跨既有电气化铁路人行天桥现浇梁体施工工法

'跨既有电气化铁路人行天桥现浇梁体施工工法（中铁xxx局集团有限公司）1前言人行天桥在铁路建设中，为了增加其使用寿命，大多采用钢筋混凝土结构。在新建铁路的施工建设中，梁体一般采用装配式钢筋混凝土，但在既有电气化铁路的改造中，由于场地限制，常常采用现浇混凝土的方式进行施工。既有电气化铁路接触网电压为27.5KV，上方承力索带有同等电压。由于梁体上跨带电接触网，当结构物承重架与承力索的距离小于1.0m时，位于接触网静电感应范围之内。如何防止感应静电击伤施工人员，保证既有线行车安全成了跨既有电气化铁路人行天桥现浇梁体施工中的难题。为此，我们将传统的钢管支架、跨线桁梁与接触网防电设施结合，形成跨既有线绝缘支架体系，支架绝缘效果好，确保了人行天桥施工中的既有线行车安全。防电设施采取支承桁梁底部挂绝缘板、承力索安装绝缘套管、支承体系接地等防高压电技术，保证了既有电气化铁路人行天桥施工中的作业人员人身安全。2009年2月20日，经专家鉴定，跨既有电气化铁路现浇梁支架绝缘设置及相应的施工技术方面具有创新性，达到国内领先水平，具有较好的社会和经济效益，可在类似工程中推广应用。2工法特点2.1支架绝缘效果好，确保了施工人员人身安全和既有线行车安全。2.2不需要梁体预制场地和大型吊装设备，施工方法简单，工序衔接紧凑，对既有线行车干扰少。3适用范围本工法适用于因场地限制无法进行梁体预制吊装的跨既有电气化铁路桥梁（梁底距接触网承力索0.8～1.5m，支承桁梁底距承力索0.3～1.0m）施工。4工艺原理承力索安装绝缘装置，避免其产生的感应静电使承重架带电，在接触网承力索与承重架之间再增设一种绝缘设施，将承重架与承力索彻底隔绝，并将整个支承体系接地，释放其感应静电。使施工中人员和机具处于不受高压静电伤害的安全状态。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程施工工艺流程见图5.1-1。5.2施工工艺及操作要点5.2.1施工准备根据施工图纸和施工临时需要确定工地范围，清除影响施工的现场障碍，确定施工方案。与行车部门联系，掌握车站的“天窗”时段，并及时上报施工月计划，做到统筹兼顾，精心安排。5.2.2劳力组织本工法所需劳动力时间相对集中，而且属于既有线施工，施工之前必须落实劳动力来源，按计划组织劳力，合理设置施工班组，做到工种齐全、人员充足。劳力组织见表5.2.2-1。-8- 图5.1-1工艺流程图请点停电封锁测量放线安装梁体底模、侧模模板设计模板制作梁体钢筋制作安装钢筋试验钢筋加工浇筑梁体混凝土混凝土生产混凝土养护梁体模板拆除试件试压拆除临时支承结构、满堂架合格后交工，经批准进行下一道工序施工请点停电封锁施工方案编写、审核、批复签订施工安全协议书申报施工月计划施工准备测量放线支架地基处理钢管支架试压满堂架及支承墩搭设型钢桁梁安装防电绝缘板及套管安装施工方案通过并批复施工月计划批复表5.2.2-1劳力组织序号分工人数主要职责1施工负责人1协调、管理现场施工2现场技术负责人1负责现场技术3施工员3负责桥梁现场施工技术4安全防护员3负责紧邻既有线施工安全5电焊工46模板工107钢筋工88混凝土工69汽车司机210电工211木工、机修工312普工10-8- 5.2.3临时钢管架地基处理首先进行清表，将钢管支架底部夯实并浇注20cm厚C15混凝土，以作满堂支架基础，并在两侧做好排水沟。5.2.4满堂支架1．满堂支架采用扣件式钢管支架作为支撑体系，钢管纵向间距0.6m，横向间距0.5m，横杆步距1.0m，横向间隔3排钢管设置水平支撑，纵横向间隔8排钢管设置剪刀撑。