高速铁路桥梁工程四电接口施工技术.doc

高速铁路桥梁工程四电接口施工技术 中国中铁隧道集团路桥工程处冀光华 【摘 要】京福高铁是国内目前正在建设的综合施工技术较为先进的高速铁路施工项目，建设单位在建设管理过程中对桥梁工程四电接口预留工艺高度重视，本文以京福高速铁路安徽段站前八标桥梁工程施工为工程实例，通过对现行预留工艺、施工程序、安全质量工序卡控要点的研究、探索与工程实践，总结出一套更加规范和成熟的施工技术，希望能为类似工程项目提供有益的技术借鉴。【关键词】高速铁路；桥梁工程；四电接口；施工技术1 前 言铁路桥梁“四电”工程是电气化、电力、通信和信号工程的总称，主要内容涵盖综合接地系统、接触网基础、无砟轨道绝缘处理、各类过轨管道、电缆上下桥预埋槽道、电缆槽及手孔预留等内容。高速铁路工程建设是一项复杂的系统工程，在土建施工过程中必须考虑电气化、电力、通信、信号等专业的接口预留、预埋等基础施工项目，施工过程中需要站前土建施工单位与站后四电施工单位的沟通与交叉配合，确保各项接口预留、预埋措施满足站后工程的需要。接口工程的质量好坏不仅影响站后施工单位的工程质量和进度，甚至对全线主体工程的调试、运营和安全构成影响。因此，做好四电接口工程是保证高速铁路建设达到世界一流高速铁路标准的重要组成部份。2 施工方案桥梁四电接口工程严格按照土建结构施工顺序进行施工。下部结构（桩基、承台、墩身、桥台）主要包括接地钢筋的预埋和焊接，电缆上下桥预埋槽道，接地端子的预留等，与下部结构土建施工同时进行；上部结构（梁体、桥面系）主要包括接地钢筋的预埋和焊接，接触网支柱基础和拉线基础的预埋，电缆上下桥预埋槽道预埋，锯齿槽口预留，接地端子的预留，接触网基础和电缆槽的浇注等，与梁体钢筋及桥面系其他施工工序施工同步进行。2.1下部结构综合接地系统包括钻孔桩、基础、墩台身预留接地钢筋、接地端子。2.1.1桩基础：桥梁为桩基础时，在每根桩中选用1根钢筋做接地钢筋，并利用承台底层钢筋网与桥墩内专用接地钢筋焊接相连；桥墩台中设2根专用接地钢筋（可用桥墩台内不小于16mm的结构钢筋）一端与承台底层钢筋网的钢筋焊接相连，另一端与墩帽处的接地端子相连；在每个桥墩台的墩帽顶设2个接地端子；在每个桥墩台垂直于线路方向的某个侧面、距地面以下300mm处，设1个接地端子供测试用。2.1.2扩大基础：桥梁为扩大基础时，利用基础底层钢筋网或在基础底层铺设一层钢筋网作为接地体；基础底层钢筋网采用：钢筋为20mm、钢筋网间距为：20cm20cm；桥墩中设2根专用接地钢筋（可用桥墩台内不小于16mm的结构钢筋）一端与扩大基础接地钢筋网相连，另一端与墩帽处的接地端子相连，在每个桥墩台的墩帽顶设2个接地端子；在每个桥墩台垂直于线路方向的两个侧面、距地面以下300mm处，设2个接地端子供测试用；专用接地钢筋统一设置在大里程端侧立面，钢筋横向间距1.7m，在墩身纵向中心线两侧对称设置，距大里程侧墩台身混凝土面0.1m；在墩顶预留供m16螺母连接用的接地端子，端子顶面和混凝土表面垂直平齐或略高于混凝土表面23mm，接地端子与接地钢筋的连接采用搭接焊工艺。梁体与桥墩的连接导线采用截面为200mm2的不锈钢连接线。2.2上部结构箱梁预留锯齿型槽口及槽道2.2.1 桥梁（2.5km以上）预留：2.5km以上桥梁每隔500米通信专业需要光缆引下预留时，对应箱梁梁端设置锯齿形槽口、箱梁及桥墩设电缆爬架槽道至地面，以便光缆引下至桥下设置的区间通信机械室(包括区间基站、区间无线中继站)。所有区间桥梁地段，若信号（区间信号中继站）、电气化所亭（at所、分区所、开闭所、牵引变电所等）设置区间桥梁引下的锯齿形槽口、电缆爬架槽道时应同时考虑配套的区间电力供电引下的锯齿形槽口和电缆爬架槽道。