新建公路隧道与既有铁路运营线并行段最小间距的确定及铁路防范要求

姬云平，苑郁林，闻 雁

（1.中铁第一勘察设计院有限公司（兰州）桥隧所，甘肃 兰州 730000；2.苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210017）

新建公路项目与既有铁路运营线产生空间形式是多样的，常见的有桥梁上跨既有铁路、隧道下穿既有铁路、路基并行既有铁路等，这类工程完善了对既有铁路运营线的施工保护措施和保证铁路运营安全的相关规定，这类节点工程在设计和施工上已具成熟。但是以明挖隧道与既有电气化铁路运营线并行的空间形式还未在以往的工程中出现过，其并行段最小间距的论证有一定的示范作用。

1 工程概况

民大隧道位于兰州市城关区五泉山下，处于南山路市政公路中段，民大隧道为左、右线分幅并行箱体明挖框架结构，左线长1 216 m，右线长1 278 m。隧道结构上方2 m处为并行的辅道工程，主道与辅道上下并行。

空间最不利的地形如下：隧道进口320 m范围内，隧道一侧为高边坡，坡顶高出隧道顶面最大为12 m；另一侧为既有陇海铁路路堑，隧道上方辅路路面高出铁路轨面13~14 m，最大高差为14.14 m，见图1。隧道结构外缘距离陇海铁路线下行线横向距离最小处工程关系见图2。

随后100 m长度范围内，隧道上方辅路路面与铁路路基面高差逐渐减小至8 m左右，最后858 m段，隧道主体结构逐渐埋入铁路路肩面高程以下。民大隧道主体结构沿隧道纵向呈现出由明式框架逐渐过渡为 回填式框架结构，隧道一直并行于陇海铁路下行线［1-2］。

图1 地形最不利处构筑物之间横向关系图 （单位：cm）

图2 隧道与铁路最小间距处的横向关系图 （单位：cm）

2 问题分析

本工程与既有电气化铁路运营线长距离并行，隧道处于高边坡和铁路路堑之间，大间距避开铁路既有设施，将对高边坡坡脚开挖过大，造成边坡基坑侧压力过大，边坡永久防护强度需提高；过近于既有铁路路基，施工和公路运营对既有铁路的运营会造成一定的风险。另外，部分隧道结构和公路辅道高出既有铁路轨面10 m以上，需重点考虑保证明挖隧道结构的施工及运营铁路的安全；隧道与既有铁路的最小安全距离，同时应确定最小间距采用的设计依据及铁路和公路双方管理部门各能承受的安全风险。

3 铁路方对本工程提出的设计要求

上跨既有铁路和下穿既有铁路这类工程均会遵循铁路部门的相关规定来实施，并且根据铁路接触网防范高度来确定桥梁的最低高度以及下穿构筑物顶面的最小埋深。这类工程每年都在大量建设，已经形成了较为完善的设计依据和施工经验。铁路部门施工天窗时间的安排或降速慢行均能配合施工部门完成相关工程［3-4］。

陇海线本段为繁忙干线，行车密度平均为1列车/5 min，民大隧道与该线并行段落过长，超过1 km，非点状交叉，平行并行，隧道构筑物已经侵入铁路基本用地。在隧道工期内，铁路部门无法提供与隧道工期一样长、影响陇海线正常运营的天窗时间或慢速通过措施。因此本工程的前提条件是在繁忙干线铁路正常运行的情况下施工该隧道。

公路构筑物近距离、长段落施工与铁路侧相邻，相关规定和管理办法未有专项内容，所能依据的是：《铁路安全管理条例》（国务院2013年第639号）；《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运（2012）280号）；以及《兰州铁路局营业线施工安全管理补充办法实施细则》（兰铁办（2010）46号）相关内容［5-6］。兰州铁路局的补充细则与上述两个文件内容基本一致，针对的都是点状工程，无长距离并行工程的明确内容。

依据上述3个管理办法编制宗旨和接触网的防范要求来延伸对外界工程的制约条件，并结合构筑物施工中出现的问题来确定最小间距及相应的防范要求。

陇海铁路该段落设有电气化铁路接触网及供电设备，接触网的电压为27 500 V，在此高压电作用下，许多正常情况下作为绝缘体的物体都能够变成导体而导电，人靠近接触网即被触电，一旦触及将被击穿而亡并跳闸中断列车的运行。铁道部《电气化铁路有关人员电气安全规则》规定，人体及其所携带的任何物体与接触网带电部分必须保持2 m以上的安全距离。

在接触网附近做好安全防护措施，是民大隧道工程顺利实施的关键。根据3个管理办法和牵引供电设计规范总结出以下设计要求：

（1）需严格按照《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运（2012）280号）及其补充办法和兰州铁路局《兰州铁路营业线施工安全管理补充办法实施细则》相关内容执行；

