接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)整體到位施工工法

摘　要:為適應(yīng)高速電氣化鐵路發(fā)展,采取上部結(jié)構(gòu)整體到位施工方法,改善弓網(wǎng)關(guān)系,提高機車受流質(zhì)量,在城市輕軌列車、新建電氣化鐵路、非電氣化營業(yè)線進行電氣化改造及各種專用線電氣化接觸網(wǎng)施工中均可應(yīng)用。關(guān)鍵詞:電氣化鐵路; 接觸網(wǎng); 上部結(jié)構(gòu); 整體到位; 工法

1 　概述
2000 年在鐵道部高速鐵路電氣化工作會議上,對電氣化鐵路接觸網(wǎng)施工規(guī)范和電氣化鐵路接觸網(wǎng)維修規(guī)范進行修訂,使我國的電氣化接觸網(wǎng)技術(shù)跟上國際電氣化技術(shù)發(fā)展的腳步,為我國電氣化鐵路的高標準建設(shè)提供強有力的技術(shù)保證。
經(jīng)過近2 年的努力和研究,我單位在接觸網(wǎng)上部施工中,已能實現(xiàn)支柱裝配、承力索架設(shè)、接觸線架設(shè)與調(diào)整、吊弦安裝一次整體到位,這是接觸網(wǎng)施工中的新突破,對于保證電氣化鐵路的安全運營具有重要意義。

2 　工法特點
接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)整體到位安裝技術(shù)的應(yīng)用,能極大提高勞動生產(chǎn)率,有效改善弓網(wǎng)關(guān)系,提高接觸網(wǎng)平滑程度,減少硬點,有利于杜絕弓網(wǎng)事故的發(fā)生,減輕受電弓磨損。

3 　適用范圍
本工法適用于城市輕軌接觸網(wǎng)架設(shè)施工,新建電氣化鐵路、非電氣化營業(yè)線進行電氣化改造接觸網(wǎng)架設(shè)施工,以及各種專用線電氣化接觸網(wǎng)架設(shè)施工。

4 　工藝原理
利用工序間影響最終質(zhì)量的主要因素加以分析整理,實行提前控制和優(yōu)化。據(jù)此對影響支柱裝配、承導線超拉、吊弦安裝整體到位的各數(shù)據(jù)中可變化的部分(現(xiàn)場的支柱狀態(tài)和線路情況),通過現(xiàn)場實測取得每一個實際數(shù)據(jù),輸入計算機,根據(jù)編制的專用應(yīng)用軟件計算出實際預(yù)配安裝尺寸,實現(xiàn)測量、計算、預(yù)配準確, 整體到位的優(yōu)化工藝。

