鄰近下穿高壓線保護(hù)區(qū)梁板頂推橫移技術(shù)研究

摘要 在高壓線下方橋梁施工具有觸電和電力外破等的高度風(fēng)險，為研究涉電橋梁工程風(fēng)險控制技術(shù)，以湖南省醴婁高速虞塘河特大橋涉高壓線工程為例進(jìn)行研究，采用在外邊梁上設(shè)置工作平臺，鋼軌與鋼板組成滑動體系，液壓千斤頂頂推梁板的施工方法，并加強(qiáng)高壓線下橋梁施工安全管理。經(jīng)理論分析和驗(yàn)算證實(shí)該施工技術(shù)的可行性，該技術(shù)可為類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞 高壓線保護(hù)區(qū)；梁板架設(shè)；頂推橫移法

中圖分類號 U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）19-0096-03

0 引言

由于交通建設(shè)的大力發(fā)展，在高壓線下修建高速公路不可避免，為防止人體或其他物體接近帶電體造成危險，《電力安全工作規(guī)程》（GB 26860—2011）、《電力設(shè)施保護(hù)條例實(shí)施細(xì)則》（2024年3月1日起施行）、《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 46—2005）等均給出了各電力等級下的安全距離（安全保護(hù)區(qū)）。

一般情況下，高速公路橋梁所在地若高壓線高程與橋梁高程較近時會在橋梁施工前完成高壓線的遷改，在高壓線安全保護(hù)區(qū)施工橋梁，相關(guān)的研究報道較少[1-4]。常采用的安全防范措施是確保足夠的安全距離、可靠的保護(hù)性接地、搭設(shè)架橋機(jī)安全絕緣防護(hù)棚等[5-6]。在高壓線路無法遷改的制約條件下需從高壓線下方施工橋梁，故采用在已架設(shè)好的邊梁上頂推橫移梁板的施工方法。

1 工程概況

湖南省醴婁高速公路全長154 km，雙向6車道，虞塘河特大橋第一聯(lián)為雙向坡，橫坡2%，縱坡0.883%，左幅一跨5片梁，右幅一跨7片梁。梁板架設(shè)采用DHJQX180t-40mA3架橋機(jī)施工，該架橋機(jī)總高度8.88 m，其中天車及卷揚(yáng)機(jī)高度3.5 m，主縱梁高度2.8 m，中支腿高度2.58 m。虞塘特大橋第2～4跨上方有高壓線穿過，為江城線500 kV高壓線，該高壓線距離橋面高度范圍為15.28～21.81 m，距架橋機(jī)頂垂直距離為6.40～12.94 m，如圖1所示。

根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)分析，采用架橋機(jī)常規(guī)方法架梁必然侵限高壓線保護(hù)區(qū)。架橋機(jī)無法將一跨左右12片梁板全部架設(shè)，為保證虞塘河特大橋可以順利貫通，不影響工程工期，以架橋機(jī)可以架設(shè)的外邊梁為平臺，鋼軌與鋼板組成滑動體系，通過液壓千斤頂頂推其余梁板就位。通過該施工工藝，架設(shè)因高壓線影響的梁板，保證虞塘特大橋梁板架設(shè)工作按計劃順利如期完成。

2 施工工藝技術(shù)

頂推法施工是通過架橋機(jī)將梁板縱移到位，然后通過滑移軌道、千斤頂及滑移鋼板將預(yù)制梁橫向頂推到指定位置，再通過液壓千斤頂調(diào)整梁板標(biāo)高的一種施工方法，主要使用材料包括：架橋機(jī)、運(yùn)梁炮車，I114滑移軌道，3 cm厚滑移鋼板，50 t液壓千斤頂，臨時砂桶，抱箍支撐，安全作業(yè)平臺等。

2.1 施工技術(shù)參數(shù)

2.1.1 架橋機(jī)參數(shù)

梁板架設(shè)采用DHJQX180t-40mA3桁架式架橋機(jī)遙控施工，該型號架橋機(jī)整機(jī)重量151 t，最大起升重量180 t，最大起升高度5 m，最大起升速度為0.68 m/min，最大架設(shè)跨徑40 m，可適應(yīng)橋梁斜交角角度范圍0°～45°，架設(shè)最小橋梁半徑600 m。項(xiàng)目最大梁重105.3 t，最大架設(shè)跨徑35 m，最小架設(shè)半徑1 000 m，該架橋機(jī)符合項(xiàng)目需求。

