多點落地門式鋼架物理隔離高壓電力技術的應用

賈 枝 喜

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

在建筑施工中，常遇臨近高壓電力線或其他建(構)筑物的情形，一般情況多先進行遷改、拆除后再施工在建建(構)物，對工期制約明顯。對于臨時防護高度較低的情況，有單一墻式、架空懸挑隔離等傳統(tǒng)工藝；對于防護高度高、斷面大的情況，尚未有成熟施工技術，尤其針對高壓電力線存在感應電流，施工必須遵循空間安全距離的難題無類似經驗可借鑒，針對此種情況集思廣益、大膽設想，決定采用多點落地門式鋼架物理隔離高壓電力技術來解決在建工程施工。

2 工程簡況

京沈客專潮白河特大橋矮塔斜拉橋為全線工期卡控工程，梁部施工凈工期需15個月。由于142號主墩緊鄰110 kV架空電力線，0號段結構外緣與高壓線塔最下層高壓線豎向凈距僅0.62 m，水平最小凈距僅6.78 m，潛在施工安全風險巨大，受電力遷改進展遲緩影響，總體工期無法保證。

若能在電力線遷改前先行施工0號段，其對確保全線總體施工工期具有相當重大的意義，但也面臨巨大的安全、技術難題，本文即對該種工況下的施工展開深入研究。

3 工藝原理

通過廠制專業(yè)化加工鋼結構構件，現(xiàn)場進行結構單元拼裝、逐榀走行就位、整體加固連接形成了傳力明確、整體剛度好的多點落地門式鋼架，其將0號段封閉在一定作業(yè)空間，形成了一個安全可靠的施工圍護結構，達到了與高壓線物理隔離的目的，確保了0號段在電力遷改前的安全施工。

4 門式鋼架設計及拼裝技術

首先對門式鋼架進行方案設計，依據現(xiàn)場工況確定鋼架結構尺寸，采用ANSYS有限元分析軟件進行鋼架防風、穩(wěn)定性分析，確定加工材料和參數，確保結構受力驗算。

4.1 方案設計

4.1.1結構穩(wěn)定、可靠

為保證在風荷載作用下，防護結構不會侵入高壓線安全距離內，方案設計選用落地門式鋼架體系來抵抗風荷載。門式鋼架傳力明確，整體剛度好，在風荷載作用下變形極小。

防護門架采用兩榀鋼架作為1個結構單元，共計3個結構單元；豎向采用雙層鋼結構形式，通過層高控制預留連續(xù)梁0號段施工空間；兩榀鋼架間設置柱間支撐以保證結構順橋向的穩(wěn)定性，頂部梁間通過屋面支撐使兩榀鋼架間形成幾何不變體系。

4.1.2就位安全、到位

門式鋼架方案其難點在于由于防護位置緊鄰既有電力線塔，采取常規(guī)吊車吊裝就位鋼架擺幅極易侵入安全紅線，安全風險較大。

采用旁位組裝鋼架、施作頂推滑道、輔助纜風繩及地錨等措施，通過2次頂推牽引方案完成鋼架就位。第1次頂推遷移鋼架結構單元至橋位旁側，然后變軌進行第2次頂推牽引，達到門架封閉、框圍作業(yè)區(qū)間的目的，將空間吊裝工藝轉變?yōu)榈孛孢w移走行工藝，安全得以保證。

4.1.3屏蔽安全、有效

采取在防護鋼筋靠電力線側頂部設置隔離網的措施，物理隔離了機具、材料侵入電力安全紅線的風險；通過鋼架接地方式規(guī)避了靜電風險。

4.2 基礎及滑道施工

依據測量控制樁點及設計圖紙定出基礎及軌道平面位置，人工配合挖掘機開挖基礎，安裝鋼筋及澆筑混凝土，如圖1所示。

施工中的具體要求有如下幾點：

1)基礎混凝土強度采用C30，墊層混凝土強度采用C15。

2)基礎底板鋼筋保護層厚度為50 mm，其余為40 mm。

3)地基承載力應不小于130 kPa，不符要求時，聯(lián)系設計采用適當方式進行地基處理。

4)基礎做好后應分層仔細回填，回填土的質量控制應嚴格按《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》執(zhí)行。

4.3 鋼架拼裝

鋼架構件按照設計圖紙外委具有專業(yè)資質的加工單位加工，進場驗收合格后門式鋼架在墩位旁側遠離電力線場地通過人工配合吊車拼裝，拼裝分片進行，每兩片形成1個成榀走行結構單元。

