉兩條纜風(fēng)繩，4根立柱共計(jì)8條纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩與地面斜交45°。

支架接地處理，用基礎(chǔ)混凝土中的地腳螺栓預(yù)埋件作為自然接地極通過鋼管、橫梁、縱梁連接實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)，當(dāng)實(shí)測(cè)電阻過大時(shí)增加垂直接地極，直至滿足接地電阻要求。接地極用∠45×45角鋼打入原地面以下3.0 m，立柱鋼管與角鋼用Φ12圓鋼焊牢，每處焊縫面積不小于鋼筋橫截面面積。

3 防電防護(hù)棚搭設(shè)

防電防護(hù)棚施工工期30 d。根據(jù)“安全第一，預(yù)防為主”的方針，按照《專項(xiàng)安全施工方案》做好施工安全控制，文明施工。

3.1 方形基礎(chǔ)施工

基礎(chǔ)平面位置嚴(yán)格按照平面圖坐標(biāo)定位、放線，保證結(jié)構(gòu)尺寸、標(biāo)高準(zhǔn)確無誤。地基處理后要求承載力不小于90 kPa。

待原地面地基處理后，回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，澆筑C15混凝土墊層，然后安裝基礎(chǔ)鋼筋。立好模板后，再進(jìn)行鋼立柱預(yù)埋螺栓安裝、定位，然后再澆筑混凝土。在澆筑混凝土過程中，必須嚴(yán)控預(yù)埋件的標(biāo)高和幾何位置，加強(qiáng)測(cè)量，如發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生偏差必須及時(shí)調(diào)整。由兩個(gè)作業(yè)班組平行施工完成。施工時(shí)，無須停電、垂直封鎖，每個(gè)工班每天完成一個(gè)方形基礎(chǔ)，工期10 d。

3.2 鋼管立柱安裝

防電棚螺旋鋼立柱安裝時(shí)要求停電、垂直封鎖施工，工期3 d，總要點(diǎn)時(shí)長540 min。每個(gè)“天窗”點(diǎn)180 min，每個(gè)要點(diǎn)內(nèi)完成6根鋼管立柱安裝任務(wù)。待C30基礎(chǔ)達(dá)到75%強(qiáng)度后，將事先加工好的φ42.6螺旋鋼管立柱按照預(yù)埋螺栓埋放位置進(jìn)行安裝定位，安裝后的鋼立柱必須保證平穩(wěn)垂直，同時(shí)注意檢查螺帽是否松動(dòng)。按同樣方法，左、右側(cè)分別每隔6.5 m安置一根鋼立柱。鋼立柱安裝采用25 t吊車配合人工安裝，嚴(yán)格執(zhí)行封鎖停車線號(hào)防護(hù)要求。若要點(diǎn)內(nèi)不能完成吊裝任務(wù)，應(yīng)立即停止施工。

3.3 縱梁安裝

縱梁安裝時(shí)要求停電、垂直封鎖施工，工期2 d，總要點(diǎn)時(shí)長240 min。每個(gè)“天窗”點(diǎn)120 min，每側(cè)縱梁安裝1 d。為加快縱梁吊裝速度，將縱梁預(yù)先拼裝，采取整體吊裝法施工。用25 t吊車將工字鋼吊到鋼立柱頂部，并安放在固定位置，按照施工設(shè)計(jì)圖2號(hào)螺栓與柱頂上承板固定，檢查兩側(cè)所有相對(duì)應(yīng)的工字鋼必須平行。在每側(cè)工字鋼的首尾位置，安裝一定滑輪，焊接在橋墩的首尾端，一方面防止型鋼前后移位，另一方面用來穿牽引鋼絲繩，平移橫梁?？v梁安裝采用25 t吊車配合人工安裝，嚴(yán)格執(zhí)行封鎖停車線號(hào)防護(hù)要求。若要點(diǎn)內(nèi)不能完成吊裝任務(wù)，應(yīng)立即停止施工。在吊裝縱梁前縱梁、上承板要求標(biāo)劃位置線。

3.4 橫梁安裝

橫梁安裝時(shí)要求停電、垂直封鎖施工，工期4 d，總要點(diǎn)時(shí)長600 min。每個(gè)“天窗”點(diǎn)150 min，每天完成7組橫梁吊裝任務(wù)。不考慮因其他因素影響工期，橫梁吊裝時(shí)間及吊車數(shù)量計(jì)算見表1。

表1 橫梁吊裝時(shí)間及吊車數(shù)量表

根據(jù)以上計(jì)劃:1 d內(nèi)完成橫梁的吊裝任務(wù)可完成7組，需用50 t的吊車1臺(tái)，橫梁吊裝時(shí)間不超過4 d。

3.5 防電、防水結(jié)構(gòu)層安裝

防電棚安裝時(shí)要求停電、垂直封鎖施工，工期4 d，總要點(diǎn)時(shí)長480 min。每個(gè)“天窗”點(diǎn)120 min，每天完成250 m2。