3.1.2 滑移體系參數(shù)

I114鋼軌，2塊滑移鋼板（長1.4 m，寬0.28 m，厚2.5 cm），橫向頂推千斤頂（50 t液壓千斤頂，最大行程80 cm），豎向千斤頂（薄型液壓千斤頂，最大行程10 cm，本體高度17 cm，外徑15 cm，最大支撐高度27 cm，單頂噸位100 t）。

2.1.3 操作平臺參數(shù)

吊籃尺寸寬1 m×長3 m×高1.2 m（I12.6工字鋼、[5槽鋼、φ12 mm鋼筋），豎梁長3 m（I12.4工字鋼），起重橫梁長4 m，共設(shè)2道，間距20 cm（I12.6工字鋼），卷揚(yáng)機(jī)2個（單機(jī)噸位1.5 t）。

2.2 施工工藝流程

（1）操作平臺搭建：因梁板就位后需進(jìn)行循環(huán)落梁或頂升，需要進(jìn)行操作平臺搭建。操作平臺采用I12.6工字鋼及[5槽鋼焊接而成，掛籃底部尺寸為1 m×3 m，以I12.6工字鋼作主骨架，中間采用φ12 mm鋼筋按20 cm×20 cm焊接成網(wǎng)片，固定于主骨架上，上面鋪設(shè)竹膠板作為作業(yè)面，四周采用[5槽鋼焊接形成圍欄，高1.2 m，兩側(cè)使用兩根3 m長I12.6工字鋼作為豎梁，兩豎梁外側(cè)各焊接一個三角板吊耳，頂部開兩個銷孔。起重橫梁采用兩根長4 m的I12.6工字鋼按照20 cm的凈間距布置，上面兩頭各滿焊三道I12.6工字鋼作為連接，工字鋼上安裝兩個1.5 t的卷揚(yáng)機(jī)作為提升動力。施工時將起重橫梁放置于預(yù)制梁頂面，梁體頂推就位后，下放卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩掛接吊籃，將吊籃提升至梁底位置，掛籃提升后緊貼蓋梁。吊籃上焊接的豎梁從起重橫梁中間穿入，使用銷子將豎梁與起重橫梁固定，形成操作平臺。

（2）軌道搭建：采用I114龍門吊鋼軌作為頂推軌道，跨左右幅蓋梁全長，軌道頂面設(shè)置2%橫坡，與蓋梁頂面平行。連續(xù)墩處鋼軌在梁板架設(shè)一側(cè)緊貼墊石位置布置，距離支座中心線55 cm，過渡墩處軌道設(shè)置于墊石之上，位于支座中心線向梁端外偏20 cm處。兩道軌道底部未壓實(shí)部分采用I20或I12工字鋼+方木進(jìn)行支墊，支墊工字鋼單根長50 cm，間距不得大于50 cm，與軌道鋼接部分采用焊接固定。同時焊接固定的工字鋼根部與蓋梁之間采用壓板連接固定，防止軌道翹起及橫橋向位移。軌道采用3根鋼軌拼接而成，單根鋼軌長12 m，拼接處將鋼軌打磨平整，使用對接焊及1 cm鋼板雙面幫焊，幫焊尺寸為8 cm×20 cm。左右幅內(nèi)側(cè)擋塊影響軌道鋪設(shè)，需進(jìn)行鑿除，左右幅跨中位置鋼軌需單根連續(xù)，跨設(shè)于兩蓋梁之間。因?qū)嶋H施工時控制單次頂推60 cm，故在鋼軌中部每隔60 cm割出一個受力孔，作為后錨件的受力點(diǎn)。

（3）滑移鋼板及后錨件準(zhǔn)備：為減少鋼軌與梁底之間的摩擦，確保梁體不受損，在梁體與滑移軌道之間設(shè)置一塊長1.4 m，寬0.28 m，厚2.5 cm的鋼板，鋼板底部粘貼四氟滑板，與軌道之間采用黃油涂刷，減小摩擦阻力，鋼板上方焊制鋼板作為頂推著力點(diǎn)，采用鋼棒與液壓千斤頂連接。后錨件采用2.5 cm鋼板切割而成，由兩塊鋼板及鋼棒組成，安裝于軌道之上。

