既有電氣化鐵路站場改造接觸網(wǎng)硬橫跨施工方法研究及總結(jié)

張照清

（中鐵建電氣化局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 保定 074000）

1 背景簡介

隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鐵路運輸在全國交通領(lǐng)域所占的比例變得尤為突出，根據(jù)國家 “十四五”鐵路規(guī)劃，期間將實現(xiàn)高鐵主通道“八縱八橫” 的基本連通，同時將加快推動區(qū)域性高鐵聯(lián)絡(luò)線、延伸線的建設(shè)，完善普速鐵路網(wǎng)的全面覆蓋，加快城市群都市圈城際鐵路和市域（郊）鐵路發(fā)展。從國家“十四五”鐵路規(guī)劃可以看出，未來全國的鐵路網(wǎng)絡(luò)將更加完整，既有車站面臨運營效率和安全性的雙重考驗，既有車站改造將是未來鐵路發(fā)展的必由之路。

通常既有車站站改工程涉及軌道、信號、接觸網(wǎng)、站房等多個專業(yè)，其中接觸網(wǎng)既有硬橫跨更換拆除施工是整個站改工程的重中之重，需在有限的“天窗”點內(nèi)完成新硬橫跨基礎(chǔ)施工、支柱組立、新硬橫跨架設(shè)、既有接觸網(wǎng)倒接、既有硬橫跨拆除等高風(fēng)險、高難度施工工序。本文結(jié)合了現(xiàn)場施工經(jīng)驗，重點對既有線硬橫跨施工中的基坑檢測、基坑鋼板支護(hù)、既有硬橫跨拆除及接觸網(wǎng)倒接等施工方法進(jìn)行了總結(jié)分析。

2 站改接觸網(wǎng)硬橫跨施工方法

2.1 硬橫跨基礎(chǔ)施工

2.1.1 硬橫跨基礎(chǔ)施工偏差控制

硬橫跨基礎(chǔ)施工主要包括基坑開挖、基礎(chǔ)澆筑。硬橫梁基礎(chǔ)施工偏差對后續(xù)工序中的硬橫跨支柱組立、硬橫梁架設(shè)影響重大，而施工偏差很難消除，因此在施工前必須編制專項施工方案，對各道工序的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，嚴(yán)格控制施工偏差。通常同組硬橫跨的兩側(cè)基礎(chǔ)必須同步施工，確保能及時糾正同組硬橫跨的施工偏差。

接觸網(wǎng)硬橫跨基礎(chǔ)施工的主要施工偏差控制范圍如下：同一組硬橫跨兩側(cè)基礎(chǔ)頂面高程應(yīng)相等，相對偏差不超過50 mm；同組硬橫跨的兩側(cè)基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)的中心間距的施工偏差為±20 mm，且其基礎(chǔ)的側(cè)面限界符合設(shè)計要求；同組硬橫跨兩側(cè)基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)的中心連線應(yīng)垂直于車站正線，施工偏差不超2°。

為有效減少施工偏差，在進(jìn)行接觸網(wǎng)硬橫跨基礎(chǔ)施工時，同組硬橫跨的2 個基礎(chǔ)基坑必須同時開挖，避免在地下埋設(shè)物不明的情況下，如有影響需改移位置，以便同組硬橫跨基礎(chǔ)同時改移；開挖前要根據(jù)測量的基礎(chǔ)中線和施工表中的基礎(chǔ)限界要求（必須保證支柱限界符合設(shè)計要求）對基坑進(jìn)行定位后再開挖，避免基坑偏斜；硬橫跨基礎(chǔ)澆筑前必須對基坑位置、限界、螺栓間距等參數(shù)進(jìn)行復(fù)核，確保各項參數(shù)的偏差控制在允許偏差范圍內(nèi)方可進(jìn)行澆筑施工。

2.1.2 既有線硬橫跨基礎(chǔ)施工

地下管線防護(hù)：為防止破壞既有通信、信號、電力電纜，在基坑開挖施工前，必須提前聯(lián)系營業(yè)線設(shè)備管理單位，共同確認(rèn)既有地下電纜路徑與走向。開挖時，人工使用鐵鍬鏟除土層開挖，當(dāng)開挖遇到電纜時，盡快與設(shè)備單位取得聯(lián)系，并現(xiàn)場查看與基礎(chǔ)施工的干擾程度，根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定電纜移位或者遷改方案。在旁邊開挖新的槽道進(jìn)行埋置移位或者遷改后的電纜，埋置前采用塑料波紋管對電纜進(jìn)行包裹后采用黏土回填，當(dāng)天改移管道必須當(dāng)天回填完成?，F(xiàn)場施工時需保護(hù)既有線各類標(biāo)識標(biāo)牌，回填完成后恢復(fù)改移電纜的標(biāo)識標(biāo)牌。

