跨既有铁路框架式桥墩施工及防护

赵成贵

(中铁大桥局集团第四工程有限公司，南京 210031)

1 概述

1.1 工程概况

新建津秦铁路丰南跨津山铁路特大桥位于河北唐山市境内,于DK115+537处以15°夹角上跨既有津山铁路,津山铁路是国家繁忙干线电气化铁路,行车密度大,专、特运列车多,相交段津山铁路为高填土路基。新建铁路由于受轨顶高程和桥下既有铁路净空双重限制,设计不能采用梁高较大的更大跨度桥梁跨越既有铁路,773号～777号墩段只能采用梁高较低的小跨度连续梁桥式,受桥墩布置平面位置限制,774号～776号墩3座桥墩设计采用框架墩形式横跨既有铁路,框架桥墩与既有铁路平面位置关系如图1所示。

1.2 与既有线位置关系

774号～776号墩净跨度均为14.1 m,墩柱为竖向曲线墩,横梁为矩形截面钢筋混凝土结构,既有线轨顶高程为+10.2 m,接触网承力索距轨顶高度约为7.55 m,各墩横梁底高程与既有铁路轨顶净空如表1所示。

表1 框架墩横梁下净空参数

图1 框架墩与既有线平面位置(单位：cm)

既有津山铁路电气化接触网电压为2.5 kV,安全距离要求不小于2.0 m,5.0 m之内金属结构(电力导体)要求做接地设施,框架墩与既有铁路横断面关系如图2所示。

图2 框架墩横梁与既有线位置断面(单位：m)

2 框架墩横梁底模平台设计

2.1 底模结构设计

既有津山铁路为国家Ⅰ级繁忙干线铁路,电气化限界条件预留开通双层集装箱货运列车,导线高度距轨顶为6.45 m,现场测量承力索距轨顶高度为7.55 m,框架墩横梁完工后横梁底距承力索最近仅为0.98 m。框架墩横梁采用支架法现浇施工,底模跨度大,底模高度尺寸严重受限,因此,框架墩底模平台设计及与既有铁路电力设施距离是本工程施工设计最大难点之一。

津山铁路为全封闭式,框架墩施工时两侧施工支架不得侵入防护栅栏,考虑既有铁路路基两侧预埋通讯、信号管线多,横梁施工支架钢管柱支承于承台上,承台施工时在相应部位设置预埋件,钢管柱与预埋板焊接连接,钢管柱顶设置纵向型钢梁,型钢梁作为底模平台支点。

框架墩横梁截面尺寸为2.2 m×3.0 m,内分3段空心腔,平均自身质量约为12.5 t/m,根据框架墩质量及施工荷载等参数条件计算,底模平台主梁选用5根HN700×300型钢。

2.2 承力索绝缘防护

底模平台跨度大,承受荷载大,下面既有铁路接触网等电力设施为高压带电体,横梁施工完成后,底模脱模卸落高度约为15 cm,原有0.98 m净空高度无法满足施工要求,经与铁路局设备单位多方沟通协调,将承力索高度临时降低到距轨顶高度为6.95 m,即承力索与导线距离降到0.6 m,横梁底净空从0.98 m增加到1.58 m,并对承力索安装绝缘护套,作为第一道安全防护。

2.3 底模绝缘防护

底模平台5HN700型钢主梁上设[63 mm槽钢横向分配梁和6 mm厚钢板作为底模面板,底模总高度为769 mm,底模卸落量按150 mm考虑,即落模后底模平台底面距承力索约0.66 m,距接触网导线约为1.26 m,小于安全距离2.0 m要求,为保证电气化铁路和施工安全,需采取一定绝缘防护措施。

考虑到横梁施工期间施工人员在铁路上方操作,钢筋绑扎、模板安装及混凝土浇筑、养护均利用底模平台兼作防护平台,同时需要考虑雨、雾天气状态下,空气湿度增大时平台不能因雾汽、雨水形成导电造成事故；另外,根据高压放电物理原理,平台底部不宜有锐角尖端。因此,底模平台底部设置1层厚2 mm钢板作为圆滑外包面,并以外包面钢板作为基面,在上面喷涂耐高压绝缘层。底模平台绝缘防护布置见图3。

图3 底模平台绝缘防护布置(单位：cm)

2.4 绝缘性能测试

底模平台底面外包钢板作钝化处理,在现场喷涂聚氨酯绝缘层,绝缘层固化1 d后,由具有试验资质机构现场对地作3.0 kV绝缘测试。测试合格后,出具合格报告,报铁路局设备单位认可后,再进行底模平台吊装就位。