5 　施工工藝
5.1 　支柱裝配整體到位
5.1.1 　工藝流程
(1) 傳統(tǒng)工藝流程
將懸掛接觸線和承力索的腕臂、拉桿、絕緣子、支座以及定位器、定位管等裝置組成的支持結(jié)構(gòu)組裝到支柱上稱支柱裝配。傳統(tǒng)支柱裝配施工工藝流程為研究裝配結(jié)構(gòu)圖、根據(jù)支柱裝配圖預(yù)配、作業(yè)車安裝、架線前后作業(yè)車調(diào)整。
(2) 支柱裝配整體到位工藝流程
支柱整體到位的安裝,其流程包括研究裝配圖和技術(shù)條件,進行現(xiàn)場支柱埋設(shè)后的技術(shù)狀態(tài)的測量(采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)) 、計算機處理數(shù)據(jù)、打印裝配表、集中裝配及作業(yè)車安裝。
整體到位工藝流程設(shè)計比傳統(tǒng)工藝在預(yù)配前多兩個工序,即現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和計算機數(shù)據(jù)處理,少了一道架線前后的調(diào)整工序,使安裝工藝起了根本變化。傳統(tǒng)方法是按設(shè)計提供的支柱裝配圖預(yù)配后安裝的,實際下部工程施工時常因地下固定建筑物、土質(zhì)情況和施工誤差等原因的影響,造成支柱安裝后其側(cè)面限界、埋深、傾斜度及線路超高等發(fā)生與原設(shè)計標準值大小不等的變化,在掛線前不易發(fā)現(xiàn)支柱裝配的準確程度, 掛線受力后才發(fā)現(xiàn)承力索位置偏離、定位環(huán)位置偏高偏低、拉桿抬頭等現(xiàn)象。因此,就只有在負載情況下進行調(diào)整,這樣不僅費力費時,而且需占用封閉時間使用作業(yè)車才能完成。支柱裝配整體到位新工藝的顯著特點是將實際情況均考慮在預(yù)配尺寸內(nèi),使每一個支柱的裝配達到標準范圍,這樣就消除了支柱受力后尺寸的變化及前工序的各種累計誤差等影響下列主要尺寸,如結(jié)構(gòu)高度尺寸、承力索與接觸線在垂直面上的位置、拉出值等。新工藝不僅減少了作業(yè)車作業(yè)次數(shù),而且提高了支柱一次整體到位的目的。
5.1.2 　施工工藝
(1) 現(xiàn)場測量
要達到整體到位一次安裝成功的目的,要對每一根支柱進行實際安裝狀態(tài)的測量,不僅要將各支柱線路的實際狀態(tài)用數(shù)據(jù)表示出來,而且所測量的數(shù)據(jù)要達到一定的精確度。
(2) 計算機軟件
支柱裝配、預(yù)配尺寸是通過對測量取得的支柱埋深、支柱傾斜率及傾斜值、側(cè)面限界、線路超高及設(shè)計給定的結(jié)構(gòu)高度、拉出值、接觸線高度、定位器傾斜率和器材的主要尺寸等進行計算,然后給出拉桿長度、鞍子、定位管、定位環(huán)、定位器的安裝位置。為準確和快速起見,將計算過程開發(fā)成專用軟件,只要將現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)輸入計算機后就可直接打印出預(yù)配尺寸表,供預(yù)配用。
(3) 集中預(yù)配
按預(yù)配尺寸表的數(shù)據(jù)用腕臂預(yù)配尺測量,進行腕臂預(yù)先組裝。
(4) 作業(yè)車安裝
為方便起見,安裝時定位器和定位管分別預(yù)配完, 為準確起見在承力索架設(shè)完后,對定位環(huán)的位置進行復(fù)測和檢算工作,待架完接觸線后與吊弦一起安裝,其他部分在架線前安裝。
5.2 　承力索、接觸線超拉工藝技術(shù)
承力索和接觸線架設(shè)中實現(xiàn)超拉的主要目的是克服新線初伸長對接觸網(wǎng)整體狀態(tài)的影響。通過研究及試驗后確定出超拉的方式和超拉的數(shù)據(jù)與時間,作為超拉工藝的主要技術(shù)參數(shù)。
5.2.1 　國內(nèi)外銅電車線、鋼絞線初伸長消除方式
關(guān)于初伸長的問題國內(nèi)外對電力架空線的有關(guān)設(shè)計和施工中都是采取措施進行補償?shù)?。美國根?jù)長期施工經(jīng)驗,在絞線安裝前以破斷張力的50 % 至70 % 進行預(yù)拉,人為地造成永久性伸長,而避免絞線在安裝后運行中再產(chǎn)生永久性伸長。在不能采取上述措施時, 根據(jù)氣象特點適當減少絞線安裝弛度。
日本接觸網(wǎng)技術(shù)資料表明,日本國鐵接觸網(wǎng)施工在架設(shè)承力索、接觸線時,采用了一定數(shù)值的張力,對其進行預(yù)拉(銅接觸線30 min , 鋼絞線10 min) 消除其初伸長后,才正式下錨固定。
銅電車線、鋼絞線的初伸長的影響主要表現(xiàn)為兩部分:其一,下錨端的延伸結(jié)果直接使補償墜砣的高度產(chǎn)生過大偏差,可能形成墜砣卡滯的嚴重后果;其二, 被懸掛定位處的延伸,導致定位件、懸掛件縱向偏差過大,甚至產(chǎn)生嚴重的橫向偏差,從而破壞正常的“弓網(wǎng)” 運行關(guān)系。至今,在我國《鐵路電力牽引供電施工規(guī)范》(TB10208 —98) 中,僅對消除第一部分的影響規(guī)定了施工方法,即按初伸長率預(yù)留墜砣高度,而對如何消除其初伸長第二部分的影響尚未提出一次性的處理方法。
5.2.2 　整體到位安裝銅電車線、鋼絞線消除初伸長超拉方式、超拉張力的確定
(1) 超拉方式的確定高壓架空輸電線路施工技術(shù)手冊中明確指出:
“金屬絞線的初伸長大小,與其自身結(jié)構(gòu)、彈性系數(shù)、外加荷重的大小及加荷時間有關(guān)”。因此,我單位參照此原則選用30 m 試驗線段在基地先進行超拉試驗,取得了有益經(jīng)驗并在內(nèi)昆線得到實際應(yīng)用。
(2) 超拉張力的確定
為了掌握常用的GJ 70 和TCG 110 線材的初伸長值與超拉時間及超拉張力的規(guī)律,參照架空電力線消除初伸長和日本對超拉的規(guī)定,制定了取30 m 長的試驗線,用補償裝置為超拉裝置做線材超拉試驗,從而取得線材初伸長值與超拉時間及超拉張力的相應(yīng)規(guī)律。試驗及理論驗算均表明:
① 在接觸網(wǎng)工程施工中,應(yīng)用超拉的方式消除承力索、接觸線初伸長的影響在現(xiàn)有基礎(chǔ)上是可行的;
② 承力索在116～210 倍額定張力條件下超拉時, 支柱、棒式絕緣子、腕臂等支持構(gòu)件的機械強度都能承受;
③ 接觸線在116～210 倍額定張力條件下超拉時, 承力索按正常懸掛考慮,不考慮最大風速,僅在小于350 m 曲線半徑線路上的腕臂機械強度裕度不夠;如考慮最大風速,也僅有小于450 m 曲線半徑線路上的腕臂機械強度裕度不夠;
④ 在小于350 m 曲線半徑的線路上進行接觸線的2 倍額定張力超拉時,針對其腕臂機械強度不夠的問題,可采用臨時加強措施加以解決。
5.2.3 　超拉工藝技術(shù)
(1) 不占用封閉點超拉工藝技術(shù)
安裝起錨墜砣附加裝置→承力索或接觸線架設(shè)→ 安裝中心錨結(jié)→ 安裝下錨墜砣附加裝置→ 超拉30～ 60 min →正式下錨。
利用補償裝置作為附加張力進行超拉。此種超拉方式可方便地利用補償墜砣為附加張力的重量砝碼完成超拉,這種超拉方式的最大優(yōu)越性是不需占用封閉時間進行。
(2) 占用封閉點超拉工藝技術(shù)
占用封閉時間進行超拉,可以充分利用施工機械架線車來進行超拉。根據(jù)實際情況可分為:用1 臺架線車在下錨端施加超拉張力,起錨端作正式固定(包括墜砣高度) 的單車機械超拉方式;用2 臺架線車在起、下錨兩端同時超拉的機械超拉方式。
1 臺架線車時工藝流程:正式起錨安裝限高拉繩→承力索或接觸線架設(shè)→ 臨時超拉固定→ 超拉10～ 30 min →正式下錨。
2 臺架線車時工藝流程:起錨→ 承力索或接觸線架設(shè)→臨時超拉固定→ 超拉10～30 min → 正式下錨和起錨。
這種方式與不占用封閉時間的附加張力超拉方式相比可將補償墜砣一次安裝到位,無需先安裝好中心錨結(jié),且事故影響面較窄,處理能力強。
5.3 　吊弦安裝工藝及技術(shù)
首先,對承力索懸掛點的高度進行測量復(fù)核,根據(jù)下部工程隱蔽記錄中的實際跨距等數(shù)據(jù),通過軟件計算后,得出每根吊弦長度及吊弦間距,列表供吊弦預(yù)配安裝用。
吊弦一次整體到位安裝工藝流程:測量承力索懸掛點高度→測量實際跨距→計算機數(shù)據(jù)處理→列表預(yù)配→作業(yè)車安裝。
吊弦整體到位一次安裝工藝是在承力索、接觸線、支柱裝配一次到位的基礎(chǔ)上,通過測量計算后,將誤差考慮在內(nèi),得到吊弦長度及位置的精確尺寸,達到一次整體到位安裝的目的。