（2）陇海线为繁忙干线，民大隧道与该线并行段落过长，非点状交叉，施工不得长时间影响陇海线的正常运营；

（3）《铁路电力牵引供电设计规范》（TB10009—2005）中规定，结构及施工操作空间需在接触网带电体以外2 m设置，永久建筑物保持在2.5 m以外；

（4）下锚关节段内的接触网杆顶部的下锚线为带电体，电压同为27 500 V，应按2 m外要求处置；

（5）在阴雨潮湿天气，接触网周围空气湿度较大，增加了导电的几率，按规定：施工作业在阴雨潮湿天气时，与接触网中带电线体的安全距离扩大为3 m，即阴雨天气任何人员及其所携带的任何物体与接触网的距离保持在3 m以上。

4 接触网设施现状

本隧道工程范围内共有24根接触网杆，间距为60 m，接触网杆中线距陇海线下行线线路中线3.1 m。其中有一处下锚关结段，长186 m，位于隧道进口段内。接触网杆上布有带电线体下锚线，电压同为27 500 V。全段落内无回流线，接触网杆外侧挂有一根架空地线，见图3。该段下锚线的存在使得接触网杆中心线外侧2 m范围内不得有吊装作业、结构物侵入；非下锚段内的接触网杆内的瓷瓶为绝缘体，瓷瓶长度为0.5 m，则接触网杆中心线外侧1.5 m范围内为禁区。架空地线可改移至地下埋设，改移后对工程无防护距离的要求。

186 m长的下锚关结段内，外侧安全区域边线为接触网杆外2 m，见图4。其余段落，外侧安全区域边线为接触网杆外1.4 m，见图5。本工程隧道进口段以下锚关节段为控制段落，即以接触网杆外2 m作为防护最低标准。如图4、图5所示，虚线包裹的范围内为《铁路电力牵引供电设计规范》要求防范的危险区，将此危险区域边线标在路基面、接触网杆上，做出明显标记，可作为施工范围警戒线。

图3 下锚关结段接触网示意图 （单位：cm）

图4 下锚段与接触网安全距离示意图 （单位：cm）

图5 一般段与接触网安全距离示意图 （单位：cm）

5 隧道与运营线中线距离的确定

隧道进口段300 m范围内，隧道顶面和上部辅路高于陇海铁路运营线的路基面，高差在13~14 m，是两构筑物最制约的段落。同时此段内还包含了长度186 m的下锚关结段,其为该段最不利的制约条件。在最不利的情况下，隧道主体结构与铁路间各类距离数值如下：

（1）数值1：接触网网杆中心线与铁路中心线间距3.1 m（本段铁路测量出来的固定值）；

（2）数值2：网杆外侧防护距离为2.0 m（固定值）；

（3）数值3：接触网防护禁区距施工构筑物之间的距离1.0 m（可调节值，铁路方和公路隧道施工方共同能够接受的安全隔离区，同时也可满足雨天带电体3 m以外活动的最小距离）；

（4）数值4：施工方可接受的施工宽度1.8 m（可调节值，施工方需要的最大宽度，可向小调节）。

则在最不利的情况下，隧道结构距铁路下行线中心线最小距离3.1+2.0+1.0+1.8=7.9 m。以此值为控制要素重新布置隧道的线路走向，最终将隧道结构外缘距陇海铁路下行线中心线距离控制在8.01~9.08 m，见图6。

图6 隧道结构外防护示意图 （单位：cm）

上述“数值3”属于铁路方必将争取的一个隔离空间，该值越大对铁路的干扰就越小，风险越低。风险包括如下几个方面：（1）施工用水洒落到接触网带电体上；（2）高空坠物如钢管等物触及接触网带电体；（3）施工人员容易进入2 m危险区内；（4）吊装设备吊臂进入2 m危险区内；（5）吊装设备、临时围挡结构倒塌砸向轨道或触及接触网带电体；（6）运营期间高空抛物进入2 m禁区内；（7）运营期间隧道上方辅路车辆冲入2 m禁区内和轨道上等。

本工程这个数值铁路方确认为1 m，是本着对隧道工程的理解：民大隧道再往外布置，带来的拆迁面积和防测压工程数量巨大，认可了隧道是在一个狭小空间内修建，不得不近距离靠近既有运营线。但同时对于这1 m的隔离空间又提出了相关约束条件，如施工脚手架的架设方式、隔挡措施、防施工用水措施、施工人员的控制、基坑开挖方式、吊装设备的位置设定、永久档护设置的设置、铁路方参与公路隧道工程的管理等。

“数值4”是在隧道主体混凝土浇筑施工工艺和围挡明确后确定的施工宽度。民大隧道铁路施工侧围挡采用工程中常用的绿色密目棉质防护网及防水板，架设在临侧脚手架上，随施工工作平面的升高而续接升高，并保持防护网高度高于施工工作平面2 m。直接在脚手架边侧搭设密目防护网及防水板，节省了施工空间，围挡属轻式设备，对铁路运营相对比较安全。在靠近接触网位置施工，务必将人员的各种可能操作以及各种材料的可能摆动范围限制在防护网内，机械、人员均不得越过防护设施。施工方根据施工组织方案确定了“数值4”。