（4）左右幅蓋梁之間支撐體系搭建：支架從下到上依次為：0.9+0.9 m雙抱箍，三拼45a工字鋼主梁，主梁上下翼緣板貼1 cm厚鋼板，主梁跨中位置及跨中左右各0.7 m位置設(shè)置第一層分配梁（三組雙拼45a工字鋼），第一層分配梁上方跨中及左右各1.1 m位置設(shè)置第二層分配梁（三組雙拼45a工字鋼），第二層分配梁上方跨中及左右各0.35 m、0.7 m位置設(shè)置第三層分配梁（五組雙拼45a工字鋼），各層分配梁與主梁之間均采用焊接固定形成整體，防止產(chǎn)生相對滑動。第三層分配梁上方采用方木調(diào)平，頂上鋪設(shè)一塊2 m×2 m×2 cm鋼板，與被割除的擋塊頂面平齊。

（6）梁板安裝：運(yùn)梁通道設(shè)置于第2、3片梁之間，梁板運(yùn)至現(xiàn)場后，按照正常梁板架設(shè)方法，將梁板落于滑移鋼板上，調(diào)整好梁板位置后，卸落鋼絲繩，開始進(jìn)行頂推法架梁。梁板編號由外向內(nèi)進(jìn)行編號，架梁順序?yàn)樽蠓?#—2#—3#—4#—5#—右幅7#—6#—5#—4#—3#，逐片架設(shè)。右幅1#和2#梁采用架橋機(jī)架設(shè)，頂推法架梁采用液壓千斤頂進(jìn)行梁體橫向橫移，通過液壓千斤頂頂推及更換后錨點(diǎn)，將梁板滑移至指定位置。

（7）梁體頂升及下放：梁體就位后，采用千斤頂將梁體頂升，抽出滑移鋼板，割除梁體下方的滑移軌道，鋼軌分段割除時提前在分割點(diǎn)處進(jìn)行自由端臨時固定，防止軌道因受力變形甩出。然后使用千斤頂配合臨時砂桶進(jìn)行循環(huán)落梁或頂升，支點(diǎn)位置遠(yuǎn)離梁體邊緣薄弱處，支頂位置應(yīng)置于梁底平整位置，避免造成梁體破損，梁板就位后進(jìn)行支座安裝。

過渡墩處支座墊石距離蓋梁前端線僅14.5 cm，且蓋梁外側(cè)7 cm為素混凝土，無法安裝千斤頂及臨時砂桶，故將千斤頂置于橫隔板正下方。過渡墩邊梁外側(cè)無橫隔板，故將千斤頂置于梁底的支座墊石上，此處平面位置足夠，不影響支座安裝，但支撐高度空間不足，需要將此處部分墊石鑿除至蓋梁高度，將千斤頂安裝于其中?；栖壍兰颁摪宄槌龊?，安裝聯(lián)端支座，將梁板循環(huán)落至永久支座上，梁板架設(shè)結(jié)束后采用高標(biāo)號細(xì)石混凝土將支座墊石修補(bǔ)完成。

（8）梁板連接：相鄰兩片梁體就位后，及時對梁體鋼筋進(jìn)行連接，對同一跨進(jìn)行橫向連接，對前后兩跨對應(yīng)的梁體進(jìn)行縱向連接。每道中橫隔梁頂板主筋焊接兩根（N9為φ22 mm鋼筋），濕接縫鋼筋（φ12 mm鋼筋）在梁端頭處各焊接5根，1/3跨徑、2/3跨徑處各焊接10根，共計30根。

2.3 施工過程安全穩(wěn)定性分析

2.3.1 計算模型建立

通過Midas建立跨左右幅蓋梁支架模型，如圖2所示。支架從下到上依次為：0.9 m+0.9 m雙抱箍，三拼45a工字鋼主梁，主梁上下翼緣板貼1 cm厚鋼板，主梁跨中位置及跨中左右各0.7 m位置設(shè)置第一層分配梁（三組雙拼45a工字鋼），第一層分配梁上方跨中及左右各1.1 m位置設(shè)置第二層分配梁（三組雙拼45a工字鋼），第二層分配梁上方跨中及左右各0.35 m、0.7 m位置設(shè)置第三層分配梁（五組雙拼45a工字鋼），第三層分配梁上方鋪設(shè)43#鋼軌。