6 　質(zhì)量要求
(1) 測量誤差控制
跨距除決定支柱縱向安裝位置外,最重要的是直接影響跨間吊弦長度,在整體吊弦施工前,先測量支柱跨距,沿鋼軌布置吊弦間距,用紅油漆標注在鋼軌上(包括懸掛點處),測量誤差控制在±5 mm 內(nèi)。結(jié)構(gòu)高度測量同樣影響吊弦長度,需在接觸線架設(shè)完成后方可測量,用測量桿掛到鉤頭鞍子中,測量承力索懸掛點到線路軌平面的距離,誤差控制在±3 mm 。
(2) 承導線初伸長控制
承導線通過初伸長直接使承力索偏移、吊弦縱向偏移,綜合影響接觸線高度、平滑程度和弓網(wǎng)關(guān)系。一般張力超拉可消除導線蠕變的80 % 。
(3) 承力索、接觸線張力控制承力索、接觸線的張力是靠附掛墜砣重量的滑輪
補償式恒張力裝置來實現(xiàn)的,由計算過程可見導線的張力是決定吊弦長度的直接因素之一,因此要選擇傳動效率高的組合構(gòu)件。嚴格控制墜砣重量誤差,總誤差控制在±1 % 。
(4) 整體吊弦的制作安裝誤差控制
按照整體吊弦計算程序,采集測量、設(shè)計數(shù)據(jù),經(jīng)電腦計算,以施工表形式下發(fā)施工隊。制作前,將青銅絞線進行預(yù)拉,預(yù)拉張力為115～210 kN , 預(yù)拉線不得收卷,直接用于下料。壓制時吊弦線一定要穿至壓接孔的根部,吊弦一端壓制好后,對比施工表長度,再壓制另一端,然后校核長度,誤差控制在±2 mm 。采用換算式測量尺或激光測量儀,檢驗接觸線高度,檢驗誤差控制在±10 mm 。

