平潭公铁大桥电力设备安装的思考与实践

平潭公铁大桥电力设备安 装的思考与实践

黄承良

福建铁路建设指挥部

摘 要：本文主要介绍是平潭公铁两用大桥上铁路电力设备安装施工的实践，较好地解决了施工中设备吊装的关键问题，为今后国内其他类似工程提供了宝贵的经验。

关键词：电力；施工；设备；吊装

1 引言

在运行中的公铁大桥上安装铁路电力设备的施工较少，无相关实际经验，为解决安装施工中设备吊装的关键问题，工程技术人员经过理论计算与试验研究，较好地克服了困难，并根据平潭公铁两用大桥上铁路电力设备安装施工的实践，对桥梁电力施工经验进行总结，为今后其他类似工程提供了宝贵的经验。

2 基本概况

根据福平铁路平潭海峡公铁大桥检修监测电源系统设计变更，主要工作包含在桥墩上安装8面高压环网柜、16面低压柜及8台地埋式变压器等，需分别吊装至SR56、N03、N04、Z03、Z04、CX22、S03、S04#桥墩上安装，其中N03、N04、Z03、Z04、S03、S04#墩位于主塔下横梁（大桥墩），SR56、CX22墩位于铁路桥墩顶（小桥墩）。设备尺寸规格（长×宽×高）和重量分别为：高压环网柜2720mm×1000mm×1950mm、重4t；低压柜2145mm×1000mm×2050mm、重3t；地埋式变压器（63kVA）1515mm×740mm×1125mm、重0.82t，（30kVA）1440mm×680mm

×1015mm、重0.56t。

3 吊装方案比选

运行中的福平铁路平潭海峡公铁大桥，上层为公路桥，下层为铁路桥，桥址海域年平均6级及以上大风天数301~314天，7级及以上大风天数183~238天，因公铁大桥所处的环境及其结构的特殊性，设备需吊装就位，吊装工程是难重点，为确保工程施工安全，对以下三种方案进行综合比选。