每排钢管支架顶部横向铺设15×15cm的方木，方木上纵向铺设厚12mm的竹胶板以作梁体底模。满堂支架结构见图5.2.4-1～5.2.4-3。图5.2.4-1人行天桥支承体系结构图图5.2.4-2人行天桥支承体系结构图-8- 图5.2.4-3人行天桥支承体系结构图2．内力计算（以Lp=20m梁为例）梁体混凝土数量为33.11m3，自重为33.11×2.6×10=860.9KN。支架所支承的梁体长20m，底宽2.5m，故梁体产生的荷载为860.9/20/2.5=17.22KN/m2，倾倒混凝土和振捣混凝土产生的荷载均按2.0KN/m2计算，支架所承受的最不利荷载为17.22+2.0+2.0=21.22KN/m2。经验算，满堂支架立柱、大小横杆的弯曲强度、刚度、挠度以及扣件的抗滑力均满足要求。3．支架搭设步骤：1）测量放出纵轴两侧最外边线。2）在两侧用墨线弹出支架搭设边线，保证立管架设时成一条直线，使每根立管依次而立，在横轴外侧线交点处，安放第一根钢管，并离底部20cm处用直角扣件连接纵横钢管。3）立管在1.0m高度内搭设纵横向水平联系钢管，立管用镀锌铁皮扣件连接。4）测标高，分别按1.0m间隔用粉笔标在每根钢管上。5）顶部钢管应严格控制标高。6）在钢管支架各个方向拉风绳，防止钢管架发生倾覆。7）支架搭设好以后，按设计荷载进行预压检测：逐段施加荷载至设计荷载，对测点每隔2小时进行一次观测，利用7天时间完成。5.2.5跨越既有线支承体系支承结构见图5.2.4-1～5.2.4-3。1．将既有线两侧2.0m范围内支架钢管纵向间距设为0.4m，横向间距设为0.25m，横杆步距1.0m，横向间隔一排钢管设置水平支撑，纵横向间隔一排钢管设置剪刀撑，在支架两侧安装风绳，以此支架作为型钢桁梁的支承墩，搭设方法与满堂架相同。在支承墩立柱钢管顶部安装丝杠顶托，顶托上部横向安装10a型槽钢（槽口朝下），在槽钢上方按50cm间距布置32a型工字钢桁梁。槽钢安装时要严格控制标高和水平度，并采用铁丝与底部钢管连接，保证其稳定性。2、内力计算1）型钢桁梁验算-8- 型钢桁梁采用32a型工字钢，跨度为6.0m，倾倒混凝土产生的荷载按4.0KN/m2计算，振捣混凝土产生的荷载按2.0KN/m2计算，施工人员及机械产生的荷载按1.5KN/m2计算，桁梁所承受的荷载为17.22+4.0+2.0+1.5=24.72KN/m2。经验算，32a型工字钢满足施工要求。2）钢管架支承墩验算型钢桁梁伸入支承墩1.5m，且桁梁在支座处的剪力值为37.416KN，故支座处剪力在每平米支承墩产生的荷载为37.416/1.5/2.5=9.98KN/m2，倾倒混凝土产生的荷载按4.0KN/m2计算，振捣混凝土产生的荷载按2.0KN/m2计算，梁体混凝土施工时在支承墩产生的荷载为17.22+9.98+4.0+2.0=33.20KN/m2。经验算该支承墩钢管架满足施工要求。图5.2.5-1绝缘板系统安装布置图3．型钢桁梁吊装时，向铁路局请点停电封锁线路2小时，桁梁的安装方法为：采用12t汽车吊站位在既有线一侧进行吊装，如汽车吊无法进入现场，可用自制小型提升工具进行吊装。工字钢起吊前，在两端各接一根绳索并由地面施工人员控制。起吊后由地面施工人员拉拽绳索控制工字钢水平方向，以避开既有线接触网。工字钢严格按50cm间距布置，以方便绝缘板的安装，每根工字钢就位后立即采用扣件将其与底部槽钢锁死，以免倾覆。4．工字钢安装完毕后，在同一停电封锁点内安装绝缘板和绝缘套管，安装完毕后，即可解除封锁。图5.2.5-2绝缘吊杆大样图1）绝缘板系统主要由绝缘板、绝缘吊杆和连接件组成。