多点落地门式钢架物理隔离高压电力技术的应用

贾 枝 喜

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

在建筑施工中，常遇临近高压电力线或其他建(构)筑物的情形，一般情况多先进行迁改、拆除后再施工在建建(构)物，对工期制约明显。对于临时防护高度较低的情况，有单一墙式、架空悬挑隔离等传统工艺；对于防护高度高、断面大的情况，尚未有成熟施工技术，尤其针对高压电力线存在感应电流，施工必须遵循空间安全距离的难题无类似经验可借鉴，针对此种情况集思广益、大胆设想，决定采用多点落地门式钢架物理隔离高压电力技术来解决在建工程施工。

2 工程简况

京沈客专潮白河特大桥矮塔斜拉桥为全线工期卡控工程，梁部施工净工期需15个月。由于142号主墩紧邻110 kV架空电力线，0号段结构外缘与高压线塔最下层高压线竖向净距仅0.62 m，水平最小净距仅6.78 m，潜在施工安全风险巨大，受电力迁改进展迟缓影响，总体工期无法保证。

若能在电力线迁改前先行施工0号段，其对确保全线总体施工工期具有相当重大的意义，但也面临巨大的安全、技术难题，本文即对该种工况下的施工展开深入研究。

3 工艺原理

通过厂制专业化加工钢结构构件，现场进行结构单元拼装、逐榀走行就位、整体加固连接形成了传力明确、整体刚度好的多点落地门式钢架，其将0号段封闭在一定作业空间，形成了一个安全可靠的施工围护结构，达到了与高压线物理隔离的目的，确保了0号段在电力迁改前的安全施工。

4 门式钢架设计及拼装技术

首先对门式钢架进行方案设计，依据现场工况确定钢架结构尺寸，采用ANSYS有限元分析软件进行钢架防风、稳定性分析，确定加工材料和参数，确保结构受力验算。

4.1 方案设计

4.1.1结构稳定、可靠

为保证在风荷载作用下，防护结构不会侵入高压线安全距离内，方案设计选用落地门式钢架体系来抵抗风荷载。门式钢架传力明确，整体刚度好，在风荷载作用下变形极小。

防护门架采用两榀钢架作为1个结构单元，共计3个结构单元；竖向采用双层钢结构形式，通过层高控制预留连续梁0号段施工空间；两榀钢架间设置柱间支撑以保证结构顺桥向的稳定性，顶部梁间通过屋面支撑使两榀钢架间形成几何不变体系。

4.1.2就位安全、到位

门式钢架方案其难点在于由于防护位置紧邻既有电力线塔，采取常规吊车吊装就位钢架摆幅极易侵入安全红线，安全风险较大。

采用旁位组装钢架、施作顶推滑道、辅助缆风绳及地锚等措施，通过2次顶推牵引方案完成钢架就位。第1次顶推迁移钢架结构单元至桥位旁侧，然后变轨进行第2次顶推牵引，达到门架封闭、框围作业区间的目的，将空间吊装工艺转变为地面迁移走行工艺，安全得以保证。

4.1.3屏蔽安全、有效

采取在防护钢筋靠电力线侧顶部设置隔离网的措施，物理隔离了机具、材料侵入电力安全红线的风险；通过钢架接地方式规避了静电风险。

4.2 基础及滑道施工

依据测量控制桩点及设计图纸定出基础及轨道平面位置，人工配合挖掘机开挖基础，安装钢筋及浇筑混凝土，如图1所示。

施工中的具体要求有如下几点：

1)基础混凝土强度采用C30，垫层混凝土强度采用C15。

2)基础底板钢筋保护层厚度为50 mm，其余为40 mm。

3)地基承载力应不小于130 kPa，不符要求时，联系设计采用适当方式进行地基处理。

4)基础做好后应分层仔细回填，回填土的质量控制应严格按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》执行。

4.3 钢架拼装

钢架构件按照设计图纸外委具有专业资质的加工单位加工，进场验收合格后门式钢架在墩位旁侧远离电力线场地通过人工配合吊车拼装，拼装分片进行，每两片形成1个成榀走行结构单元。