基坑監(jiān)測：既有高鐵站改在臨近正線處進(jìn)行基坑開挖時，由于正線列車行駛速度較快，基坑開挖施工過程中，其周邊的土質(zhì)變化情況會直接影響施工安全及行車安全，必須全過程監(jiān)測基坑開挖時的土質(zhì)變化情況，從而實時掌握其不穩(wěn)定變化，確?；娱_挖施工安全[1]。在基坑開挖前，離基坑坑口較遠(yuǎn)處尋找一處地面土質(zhì)穩(wěn)定的地點作為監(jiān)測的基準(zhǔn)點，用儀器測量并記錄其水平坐標(biāo)、高程；在基坑邊沿布置測量監(jiān)控點，施工時定時測量每個監(jiān)控點的參數(shù)，并記錄每次測量的水平和垂直方向的位置變化量，如果出現(xiàn)惡劣天氣時，需增加監(jiān)控點、測量次數(shù)[2]；若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，應(yīng)立即停工，人員撤出，然后迅速回填基坑防止異常情況進(jìn)一步擴(kuò)大，同時通知線路車間現(xiàn)場配合復(fù)核線路狀態(tài)，及時恢復(fù)線路，確保行車安全。

基坑鋼板支護(hù)：為防止因列車高速行駛引起的路面震動造成基坑坍塌，開挖前必須在線路側(cè)設(shè)置擋渣板，防止道閘流塌。開挖過程中，在基坑四周采用鋼板進(jìn)行支護(hù)（如圖1 所示），按每50 cm 支護(hù)一層，上下防護(hù)板尺寸保持一致，層與層之間防護(hù)板長、寬邊的固定方式互相錯開，采用螺栓固定，并在基坑四周采用鋼管支護(hù)將鋼板相互抵緊，以便加強防護(hù)板的穩(wěn)固性。每個天窗點施工結(jié)束后，用裝有棄土的沙袋進(jìn)行回填壓實，下次施工時取出回填物，繼續(xù)開挖。

圖1 基坑鋼板支護(hù)圖

基礎(chǔ)澆筑：在既有車站內(nèi)的基礎(chǔ)一般采用商品混凝土加地泵方式澆筑，基礎(chǔ)澆筑前一天按設(shè)計要求安裝鋼筋籠及模具，鋼筋籠采用人工現(xiàn)場綁扎。澆筑混凝土當(dāng)天，在天窗點開始前先在線路柵欄外布設(shè)地泵管道，天窗開始后布設(shè)垂直鐵路段地泵。垂直鐵路段地泵布設(shè)時注意在鋼管下方敷設(shè)5 層彩條布，彩條布寬為5 m；在彩條布上方鋼軌處布設(shè)沙袋，沙袋高出軌面50 mm；鋼管布設(shè)時應(yīng)輕拿輕放；拆除鋼管時應(yīng)4 人同時抬設(shè)，將鋼管統(tǒng)一運輸?shù)椒忾]網(wǎng)外；鋼管拆除完畢后，撤除沙袋、彩條布，同時做好鋼軌檢查，文明施工。

2.2 硬橫跨支柱組立、硬橫梁架設(shè)

2.2.1 硬橫跨數(shù)據(jù)測量

在同組硬橫跨兩側(cè)基礎(chǔ)澆筑完成后，測量硬橫跨兩側(cè)基礎(chǔ)的中心間距。為確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，至少配2 組測量人員進(jìn)行多次測量后確定。測量方法通常為先使用全站儀測量，再使用鋼卷尺進(jìn)行復(fù)核。全站儀測量方法為：在兩側(cè)基礎(chǔ)中間選取一處視線開闊且距離適當(dāng)?shù)奈恢?，將全站儀架設(shè)好并調(diào)整至水平狀態(tài)，兩側(cè)基礎(chǔ)分別安排測量輔助人員調(diào)整棱鏡立桿位置，使棱鏡分別支在兩側(cè)基礎(chǔ)對稱的地腳螺栓上，測出之間的間距。鋼卷尺的測量方法為：安排測量人員利用鋼卷尺依次測量兩側(cè)硬橫跨基礎(chǔ)對稱地腳螺栓的間距。最后比對、分析所測數(shù)據(jù)（至少2 組人員的測量數(shù)據(jù)），確定最終的硬橫跨數(shù)據(jù)。