6 铁路对民大隧道工程的施工类别判定

临近陇海线进行可能因翻塌、坠落等意外而危及行车安全的工程施工，以下作业应被列为B类施工：

（1）使用高度（结构高度）大于吊车至营业线设备安全限界之间距离的吊车吊装作业；

（2）临近陇海线进行现浇梁、钢板桩、钢管桩、搭设脚手架、膺架等施工的设备和材料翻落后侵入接触网杆2 m范围内的施工；

（3）营业线路堑地段有可能发生物体坠落，翻落侵入接触网2 m范围内的施工。

按远离带电线体外2 m施工的原则，民大隧道的施工应属于铁路指定的B类工程。

7 铁路对民大隧道工程管理总则

依据《铁路营业线施工安全管理办法》及其补充办法：B类施工应设置防护设施并经铁路局有关部门审批，却不能设置防护设施时纳入铁路局施工计划。影响营业线设备稳定、使用和行车安全的防护设施设置必须纳入铁路局施工计划。

8 铁路方对本隧道提出的施工管理措施

（1）建立安全管理体系，并提高体系内所有成员的安全防护素质

①选拔具有多年铁路施工安全管理工作经验的优秀安全员担任本工程安全工程师。

②通过考核选拔优秀的安全防护员，对施工中的各环节进行安全防护管理。建立系统、完善的安全管理体系。

③对参与施工的全体工作人员及各工种操作人员进行铁路既有线施工安全和接触网安全的教育。学习的主要内容有《电气安全规则》、《职工“两纪一代”》、《关于防止电气化区段职工触电伤亡事故的措施》以及车站特殊环境下的安全防护应注意的事项等。

（2）所有工人需掌握如何正确地测量自身与接触网的距离

一般人无法直接测量出自身与接触网的距离，需通过相对参照物和地表上、接触网杆上的标示来判断。

（3）施工中用水监控

①阴雨天气，接触网周围空气湿度较大，增加了导电的几率。按规定，在阴雨潮湿天气，与接触网中带电线体的安全距离扩大为3 m，即阴雨天气任何人员及其所携带的任何物体与接触网的距离保持在3 m以上。同时，加派防护人员，加强对接触网临边施工作业的监护。尽量停止施工，撤出一切作业人员。

②每一个阶段的用水需将水龙头直接接到用水点，尽量少用软管接水，混凝土养护等必须用软管喷射时由专人负责养护，明确接触网的位置，背向接触网喷水。因为一旦水柱射向接触网，电流将通过水柱传向洒水人，洒水人将立即触电身亡。洒水作业全程均由接触网临边防护员进行监控，防止任何水流、水柱向接触网方向喷射。

③铁路原有路基内的既有土建设施，如水沟、路堑边坡、地下通讯信号管线等可挖除或改移。

④施工期间排水不得进入铁路路基内，已挖毁的路堑排水系统，需设临时排水系统。

（4）外墙脚手架的安全防护

结构外缘脚手架是伸出外墙的悬挑脚手架，为外墙装修等工序而搭设，由于其处于接触网上方，因此，安全防护工作尤为重要，必须做好接地、防水、防坠落措施。

①为防止出现意外而使人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害及保障电力系统正常运行，外墙脚手架在使用过程必须做好接地处理，在脚手架每个节点处用准12 圆钢做跨接线，并与避雷网重复接地保证接地电阻小于4Ω（用摇表测量）。其它靠近接触网5 m范围的各设备均参照以上方法焊接接地线与接地极可靠连接，以确保安全。

②在接触网上方，脚手架需做防水处理，以防止施工用水、雨水等聚集后汇成一股向下滴水成线滴向接触网，造成触电。在脚手架底层脚手板上铺防水卷材做防水层，靠近接触网端部分稍高，将水引向结构端排走。

③在脚手架外围，加密防护栏杆间距，并满铺密目安全网，以防人员及各种材料坠落，发生触电或损坏接触网设备等安全事故。

9 公路运营期间对铁路的安全防范措施

运营期间隧道上方辅路的人行道要高于行车道40 cm设置脚墙，作为第1道防撞设施；外边墙设置s级防撞墙，高94 cm，高于铁路路基面的公路均设置防抛网，见图7。通过设置两级防护措施，可确保运营安全。

图7 辅路防撞措施示意图 （单位：cm）

10 结语

公路或市政等项目在既有电气化铁路运营线旁近距离大段落并行施工之前，有一个与铁路管理部门协商的过程，对于了解铁路方承担的风险和风险的起因，项目的重新审视和对外谈判具有指导作用。本项目具有一定的特殊性，有条件的情况下，类似工程应尽量远离铁路。

［1］ 铁道第一勘察设计院有限公司（兰州院）.兰州市南山路工程五泉天桥至工林路段初步设计［R］.2009.

［2］ 铁道第一勘察设计院有限公司（兰州院）.兰州市南山路工程五泉天桥至工林路段民大隧道涉陇海铁路工程设计说明［R］.2010.

［3］ TB10009—2005 铁路电力牵引供电设计规范［S］.

［4］ TB10301—2009 铁路工程基本作业施工安全技术规程［S］.

［5］ 兰州铁路局. 兰铁办（2010）46号兰州铁路局营业线施工安全管理补充办法实施细则［R］.2010.

［6］ 铁道部. 铁运（2012）280号铁路营业线施工安全管理办法［S］.