3.1 吊装方案一（公路面汽车吊吊装）

3.1.1 方案概述

用汽车吊在公路面起吊设备，在大、小桥墩处分别采用人工牵引和扁担梁将设备移至桥墩处。

3.1.2 方案优点

①可在白天作业，视线好，安全高效；

②吊装施工时，不需要对接触网进行拨网施工；

③在公路面施工，对铁路行车无干扰；

④作业受“天窗”影响小，有效作业时间长，总的作业时间得到优化压缩，施工费用相对低。

3.1.3 方案缺点

①需协调公路管理单位办理公路面交通管制手续，涉及交警、路政和公路管理局，方案需要通过对方评审论证许可，手续办理时间长。

②小桥墩吊装作业时，人员需“天窗”点内提前进入到小桥墩处待令。

3.2 吊装方案二（铁路面轨道吊机吊装）

3.2.1 方案概述

“天窗”点，作业人员及设备随轨道吊进入铁路面，然后对接触网进行拨网，采用轨道吊在铁路面吊装设备至墩位。

3.2.2 方案优点

①施工作业设备、工装能及时撤离铁路面，满足铁路营业线施工要求。

②设备、人员与轨道吊一同进场，安全高效；

③轨道吊配合设备吊装、安装，对设备影响小。

3.2.3 方案缺点

①需对接触网进行拨网施工，影响范围大。

②需“天窗”点内作业，有效作业时间短，所需“天窗”点多，总作业时间长，费用相对高。

③夜间“天窗”点内作业，吊装视线不佳。

④受桥梁结构影响，轨道吊臂就位、摆动困难，部分桥墩作业受限。

3.3 吊装方案三（海面卷扬机吊装）

3.3.1 方案概述

利用卷扬机挂在桥梁检查小车上（具备吊装和纵移功能），将设备从海面吊装至墩位。

3.3.2 方案优点

①吊装施工时，不需要对接触网进行拨网施工；

②对铁路设备干扰相对较小。

3.3.3 方案缺点

①需“天窗”点内作业，有效作业时间短，所需“天窗”点多，总作业时间长，费用相对高。

②夜间“天窗”点内作业，吊装视线不佳。

③需船舶配合，需向海事局办理水上水下活动许可，方案需要通过对方评审论证许可，手续办理时间长。

④需进一步校验桥梁检查小车荷载能力。

经综合比选，认为吊装方案一（公路面汽车吊吊装）更安全高效、工期短，费用相对低，可实施性强。

4 大桥墩处吊装施工

大桥墩处采用25t汽车吊吊装，吊装示意图如图4-1所示。

图4-1 大桥墩吊装示意图

其流程包括：施工准备→公路布控防护→设备组织进场→汽车吊试吊→设备吊装→现场清理，如图4-2所示。

施工准备

公路布控防护

设备组织进场

设备检查

汽车吊试吊

设备吊装

现场清理

图4-2 大桥墩吊装流程图

4.1 施工准备

4.1.1 组织全体施工人员进行安全、技术交底工作，各类机械设备操作人员要求持证上岗，装吊工及机械操作人员进行岗前安全培训。

4.1.2 提前准备好施工所需辅材，如缆风绳、卡环等。

4.1.3 施工机具设备进场，规格型号及工作性能良好，满足施工工艺的作业要求，并经过报检验收。

4.2 公路布控防护

4.2.1 提前一天向高速公路路管局及交警大队报批施工计划，报批内容为公路施工里程、施工时间、施工内容以及施工现场停靠车辆的车牌号，批准后方可施工。

4.2.2 提前1小时在公路现场进行公路布控防护，采用布置防撞墩、锥桶以及爆闪灯的方式进行现场布控防护，布控范围为右侧两车道和应急车道，布控长度为100m，布控完成并经确认无误后，方可进行下一步施工。

4.3 设备组织进场

4.3.1 汽车吊接现场通知后进场，停靠在正主塔墩处，并打开支腿。

4.32 电气设备通过平板车运输至现场，平板车停靠在汽车吊后方，间距1～2m。

4.3.3 施工人员通过小轿车进场，小轿车停靠在汽车吊前方，依次排列，要求不超出布控防护范围。

4.4 汽车吊试吊

汽车吊正式吊装前，需对吊车各部件进行详细检查，包括各传动部分，如发动机、变速箱、轴承等部位，有无发热、噪声、振动与漏油等不正常现象，发现问题及时处理。检查各转动部位的润滑情况，注意油温及油量。对汽车吊大臂升降、伸展、回转等进行空载试验，观察各部件是否正常，并同时看各仪表、指针是否正常。钢丝绳状况、安全防护状况等均做认真检查，确认满足使用要求后方可进行下一步工作。

4.5 设备吊装

4.5.1 施工人员通过抗风支座检修爬梯进入桥墩下横梁处，等候吊装。通行时，佩戴好安全帽和安全绳，确保通行安全。

4.5.2 清理下横梁桥面杂物，方便后续设备吊装下放置下横梁。

4.5.3 汽车吊与电气设备采用2根吊带连接，单根吊带与设备对角线两吊点连接，同时对设备系带2根缆风绳。起吊前对吊点再次检查，确保安装无误。

4.5.4 提升电气设备高度至超出风屏障高度，旋转大臂，将其吊至钢梁范围外，旋转过程中，施工人员通过缆风绳调整设备平衡，防止其晃动太大。此时25t汽车吊吊幅为7～11米，大臂长度为22.75米，吊重为9.2～15t，满足吊装需求。

4.5.5 下放钢丝绳，使电气设备避让钢梁斜杆。旋转大臂并调整大臂角度，使钢丝绳从钢梁与主塔间空挡通过（空挡为1.2m），进入到横梁范围内。穿行空挡过程中，采用胶片抄垫或钢丝绳套管等方式，对钢梁进行保护，防止钢丝绳划伤钢梁。