绝缘板采用1020×1220mm矩形环氧树脂板裁剪为1020×1130mm制作，厚5mm；吊杆采用直径5cm～10cm的绝缘棒制作，长10cm，一端横向钻眼（φ5mm），另一端与绝缘板采用环氧树脂胶粘合；每块绝缘板安装4根吊杆，吊杆距1130mm边缘20cm，距1020mm边缘26cm，吊杆安装完成后必须作抗拉、抗弯强度试验，保证连接牢固。绝缘板安装布置图见图5.2.5-1、图5.2.5-2。2）绝缘板以接触网承力索为中心向两侧延伸2.0m，顺既有线路方向将型钢桁梁全部覆盖，两块绝缘板相接处最少搭接10cm。绝缘板安装时采用平行作业，以节约时间，安装时将组装好的绝缘板用16号铁丝穿过吊杆顶端钻眼与工字钢连接，连接必须牢固。-8- 3）在安装绝缘板的同时，利用自制接触网维修架子车，以人行天桥中线为中心顺线路前后两端各5米安装绝缘套管。绝缘套管采用拉链式接口，采用专业工具进行封闭。4）绝缘板的使用注意事项及更换标准绝缘板在存放、搬运、安装使用过程中应避免硬碰、划伤，避免接触腐蚀物品和易燃物品，避开火源。每次使用之前或使用完毕应认真清洗，保持板面清洁。绝缘板严禁站人或放置重物。绝缘板装置出现以下情况之一时应停止使用，立即更换：绝缘板自边缘向中部30毫米范围内出现长度超过20毫米的破裂时；绝缘板自中部至距周边30毫米范围内出现穿孔、烧伤或深度大于0.4毫米划伤时；接地线的截面积应不小于25平方毫米,当截面积损伤达到1/10时应更换。5．为防止混凝土浆落至绝缘板上影响绝缘效果，在工字钢上方铺设塑料布并保证其平整。在型钢桁梁上方安装间距为30cm的方木（100mm×100mm），在方木上方铺设竹胶板作为空心板梁底模。同时，既有线上的施工平台要全部封闭，以防施工用具坠落到既有线。6．在每个钢管支承墩两端各设一根接地线，共设四根。接地线上端与型钢桁梁连接，另一端用接地线夹，均接在接触网电杆接地线所接的钢轨底部。具体位置由接触网工区配合人员现场指定，严禁将接地线分别接在两根钢轨上，以免干扰信号轨道电路。7．接地线全长范围内应穿套透明塑料管护套，两端铜线鼻应铆固牢靠，接地线夹与钢轨的接触部位应当彻底清除污垢和除锈，确保接地线与钢轨、承重架接触良好。接地线的透明塑料护套出现破损,应及时更换。8．在每次停电封锁线路之后，必须由接触网设备管理单位将接触网接地放电后方可开始施工，以防止接触网静电击伤施工人员。5.2.6模板安装1．梁体模板采用竹胶板和方木制作，可防止模板与接触网产生感应静电击伤作业人员。2．梁底板底模必须平整。3．底模边线和钢筋混凝土梁底尺寸同宽，严格控制标高及两侧边线。4．在底板、腹板钢筋绑扎完成后可安装侧模，侧模应严格控制垂直度，且固定牢固，保证腹板尺寸。5．梁体模板必须满足规范要求，不合格模板严禁使用，脱模剂采用同一型号，禁止使用废机油。6．模板应紧固牢靠，严禁出现跑模、漏浆等现象；钢管加固不允许有松动摇摆现象，且要与接地线相连；楔块必须质地坚硬，平整牢靠。5.2.7钢筋绑扎及安装1．钢筋表面应洁净，粘着的油污、泥土、浮锈使用前必须清理干净。2．按底板底层钢筋距离位置，用粉笔在模板上作记号，以便绑扎。在布设钢筋时，如有相互碰撞，按照分布筋让主筋，细让粗的原则进行处理。3．支座钢板安装。4．腹板钢筋绑扎，底板底层钢筋绑扎。5．支座钢板箍绑扎固定，底板上部钢筋、分布筋及预埋件绑扎。6．在梁体上方的钢筋必须进行接地处理，以防带有接触网感应静电。-8- 5.2.8混凝土浇注施工待钢筋绑扎、模板加固完成后进行混凝土的浇注，混凝土采用输送泵送入模内，采用插入式振动棒和附着式振动器进行混凝土振捣。梁体浇注后，梁面适当拉槽，以保证梁体混凝土与桥面铺装的粘接。浇注混凝土时，需派专人进行模板稳固性的检查，防止混凝土压力过大造成模板变形；同时观察是否有混凝土浆滴漏至既有线接触网，如果出现以上情况，立即停止施工，进行模板加固和漏浆口封堵。