铁路防电防护棚与现浇支架方案设计

摘要：厦门海沧隧道本岛端接线工程主线桥跨越鹰厦高速电气化铁路及地方粮食专用铁路(既有)，平面交叉范围宽52m，长38.5m。为保证铁路运营及施工人员安全，现浇箱梁施工需设置防电防护棚。本项目采用棚架合建方案施工，即对常规现浇支架进行技术改进，使其具备防电防护棚的防水、防电、防落物等功能，同时满足涉营业线快速化施工的需求。该施工技术更为安全、高效及节约。

关键词：高速铁路；防电防护棚；现浇支架；合建；设计施工

1工程简介

1．1工程概况

厦门海沧隧道本岛端接线工程主线桥第四联箱梁跨越鹰厦铁路(电气化铁路)及粮食专用线。该联箱梁为(45+42)m预应力连续梁，梁高2.4m，梁宽:左幅25.627m～25.582m，右幅23.232m～25.517m。

1．2线路关系

交叉点位于铁路路基段，铁路桩号为K686+393，交角为98度，平面交叉范围达52米。该处鹰厦铁路为双线，中心线间距5.0m，粮食专用铁路为单线，与邻近的鹰厦铁路线中心距为15m。9#墩距鹰厦铁路上行线中心线最小距离为11.2m，10#墩距粮食专用线中心线最小距离为11.4m。箱梁底距接触网垂直最小净距为3.6m。

2棚架的基本功能

上跨铁路箱梁施工需设置防电防护棚，防电防护棚与箱梁现浇支架合建，合建棚架基本功能如下:(1)鹰厦铁路(电气化)及粮食专用线可正常通行;(2)棚架能足以承受施工期间所有荷载;(3)铁路的接触网为2.75万伏，棚架耐压等级不低于3.5万伏;(4)棚架沿四周增设防护栏，以防物体滑落至铁路路基上，影响行车安全;(5)具备抵抗桥面落物冲击的能力;(6)考虑防水功能，以防止雨水或养护水流向接触网形成导电水柱体。

3棚架设计

3．1棚架的结构形式

棚架长40m，宽60m，从桥面边缘向两侧各伸出2.0m～5.4m(棚架与箱梁斜交，交角约为8度)。棚架主要承重结构选择跨越能力较强的钢管桩贝雷梁支架系统。该支架共两孔，其中首孔跨径为21m，跨越鹰厦铁路，次孔跨径为18m，跨越粮食专用线。对该常规贝雷梁支架进行改进，使其满足快速化施工需求，且具备防水、防电、防坠物的功能。⑴支架临时墩基础形式有承台顶面钢垫梁、扩大基础和打入桩基础等。中间临时墩位于铁路排水沟内，考虑列车通过时空气动力作用的影响，采用打入桩基础。⑵棚架共有3个临时墩，均为钢管立柱组，立柱均采用φ630×10mm钢管，长9.5～15.5m。临时墩设置有效的接地装置，保证接地电阻小于10Ω。靠近铁路电缆侧桩顶3m范围均涂刷防电涂层。⑶桥墩旁临时墩顶直接布置横向分配梁;中间临时墩顶布置纵向及横向两层分配梁。纵、横向分配梁分别采用3HN500、2HN500型钢组。横向分配梁设置2%坡度。钢管立柱、横向分配梁及纵向分配梁之间均采用焊缝连接，焊高6mm，焊缝长度单边不少于10cm。⑷贝雷梁首孔跨度21m，采用单层加强型;次孔跨度18m，采用单层非加强型。贝雷梁间距除翼缘板范围为90cm，其它均为45cm，贝雷梁横向用竖向花窗和横穿槽钢连接成整体。⑸为防止高处坠物击穿棚架后，损伤铁路高压接触网或通行车辆，故设置抗击穿结构层，其由I12.6、3mm厚钢板和3cm厚木板构成。⑹首孔贝雷梁下设12mm绝缘橡胶板，耐压等级为35kv。绝缘橡胶板采用特制螺栓固定在贝雷梁下弦杆底面，拼缝处采用设置绑板的方式处理，确保安装平顺严密。⑺棚架横桥向两外侧需同步安装邻边栏杆，悬挂安全网，栏杆高度不小于1.5m。⑻棚架抗击穿层铺设坡度与箱梁一致。在横向较低边设置挡水板，雨水或多余养护用水通过横纵坡汇集，在低处利用PVC管引至排水沟或铁路范围之外。