4.5.6 由下横梁上的施工人员引导，平缓下放设备至下横梁梁面，吊装完成。重复以上步骤，直至该桥墩的高压环网柜、地埋变、低压柜，全部吊装完成。

5 小桥墩处吊装施工

小桥墩处采用80t汽车吊吊装，吊装示意图如图5-1所示，吊装流程与大桥墩处流程一致。不同处在于吊机起吊后，设备位于海面上方，距小桥墩水平距离约7.7m，无法通过人工牵引将设备吊至目的位置。通过集思广益并计算论证后，利用扁担梁的方法有效地解决了困难。

图5-1 小桥墩吊装示意图

5.1 扁担梁构造

扁担梁采用现有HN450*200mm型钢和3HN900*300mm型钢组拼而成，其中HN450*200mm型钢为主梁，3HN900*300mm型钢为配重结构，吊耳设置于主梁两侧，构造图如图5-2所示。

图5-2 扁担梁构造图

5.2 钢丝绳的选用

扁担梁重量为8.4t, 电气设备最重为10kV环网箱约4t。两点起吊，单根钢丝绳长8m，钢丝绳与水平面的夹角按60度取值，则单根钢丝绳受力为：

选取6×19φ22mm钢丝绳，公称抗拉强度1400MPa，钢丝截面积总和为：A=380.132mm²；破断拉力总和为：N=1400×380.132=53t；绳扣折减系数取0.9，安全系数取6，则钢丝绳的有效吊重为：N'=53×0.9÷6=7.95t>7.2t，满足要求。

5.3 设备吊装

5.3.1 作业人员利用“天窗”时间提前到达小桥墩，在桥墩上待命，解除旧设备的连接螺栓等相关准备工作。

5.3.2 汽车吊与扁担梁采用2根8m的钢丝绳连接，扁担梁重8.4t。扁担梁挂设3根缆风绳，设备端挂设2根，配重端挂设1根。

5.3.3 提升扁担梁高度至超出风屏障高度，旋转大臂，将其吊至桥钢梁范围外。施工人员通过缆风绳调整扁担梁，从顺桥向转变成纵桥向。此时汽车吊吊幅为9～16米，大臂长度为36.11米，吊重为13.2～23t，满足吊装需求。

5.3.4 由桥墩上的施工人员引导，平缓下放设备至桥墩面，吊装完成。重复以上步骤，直至该桥墩的高压环网柜、地埋变、低压控制柜，全部吊装完成。现场吊装如图5-3所示。

图5-3现场吊装图

6 经验总结与建议

6.1 平潭公铁两用大桥铁路电力设备安装工程具有点多面广（8处桥墩分布在16.34 km的桥梁上）、环境恶劣（海上作业、空间狭小等）施工和临近营业线施工等特点。在施工过程中遇到了许多问题，如桥梁震动；海上作业，海风大，如何保持起吊设备的平衡，避免晃动太大；起吊过程中对钢梁进行保护，避免钢丝绳碰擦；桥墩处设备如何就位等等。在工程技术人员的努力下，这些问题得以逐一解决。这些经过实际检验的施工经验和方法，可为今后大桥电力设备安装施工提供许多有益的参考与实践。

6.2 运行中的大桥，各类施工通道条件已受到了限制。建议未来进行桥梁设计时，考虑将大桥与电力设计方案总体规划综合考虑，将大桥能够提供的施工条件与电力施工需要的必要条件进行协调，减少上述问题对后期电力施工及运行的影响。

参考文献

［1］谭立新，彭光辉.福平铁路工程总结［M］.北京：中国铁道出版社有限公司，2022.130-131.

［2］TB10306-2009，铁路通信、信号、电力、电力牵引供电施工安全技术规程

［3］STC250T、SCT800T汽车起重机使用说明书

［4］何焯.设备起重吊装工程便携手册［M］.北京：机械工业出版社，2005.

作者简介：黄承良，福建铁路建设指挥部，工程师。