2.2.2 桥梁（12.5km）预留：通信专业预留的锯齿型槽口含电力预留，梁端设置锯齿形槽口、箱梁及桥墩设电缆爬架槽道至地面。牵引供电电缆在at所、分区所、开闭所、牵引变电所等设置在桥下时在桥墩处设置电缆爬架槽道。遇到牵引供电电缆上桥的桥梁，箱梁预制时需在梁上预留80mm的六个孔，且需在梁底下预留安装电缆爬架的槽道。若牵引供电电缆上桥的桥墩位于水中，则需在离该墩最近的桥墩预留电缆爬架槽道，从预留槽道的墩至开六孔梁处的所有箱梁底部均需预留电缆爬架槽道。最多的需连续预留10孔梁。2.3 上部结构箱梁综合接地系统利用梁体结构钢筋，在箱梁两端各布置横向接地钢筋1根，纵横向钢筋采用“l”形焊接连通，不够长时采用搭接焊连接。焊接梁体两端防护墙底部纵向专用接地钢筋，并与横向接地钢筋可靠焊接。结构钢筋骨架绑扎后，按设计要求进行焊接接地钢筋网及接地端子。焊接梁体上下4处连接筋，连接筋上部采用“l”形焊接在横向接地钢筋上。焊接接触网基础顶面接地端子引上连接筋，此连接筋焊接在梁体纵向接地钢筋上。如有多个接触网基础，每个接触网基础各施作一个接地端子。焊接电力电缆槽侧顶面接地端子引上连接筋，此连接筋焊接在梁体横向接地钢筋上，接地端子施作在梁的小里程侧。焊接梁体两端防撞墙引上接地钢筋，引上接地钢筋焊接在横向接地钢筋上。焊接梁体中间段防撞墙引上接地钢筋，此钢筋焊接在梁体纵向接地钢筋上，从防撞墙的小里程一端焊接引上。焊接梁底2个接地端子，接地端子焊接在梁体上下连接筋上。梁体上预留的接触网基础、声屏障基础应与梁体上表面的纵向或横向接地钢筋连接。接地钢筋网焊接好后，按设计要求进行仔细检查，确保接地钢筋连接完好。在混凝土灌注前进行电气回路测试，满足要求后方可进行混凝土施工。2.4桥面系综合接地系统保护层施作前在梁两端各布置横向接地钢筋一根，梁体布置纵向接地钢筋4根，纵、横向钢筋采用“l”形焊接在一起。在梁两端焊接保护层横向接地钢筋连接防护墙引上接地钢筋。焊接接触网基础顶面接地端子连接在引上接地钢筋上。浇筑接触网基础时，接触网基础底部预留通信电缆通过孔洞，孔洞宽为12cm，高为15cm，同时预埋钢板，钢板采用多元合金共渗封闭层处理。每孔梁的大里程侧预留接地设备接入通道，即在防护墙底部预留直径10cm的圆孔，在信号、通信、电力电缆槽间预留宽10cm，高度同电缆槽高度的缺口。电缆槽施做时，浇筑电力电缆槽内接地端子。焊接电力电缆槽顶面接地端子连接在引上接地钢筋上，此接地端子设在小里程侧。在梁的大里程端，防护墙线路侧，焊接接地端子连接防护墙引上接地钢筋。防护墙上部墙内设置纵向接地钢筋，与防护墙引上接地钢筋焊接在一起。2.5桥上接触网支柱基础接触网支柱跨距一般为50m左右，可在梁跨的1/4、3/4处设置，实际设置根据接触网基础预留接口设计图执行。如需在桥上设置接触网一般支柱基础，预制梁体时，在相应的位置预埋接触网锚固螺栓及加强钢筋，支柱基础混凝土可在梁体吊装到桥位后与电缆槽竖墙一同灌注。如在桥面板设置接触网锚柱，除预埋锚固螺栓及加强钢筋外，还需注意在相应位置设置下锚拉线基础预留钢筋。接触网支柱基础预埋件：接触网支柱预埋件有预埋钢板；支柱螺栓m39,支柱螺栓m24(用于下锚拉线基础)。施工中需严格控制各类接触网基础预埋钢板、规格尺寸。3 工艺流程及技术操作要点3.1下部结构综合接地工艺流程桩基接地筋焊接焊接底层筋连接桩基钢筋底层接地网焊接测试接地电阻焊接墩筋连接接地网焊接承台（墩）套筒浇筑承台（墩）套筒焊接墩顶接地套筒浇筑墩顶接地套筒图1 桥墩台综合接地工艺流程图3.2 下部结构综合接地操作要点在加工桩基础钢筋笼时，选取桩基础钢筋笼的1根钢筋作为桩基础接地钢筋，要求此钢筋高出承台并进行标识，不够长时必须采用双面搭接焊连接。