2.2.2 調(diào)整硬橫跨支柱法蘭角度的方法

每組硬橫跨是由2 根鋼管硬橫跨支柱、1 組硬橫梁構(gòu)成，其中硬橫跨支柱通過預(yù)埋的8 根地腳螺栓與基礎(chǔ)連接，硬橫梁通過連接螺栓與鋼管硬橫跨支柱上部法蘭連接。通常同一組硬橫跨兩側(cè)基礎(chǔ)中心連線應(yīng)垂直于車站正線，此時硬橫跨支柱上部法蘭中心線會與同組硬橫跨基礎(chǔ)地腳螺栓的連接線相重合。若基礎(chǔ)施工時出現(xiàn)一定施工偏差，如圖2 所示，法蘭中心連線與地腳螺栓連線間夾角為1.98°，通過調(diào)整硬橫跨支柱上部法蘭中心線與支柱的夾角，使硬橫梁法蘭與兩側(cè)硬橫跨支柱上部法蘭位于同一中心線。

圖2 硬橫跨支柱法蘭角度調(diào)整示意圖

2.2.3 既有線硬橫跨支柱組立、硬橫梁架設(shè)

既有線硬橫跨支柱、硬橫梁吊裝主要使用軌道吊車組和汽車吊，在吊裝空間受限、作業(yè)時間有限的封鎖點內(nèi)完成硬橫跨吊裝作業(yè)難度系數(shù)大、安全風(fēng)險高，必須對吊裝步驟進(jìn)行詳細(xì)分解、推驗，計算好每個步驟的作業(yè)時間。施工前，提前調(diào)查現(xiàn)場情況，確定吊車的起吊點、被吊硬橫梁的存放點、吊裝的路線等，并根據(jù)所調(diào)查的現(xiàn)場情況、硬橫梁的長度和質(zhì)量及吊車的性能參數(shù)選取合適的吊車，進(jìn)行吊裝起重驗算，確保選取的吊車滿足硬橫梁吊裝的安全技術(shù)要求。

硬橫梁橫跨站場上下行各股道，必須垂直天窗才能施工。根據(jù)多個項目的施工經(jīng)驗測算，不含軌道車運行時間，每組硬橫梁吊裝作業(yè)用時約55 min。接到封鎖命令后，軌道車運行至施工點對位支腿（不占用天窗點停電時間），期間進(jìn)行驗電接地；接到作業(yè)命令后軌道吊吊臂動作，起吊繩與吊鉤連接（用時15 min）；橫梁起吊、轉(zhuǎn)體、對位（用時15 min）；橫梁對接、緊固（用時15 min）；摘鉤、收臂、收腿（用時10 min）。

橫梁拼接、運輸：利用汽車吊將架設(shè)的橫梁放置在上行側(cè)柵欄外，以便進(jìn)行人工拼接。利用軌道車將架設(shè)的支柱和橫梁放在軌道車附近，將拼裝好的橫梁吊裝到軌道平板車上，通常總長在28 m 以下的硬橫梁運輸選擇2 節(jié)平板，總長為28～32 m 的硬橫梁運輸選擇3 節(jié)平板，總長為32～40 m 的硬橫梁采用分段運輸，現(xiàn)場拼裝，需在鄰近營業(yè)線計劃中實施。安裝列車編組一般采用作業(yè)車+平板車+平板車+立桿車（LG-4）+作業(yè)車。安裝列車在曲線區(qū)段及岔區(qū)轉(zhuǎn)道時要緩慢運行，觀察橫梁支撐點是否靈活、橫梁端部有無超限現(xiàn)象。