2.3.2 設(shè)計荷載及荷載組合

（1）材料特性

Q235鋼材彈性模量2.06×105 MPa，抗拉強(qiáng)度215 MPa，抗壓強(qiáng)度215 MPa，抗剪強(qiáng)度125 MPa。

（2）設(shè)計荷載

1）自重：通過Midas civil建模自動計入。

2）梁板重量荷載：30 m箱梁最重邊梁1 086 kN，一端支撐體系承擔(dān)重量543 kN，根據(jù)支架設(shè)計，由10個接觸點(diǎn)分擔(dān)，在Midas模型中以節(jié)點(diǎn)荷載防止添加，單個點(diǎn)節(jié)點(diǎn)荷載54.3 kN。

3）荷載組合：強(qiáng)度組合為1.2 t自重+1.4 t梁板重量荷載；剛度組合為1.0 t自重+1.0 t梁板重量荷載。

（3）邊界條件

1）主梁根部落于支撐在抱箍上，按照一般支撐添加。

2）四層分配梁之間采用彈性連接。

2.3.3 計算結(jié)果分析

（1）經(jīng)Midas進(jìn)行計算得出，撓度最大值為19 mm<8 200/400=20.5 mm，滿足要求。

（2）經(jīng)計算得出，組合應(yīng)力最大值為160.9 MPa<215 MPa，滿足要求。

綜上分析，虞塘河特大橋跨蓋梁頂推箱梁支架強(qiáng)度、剛度滿足要求。

連續(xù)梁中跨第一片邊梁架設(shè)完成，第二片中梁落梁后，進(jìn)行臨時連接。30 m連續(xù)梁（中跨）中橫隔梁頂板主筋焊接兩根（N9為φ22鋼筋），濕接縫鋼筋（φ12鋼筋）梁端頭處各焊接5道，1/3跨徑、2/3跨徑處各焊接10道，共計30道。

為防止30 m邊梁（梁重105.3 t）傾覆，共設(shè)置30道連接鋼筋，直徑為12 mm，每道有兩根鋼筋受拉，受拉鋼筋總面積S=2×30×113=6 780 mm2，計算需要的鋼筋截面積和為S=1 053×1 000/360=2 925 mm2<6 780 mm2，因此邊梁抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。

3 涉電工程安全控制措施

（1）根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，500 kV高壓線安全距離為8.5 m，為增大施工安全性，擴(kuò)大安全保護(hù)區(qū)范圍，該項(xiàng)目按10 m的安全距離設(shè)防。

（2）在架橋機(jī)桁車上方軌道設(shè)置絕緣防護(hù)棚，以降低高壓電場感應(yīng)，防護(hù)棚應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定，且用絕緣性的塑料繩綁定，絕緣防護(hù)棚也不可侵入高壓線防護(hù)區(qū)。

（3）對架橋機(jī)設(shè)置可靠有效的接地和防雷裝置，接地電阻按照小于4 Ω考慮，在架橋機(jī)頂部設(shè)置2處防雷針。

（4）下穿高壓線梁板架設(shè)必須選擇在晴朗、干燥時候施工。

（5）加強(qiáng)涉電梁板施工的現(xiàn)場安全管理，嚴(yán)禁作業(yè)人員、設(shè)備、材料進(jìn)入高壓線安全保護(hù)區(qū)內(nèi)，作業(yè)區(qū)人員禁止打電話。

4 結(jié)論

在高壓線下橋梁施工需防范觸電及電力外破風(fēng)險，施工人員和機(jī)械均不能侵入高壓線保護(hù)區(qū)。虞塘河特大橋下穿江城線500 kV高壓線且橋梁施工高程與高壓線較近，采用邊梁上方制作平臺頂推橫移其他梁板，通過壓實(shí)涉高壓線施工項(xiàng)目的安全管理，可有效解決鄰近保護(hù)區(qū)施工梁板的難題。

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收稿日期：2024-03-28

作者簡介：盧炬（1984—），男，碩士研究生，工程師，主要從事公路工程建設(shè)管理及研究工作。