进行承台钢筋绑扎时，选取承台底层钢筋，在每根桩位处纵、横向布置钢筋接地网，焊接底层纵向钢筋与桩基接地钢筋连接，焊接采用双l形焊接。焊接底层钢筋形成接地网，测试接地电阻是否符合要求。如接地电阻不合格（大于10），可采取多焊桩基钢筋与底层钢筋连接进行补救，直至测试接地电阻满足要求。在地面下30cm标高处，用16连接钢筋采用“t”形焊接接地套筒。在有电缆上桥的桥墩大小里程侧面，按距桥墩中心线各215cm，从墩顶向下按间距30+150+150+150+50对称墩身纵向中心线各预埋两列滑型槽道, 槽道长50mm， 槽道间距不大于竖向1.5m，两列槽道内侧横向间距3.8m，最底层槽道距地面小于50cm，最顶一层槽道距墩台身顶面0.3m，槽道采用钢筋网片定位点焊固定。浇筑墩身（桥台）混凝土时，先固定校核接地套筒，做好保护在浇筑过程中，对有电缆上桥的桥墩预埋槽道进行校核，确保不漏埋、不移位。进行墩身上部钢筋绑扎时，焊接桥墩顶部接地套筒与桥墩接地。在浇筑墩顶混凝土时，先固定校核接地套筒，做好保护，接地套筒浇筑在大里程侧距桥墩纵向中心线间距85cm，距桥墩侧面10cm处。在混凝土浇筑前后，用硬的塑料布包裹或用特制的盖子罩住端子，并用黄色胶带纸粘贴包裹牢固，确保端子里面不进水泥浆或生锈。标识：在埋设接地端子后，要做好醒目的标识，在基础或墩（台）身底部侧面的接地端子的正上方1m处的墩（台）身上标一红色“”。3.3上部结构箱梁综合接地系统工艺流程梁体钢筋绑扎焊接梁体纵横向接地筋焊接梁体上下连接筋焊接接触网基础顶面连接筋设置接触网基础预埋件焊接电缆槽顶面连接筋焊接电缆槽内接地端子焊接梁部防撞墙引上接地筋焊接梁底接地端子焊接梁两端防撞墙引上接地筋设置电缆上桥孔、爬架电气测试、砼浇筑焊接桥面系接地钢筋 图2 梁体综合接地工艺流程图3.4 上部结构箱梁综合接地系统操作要点在混凝土浇筑前要填充好泡沫防止进水泥浆，拆模及安装后对槽道进行表面涂油或防腐剂。凡设计要求有电缆上下桥的位置，相邻箱梁应设锯齿型槽口，箱梁或桥墩埋设滑型槽道。槽道埋设采用钢筋定位法，工艺流程为：槽道固定在定位钢筋上，混凝土脱模后，剔除待安装部位的填充泡沫，安装t型螺栓，采用砂浆封堵其余外露槽道。箱梁及墩身槽道按桥梁地段电缆上下桥预留图预埋。锯齿口采用在梁体端头预置模具的形式，施工时可酌情截断槽口范围的梁体纵、横向结构钢筋，并适当调整或增加槽口处的竖向拉筋，预埋件钢筋应避开预应力管道及锚具，若相碰时，可适当移动预埋件钢筋。同时加强模具固定措施，避免跑模现象发生。锯齿口预留施工时，根据图纸校核不同型号规格钢筋的数量、长度，填写配料表，下料时，严格按配料表尺寸下料，顺长度方向允许误差为10mm,弯起位置误差为20mm，钢筋不得有马蹄形切口、重皮、油污，下好料后钢筋应分类堆放整齐。牵引电缆上桥由预埋锯齿口、加强筋及预埋钢板，开孔处预留内径为80mm的pvc管，梁体顶板结构钢筋在预留孔位置断开并设标准弯钩，当梁上不设声屏障时，梁体两侧的横向结构筋间距为200mm，孔洞应布置在两横向筋之间，不应断开梁体横向钢筋，预留孔洞周边需要按设计要求进行加强，加强钢筋及梁体结构钢筋形成的封闭回路距离孔洞的距离不得小于50cm，并且孔洞周边钢筋交叉点处用pe管绝缘，以避免钢筋形成导电封闭回路产生感应电流。槽道预埋要求位置准确，对预埋件外露部分进行防腐处理，采用多元合金共渗+达可乐技术+封闭层处理。预埋件钢板采用多元合金共渗封闭层处理。接触网支柱预埋螺栓及底板进场时，必须进行材料进场检验，规格、型号、材质必须符合设计标准，并作抗拉强度试验，由现场监理见证。