门式钢架竖向分2层拼装，底层高14.5 m，顶层高12 m，待底层拼装完成后吊装顶层与底层焊接连接形成整体。尤其需注意顶层门架在桥梁横向方向靠电力线侧的内侧隔离网一并安装完成，不得在钢架就位后人工安装隔离网，杜绝高空作业及静电伤害事故。

门式钢架立柱及横梁采用HM500×300b型钢，榀间水平刚性系杆采用φ120×5钢管，见图2。

5 钢架顶推就位及静电接地

5.1 钢架就位

采用数控液压顶推技术分2次顶推迁移钢架，第1次顶推迁移钢架结构单元至桥位旁侧，然后变轨进行第2次顶推牵引至设计位置，见图3。

5.1.1顶推牵引操作要点

1)顶推滑道底部铺设聚四氟乙烯板。

2)钢架架立好后应采取有效措施保证钢架稳定。钢架顶推过程中钢架顶部应设置缆风绳与地锚进行可靠连接，以防钢架顶推过程中发生倾覆。

3)正式顶推前应进行试顶。千斤顶必须为4台对称布置，顶推过程中应密切关注钢架稳定及是否变形，保证施工安全。

4)钢架顶推就位后应拆除滑道内聚四氟乙烯板。

5.1.2计算机控制液压同步顶推控制系统原理

1)液压同步顶升控制系统由计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、电液比例减压阀、压力传感器、位移传感器、现场智能监控节点、液压设备及数据库服务器组成。

2)泵站由可编程控制器PLC对其阀件进行控制，使千斤顶、液压泵、电液比例减压阀等按要求动作。计算机通过串口通讯向下位机的PLC发送控制指令，然后由PLC完成对泵站的实时控制；同时，PLC采集各组千斤顶的阀件状态、压力传感器和位移传感器的状态值上传给主控计算机，完成上位机和泵站之间数据、指令的双向实时传输。

3)位移传感器采集到的位移初步处理由可编程控制器PLC完成。顶推时，位移传感器放置在钢架上，直接测量钢架的位移。计算机根据采集来的位移进行比较、决策，然后向PLC发送控制指令，控制与位移传感器相关联的千斤顶动作。

4)计算机运行结构分析软件，贴在钢架上的应变片通过信号线将信息传回计算机，可以通过计算机来观察应变片在顶推过程前、中、后的变形情况来分析钢架整体变形情况。

5.2 钢架基础封闭及综合接地

5.2.1基础封闭

钢架就位后，柱脚部位进行二次浇筑，将钢架与滑道基础固结稳定，基础有两端单立柱和中间双立柱两种形式，如图4所示。

1)钢架顶推就位后，应先检查钢架垂直度及水平安全距离，确认无误后，采用比基础混凝土强度等级高一级的细石混凝土将顶推轨道填充密实。

2)钢架顶推就位后，低于±0.000部分周边应凿毛清洗，方可进行基础二次浇筑。

5.2.2综合接地

钢架顶推到位后，三榀间采用截面面积50 mm2多股铜芯线进行电气连接。

1)门式钢架在顶推过程中，采用线缆连接钢架临时接地方式。

2)立柱处进行预埋接地极，接地电阻小于10 Ω,实测值如不满足要求需增加接地极。

6 结语

中铁三局集团京沈客专京冀段十标项目部矮塔斜拉桥142号主墩紧邻110 kV高压电力线，施工中采用门式多点落地固结稳定钢架防护电力施工技术，有效地将0号段封闭在一定作业空间，形成了一个安全可靠的施工围护结构，达到了与高压线物理隔离的目的，确保了0号段在电力迁改前通过电力防护达到先行施工的目的，有效地解决了紧邻高压电力线安全施工的难题，为保证京沈北京段总体工期赢得了时间，同时操作简单、快捷，工人易于掌握接受。面对京沈客专的地域特性，针对征拆难、迁改慢的困境，为类似工程提供了借鉴经验，社会效益显著。