新建公路隧道與既有鐵路運營線并行段最小間距的確定及鐵路防范要求

姬云平，苑郁林，聞 雁

（1.中鐵第一勘察設(shè)計院有限公司（蘭州）橋隧所，甘肅 蘭州 730000；2.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210017）

新建公路項目與既有鐵路運營線產(chǎn)生空間形式是多樣的，常見的有橋梁上跨既有鐵路、隧道下穿既有鐵路、路基并行既有鐵路等，這類工程完善了對既有鐵路運營線的施工保護措施和保證鐵路運營安全的相關(guān)規(guī)定，這類節(jié)點工程在設(shè)計和施工上已具成熟。但是以明挖隧道與既有電氣化鐵路運營線并行的空間形式還未在以往的工程中出現(xiàn)過，其并行段最小間距的論證有一定的示范作用。

1 工程概況

民大隧道位于蘭州市城關(guān)區(qū)五泉山下，處于南山路市政公路中段，民大隧道為左、右線分幅并行箱體明挖框架結(jié)構(gòu)，左線長1 216 m，右線長1 278 m。隧道結(jié)構(gòu)上方2 m處為并行的輔道工程，主道與輔道上下并行。

空間最不利的地形如下：隧道進口320 m范圍內(nèi)，隧道一側(cè)為高邊坡，坡頂高出隧道頂面最大為12 m；另一側(cè)為既有隴海鐵路路塹，隧道上方輔路路面高出鐵路軌面13~14 m，最大高差為14.14 m，見圖1。隧道結(jié)構(gòu)外緣距離隴海鐵路線下行線橫向距離最小處工程關(guān)系見圖2。

隨后100 m長度范圍內(nèi)，隧道上方輔路路面與鐵路路基面高差逐漸減小至8 m左右，最后858 m段，隧道主體結(jié)構(gòu)逐漸埋入鐵路路肩面高程以下。民大隧道主體結(jié)構(gòu)沿隧道縱向呈現(xiàn)出由明式框架逐漸過渡為 回填式框架結(jié)構(gòu)，隧道一直并行于隴海鐵路下行線［1-2］。

圖1 地形最不利處構(gòu)筑物之間橫向關(guān)系圖 （單位：cm）

圖2 隧道與鐵路最小間距處的橫向關(guān)系圖 （單位：cm）

2 問題分析

本工程與既有電氣化鐵路運營線長距離并行，隧道處于高邊坡和鐵路路塹之間，大間距避開鐵路既有設(shè)施，將對高邊坡坡腳開挖過大，造成邊坡基坑側(cè)壓力過大，邊坡永久防護強度需提高；過近于既有鐵路路基，施工和公路運營對既有鐵路的運營會造成一定的風(fēng)險。另外，部分隧道結(jié)構(gòu)和公路輔道高出既有鐵路軌面10 m以上，需重點考慮保證明挖隧道結(jié)構(gòu)的施工及運營鐵路的安全；隧道與既有鐵路的最小安全距離，同時應(yīng)確定最小間距采用的設(shè)計依據(jù)及鐵路和公路雙方管理部門各能承受的安全風(fēng)險。

3 鐵路方對本工程提出的設(shè)計要求

上跨既有鐵路和下穿既有鐵路這類工程均會遵循鐵路部門的相關(guān)規(guī)定來實施，并且根據(jù)鐵路接觸網(wǎng)防范高度來確定橋梁的最低高度以及下穿構(gòu)筑物頂面的最小埋深。這類工程每年都在大量建設(shè)，已經(jīng)形成了較為完善的設(shè)計依據(jù)和施工經(jīng)驗。鐵路部門施工天窗時間的安排或降速慢行均能配合施工部門完成相關(guān)工程［3-4］。

隴海線本段為繁忙干線，行車密度平均為1列車/5 min，民大隧道與該線并行段落過長，超過1 km，非點狀交叉，平行并行，隧道構(gòu)筑物已經(jīng)侵入鐵路基本用地。在隧道工期內(nèi)，鐵路部門無法提供與隧道工期一樣長、影響隴海線正常運營的天窗時間或慢速通過措施。因此本工程的前提條件是在繁忙干線鐵路正常運行的情況下施工該隧道。