四根纵向贯通钢筋直径为16圆钢筋，两根横向直径为25梁体结构螺纹钢筋。防撞墙与电缆槽引出4个综合接地端子。箱梁底部小里程端对应桥墩帽接地端子位置，两端各设置2个接地端子与梁底平齐。箱梁上、下部共设8个接地端子，底部2个、梁面6个。各部位接地端子必须符合设计标准，满足使用功能。防撞墙内每隔2m预留16边长250400的钢筋，单面焊缝长200，双面焊缝长100，厚4。箱梁上综合接地端子引出点与综合接地任意一点贯通线上，电阻值不大于1。3.5桥面系综合接地系统工艺流程保护层钢筋绑扎焊接保护层纵横向接地钢筋焊接梁端保护层钢筋连接防撞墙钢筋焊接接触网基础顶面接地端子预留接触网基础电缆孔、预埋钢板焊接电缆槽顶面接地端子预留接地设备接入通道焊接防撞墙纵向接地钢筋贯通地线施作焊接防撞墙线路侧接地端子 图3 桥面系综合接地工艺流程图3.6桥面系综合接地系统操作要点钢筋间的连接采用搭接焊工艺，单面焊接长度不小于200mm，双面焊接长度不小于100mm。接地用钢筋直径不得小于16mm。各类结构钢筋与预埋件相碰时，适当移动或弯折结构钢筋，确保预埋件预埋尺寸。桥梁上的栏杆等金属部件应通过梁体非预应力结构钢筋与贯通地线连接。混凝土浇筑前，检查校核各类预埋件的位置，尺寸，焊接质量，施作保护（接地端子保护，接触网基础螺栓螺纹保护），确保符合要求后方能进行浇筑施工。混凝土浇筑过程中，要加强预埋件检查校核，若发生变形及移位情况须立即纠正。混凝土捣固作业时，严禁振捣棒接触基础预埋件、槽道、接地端子等预埋件，防止变形、移位。架粱前测试墩身接地电阻，架梁后再检测梁、墩联通后的接地电阻值。各类接地要进行电阻测试，不符合规定要及时补救。梁体上的接地端子与桥墩台上的接地端子应设于桥墩的同一侧。接地端子材质符合gb00cr17ni14mo2要求，接地端子预埋时，要求接地端子套筒预留表面与混凝土表面齐平，施工中对套筒表面进行封堵，严禁水泥砂浆进入套筒。桥梁上以及桥梁与桥墩结合处接地钢筋要牢固焊接，保证接地钢筋各处电气连续性，综合贯通地线上的任意一点接地电阻值不大于1欧。接口施作过程填写各类检查记录和支持性台帐表格，并经监理验收签认,达到接口施作的可追溯性。3.7 接触网基础工艺流程基础位置及类型确定柱脚钢板法兰盘及基础地脚螺栓确定基础中心距箱梁中心距离确定基础螺栓、法兰盘的固定基础螺栓外露部分确定基础预埋钢板及螺栓检查基础混凝土灌注及各项指标检查图4接触网基础工艺流程图3.8 接触网基础操作要点检查螺栓所用类型、螺纹的长度；根据基础类型，正确选用法兰盘的型号；依据基础设计要求位置，按照设计里程复核基础位置。检查预埋的螺栓位置及尺寸，确保预留的螺栓尺寸准确，精度满足要求；核实后进行灌注梁体混凝土，此时必须采用定位板固定外露的螺栓，确保螺栓不移位。梁体施工完成后用对螺栓外露部分用胶带缠裹进行防护，避免支柱安装前损坏螺栓。箱梁架设后，进行接触网基础混凝土施工；人工将接触网基础部分的桥面混凝土凿毛并清理干净；用固定工装再次核实螺栓间距，同时校正接触网钢筋和预埋接地端子方向；支立模板，浇筑接触网基础混凝土，在浇筑支柱混凝土时，在基础底部预留120150的长方形孔洞，以便通信电缆通过。基础采用等同于梁体强的混凝土整体一次性浇筑，标准养护后脱模时应注意对基础螺栓外露部分的保护，基础表面平整、棱角完整，无漏浆现象。电气化接触网支柱加工模具模具结构尺寸：长530mm，宽500mm，高700mm，钢板厚度10mm。支柱位置限位板尺寸：610*500（分上中下三层对正放置）；模具钢板开孔孔径为40mm，大于螺栓直径（39mm），保证了螺栓位置不偏移。