門式鋼架豎向分2層拼裝，底層高14.5 m，頂層高12 m，待底層拼裝完成后吊裝頂層與底層焊接連接形成整體。尤其需注意頂層門架在橋梁橫向方向靠電力線側的內側隔離網一并安裝完成，不得在鋼架就位后人工安裝隔離網，杜絕高空作業(yè)及靜電傷害事故。

門式鋼架立柱及橫梁采用HM500×300b型鋼，榀間水平剛性系桿采用φ120×5鋼管，見圖2。

5 鋼架頂推就位及靜電接地

5.1 鋼架就位

采用數控液壓頂推技術分2次頂推遷移鋼架，第1次頂推遷移鋼架結構單元至橋位旁側，然后變軌進行第2次頂推牽引至設計位置，見圖3。

5.1.1頂推牽引操作要點

1)頂推滑道底部鋪設聚四氟乙烯板。

2)鋼架架立好后應采取有效措施保證鋼架穩(wěn)定。鋼架頂推過程中鋼架頂部應設置纜風繩與地錨進行可靠連接，以防鋼架頂推過程中發(fā)生傾覆。

3)正式頂推前應進行試頂。千斤頂必須為4臺對稱布置，頂推過程中應密切關注鋼架穩(wěn)定及是否變形，保證施工安全。

4)鋼架頂推就位后應拆除滑道內聚四氟乙烯板。

5.1.2計算機控制液壓同步頂推控制系統(tǒng)原理

1)液壓同步頂升控制系統(tǒng)由計算機、可編程邏輯控制器(PLC)、電液比例減壓閥、壓力傳感器、位移傳感器、現(xiàn)場智能監(jiān)控節(jié)點、液壓設備及數據庫服務器組成。

2)泵站由可編程控制器PLC對其閥件進行控制，使千斤頂、液壓泵、電液比例減壓閥等按要求動作。計算機通過串口通訊向下位機的PLC發(fā)送控制指令，然后由PLC完成對泵站的實時控制；同時，PLC采集各組千斤頂的閥件狀態(tài)、壓力傳感器和位移傳感器的狀態(tài)值上傳給主控計算機，完成上位機和泵站之間數據、指令的雙向實時傳輸。

3)位移傳感器采集到的位移初步處理由可編程控制器PLC完成。頂推時，位移傳感器放置在鋼架上，直接測量鋼架的位移。計算機根據采集來的位移進行比較、決策，然后向PLC發(fā)送控制指令，控制與位移傳感器相關聯(lián)的千斤頂動作。

4)計算機運行結構分析軟件，貼在鋼架上的應變片通過信號線將信息傳回計算機，可以通過計算機來觀察應變片在頂推過程前、中、后的變形情況來分析鋼架整體變形情況。

5.2 鋼架基礎封閉及綜合接地

5.2.1基礎封閉

鋼架就位后，柱腳部位進行二次澆筑，將鋼架與滑道基礎固結穩(wěn)定，基礎有兩端單立柱和中間雙立柱兩種形式，如圖4所示。

1)鋼架頂推就位后，應先檢查鋼架垂直度及水平安全距離，確認無誤后，采用比基礎混凝土強度等級高一級的細石混凝土將頂推軌道填充密實。

2)鋼架頂推就位后，低于±0.000部分周邊應鑿毛清洗，方可進行基礎二次澆筑。

5.2.2綜合接地

鋼架頂推到位后，三榀間采用截面面積50 mm2多股銅芯線進行電氣連接。

1)門式鋼架在頂推過程中，采用線纜連接鋼架臨時接地方式。

2)立柱處進行預埋接地極，接地電阻小于10 Ω,實測值如不滿足要求需增加接地極。

6 結語

中鐵三局集團京沈客專京冀段十標項目部矮塔斜拉橋142號主墩緊鄰110 kV高壓電力線，施工中采用門式多點落地固結穩(wěn)定鋼架防護電力施工技術，有效地將0號段封閉在一定作業(yè)空間，形成了一個安全可靠的施工圍護結構，達到了與高壓線物理隔離的目的，確保了0號段在電力遷改前通過電力防護達到先行施工的目的，有效地解決了緊鄰高壓電力線安全施工的難題，為保證京沈北京段總體工期贏得了時間，同時操作簡單、快捷，工人易于掌握接受。面對京沈客專的地域特性，針對征拆難、遷改慢的困境，為類似工程提供了借鑒經驗，社會效益顯著。