高速公路跨越电气化铁路立交桥设计探讨

翟晓春

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

1 实例工程概况

长城梁特大桥位于神池至岢岚高速公路K4+068处，桥梁全长1356 m，前右角90°，上部结构左幅采用（21×30+36+40+40+34+19×30）m孔跨布设，右幅采用（21×30+3×40+20×30）m先简支后连续预应力混凝土箱梁+T梁，下部结构采用柱式墩、柱式台、肋板台和钻孔灌注桩基础。本桥位于R=1600 m（左转），Ls=200 m（左转）和 R=∞ 的平曲线上，墩台径向布置。24孔上跨神朔铁路，前右交叉角度（公路前进方向）74°，铁路轨顶净空9.9 m，在29孔以30 m箱梁方案上跨宁岢铁路，前右交叉角度（公路前进方向）91°，铁路轨顶净空10.688 m，现场平面见图1所示。

图1 现场平面简图

2 设计方案探讨

2.1 净距要求

在设计跨越铁路的公路立交桥时，首先要按照铁路相关规定来保证桥梁的布置满足相应的限界，即净空和净距。净空指铁路轨顶和公路桥梁底的最小距离。净距指桥墩外边缘和铁轨中心的距离。

中华人民共和国国务院令第430号《铁路运输安全保护条例》中第十条规定：铁路线路两侧应当设立铁路线路安全保护区。铁路线路安全保护区的范围，从铁路线路路堤坡脚、路堑坡顶或者铁路桥梁外侧起向外的距离分别为：城市市区，不小于8 m；城市郊区，不小于10 m；村镇居民居住区，不小于12 m；其他地区，不小于15 m。具体范围由铁路管理机构提出方案，县级以上地方人民政府按照保障铁路运输安全和节约用地的原则划定。铁路用地能满足上述要求的，由铁路管理机构划定安全保护范围。跨越、穿越铁路线路、站场架设、铺设桥梁等设施，涉及铁路运输安全的，按照国家有关规定办理；没有规定的，由建设工程项目单位与铁路运输企业协商，不得危及铁路运输安全。

2.2 净空要求

根据《标准轨距铁路建筑界限GB 148.2—83》，非电气化铁路为5.5 m，电气化铁路要高于接触网高度[1]，具体高度需与铁路部门协商确定。上跨既有铁路要求除满足限界外，根据《铁路双层集装箱运输装载限界（暂行）》（铁科技函[2004]157号）的要求，桥下净高不小于7.96 m。宁岢铁路考虑线路养护、基础沉降、梁体下挠等要求，净高按不小于8.2 m控制。经与神朔铁路、宁岢铁路主管部门协商，考虑后期施工维修，按净空9 m控制。

2.3 结构形式

跨越铁路的公路立交桥梁在后期运营中，为减少养护工作量，建议结构形式采用连续结构，有条件时，跨越铁路部分墩梁固结，减少支座的养护工作量[2]。

本项目桥梁24孔以40 m连续T梁上跨神朔铁路，前右交叉角度（公路前进方向）74°，铁路轨顶净空9.9 m，两侧铁轨与桥墩间最小净距14.06 m，此外，在29孔以30 m箱梁方案上跨宁岢铁路，前右交叉角度（公路前进方向）91°，铁路轨顶净空10.688 m，铁轨中心与桥墩间最小净距13.5 m，均满足要求。

桥梁断面布置为：0.5 m（防撞护栏）+11.75 m（净宽）+1.5 m+11.75 m（净宽）+0.5 m（防撞护栏）=26 m。汽车荷载等级为：公路-Ⅰ级，结构设计按30%加强。

图2 桥梁断面布置（单位：cm）

3 防护措施

对于上跨铁路的立交桥的防护措施，整体上采用防撞护栏和防抛设施。

3.1 防撞护栏

根据《公路交通安全设施设计细则》（JTG/T D81—2017）中规定的防撞护栏等级要求[3]。为确保下方铁路的安全运营，本立交桥桥梁护栏采用护栏等级为SS级。

3.2 防抛网

根据《铁路工程设计防火规范》对上跨铁路立交桥防抛网的规定：公路、道路上跨铁路的立交桥或人行天桥，应在桥梁外侧防撞墙或栏杆上设置防护网。路堤地段防护网范围延至距最外侧铁路线路6.0 m以外。防护网的高度不应小于2.2 m，网眼不应大于0.25 cm2[4]。