接触网基础预埋件在模具上焊接，模具可以找专业机械厂按图精准加工，按三层加工，上下开孔尺寸按锚栓直径加大0.5mm，中间按锚栓直径加大1mm，确保接触网基础预埋件在模具上焊接的精准度。接触网支柱基础中预埋的锚栓，除下锚拉线基础m24锚栓外露基础面为100mm，套丝长度为100mm外，其余几种m39锚栓外露基础面均为190mm，套丝长度190+5mm，配三个螺母，两个垫圈。支柱基础应按图纸设置加强钢筋，规格、型号、数量、方位应符合图纸要求，接触网支柱柱脚螺栓采用hrb345钢。根据接触网平面布置及梁跨长度，一般接触网支柱基础位于距梁端4m、6m、8m处；拉线基础一般设置于距下锚支柱基础7 m处，施工误差+1m，-0m。下锚拉线基础与下锚支柱基础位于同一片梁上，中间不得有伸缩缝隙，制梁、架梁时应根据接触网基础平面施工图，校核确认正确的安装方向。为避免选用较大容量的支柱基础和分散对桥梁不利的受力影响，道岔或关节双支转换处采用双柱形式，双柱间距一般为2.5m。3.9 接触网支柱基础和下锚拉线基础预埋件及误差接口工程的预留施工，应满足接触网支柱、拉线等各种法兰分类及受力条件要求和严格的施工误差要求详见表接触网支柱基础和下锚拉线基础预埋件误差表序号项目名称允许误差1螺栓组中心距线路中心线距离（5650mm）+50mm/-0mm2螺栓组中心线顺线路方向偏移（纵向跨距）50mm3螺栓外露长度及螺栓长度（螺栓外露190mm；锚栓外露面：805mm）+5mm/-0mm4螺栓相邻间距1mm5螺栓对角线间距1.5mm6预埋钢板应与基础面齐平或略高+5mm/-0mm7预埋钢板中部预留孔中混凝土略高于预埋钢板顶面+5mm/-0mm8预埋钢板相应水平、高低偏差5mm9螺栓应垂直于水平面，每个螺栓中心偏差在顶端偏移1mm10靠近线路侧螺栓连线的法线应垂直线路中心线，一组螺栓的整体扭转1.511基础面至轨面距离；基础面高差梁面距离；基础平台尺寸；预埋钢板尺寸5mm简支箱梁上接触网基础预埋件表序号支柱型号基础代号支柱基础尺寸顺线路*垂直线路（mm）锚栓数量（根）钢板1（mm）钢板2（mm）1aqj-a11000*700m396580*470*10630*520*102aqj-a21000*700m396580*470*10630*520*103bqj-b1000*700m398580*630*10630*680*104cqj-c1000*700m3910580*790*10630*840*105qjlx-1qjlx-1400*500m244360*360*10400*400*104 安全质量卡控要点按db997-0223规范的规定，铁路线上的钢筋混凝土结构物，其内部的非预应力结构钢筋必须接地；按iec62305-3的规定，建筑物防雷接地可以用混凝土中的结构钢筋作为接地钢筋。因此，桥梁综合接地钢筋接地系统所涉及的接地极、接地钢筋和连接钢筋等应充分利用桥梁中的非预应力结构钢筋以优化综合接地系统的设计方案，确保接地性能、降低工程造价。按db997-0223规范的要求，结构钢筋用于接地的目的时应满足：接触网短路电流不大于25ka时，截面应不小于120mm2；接触网短路电流大于25ka时，截面应不小于200mm2（钢筋直径不小于16mm）；实际施工中，若单根结构钢筋的截面不足，可将截面之和满足上述要求的相邻两根结构并联使用且无需改变结构钢筋的间距，或者用截面满足上述要求的钢筋替换。无碴轨道桥梁，在梁体上表面设纵向接地钢筋，纵向接地钢筋设于防撞墙和无碴轨道板间的1/2处和上下行无碴轨道板间的1/3和2/3处并贯通整孔梁；纵向接地钢筋距混凝土表面的距离应小于100mm，