摘要:铁路线路防护栅栏是重要的行车安全设备，是铁路行车安全的重要屏障，是高速铁路实行全封闭运营管理的范围依据。根据结构设计特点，结合多条高速铁路线路上栅栏施工、交付验收及运营阶段存在的安全隐患，本文进行了详细分析，对施工现状和存在问题提出了相关建议，可以保证铁路防护栅栏在施工阶段的工程质量和高铁运营安全，可供同类工程施工中参考借鉴。
关键词：高铁；防护栅栏；施工；关键技术
1概述
我国新建的设计时速200km/h及以上的铁路，都采用钢筋混凝土栅栏加刺丝滚笼的方式进行封闭，栅栏高度根据所处区域而定。一般隧道地段除了出入口洞门结构不与地面交叉，桥梁地段根据结构需要基本属于高架，而路基根据地表起伏，挖填高度的不同，存在原地表与线路高度或高或低的情况。因此，高铁路基地段的防护栅栏是施工和运营阶段的重点。
1.1设计情况
根据通线(2012)8001《铁路线路防护栅栏》相关要求，防护栅栏设置于铁路用地界限内侧0.5m处，采用C30钢筋混凝土预制。其结构组成为立柱、上槛、下槛、栏片、柱帽，每个单元长度为3.0m，高度2.2或1.8m。防护栅栏预制件采取工厂化统一预制，统一配送至现场安装。本册通用图中，对于纵坡地段采用台阶式设计，如图1。
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图1 防护栅栏设计立面图
防护栅栏立柱直接安装在原状土上，基础截面尺寸（长×宽×高）60×60×70cm，最深90cm，要求竖向地基承载力≥100Kpa，抵抗侧向应力≥60Kpa。线路防护栅栏安装要求设置在用地界边缘，并做到“严、直、齐、美”，线路封闭严实，不留间隙；沿线路方向顺直，不忽远忽近；防护栅栏顶端与下端纵向边渡平滑整齐，不忽高忽低，要求整体效果美观，避免给人凌乱感觉，安装前应先平整场地。
1.2栅栏安装工艺
⑴预制：防护栅栏的立柱、上槛、下槛、栏片、柱帽均采用集中工厂化流水线振动台自动振实的方式生产，自动喷淋养护。立柱、上槛、下槛、栏片、柱帽为栏杆主要的受力构件，必须采用一次成型生产工艺，不允许采用内部结构二次灌浆工艺，所有构件均采用高性能混凝土，严格控制各部位加工误差和预埋件位置，确保产品质量。
⑵运输：防护栅栏出厂前逐根检验并做好标志。立柱、上槛、下槛及柱帽，运输中采用保护措施，于其间夹草席、养护毡等缓冲防震材料，竖向堆码层数不超过5层，高度不超过60cm。栏片竖向按排放置，其中夹缓冲材料，防止碰撞损伤。
⑶立柱安装：立柱定位后采用挖掘机配合人工开挖，尽量垂直开挖。开挖后坑内要求无明显碎土、杂物等。不得扰动基坑侧的原状土体。对扰动土体应挖除回填，回填土压实系数不小于0.93。采用叉车配合人工安设立柱，立柱应居中并复核纵横向位置，竖向垂直，防止倾斜，严格控制好柱底标高。定位后浇筑基础混凝土，混凝土由四周均匀对称放入基坑，且要保证立柱横向、纵向不移位，待混凝土强度达到设计强度70％后方可拆除临时支撑。
⑷安装栏片：上槛、下槛两端应与立柱对应的卡槽咬合，不得硬敲硬砸。然后安装栏片，每单元安装两片栏片。栏片应嵌入上、下槛凹槽内，且竖直，不得有倾斜、里进外出、栏片晃动现象。最后安装柱帽，应与立柱上槛对齐，并使用锚固螺栓固定。栏片安装中要充分利用立柱预埋的锚固螺栓和柱帽间拧紧，通过上下槛给整个栏片施加竖向预加应力，确保上下槛将栏片夹紧，使之形成一个整体。
⑸固定刺丝液笼：通过固定在立柱上的支架和上槛的抱箍设置纵向拉筋在其上绕制刀片刺丝滚笼，在台阶部位，纵向拉筋要与柱顶平齐在拉筋与上槛间三角区满布滚笼并有效固定。栅栏安装工艺流程如图2。
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图2 栅栏安装工艺流程
1.3栅栏与相邻建筑物及周边环境的协调
据高铁安全防护中物防的要求，栅栏横线路方向内外侧2m范围内应保持大致平整防止人、畜及野生动物翻越；纵向要与原地面平顺，下槛与地面间留有不大于5cm的缝隙，且在严寒地区不得顶死防止冻涨破坏；临近线路和栅栏的高大树木需要砍伐，防止其向线路内侧生枝长叶或倾倒，确保行车安全。
2.现场常见问题
设计中，是按照均一理论模型进行受力检算的，而现场实际中的情况千差万别，且线路穿越农田、池塘等软土地段时，模型条件变化，受力状态也会发生变化，一味地按照设计要求施工的栅栏易出现问题，主要表现在如下几个方面。
2.1地基承载力不够
根据设计要求，地基竖向承载力和侧向抗压应力均有要求，现场实际地质情况一旦超出设计检算采用的要求范围，栅栏立柱不可避免地会出现下沉、倾倒、歪斜等情况。施工中针对现场实际地质，采取换填、加深基础等措施处理，但在运营阶段栅栏范围浸水地质软化，也会造成不均匀沉降引起的变形开裂。