安裝列車的擺放位置：為使吊臂起吊后橫梁中心就位于安裝目的地硬橫跨中心，減少上方接觸網(wǎng)影響，軌道吊車可?？吭谟矙M跨中部就近股道。

橫梁吊裝、對接：吊車在順線路方向垂直起吊橫梁500 mm 左右后一度停車，檢查軌道吊支腿、吊臂、吊鉤、吊繩、橫梁狀態(tài)，確認(rèn)正常后繼續(xù)起吊；在兩線間垂直吊起硬橫梁，將晃繩捆綁在橫梁上，順著垂線路的方向拉動硬橫梁，避免吊裝時硬橫梁與既有接觸網(wǎng)發(fā)生刮碰，直到吊起的硬橫梁下邊緣高出承力索1 m；再次拉動晃繩，使硬橫梁緩慢旋動，最后使硬橫梁與線路方向保持垂直；吊車下落吊鉤，使硬橫梁兩頭的法蘭盤與硬橫跨支柱上部的法蘭盤對齊[3]；作業(yè)人員上到硬橫跨支柱上部法蘭盤處，利用錐形定位銷桿，插入橫梁與支柱法蘭盤的一個連接孔位，另一人配合將連接螺栓穿入連接孔，并循環(huán)緊固。軌道車組吊裝硬橫梁現(xiàn)場施工如圖3 所示。

圖3 軌道車組吊裝硬橫梁現(xiàn)場

2.3 既有硬橫跨拆除、接觸網(wǎng)倒接

為使吊臂起吊后橫梁中心就位于拆除目的地硬橫跨中心，減少上方接觸網(wǎng)影響，將軌道吊車?？吭谟矙M跨中部就近股道；在橫梁中心兩側(cè)對稱兩點套掛人字形吊裝帶，套掛位置同安裝懸掛位置一致；吊臂伸至硬橫梁中心位置上方3 m 處，懸掛吊裝帶，受力后，檢查軌道吊支腿、吊臂、吊鉤、吊繩、橫梁狀態(tài)，確認(rèn)正常；硬橫梁在吊裝受力后，桿上作業(yè)人員使用扳手拆除連接螺栓；連接螺栓拆除后，吊臂緩慢提鉤至硬橫梁高于邊柱500 mm 以上；將晃繩捆綁在既有的硬橫梁上，拉動硬橫梁并緩慢旋轉(zhuǎn)硬橫梁，將硬橫梁吊至列車平板的正上方；吊車緩緩落鉤，直至橫梁擺放在軌道平板墊木上；安放穩(wěn)固后，摘除吊裝帶，作業(yè)人員先后拆除邊梁和中梁連接螺栓。硬橫梁拆除現(xiàn)場施工如圖4 所示。

在硬橫梁拆除前，需將既有硬橫梁上接觸懸掛倒接至新硬橫梁上。施工前必須提前確認(rèn)好倒接接觸網(wǎng)懸掛的各項參數(shù)，倒接后調(diào)整定位點處的導(dǎo)高、拉出值等參數(shù)使其符合設(shè)計要求，同時保證接觸網(wǎng)各帶電部位的絕緣距離滿足要求，必須確保倒接后接觸網(wǎng)正常送電，不影響列車的行車安全。

3 結(jié)論

不同于新建鐵路線路施工，既有線站改硬橫跨施工涉及營業(yè)線及鄰近營業(yè)線施工。施工前，必須與營業(yè)線設(shè)備管理單位及行車組織單位簽訂安全配合協(xié)議，嚴(yán)格執(zhí)行鐵路局制定的有關(guān)營業(yè)線及鄰近營業(yè)線施工安全管理規(guī)定。施工時，必須嚴(yán)格執(zhí)行施工登記、施工銷記制度，施工地點均要按規(guī)定設(shè)置防護(hù)?，F(xiàn)場防護(hù)員必須攜帶防護(hù)工具，駐站聯(lián)絡(luò)員向現(xiàn)場防護(hù)員發(fā)出預(yù)報、確報或變更通知等必須按規(guī)定復(fù)誦，現(xiàn)場防護(hù)員必須對駐站聯(lián)絡(luò)員發(fā)出的預(yù)報、確報或變更通知等情況進(jìn)行復(fù)誦確認(rèn)。

既有線硬橫跨施工安全風(fēng)險高，由于封鎖點內(nèi)施工時間有限[4]，必須嚴(yán)格控制各道工序的施工時間，技術(shù)人員需根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，提前編制詳實的施工方案。對硬橫跨各道工序的作業(yè)人員組織、施工機(jī)械投入、物資運送等環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的安排布置，對各項安全風(fēng)險提前防控并做好應(yīng)急預(yù)案，確保鐵路營業(yè)線行車安全和施工人員人身安全的同時，順利完成既有硬橫跨改造施工。