公路構(gòu)筑物近距離、長段落施工與鐵路側(cè)相鄰，相關(guān)規(guī)定和管理辦法未有專項內(nèi)容，所能依據(jù)的是：《鐵路安全管理條例》（國務(wù)院2013年第639號）；《鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法》（鐵運（2012）280號）；以及《蘭州鐵路局營業(yè)線施工安全管理補充辦法實施細則》（蘭鐵辦（2010）46號）相關(guān)內(nèi)容［5-6］。蘭州鐵路局的補充細則與上述兩個文件內(nèi)容基本一致，針對的都是點狀工程，無長距離并行工程的明確內(nèi)容。

依據(jù)上述3個管理辦法編制宗旨和接觸網(wǎng)的防范要求來延伸對外界工程的制約條件，并結(jié)合構(gòu)筑物施工中出現(xiàn)的問題來確定最小間距及相應(yīng)的防范要求。

隴海鐵路該段落設(shè)有電氣化鐵路接觸網(wǎng)及供電設(shè)備，接觸網(wǎng)的電壓為27 500 V，在此高壓電作用下，許多正常情況下作為絕緣體的物體都能夠變成導(dǎo)體而導(dǎo)電，人靠近接觸網(wǎng)即被觸電，一旦觸及將被擊穿而亡并跳閘中斷列車的運行。鐵道部《電氣化鐵路有關(guān)人員電氣安全規(guī)則》規(guī)定，人體及其所攜帶的任何物體與接觸網(wǎng)帶電部分必須保持2 m以上的安全距離。

在接觸網(wǎng)附近做好安全防護措施，是民大隧道工程順利實施的關(guān)鍵。根據(jù)3個管理辦法和牽引供電設(shè)計規(guī)范總結(jié)出以下設(shè)計要求：

（1）需嚴格按照《鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法》（鐵運（2012）280號）及其補充辦法和蘭州鐵路局《蘭州鐵路營業(yè)線施工安全管理補充辦法實施細則》相關(guān)內(nèi)容執(zhí)行；

（2）隴海線為繁忙干線，民大隧道與該線并行段落過長，非點狀交叉，施工不得長時間影響隴海線的正常運營；

（3）《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》（TB10009—2005）中規(guī)定，結(jié)構(gòu)及施工操作空間需在接觸網(wǎng)帶電體以外2 m設(shè)置，永久建筑物保持在2.5 m以外；

（4）下錨關(guān)節(jié)段內(nèi)的接觸網(wǎng)桿頂部的下錨線為帶電體，電壓同為27 500 V，應(yīng)按2 m外要求處置；

（5）在陰雨潮濕天氣，接觸網(wǎng)周圍空氣濕度較大，增加了導(dǎo)電的幾率，按規(guī)定：施工作業(yè)在陰雨潮濕天氣時，與接觸網(wǎng)中帶電線體的安全距離擴大為3 m，即陰雨天氣任何人員及其所攜帶的任何物體與接觸網(wǎng)的距離保持在3 m以上。

4 接觸網(wǎng)設(shè)施現(xiàn)狀

本隧道工程范圍內(nèi)共有24根接觸網(wǎng)桿，間距為60 m，接觸網(wǎng)桿中線距隴海線下行線線路中線3.1 m。其中有一處下錨關(guān)結(jié)段，長186 m，位于隧道進口段內(nèi)。接觸網(wǎng)桿上布有帶電線體下錨線，電壓同為27 500 V。全段落內(nèi)無回流線，接觸網(wǎng)桿外側(cè)掛有一根架空地線，見圖3。該段下錨線的存在使得接觸網(wǎng)桿中心線外側(cè)2 m范圍內(nèi)不得有吊裝作業(yè)、結(jié)構(gòu)物侵入；非下錨段內(nèi)的接觸網(wǎng)桿內(nèi)的瓷瓶為絕緣體，瓷瓶長度為0.5 m，則接觸網(wǎng)桿中心線外側(cè)1.5 m范圍內(nèi)為禁區(qū)。架空地線可改移至地下埋設(shè)，改移后對工程無防護距離的要求。

