上跨既有鐵路現(xiàn)澆梁掛籃施工防護關鍵技術

魏 云

1 工程概況

新建大同—西安鐵路客運專線灞河特大橋陜西省西安市境內，設計在DK849+773處以(60+100+60)預應力混凝土連續(xù)箱梁上跨貨運北環(huán)鐵路，交角為21°。線路左側與鄭西客運專線并行，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達95 m，掛籃從2號塊開始跨既有線，此時掛籃與接觸網(wǎng)承力索的水平距離為1.2 m;掛籃在4號塊時已經(jīng)上跨接觸網(wǎng)，與承力索垂直距離最近只有0.7 m。貨運北環(huán)線運輸繁忙，平均每10 min有一對列車通過，安全風險大，如圖1所示。

掛籃施工既要對貨運北環(huán)運營行車安全保證，又要對并行鄭西客專運營確保安全，安全防護尤為重要。

2 工程重點、難點

該橋為大西鐵路客運專線控制性工程，列為一級安全風險點，也是局集團重、難點工程。由于與貨運北環(huán)線夾角只有21°，交匯距離長;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北環(huán)線和鄭西客專運營安全、防止人員觸電是難點。施工場地受限，無法安裝塔吊施工，只能用吊車安裝、運輸材料。工期緊、任務重，施工難度加大。

圖1 大西客專與北環(huán)鐵路、鄭西客專相對位置示意圖

3 防護方案的比選

方案一，采用防護棚架防護。

跨越公路、鐵路通常情況下采用棚架防護，如圖3所示。

棚架防護一般采用鋼管柱、工字桁梁或貝雷梁搭建，其優(yōu)點是有效防止高空墜物、防止接觸網(wǎng)高壓電觸電對人的傷害，缺點是跨度大、耗材多、搭設和拆除難度大、安全系數(shù)低且成本高，需要天窗點并封鎖施工，周期長。

圖2 箱梁與接觸網(wǎng)位置關系

方案二，采用防電板絕緣吊架防護。

在掛籃底部安裝吊架平臺，在平臺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、降低觸電風險和對運營線造成安全隱患。具有施工速度快、耗材少、成本低的特點。

經(jīng)過比選，認為采用絕緣吊架比棚架更實用、經(jīng)濟、安全。

圖3 防護棚架示意圖

4 防護吊架的設計及施工關鍵技術

4.1 防護吊架的設計

防護吊架即在掛籃底模上懸吊一個箱形防護平臺，吊架四角吊掛在掛籃底模橫梁上，隨同掛籃一起前移。對底部和側面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。

圖4 防護吊架示意圖

如圖4所示，在掛籃前后橫梁上各設四個吊點用φ25精軋鋼吊住吊架，吊點設在吊架的前后橫梁上，采用銷接，為防止吊架任意擺動，用∟50或φ48鋼管臨時固定吊架，使吊架與掛籃成為一個整體。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)，對掛籃進行全封閉。

底架部分用2[16做前后橫梁、[10做分配梁，間距70 cm，∟50做防護圍欄。橫梁與分配梁三面用鋼板連接，且在每個接觸點滿焊，焊縫長度不小于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，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 防護吊架施工的幾個關鍵技術

4.2.1 吊架設計改進

吊架在結構設計上有所改進，通常設計是分配梁在前后橫梁的上面，如圖5所示。

圖5 防護吊架原設計示意圖

原設計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度，改進后如圖6所示。

圖6 防護吊架改進后示意圖

圖7 防電板擊穿試驗

圖8 絕緣板制作示意圖

4.2.2 吊架絕緣技術

吊架絕緣主要是在吊架底部及側面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。絕緣板在出廠前進行耐壓擊穿試驗，接觸網(wǎng)線電壓為27.5 kV，耐壓試驗電壓不小于27.5 ×1.5=41.25 kV，實際加壓大于 45 kV 并持續(xù) 90 s，防電板不被擊穿，證明材料合格。隨機抽樣檢查不少于3塊板。