3．2棚架的结构计算

⑴计算荷载。棚架结构计算考虑荷载包括:棚架结构自重、混凝土箱梁自重、模板荷载、施工荷载、常规风荷载、列车通过形成的瞬态风荷载等。⑵建模说明。利用SAP2000按棚架实际结构模拟为空间框架结构，约束条件按铰接考虑，钢管桩与连接系之间按刚接考虑。⑶计算结果。根据施工程序及其特点，共分为三个计算工况。其中工况1为贝雷梁安装到位;工况2为箱梁模板安装到位;工况3为混凝土浇筑完成。针对各工况分别验证棚架的整体及局部稳定性，均满足要求;针对工况3进行结构计算，其中加强型贝雷梁Mmax=738.7kN．m＜［M］=1687.5kN．m，Qmax=177.0kN＜［Q］=245.2kN;非加强型贝雷梁Mmax=575.0kN．m＜［M］=788.2kN．m，Qmax=150.0kN＜［Q］=245.2kN。各构件均能满足受力要求，且有足够安全储备。

4棚架施工

⑴在扩大基础四周设置排水坡，并用砂浆抹面，确保地基基础不受雨水浸泡。⑵钢管桩仅部分截面位于承台上，需在钢管桩底部安设垫梁，垫梁通过埋置于承台的锚筋固定。考虑受力均匀，垫梁底铺设一层砂浆，垫梁采用4HN500型钢组。⑶对每个基础预埋件进行标高测量，再根据立柱的设计顶标高计算出钢管桩的长度。在后场内设置加工平台，在平台上根据立柱组的尺寸放样，完成钢管桩立柱与连接系的组焊，管桩组分节段预制，吊装后通过法兰螺栓连接。⑷分配梁在场内分段加工，现场吊装后，进行对接焊，并对左右幅对应横向分配梁临时对接，确保对接处顶面过渡圆顺，以作为贝雷梁拆装时横移的轨道。⑸贝雷梁组在后场拼装(含防电板)，运至现场后，采用80t履带吊机站位于侧面专用平台吊装，并通过滑车横向滑移就位。贝雷梁两端设支档结构，确保贝雷梁端头在横移过程中不发生纵向偏移。

5技术要点

⑴跨越运营中的既有高速电气化铁路，棚架施工大部分工序需要申请“封锁点”，在点内施工，故要对棚架施工进行充分的考虑，使其每一个“封锁点”结束后，都能处于一个安全的状态。例如:棚架钢管立柱的防电处理，贝雷梁现场吊装前防电板安装到位等。⑵为满足现场施工时间短、安全要求极高的特点，结合吊装能力，设计阶段将棚架的各种构件进行编组，使大量工作在后场完成，现场逐组安装。⑶将防电板利用特制的聚乙烯螺栓紧固在贝雷梁的下缘，防电板要安装平顺、严密，贝雷梁组间缝隙通过绑板封堵。聚乙烯螺栓要具有足够的强度，可抵抗列车通过时瞬态风载。为保障防电板的安装质量，取消贝雷梁下平联，改用横穿槽钢取代，横穿槽钢型号及数量需计算确定。⑷棚架的抗击穿结构层安装时，按照箱梁底板坡度铺设，且有足够平整度、光度，板缝用玻璃胶封堵，使其作为箱梁底模和防雨顶棚。

6结束语

厦门海沧隧道本岛端接线工程第四联箱梁跨越既有高速电气化铁路，采用了防电防护棚与箱梁现浇支架合建的施工方案，即对常规贝雷梁支架进行适当的调整和增加部分构件，使其具备防电防护棚的功能，安全高效地完成了施工任务，且省去了防电防护棚主体结构搭设工序，减少了投入，节约了工期。该棚架合建施工技术为跨越既有线的现浇施工提供了新思路。

参考文献

［1］周水兴．《路桥施工计算手册》．人民交通出版社．

［2］黄绍金，刘陌生．《装配式公路钢桥多用途使用手册》．人民交通出版社．

［3］GB50017－2003，《钢结构设计规范》．中华人民共和国国家标准．［4］铁运〔2012〕280号《铁路营业线施工安全管理办法》．

［5］张建民，陈宝良，李达．高速铁路棚护支架空气动力效应分析．铁道标准设计，2010(2)：91－93．

作者：门华建 单位：中铁大桥局集团第五工程有限公司