186 m長的下錨關(guān)結(jié)段內(nèi)，外側(cè)安全區(qū)域邊線為接觸網(wǎng)桿外2 m，見圖4。其余段落，外側(cè)安全區(qū)域邊線為接觸網(wǎng)桿外1.4 m，見圖5。本工程隧道進口段以下錨關(guān)節(jié)段為控制段落，即以接觸網(wǎng)桿外2 m作為防護最低標(biāo)準(zhǔn)。如圖4、圖5所示，虛線包裹的范圍內(nèi)為《鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范》要求防范的危險區(qū)，將此危險區(qū)域邊線標(biāo)在路基面、接觸網(wǎng)桿上，做出明顯標(biāo)記，可作為施工范圍警戒線。

圖3 下錨關(guān)結(jié)段接觸網(wǎng)示意圖 （單位：cm）

圖4 下錨段與接觸網(wǎng)安全距離示意圖 （單位：cm）

圖5 一般段與接觸網(wǎng)安全距離示意圖 （單位：cm）

5 隧道與運營線中線距離的確定

隧道進口段300 m范圍內(nèi)，隧道頂面和上部輔路高于隴海鐵路運營線的路基面，高差在13~14 m，是兩構(gòu)筑物最制約的段落。同時此段內(nèi)還包含了長度186 m的下錨關(guān)結(jié)段,其為該段最不利的制約條件。在最不利的情況下，隧道主體結(jié)構(gòu)與鐵路間各類距離數(shù)值如下：

（1）數(shù)值1：接觸網(wǎng)網(wǎng)桿中心線與鐵路中心線間距3.1 m（本段鐵路測量出來的固定值）；

（2）數(shù)值2：網(wǎng)桿外側(cè)防護距離為2.0 m（固定值）；

（3）數(shù)值3：接觸網(wǎng)防護禁區(qū)距施工構(gòu)筑物之間的距離1.0 m（可調(diào)節(jié)值，鐵路方和公路隧道施工方共同能夠接受的安全隔離區(qū)，同時也可滿足雨天帶電體3 m以外活動的最小距離）；

（4）數(shù)值4：施工方可接受的施工寬度1.8 m（可調(diào)節(jié)值，施工方需要的最大寬度，可向小調(diào)節(jié)）。

則在最不利的情況下，隧道結(jié)構(gòu)距鐵路下行線中心線最小距離3.1+2.0+1.0+1.8=7.9 m。以此值為控制要素重新布置隧道的線路走向，最終將隧道結(jié)構(gòu)外緣距隴海鐵路下行線中心線距離控制在8.01~9.08 m，見圖6。

圖6 隧道結(jié)構(gòu)外防護示意圖 （單位：cm）

上述“數(shù)值3”屬于鐵路方必將爭取的一個隔離空間，該值越大對鐵路的干擾就越小，風(fēng)險越低。風(fēng)險包括如下幾個方面：（1）施工用水灑落到接觸網(wǎng)帶電體上；（2）高空墜物如鋼管等物觸及接觸網(wǎng)帶電體；（3）施工人員容易進入2 m危險區(qū)內(nèi)；（4）吊裝設(shè)備吊臂進入2 m危險區(qū)內(nèi)；（5）吊裝設(shè)備、臨時圍擋結(jié)構(gòu)倒塌砸向軌道或觸及接觸網(wǎng)帶電體；（6）運營期間高空拋物進入2 m禁區(qū)內(nèi)；（7）運營期間隧道上方輔路車輛沖入2 m禁區(qū)內(nèi)和軌道上等。

本工程這個數(shù)值鐵路方確認為1 m，是本著對隧道工程的理解：民大隧道再往外布置，帶來的拆遷面積和防測壓工程數(shù)量巨大，認可了隧道是在一個狹小空間內(nèi)修建，不得不近距離靠近既有運營線。但同時對于這1 m的隔離空間又提出了相關(guān)約束條件，如施工腳手架的架設(shè)方式、隔擋措施、防施工用水措施、施工人員的控制、基坑開挖方式、吊裝設(shè)備的位置設(shè)定、永久檔護設(shè)置的設(shè)置、鐵路方參與公路隧道工程的管理等。