图3 防抛网形式（单位：mm）

结合防火规范，上跨铁路桥防抛网的设置主要有3种形式：防抛网、防护屏、全封闭形式。根据道路所处的位置，车辆行人的密集度等综合因素确定形式。本桥处于高速公路，行人密集度不高，可采取防抛网形式。

4 施工基本防护设计

4.1 墩身施工时施工场地防护形式设计

墩身施工时风险为模板钢筋的吊装、模板的倾覆、吊机由于支撑不稳向营业线倾覆，墩身脚手架搭设过程距离营业线过近等[5]。因此应设置隔离措施。

施工场地与铁路既有线间设置隔离设施，邻近铁路既有线施工的设置网状物理隔离。网状物理隔离采用立柱和铁丝网，每侧沿路线中心外24 m，高度为1.87 m，立柱埋深0.5 m，隔离网立柱间距3 m，设置于距铁路中心线两侧各7 m处，保证硬隔离安全距离为倾覆后不侵入铁路建筑限界。

图4 网状物理隔离形式

4.2 架梁时辅助墩设计

采用架桥机架梁，为防止架桥机架设边梁时发生倾覆，在施工桥墩两侧预先施工辅助墩，辅助墩采用直径16 cm钢管结构。

图5 辅助墩设计

4.3 其他附属设计

上跨铁路的桥孔及上部结构现浇施工部分（湿接缝、防撞墙等）设置永久不锈钢模板，以加强对既有线的安全防护。

4.4 排水防护设计

本桥在跨越铁路跨设置集中排水系统，排水孔需避开铁路孔，在相邻孔设置。

5 电力拆改防护

由于本项目跨越铁路为电气化铁路，铁路相关电力设备不可避免地要适当的拆改，以宁岢铁路电气设备为例，说明拆改时的注意事项。

5.1 通信及信号

立交桥桥墩施工前应人工开挖深坑，确定桥墩施工范围内是否有铁路通信光缆及信号电缆，如果有应进行拆改。本项目未影响。桥墩施工期间需要铁路24 h有专人防护，避免因意外损失光电缆而影响铁路运输安全行车。

5.2 电力设备

铁路北侧有铁路电力贯通线一条，距铁路线距离约为63.9 m，贯通133号电杆在工程范围内，贯通132号电杆距离立交桥边缘50.1 m，贯通134号电杆距离立交桥边缘65.6 m。

立交桥桥墩制作前，需要将贯通132号、贯通134号电杆改为终端杆，采用双电力电缆连接（YJV22-8.7/12.7 kV-3×95 mm2），并在贯通 132号、贯通134号电杆上加装跌落式氧化锌避雷器，在贯通131号、贯通135号电杆加装全不锈钢隔离开关，两根电力电缆工程范围内采用预制电缆槽道内敷设、其余地段采用电缆槽道防护。桥墩施工中如发现铁路通信光、电缆应采取必要的防护措施。

新建立交桥处有082号支柱影响工程施工，为接触网下锚支柱，距离新建立交桥边缘1.8 m，接触网081号支柱为接触网非绝缘转换柱，距离立交桥边缘33.57 m，001号支柱距离立交桥边缘50.37 m。081号支柱与082号支柱跨距60 m，082号支柱与001号支柱跨距52.1 m。

立交桥施工前，需要将081号、082号支柱拆除，调整接触网跨距，新立N081号、N082号支柱（对立交桥边缘的距离不小于10 m），N082号支柱距离立交桥边缘距离不小于8 m。

立交桥施工完成后，更换接触网所在8锚段承导线1.41 km，调整回流线1.72 km，调整加强线0.43 km，桥梁下方承力索、加强线加装绝缘套管，使得接触网设备可靠运行。

图6 桥位处电气设备现状

6 结论

本文针对高速公路上跨既有铁路桥的设计及防护进行了探讨，对跨越电气化铁路时需注意的情况进行了总结。主要得到以下结论：

a）设计开始，需和铁路部门协调，确定铁路的限界要求，征求书面意见。

b）桥梁设计里应按最高等级防撞墙设计，防抛网应按铁路相关规范决定。

c）桥梁施工时的防护措施及配套应做好，并由铁路部门审核后方可进行。

d）铁路处电气化设备影响公路施工的，应先拆改完毕再施工，铁路部门应派专人防护。