上跨電氣化鐵路防護方案比選及施工技術的應用

余長虹

摘要：近些年來，隨著國內擴大內需對鐵路建設加大了投入，越來越多的鐵路需要上跨河流、公路、鐵路等施工，跨越既有鐵路線對既有鐵路行車安全形成了很大的影響，本文針對重載鐵路跨越既有電氣化鐵路的防護方案選取及對應施工技術進行闡述，希望能對類似工程的施工提供一些幫助。

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.

關鍵詞：重載鐵路;連續梁;全封閉絕緣防護;施工技術

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

中圖分類號：U227? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）18-0214-03

1? 工程概況

晉豫魯鐵路通道跨湯鶴線特大橋（32+48+32）m連續梁位于河南省鶴壁市，連續梁全長113.2m，主跨48m跨越湯鶴鐵路，與既有湯鶴線成31度相交。跨湯鶴鐵路連續梁施工方法采用懸臂澆筑，為保證下方鐵路行車安全，防止小型物件掉落及上方人員施工安全，需對鐵路進行防護施工，連續梁與鐵路相對關系如圖1。

2? 施工方案選擇

目前國內上跨鐵路營業線連續梁安全防護的施工方法一般有兩種：一是搭設防護棚架，即在連續梁影響鐵路營業線范圍內，對鐵路設備采取搭設防護棚架進行防護;另一種是掛籃全封閉防護，對整個掛籃系統進行封閉處理，連續梁懸臂施工在封閉系統內進行，不造成侵限，若掛籃最底部與鐵路電力線最小距離滿足安全距離時，不對全封閉防護系統進行絕緣處理，反之需要對掛籃封閉防護系統進行絕緣處理。本文結合該橋實際情況及以往類似工程經驗對這兩種安全防護設施進行了對比分析。

2.1 搭設防護棚架防護施工

2.1.1 防護棚架結構介紹

防護棚架主要由五部分組成：

①設置有接地的混凝土基礎，頂面預留鋼板錨栓方便立柱連接，位置在鐵路路基兩側均勻分布;

②采用螺旋鋼管與混凝土基礎相連，鋼管間設剪刀撐，其頂部預留縱梁連接部件;

③縱梁（順鐵路路基方向）型鋼設在鋼管頂部，螺栓連接;

④縱梁上設置均勻的橫梁型鋼，螺栓連接;

⑤橫梁上一次鋪設絕緣板、防水板、2mm 厚鋼板作為棚架鋪面。

2.1.2 防護棚架施工的利弊分析

①由于連續梁主線與營業線的斜交角度小，防護棚架需要防護的范圍廣，施工周期較長，安全隱患較大。

②搭設防護棚架時需要在鐵路路基邊坡搭設鋼管樁基礎，破壞路基穩定，給行車安全帶來影響。

③鐵路路基范圍高差較大，大型設備無法靠近鐵路線對防護棚進行拆除，防護棚架的拆除工作難度很大，防護棚架的拆除工作對鐵路運行及設備存在的安全隱患較多。

④因鐵路線與連續梁夾角小，造成棚架防護范圍較廣，這樣棚架使用的材料較多，整個防護棚架約使用鋼材8噸。

⑤根據棚架防護跨度及型鋼性能計算，防護棚架頂棚結構高度至少需要0.5m，這樣就需要掛籃底部距離接觸網承力索1.76m（0.1m拆模高度+0.66m掛籃底模高+0.5m棚架頂高+0.5m棚架頂底部距承力索高度）的空間。該連續梁實際情況為掛籃底部距離接觸網承力索最大只有0.79m（承力索下調后），掛籃底部距下調后承力索之間的距離無法滿足搭設防護棚架的要求。

2.2 掛籃全封閉防護

2.2.1 掛籃全封閉介紹

在掛籃底部設置封閉的防護吊棚，防護吊棚的橫向寬度為4.9米+2米=6.9米（即橋面兩側各加寬1米），縱向長度為5米+1米×2=7米（即前橫梁向前懸出1米，后橫梁向后懸出1米）。

防護吊棚的內層結構為鋼板箱型槽，箱型槽由鋼骨架支撐，整個箱型槽固定在掛籃的前、后下橫梁底部，與掛籃形成一體，鋼板箱型槽將整個掛籃底部包裹在內，這樣就防止了墜物、水等雜物與鐵路帶電設備的接觸。

在鋼板箱型槽三面即前端和兩側的范圍接長型鋼，接長高度比前上橫梁高1.5m，型鋼間連接成整體，在三面連成一體的型鋼骨架外側安裝鋼絲網，用鋼絲捆扎牢固，這樣掛籃施工的部位就形成了封閉，防止施工時雜物掉落或侵入鐵路范圍。