“數(shù)值4”是在隧道主體混凝土澆筑施工工藝和圍擋明確后確定的施工寬度。民大隧道鐵路施工側(cè)圍擋采用工程中常用的綠色密目棉質(zhì)防護網(wǎng)及防水板，架設(shè)在臨側(cè)腳手架上，隨施工工作平面的升高而續(xù)接升高，并保持防護網(wǎng)高度高于施工工作平面2 m。直接在腳手架邊側(cè)搭設(shè)密目防護網(wǎng)及防水板，節(jié)省了施工空間，圍擋屬輕式設(shè)備，對鐵路運營相對比較安全。在靠近接觸網(wǎng)位置施工，務(wù)必將人員的各種可能操作以及各種材料的可能擺動范圍限制在防護網(wǎng)內(nèi)，機械、人員均不得越過防護設(shè)施。施工方根據(jù)施工組織方案確定了“數(shù)值4”。

6 鐵路對民大隧道工程的施工類別判定

臨近隴海線進行可能因翻塌、墜落等意外而危及行車安全的工程施工，以下作業(yè)應(yīng)被列為B類施工：

（1）使用高度（結(jié)構(gòu)高度）大于吊車至營業(yè)線設(shè)備安全限界之間距離的吊車吊裝作業(yè)；

（2）臨近隴海線進行現(xiàn)澆梁、鋼板樁、鋼管樁、搭設(shè)腳手架、膺架等施工的設(shè)備和材料翻落后侵入接觸網(wǎng)桿2 m范圍內(nèi)的施工；

（3）營業(yè)線路塹地段有可能發(fā)生物體墜落，翻落侵入接觸網(wǎng)2 m范圍內(nèi)的施工。

按遠離帶電線體外2 m施工的原則，民大隧道的施工應(yīng)屬于鐵路指定的B類工程。

7 鐵路對民大隧道工程管理總則

依據(jù)《鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法》及其補充辦法：B類施工應(yīng)設(shè)置防護設(shè)施并經(jīng)鐵路局有關(guān)部門審批，卻不能設(shè)置防護設(shè)施時納入鐵路局施工計劃。影響營業(yè)線設(shè)備穩(wěn)定、使用和行車安全的防護設(shè)施設(shè)置必須納入鐵路局施工計劃。

8 鐵路方對本隧道提出的施工管理措施

（1）建立安全管理體系，并提高體系內(nèi)所有成員的安全防護素質(zhì)

①選拔具有多年鐵路施工安全管理工作經(jīng)驗的優(yōu)秀安全員擔(dān)任本工程安全工程師。

②通過考核選拔優(yōu)秀的安全防護員，對施工中的各環(huán)節(jié)進行安全防護管理。建立系統(tǒng)、完善的安全管理體系。

③對參與施工的全體工作人員及各工種操作人員進行鐵路既有線施工安全和接觸網(wǎng)安全的教育。學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容有《電氣安全規(guī)則》、《職工“兩紀(jì)一代”》、《關(guān)于防止電氣化區(qū)段職工觸電傷亡事故的措施》以及車站特殊環(huán)境下的安全防護應(yīng)注意的事項等。

（2）所有工人需掌握如何正確地測量自身與接觸網(wǎng)的距離

一般人無法直接測量出自身與接觸網(wǎng)的距離，需通過相對參照物和地表上、接觸網(wǎng)桿上的標(biāo)示來判斷。

（3）施工中用水監(jiān)控

①陰雨天氣，接觸網(wǎng)周圍空氣濕度較大，增加了導(dǎo)電的幾率。按規(guī)定，在陰雨潮濕天氣，與接觸網(wǎng)中帶電線體的安全距離擴大為3 m，即陰雨天氣任何人員及其所攜帶的任何物體與接觸網(wǎng)的距離保持在3 m以上。同時，加派防護人員，加強對接觸網(wǎng)臨邊施工作業(yè)的監(jiān)護。盡量停止施工，撤出一切作業(yè)人員。