7 　安全措施
(1) 作業(yè)車上作業(yè)平臺升降、轉(zhuǎn)動應(yīng)正常,各部照明設(shè)備要齊全,作業(yè)臺與司機的通訊聯(lián)絡(luò)通暢,線盤制動器制動可靠,緊線裝置正常。
(2) 起錨、終錨時的線夾安裝嚴格按技術(shù)交底做好,以免緊線時承力索拉脫。
(3) 放線時,作業(yè)平臺無特殊情況不得任意升降, 臺上作業(yè)人員應(yīng)時刻注意空中有無障礙,以免發(fā)生意外。遇有橋梁、隧道時應(yīng)提前做好準備,及時降低作業(yè)臺高度。
(4) 曲線段放線時,施工人員應(yīng)站在曲線外側(cè)作業(yè),以免脫線傷人。
(5) 線盤監(jiān)護人員應(yīng)隨時注意線盤的運轉(zhuǎn)情況,線盤末段應(yīng)固定牢固,發(fā)現(xiàn)異常迅速報告。
(6) 緊線過程中巡視人員應(yīng)密切監(jiān)視線索及支柱動態(tài),發(fā)生線索在滑輪中脫落、卡住等情況,立即報告給指揮人員。緊線時緊線器應(yīng)安裝牢固,避免滑脫。緊線時作業(yè)車要保持原位不動,長大坡道處緊線時,應(yīng)用鐵靴制動。
(7) 駐站聯(lián)絡(luò)員與現(xiàn)場隨時保持聯(lián)系,若封鎖時間內(nèi)不能完成任務(wù),駐站聯(lián)絡(luò)員要及時向車站調(diào)度員申請延時。
(8) 區(qū)間防護員在超拉錨段兩側(cè)防護,距離在1 km 以上。
(9) 落錨完畢后,巡視各懸掛點無安全隱患,人員方可撤離。

8 　效益分析
接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)整體到位施工能極大提高勞動生產(chǎn)率,減少大量常見的返工返調(diào)工作,改善弓網(wǎng)關(guān)系, 接觸網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)整體到位施工安裝技術(shù)在內(nèi)昆線接觸網(wǎng)工程。