5.2.9混凝土养护在梁部顶面覆盖条纹布或土工布进行洒水养护，侧面挂草帘或直接浇水养护，养护时间不少于7天。5.2.10支承结构体系拆除1．当梁体混凝土强度达到2.5Mpa后，拆除侧模，进行除防落网之外的桥面体系施工。在拆除侧模时在每块底模竹胶板的外侧横向钉入铁钉，以便拆除时进行拖拽。2．当梁体混凝土强度达到设计强度后，再次向铁路局请点停电封锁线路2小时，进行支承桁梁的拆除。3．在停电点内，将槽钢下方的丝杠顶托调至最低，使得支承体系与梁体分离，拆除桁梁上方梁体底模、方木和塑料布。拆除时由两侧向梁体中心进行，以上施工必须在30分钟内完成。4．作业人员顺工字钢之间空隙进入梁底将工字钢下方的绝缘板拆除，同时，利用接触网维修架子车拆除绝缘套管。绝缘板和绝缘套管的拆除必须在30分钟内完成。5．解除工字钢的加固扣件，逐根移出梁体底部并吊离至地面，拆除支架接地线。该项工作必须在1小时内完成，工字钢拆除后方可接触封锁，恢复送电。6．拆除满堂架和支承墩支架，完成梁体施工。6材料与设备根据调查研究，施工中所用的绝缘套管必须采用可耐30KV电压专用绝缘材料。绝缘板采用厚5mm的WS-3130型环氧树脂板，平行层向1分钟可耐电压值为15kv/mm，具有优良的机械强度﹑尺寸稳定性﹑耐化学性和耐湿性。主要施工材料机具见表6-1。表6-1主要施工材料机具配备表序号名称型号单位数量备注1汽车吊12t台12丝杠顶托个2043电焊机30KVA台44绝缘板WS-3130㎡20上海xx实业有限公司生产5绝缘套管耐30千伏m136绝缘吊杆个20实心绝缘棒7质量控制7.1支架所用钢管扣件的技术性能必须符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的要求。7.2保证承重支架基础的承载力达到150KPa，以防止在施工过程中支架下沉。7.3梁体的标高以及尺寸必须符合设计及《铁路桥涵工程施工质量验收标准》的要求。-8- 7.4梁体的混凝土、钢筋原材料以及钢筋焊接必须符合设计及《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》的要求。7.5绝缘板、绝缘套管及吊杆必须符合《带电作业用绝缘杆通用技术条件》的要求。8安全措施8.1施工安全措施8.1.1施工人员必须要经过培训合格后方可上岗施工。8.1.2定期举行安全会议，适时分析安全工作形式，指定有关管理人员、队长和安全员参加，并做好记录，各作业班组在班前班后对该班的安全作业情况进行检查和总结，并及时处理安全作业中存在的问题。8.1.3高处作业人员须戴好安全帽、系好安全带、穿防滑鞋，安全带定期作荷载、冲击试验。8.1.4高处作业面上用的料具应放置稳妥，小型工具、材料应随时放入工具袋内，传递工、料具应安全可靠，严禁抛掷，禁止重叠施工。8.1.5支架施工过程中，在每个工作面下面设专职安全员，随时观察支架稳定情况。支架立柱钢管的垂直度要严格控制，在搭设的过程中不断校正，以防支架受力不均而倾覆。搭设支架时，支架的一个端头必须固定，防止支架钢管滑落。8.1.6承重支架搭设完成之后，必须按设计荷载进行预压检测，支架受恒载作用过程中,对支架的变形、位移要随时进行观测、监控，以便于采取措施，确保结构和人身安全。8.2既有线施工安全措施8.2.1在施工地点两端各500～1000m处列车运行方向的左侧路肩上，设置作业标防护。在施工场地用警戒带将施工场地与既有线隔离。8.2.2施工期间，约请铁路工务段派人值班看守，以防止既有线安全事故的发生。8.2.3作业中必须按规定着装、佩戴防护用品和正确使用防护用具，严格执行安全技术操作规程。