为防止施工期间因意外原因造成放电,现场同时设置放电时声、光报警装置,如图4所示。

图4 泄漏电流电、光报警器

3 框架墩横梁施工

3.1 底模平台滑道梁搭设

因为横梁施工时,改线后津山铁路上行线已经投入运营,因此横梁施工支架搭设、钢筋绑扎及模板安装、拆除必须进行要点施工、设防护棚架,框架墩施工影响区段导流线高度不大于6.45 m,接触网承力索高度临时调整到不宜大于6.95 m(图5)。

图5 临时改移后接触网相对高度(单位：m)

框架墩承台施工时,在承台上预埋铁板,作为横梁支架φ630 mm钢管支柱基础的固定连接,钢管支柱共布置4根,间距均为3 m,钢管柱间采用型钢作为连接系,将4根钢管柱连成整体以增加稳定性。

底模平台因涉及到铁路上方吊装作业,申请给点后,接触网区间停电进行吊装作业,底模平台安装到位后,固定连接并再次检查绝缘、报警装置是否完好,确认后消点开通铁路运营。

3.2 框架墩横梁施工

框架墩横梁截面尺寸为：2.2 m×3.0 m(高×宽),因涉及横梁与墩柱连接体系转换的问题,要求墩梁固接处的混凝土分阶段灌注,本工程框架墩横梁均分2次浇筑,一侧预留5.89 m与左侧框架墩顶的2 m同时浇筑,如图6所示。

图6 框架墩横梁施工缝位置(单位：m)

横梁侧模采用人工可以搬运、安装的小块模板,横梁钢筋单件质量在50 kg以下,可以由人工从墩柱外侧提升到横梁顶面,再搬运至绑扎的地点,对于长度较大的大件钢筋需由吊机提升时,吊装过程中设专人指挥,严禁机械侵限,搬运时不得超过防护栏杆高度。

横梁顶层钢筋及垫石预埋铁件、钢筋均需点焊或绑扎牢靠,不得有松动,横梁钢筋及预留管道、预埋板等安装好后,布置混凝土输送管道和混凝土地泵,混凝土地泵布置在既有铁路外侧,通过管道水平、垂直输送到横梁上。

养护时采用喷养护剂的方法防止混凝土失水。必要时可人工提桶喷雾洒水,不允许使用自吸泵管浇水,洒水以混凝土表面湿润为限,不允许有流水溢出模板,防止形成水流淋到接触网上导致放电。

3.3 底模平台脱模及滑移

框架墩横梁混凝土强度达到一定强度具备拆模条件时,在不影响铁路运营安全的情况下松动部分侧模与底模螺栓,然后逐块人工拆除外侧模。外侧模由两端向中间逐块拆除,拆除前,外侧模需用安全绳拴好,防止意外掉落。

墩顶部分外侧模采用吊机辅助拆除,该部分模板拆除不需要要点,做好机械安全防护。

底模在滑道梁上由穿心式连续千斤顶通过钢绞线拖移到下一墩位,拖移千斤顶及反力座布置在拖移方向前端,底模落到2I40型钢滑道梁上后,两端分别穿入钢绞线和锚固装置,通过穿心式连续千斤顶反复张拉将底模平台向前拖移。拖移过程中注意两端操作同步,并在底模两端设置横向限位装置,防止模板拖移偏位。框架墩底模拖移布置见图7。

图7 框架墩底模拖移布置

4 结语

随着近年来客运专线建设大发展,尤其是在铁路网较为密集大城市周边客运专线的建设,新建铁路以较小角度上跨既有铁路时,由于新建铁路轨顶和桥下净空、工程造价等条件限制,无法实施大跨度桥梁方案,框架墩桥梁方案成为一种较为常见方式。框架墩跨越方案是在墩柱上设置刚性横梁,墩柱布置灵活、跨越能力较大,在小角度跨越下方道路上应用较多,一般常见于城市高架桥。

当上跨如电气化铁路钢筋混凝土框架墩下净空条件限制时,为尽可能减少对既有铁路运营影响,同时减少既有线上方繁琐要点作业量,确保操作人员作业和铁路运营安全,防止出现因导电、漏电造成人员伤亡、列车停运事故,安全、合理的底模平台结构设计、绝缘防护设计和相关措施尤为重要,本工程考虑到同一工点多座同类型框架墩横梁施工特点,采用底模平台首、末次吊装,其余均采用滑移方案,不仅有效减少对既有线运营影响,也增加了施工单位对工程进度的可控性。

[1]铁道部经济规划研究院.TZ213—2005 客运专线桥涵工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2005.

[2]铁道部经济规划研究院.TB10203—2002 铁路桥涵施工规范[S].北京：中国铁道出版社，2004.

[3]中华人民共和国铁道部.铁建设[2005]160号 客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准[S].北京：中国铁道出版社,2006.

[4]田万俊.预应力混凝土框架墩设计研究[J].铁道标准设计，2003(8).