防電棚頂設(shè)5 cm木板，可預(yù)先安裝在每組橫梁上，木板與橫梁可用鐵絲固定。鐵絲接頭要藏于板縫內(nèi)，板縫間隙不大于10 mm。絕緣橡膠板鋪設(shè)前，在木板上鋪設(shè)2 mm鋼板。高壓絕緣橡膠板厚度6 mm，對(duì)防電棚頂進(jìn)行橫向拼接，搭接長度按不小于50 cm考慮。彩條布縱向鋪設(shè)，搭接寬度不小于1 m，上面涂防火層。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸和技術(shù)要求施工，確保防電結(jié)構(gòu)層整體平穩(wěn)，搭接緊密，且保證完全覆蓋京九鐵路高壓線上方。

由6名工人從兩側(cè)向中間鋪設(shè)安裝，嚴(yán)格執(zhí)行封鎖停車線號(hào)防護(hù)要求。若要點(diǎn)內(nèi)不能完成吊裝任務(wù)，人員立即撤離。

4 防電防護(hù)棚拆除

跨線橋16號(hào)～17號(hào)跨線施工完工后，對(duì)防護(hù)防電棚進(jìn)行拆除。

棚頂至設(shè)計(jì)梁底最小值0.3 m，跨線橋橋面寬度34 m，防電防護(hù)棚拆除遇到問題，成為該跨線橋跨京九鐵路專項(xiàng)施工方案急待解決的難點(diǎn)問題。主要因?yàn)榉雷o(hù)棚架搭建完成后，應(yīng)自上而下拆除，但若是預(yù)制小箱梁架設(shè)后就不能用汽車吊將頂棚拆除。

拆除作業(yè)施工前，在作業(yè)區(qū)間兩端的車站派駐勝任的駐站聯(lián)絡(luò)員負(fù)責(zé)聯(lián)系要點(diǎn)和安全防護(hù)，在現(xiàn)場(chǎng)配置足夠的安全防護(hù)人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的安全防護(hù)。

4.1 防電層拆除

使用撬棍、螺絲刀、鉗子等自距吊車最近點(diǎn)向棚架中心方向逐步拆除，將鋼板、彩條布、絕緣板、地板格等拆除后裝入鋼筋框內(nèi)，吊車集中吊下，人工配合。防電層拆除過程中必須停車封鎖。

4.2 橫梁拆除

解除橫梁與縱梁頂部連接后，在縱梁端部預(yù)先安裝4個(gè)5 t定滑輪，用鋼絲繩與橫梁連接牢固。兩人通過定滑輪同時(shí)多次操作將橫梁組向縱梁方向拖至縱梁邊緣。再用1臺(tái)50 t的吊車分組整體吊裝下來。

縱向拖出橫梁組，要控制鋼絲繩拉動(dòng)速度，拉動(dòng)時(shí)觀察幾條鋼絲繩是否在同時(shí)受力，以保證橫梁軌道槽與縱梁輪組不密貼順利拉出。吊裝拆除橫梁要封鎖、停電進(jìn)行。起吊過程中嚴(yán)禁碰撞預(yù)制小箱梁梁體(翼板最容易遭碰撞)，在吊裝的過程中可用人工帶方木在小箱梁邊實(shí)時(shí)保護(hù)。吊裝過程必須專人指揮，嚴(yán)格執(zhí)行“一機(jī)一人”防護(hù)制度。

4.3 立柱、縱梁拆除

解除橫梁與鋼管頂部連接后，采用2臺(tái)25 t的吊機(jī)在橋梁底下將工字鋼縱梁抬起下放至地面，然后將縱梁拆解運(yùn)走。鋼管立柱拆除前先將鋼管立柱之間的橫向和縱向連接解除，然后將連接槽鋼及下錨固螺栓去掉，再整柱吊走。吊裝作業(yè)時(shí)用兩方向纜風(fēng)繩進(jìn)行拉扯配合，確保安全落地。

5 結(jié)語

跨鐵路施工除采用常規(guī)防電防護(hù)棚搭設(shè)方法外，為方便拆卸增加了頂棚橫向平移系統(tǒng)，成功的解決施工過程中的難點(diǎn)，監(jiān)理單位和業(yè)主的一致通過，此方法值得推廣使用。

［1］施工圖設(shè)計(jì)文件［Z］.

［2］JTJ 041-2002，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］TB 10401.2-2003，鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］JTJ 076-95，公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［5］路橋施工計(jì)算手冊(cè)［Z］.

［6］公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.