8.2.4横越线路时，必须做到“一站、二看、三通过”，严禁抢越、钻车或穿越两车间隙，严禁在道心或枕木头上行走，严禁扒乘机车车辆以车代步。8.2.5采取可靠措施防止各类机具材料、运输工具侵入限界；必须保持线路两侧排水系统处于正常使用状态；采取可靠措施，有效地防坏路基稳定及损坏电缆的施工作业。8.2.6避免损坏营业线行车设备，因施工需要必须拆除或影响部分设备必须经有关单位批准，并配合施工，施工结束后立即恢复。8.2.7在线路上施工时，撬棍等金属工具应加绝缘套，防止金属材料搭接轨道、轨道绝缘处、箱盒边接线，影响行车信号。8.2.8在埋有电缆管道地点作业时，施工前应在地面设立安全警示标志，并制定相应的施工安全措施。未探明地下设施位置前，应由专人现场监护作业。严禁使用挖掘机、装载机、推土机等大型机械盲目作业。8.2.9施工机械调头应选择开阔地带，防止机械调头侵限。8.2.10既有线有列车通过时，紧靠既有线的施工运输车辆都应停车作业保持静止状态，待列车通过后再恢复作业。8.2.11-8- 施工人员应在列车到达施工地点前10min停止施工。设备、工具等应撤至距钢轨外侧2米以外。施工物料堆码应牢固且堆码高度不得大于1米。施工人员应在线路3米以外避让。8.2.12在搭设跨既有线型钢桁梁前，向车站请点停电封锁，型钢桁梁下方设置耐高压绝缘板，临时支承墩设置接地体，以防止在施工过程中人员触电或影响行车。8.2.13在施工期间，车站行车室设驻站联络员，施工地点设现场防护员，驻站联络员和现场防护员应经过考试合格的人员担当。驻站联络员和现场防护员要保持随时通信状态，发现异常及时通知车站值班员和施工负责人。8.2.14在施工期间，梁体作业人员必须佩戴绝缘靴和绝缘手套，以防止发生意外，触及接触网感应电。8.2.15既有线接触网上部所有金属材料及机具必须与接地线相连。8.2.16每天对绝缘效果进行测试，保证支承体系不带电。9环保、节能措施9.1严格执行国家《环保法》和当地政府对环保的有关规定，严格执行合同中的环保条款。同时与地方环保部门签订环保协议，并认真执行。9.2搞好环保调查，了解当地环保内容与要求，严格执行建设单位与当地环保部门签订的有关协议，建立环保检查制度。9.3对易污染环境的施工项目如场地布置、临时用地、弃土场、施工垃圾，扬尘、施工噪音等制定具体可行的措施，从施工安排上全力做到不多占用土地、减少植被破坏、不污染河流、道路，不随意堆放垃圾、减少施工扬尘，保护沿线居民的健康及工作环境不受影响。9.4清洗完集料、机具或含有油污的操作污水，采用过滤的方法或沉淀池处理，使生态环境受损降到最低程度。9.5对使用的工程机械和运输车辆加强维修保养，提高尾气排放标准，降低运行噪音。9.6定期对施工区间的既有线进行卫生清理，保证既有线干净整洁。10效益分析改建铁路襄渝线安康至重庆段增建第二线ZH-9标段，人行天桥主跨梁体为宽3m的单片空心板梁，自重88吨，采用现浇法施工梁体，避免了预制梁厂占用耕地，不破坏植被，保护生态环境，节约复耕成本，解决了大型吊装设备不能入场的困难，每片主跨梁体可节约成本3.1万元，5座天桥共计节约15.5万元。跨既有电气化铁路梁体现浇施工方案，采用了临时型钢桁梁底部挂绝缘板、承力索安装绝缘套管、支承体系接地等防电措施，施工中对既有线干扰小，有效保证了既有线设备和施工人员的安全，创造了良好的社会效益。11工程实例中铁XX局所承建的XX铁路二线中有五座需要跨越既有铁路的人行天桥，跨既有线梁体共计5片，均是采用本工法进行施工，可因地制宜，施工简便，在梁体安装方面可节省投资15.5万，同时在施工中采用了有效的既有线防护措施，收到了良好的经济社会效益。执笔：-8-'