2.2基础深度不足
如遇地质条件变化，承载力和基础埋置深度会不足。但是在陡坡地段虽然采用了高低牛腿的设计，但实际上下层牛腿一下才是真正埋入地下的部分，由于斜坡面的原因，低侧的有效埋深会减小。实际上在陡坡地段的栅栏立柱埋置深度是基坑开挖线最低端的深度，而计算深度是立柱高侧牛腿以下部分，即使高低牛腿立柱在埋置深度方面做了调整。
2.3纵坡地段下槛下三角区域封堵
原地面是斜坡的地段，与台阶状的栅栏下槛必然会存在三角形空档。为解决这一问题，一是将下槛下压，将低侧设置在地面以上位置，此时高侧下槛必然已深入地下，导致栅栏防护高度不足；二是将地表修成台阶状，虽然能与栅栏下槛吻合，但在运营阶段长期风化，地表会改变造成下槛脱空或被埋；三是在栅栏安装后采用浆砌体或现浇混凝土将三角区封堵，地表经风雨侵蚀变化后，该部位易松动下沉或倾覆，造成封闭不严形成孔洞。
2.4临近栅栏的地表整理
防护栅栏外侧50cm即为铁路用地界，如遇地形起伏较大，或者孤包孤石类地表，顺坡清理难度较大，这样就会造成貌似栅栏嵌入原地面以下的状态。该部分地表不顺坡，在自然地面最高处可以轻易攀上栅栏顶部，起不到应有的防护作用，如顺坡，又会因征地界宽度不足难以实施。
3.需进一步完善和改进栅栏设计施工的探讨
3.1基础埋置深度和型式
对于地质较好土质坚硬排水良好的地段，采用60×60×70cm基础完全满足需求，在低洼易积水和承载力低下的地段，可以采取换填、加深基础深度的方式处理，以保证栅栏的稳定性。该处地段建议改为独立扩大基础或连体基础，立柱安装位置预留，改为碑式基础，在栅栏安装时调整空间位置后二次灌注混凝土。
3.2上下槛及立柱安装槽道
上下槛和立柱上均设置了用以固定栏片的卡槽，其中上槛深度20mm，立柱和下槛深度10mm。在施工中，卡槽只是起到临时对栏片进行限位的作用，栏片的固定是靠柱顶预埋螺栓施加竖向预加力从而使栏片夹紧的作用。由于卡槽深度10mm且留有倒角，安装中栏片特别容易划出，因此建议所有卡槽深度设置为20mm。卡槽与栏片间应该为干接缝，设计中的勾缝砂浆在实际应用中基本上全部会剥落掉块，起不到固定栏片作用。
3.3立柱顶预应力结构施工
立柱顶部预埋的螺栓穿过上槛和柱帽，通过螺栓对上槛、栏片施加预加应力从而固定上下槛和栏片成为整体。当立柱基础牢靠，整个防护栅栏将成为一个完整且具有很高刚度的整体。现场施工中往往忽略该部位的施工细节，即使采用抱箍将上下槛、立柱与栏片连接，各个部件其实也是一对散件，很容易出现外协掉落的现象。
3.4纵向设置为异形栏片
当栅栏纵向设置为台阶式时，除了前述问题外，还存在台阶部位防护高度不足的问题。在涵洞出入口、陡坡地段曾经使用钢栅栏，其弊端在于与混凝土栅栏的结合部处理，另外就是耐久性不足，在使用中易锈蚀，运营维护费用高。在施工前，将原地面进行简单平整，按照适当的模数将纵坡分类，按照纵坡预制对应需求的立柱和栏片，确保下槛与地面平顺吻合。上下槛与立柱间的连接不再采用榫卯结构二是采用水平叠加并在其上设置栓孔，通过螺栓连接，避免斜向榫卯破坏。本方案实施前需测量原地面纵坡，按照需求加工斜栅栏栏片立柱。陡坡地段及涵洞出入口栅栏型式如图3所示。
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图3 陡坡地段及涵洞出入口栅栏型式
3.5铁路用地范围
铁路用地界是栅栏外50cm，这与栅栏内外2m范围地面应该保持平整顺坡矛盾。如遇起伏较大地段为农田时，栅栏的安装必然会影响耕种或排水，如遇林区，树木枝叶会伸入栅栏以内，遇风晃动会影响动车驾驶人员视线和注意力，栅栏安装时纵向顺坡，部分树木根系会被破坏，临近地界的树木可能会倒伏至栅栏上。建议在栅栏外2.0m范围作为铁路用地，保证地表平顺，栅栏防护的高度和横向范围有效，同时作为铁路运营期间维护检修的通路。
4.结束语
铁路线路防护栅栏高铁运营阶段的最外侧第一道屏障，其完整性、坚固性、耐久性直接影响到铁路运营的安全。栅栏的安装应该首先保证安全有效，能起到设计预期的目的。现场条件有变化时，应该及时调整以适应地形地质需求。当线路穿越林区、农田时，临近铁路用地界的耕作、灌溉都将受到影响，因此建设用地界应根据实际情况适当扩延，确保栅栏安全和与当地农耕和谐相处。
参考文献：
[1]铁路线路防护栅栏，通线（2012）8001[s].北京：中国铁道出版社,2014.
[2]TB/T3522-2018,铁路线路防护栅栏[s].北京：中国铁道出版社,2018.