②每一個階段的用水需將水龍頭直接接到用水點，盡量少用軟管接水，混凝土養(yǎng)護等必須用軟管噴射時由專人負責(zé)養(yǎng)護，明確接觸網(wǎng)的位置，背向接觸網(wǎng)噴水。因為一旦水柱射向接觸網(wǎng)，電流將通過水柱傳向灑水人，灑水人將立即觸電身亡。灑水作業(yè)全程均由接觸網(wǎng)臨邊防護員進行監(jiān)控，防止任何水流、水柱向接觸網(wǎng)方向噴射。

③鐵路原有路基內(nèi)的既有土建設(shè)施，如水溝、路塹邊坡、地下通訊信號管線等可挖除或改移。

④施工期間排水不得進入鐵路路基內(nèi)，已挖毀的路塹排水系統(tǒng)，需設(shè)臨時排水系統(tǒng)。

（4）外墻腳手架的安全防護

結(jié)構(gòu)外緣腳手架是伸出外墻的懸挑腳手架，為外墻裝修等工序而搭設(shè)，由于其處于接觸網(wǎng)上方，因此，安全防護工作尤為重要，必須做好接地、防水、防墜落措施。

①為防止出現(xiàn)意外而使人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)和防止雷擊、防止靜電損害及保障電力系統(tǒng)正常運行，外墻腳手架在使用過程必須做好接地處理，在腳手架每個節(jié)點處用準(zhǔn)12 圓鋼做跨接線，并與避雷網(wǎng)重復(fù)接地保證接地電阻小于4Ω（用搖表測量）。其它靠近接觸網(wǎng)5 m范圍的各設(shè)備均參照以上方法焊接接地線與接地極可靠連接，以確保安全。

②在接觸網(wǎng)上方，腳手架需做防水處理，以防止施工用水、雨水等聚集后匯成一股向下滴水成線滴向接觸網(wǎng)，造成觸電。在腳手架底層腳手板上鋪防水卷材做防水層，靠近接觸網(wǎng)端部分稍高，將水引向結(jié)構(gòu)端排走。

③在腳手架外圍，加密防護欄桿間距，并滿鋪密目安全網(wǎng)，以防人員及各種材料墜落，發(fā)生觸電或損壞接觸網(wǎng)設(shè)備等安全事故。

9 公路運營期間對鐵路的安全防范措施

運營期間隧道上方輔路的人行道要高于行車道40 cm設(shè)置腳墻，作為第1道防撞設(shè)施；外邊墻設(shè)置s級防撞墻，高94 cm，高于鐵路路基面的公路均設(shè)置防拋網(wǎng)，見圖7。通過設(shè)置兩級防護措施，可確保運營安全。

圖7 輔路防撞措施示意圖 （單位：cm）

10 結(jié)語

公路或市政等項目在既有電氣化鐵路運營線旁近距離大段落并行施工之前，有一個與鐵路管理部門協(xié)商的過程，對于了解鐵路方承擔(dān)的風(fēng)險和風(fēng)險的起因，項目的重新審視和對外談判具有指導(dǎo)作用。本項目具有一定的特殊性，有條件的情況下，類似工程應(yīng)盡量遠離鐵路。

［1］ 鐵道第一勘察設(shè)計院有限公司（蘭州院）.蘭州市南山路工程五泉天橋至工林路段初步設(shè)計［R］.2009.

［2］ 鐵道第一勘察設(shè)計院有限公司（蘭州院）.蘭州市南山路工程五泉天橋至工林路段民大隧道涉隴海鐵路工程設(shè)計說明［R］.2010.

［3］ TB10009—2005 鐵路電力牽引供電設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］ TB10301—2009 鐵路工程基本作業(yè)施工安全技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］ 蘭州鐵路局. 蘭鐵辦（2010）46號蘭州鐵路局營業(yè)線施工安全管理補充辦法實施細則［R］.2010.

［6］ 鐵道部. 鐵運（2012）280號鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法［S］.