實驗室里檢驗環(huán)境是電板直接接觸防電板(但施工現(xiàn)場實際條件距離防電板大于70 cm)，空氣濕度大于60%。實驗如圖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。拆除時先退回到1號塊后采用倒鏈吊掛，拆除固結精軋鋼和輔助型鋼，用倒鏈落下離地1.7 m，人工配合機械完成拆卸任務。

4.2.4 吊架防水措施

為防止施工用水、雨水聚集在吊架內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，在吊架內側必須設防水層。

在[10分配梁上鋪設100 mm×150 mm方木，方木上鋪設15 mm厚的竹膠板，竹膠板鋪設后頂面與前后橫梁齊平，鋪設竹膠板時應當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膠的膩子堵塞縫隙，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。做完防水后進行泌漏水試驗，在箱內注入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，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、高壓感應電流、漏電措施

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

1)報警器安裝。

在絕緣板及防水措施做完畢后，在吊架上安裝感應報警器。在一般情況下當電壓超過50 V時，會對人體造成嚴重危害，報警器一端與吊架上任意一金屬桿件連接，且報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。

當電壓監(jiān)控設備報警或電壓顯示異常后，施工現(xiàn)場沒有施工人員時，及時通知防電施工單位，等專業(yè)人員處理。當施工現(xiàn)場有施工人員時，不要驚慌，立即停止作業(yè)。

4.2.6 其他防護措施及注意事項

1)防墜物、防火措施。為防止高空作業(yè)時焊渣、工具、雜物等掉入線路上，影響行車安全，對掛籃及防護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、焊接時發(fā)生火災，在吊架內側鋪設0.3 mm鋼板，吊架上和掛籃外側懸掛滅火器。

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的配重，定期檢查掛籃結構狀態(tài)，掛籃推移前后檢查各部聯(lián)接件及后錨、吊架等，保持“T”構平衡。

4)施工養(yǎng)護時防止養(yǎng)護水直接打到接觸網(wǎng)上，養(yǎng)護用土工布固定好，防止飛落掉到接觸網(wǎng)上等。

5)工程施工人員進入作業(yè)區(qū)前，由專人對電壓在線監(jiān)測設備合閘送電。

6)需要進入帶電作業(yè)區(qū)前，用手指背輕觸樓梯的鋼結構上，在沒有針刺感后才可以進入。

7)當攀爬到連續(xù)梁平臺后，注意觀看電壓在線監(jiān)測器上的電壓指示和警報器，電壓顯示不超過0 V或警燈不閃爍時可以進入作業(yè)區(qū)。

8)電壓在線監(jiān)測器有專人監(jiān)管，電源保持暢通。

9)進入帶電作業(yè)區(qū)要求有專人看護，沒有受到安全培訓的施工人員和非施工人員嚴禁進入。

10)在施工過程中嚴禁破壞絕緣層;在掛籃上施工時禁止踩踏絕緣鋼板。

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

12)排水系統(tǒng)保持完好，當掛籃積水后及時抽排。

13)施工作業(yè)時，嚴禁施工人員和作業(yè)物品伸出保護網(wǎng)外。

5 結語

目前，大西鐵路客運專線灞河特大橋跨越貨運北環(huán)既有鐵路施工連續(xù)梁采用防電板絕緣吊架防護技術，施工材料簡單、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，確保了營業(yè)線的運營安全，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。此方案對類似工程施工有一定的借鑒和參考意義。

[1]鐵建函[1998］160號文，鐵路橋隧防護設施設計規(guī)定[S］.

[2]2004年國務院令[第430號］，鐵路運輸安全保護條例[S］.

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

[4]張耀春.鋼結構設計原理[M］.北京:高等教育出版社，2010.

[5]GB 1408-2006，絕緣材料電氣強度試驗方法[S］.