鋼板箱型槽外層為絕緣封閉包裹層，絕緣封閉包裹層無縫隙，絕緣材料（一般有卷材和板材，考慮到施工成本采用的板材）的絕緣強度不小于40kV，鐵路設備電壓為27.5kV，能達到絕緣要求，這樣防護吊棚就可以將掛籃與接觸網帶電體可靠地絕緣隔離，再對掛籃進行良好接地，接地電阻不大于4歐姆，整個絕緣防護吊棚具有可靠地防電、防漏水功能，掛籃全封閉防護如圖2、圖3。

2.2.2 掛籃全封閉施工利弊分析

①掛籃底部的吊棚設置防電絕緣板，防護吊棚設接地線;在吊棚平臺內設置排水系統，施工中可以方便地將水排出掛籃，滿足鐵路線上施工安全防電、防水要求。

②掛籃全封閉絕緣防護吊棚結構自重輕，全重約為4.5噸，滿足掛籃結構安全的要求，相較防護棚架節約了材料降低了成本。

③掛籃全封閉絕緣防護吊棚拆安方便，可提前在鐵路限界外與掛籃一起安裝，拆除時也是將掛籃全封閉絕緣防護吊棚與掛籃一起移動到鐵路限界外進行拆除，減少了封鎖線路要點施工。

④掛籃全封閉絕緣防護吊棚與掛籃一起移動行走，隨時可以將掛籃施工處進行防護，能有效確保鐵路營業線行車安全。

⑤防護吊棚的結構高度可控制在0.20m內，滿足該連續梁施工的安全距離要求。

2.3 最終選取的防護方案

根據以上對防護棚架和掛籃全封閉防護兩種方案的對比，并結合跨湯鶴特大橋連續梁現場的實際情況，最終采用掛籃全封閉絕緣防護吊棚的方案進行防護施工，該防護吊棚的結構高度為0.20m，其底部距接觸網承力索的距離為0.59m，滿足接觸網有關規范要求，可以確保鐵路營業線施工的安全要求。

該項目鐵路設備接觸網承力索需下調后才可滿足施工條件，因此應對掛籃封閉防護系統做絕緣保護，這樣掛籃全封閉防護系統就由絕緣防護吊棚、上部防護欄及防護網構成，下文將對整個防護方案的施工進行闡述。

3? 掛籃全封閉防護施工過程及注意事項

掛籃全封閉防護施工主要流程：掛籃防護吊棚鋼箱骨架制作→鋼箱拼裝→鋼箱漏水試驗→防護吊棚鋼箱絕緣板安裝→防護吊棚整體吊裝與掛籃固定→吊棚漏水試驗→防護吊棚上部防護欄及防護網安裝→吊棚漏水試驗→接地安裝及承力索、回流線絕緣防護→連續梁施工→連續梁合龍→全封閉掛籃后退到主墩旁→拆除防護系統及掛籃。

3.1 防護吊棚骨架及鋼箱施工

3.1.1 施工工藝

防護吊棚骨架由雙拼[14槽鋼及[8槽鋼按照圖紙加工焊接而成，在骨架底部及底部四周固定3mm厚鋼板，后下橫梁處鋼板高度與后下橫梁同高，側面與前端鋼板高1.5m，形成一個鋼箱。因上跨電氣化鐵路施工，對上部防護必須進行防水，因此對拼裝焊接好的鋼板箱進行漏水試驗，防止漏水。

3.1.2 施工注意事項

①鋼板箱有嚴格的防水要求，其在拼裝焊接時尤為注意焊接水平，須確保鋼板箱防水成功;

②整個鋼箱固定在掛籃前、后下橫梁上，連接部件強度需滿足要求，整個掛籃在行走及施工時，一段時間處于調整狀態，鋼箱與橫梁的連接要設置成活動連接，方便掛籃調整及整個鋼箱均勻受力防止變形。

3.2 吊棚絕緣及上部防護施工

3.2.1 吊棚絕緣施工內容

在已測試漏水無問題的鋼箱表面安裝5mm厚絕緣板，鋼板與絕緣板之間采用螺栓固定，絕緣板外側一面的螺栓帽采用絕緣帽封蓋，絕緣板之間采用20cm寬同規格絕緣板壓縫，絕緣板之間用廠家提供的絕緣粘結劑粘結。對已全部安裝完絕緣板的鋼板箱進行二次漏水實驗，實驗合格后直接利用吊具將絕緣鋼箱安裝在掛籃底部，形成絕緣吊棚。

3.2.2 吊棚上部防護施工內容

絕緣吊棚固定好后，在鋼板箱型槽三面即前端和兩側的范圍接長型鋼，接長高度比前上橫梁高1.5m，型鋼間連接成整體，在三面連成一體的型鋼骨架外側安裝鋼絲網，梁面以下采用雙層防護，以上采用單層，用鋼絲捆扎牢固，整個防護網將模板側面、端面整體圍起來，預留空間滿足正常施工，這樣掛籃施工的部位就形成了封閉，防止施工時雜物掉落或侵入鐵路范圍。

橋面范圍在橋面兩側設置防護欄桿，與梁面預留鋼筋牢固焊接，欄桿表面采用彩鋼板封面，防護范圍與掛籃側模兩側防護接通，保證已澆筑完的梁面與正在施工的節段形成一個封閉系統，防止橋面雜物掉落。

3.2.3 施工注意事項

①絕緣板與鋼板箱的固定螺栓間距嚴格按照圖紙進行控制，包裹面以不能出現鼓包為宜;

②整個鋼板箱采用絕緣板包裹絕緣時，絕緣板縫、固定螺栓帽等有縫隙地方均須進行二次封堵措施，采用同規格絕緣板壓縫處理，絕緣板之間采用廠家提供粘結劑進行粘結;

③對完成所有防護的絕緣吊棚進行最終漏水實驗，防止在防護施工時造成漏水隱患。

3.3 防護吊棚接地及承力索、回流線下調絕緣施工

3.3.1 接地施工內容

為防止雨雪天氣高壓接觸網發生放電事故，在掛籃防護吊棚上設置接地線（截面積大于200mm2的電纜線），接地線與主墩預埋的接地端子連接，直通樁底，接地電阻小于4歐姆。

所有在掛籃上進行施工、檢查、作業的人員必須穿絕緣鞋，做好最基本的防護工作。掛籃及防護吊棚接地和人員絕緣防護，安排專人進行定期檢查并做詳細記錄，對不符合要求的施工內容及時進行整改。

3.3.2 承力索、回流線下調及絕緣施工

事先與鐵路供電段簽訂施工協議，施工連續梁前對既有線承力索、回流線進行絕緣防護，在安全凈空不夠時，對承力索及回流線進行下調，根據該段連續梁底部與鐵路既有設備高差來看，須對承力索及回流線進行下調。承力索及回流線下調時，對在梁體中心范圍內并向外延伸35米范圍內的既有線路的承力索、回流線上包裹絕緣管進行二次防護。

3.3.3 施工注意事項

①接地端子、接電線必須滿足上述要求，兩者之間連接應牢固且充分接觸，以免傳電過程中燒斷造成事故，針對連接處仔細檢查;

②跨越既有線的重載鐵路連續梁施工前，應對結構物及既有線設備高差數據熟悉掌握，如需調整應盡早施工，不能影響上部連續梁施工。

3.4 營業線防護施工

跨越電氣化湯鶴鐵路的連續梁施工，在上述掛籃全封閉絕緣防護下進行，在掛籃懸臂施工過程中除掛籃前移時需要點外，其他施工環節只需上報監督計劃即可進行。掛籃全封閉絕緣防護施工，是在一個相對封閉的空間進行施工，不對鐵路設備造成侵害，能大幅度的保證鐵路正常運行。

臨近鐵路及上跨鐵路施工均屬于營業線施工，在連續梁進場后開始進行臨近鐵路線施工前，與鐵路相關站段簽署安全協議，并按相關要求上報每月施工計劃及要點計劃，臨近及上跨既有線施工時，需在相關站段人員的防護下進行。

在整個營業線防護施工期間，做好登記制度，專人負責登銷記，防護開始前有登記，防護結束后有銷記。防護期間現場安排專職人員與鐵路相關站段人員進行工作對接，及時溝通，發現問題及時解決。

4? 結論

該連續梁已合龍，掛籃全封閉絕緣防護系統已隨掛籃后退拆除，對電氣化鐵路行車未造成任何安全隱患，施工安全、簡便，經濟效益及工期效益顯著，得到了監理、業主及鐵路設備單位的一致好評，為企業贏得了信譽。

隨著國內鐵路建設事業的蓬勃發展，在跨河流、公路、鐵路等部位進行鐵路對鐵路的施工提出了更高的技術要求，采用連續梁掛籃全封閉絕緣防護施工技術具有非常廣闊的市場前景，希望通過本文的闡述，能夠為其他相類似工程提供借鑒。

參考文獻：

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