接触网上部结构整体到位施工工法
摘 要:为适应高速电气化铁路发展,采取上部结构整体到位施工方法,改善弓网关系,提高机车受流质量,在城市轻轨列车、新建电气化铁路、非电气化营业线进行电气化改造及各种专用线电气化接触网施工中均可应用。关键词:电气化铁路; 接触网; 上部结构; 整体到位; 工法
1 概述
2000 年在铁道部高速铁路电气化工作会议上,对电气化铁路接触网施工规范和电气化铁路接触网维修规范进行修订,使我国的电气化接触网技术跟上国际电气化技术发展的脚步,为我国电气化铁路的高标准建设提供强有力的技术保证。
经过近2 年的努力和研究,我单位在接触网上部施工中,已能实现支柱装配、承力索架设、接触线架设与调整、吊弦安装一次整体到位,这是接触网施工中的新突破,对于保证电气化铁路的安全运营具有重要意义。
2 工法特点
接触网上部结构整体到位安装技术的应用,能极大提高劳动生产率,有效改善弓网关系,提高接触网平滑程度,减少硬点,有利于杜绝弓网事故的发生,减轻受电弓磨损。
3 适用范围
本工法适用于城市轻轨接触网架设施工,新建电气化铁路、非电气化营业线进行电气化改造接触网架设施工,以及各种专用线电气化接触网架设施工。
4 工艺原理
利用工序间影响最终质量的主要因素加以分析整理,实行提前控制和优化。据此对影响支柱装配、承导线超拉、吊弦安装整体到位的各数据中可变化的部分(现场的支柱状态和线路情况),通过现场实测取得每一个实际数据,输入计算机,根据编制的专用应用软件计算出实际预配安装尺寸,实现测量、计算、预配准确, 整体到位的优化工艺。
5 施工工艺
5.1 支柱装配整体到位
5.1.1 工艺流程
(1) 传统工艺流程
将悬挂接触线和承力索的腕臂、拉杆、绝缘子、支座以及定位器、定位管等装置组成的支持结构组装到支柱上称支柱装配。传统支柱装配施工工艺流程为研究装配结构图、根据支柱装配图预配、作业车安装、架线前后作业车调整。
(2) 支柱装配整体到位工艺流程
支柱整体到位的安装,其流程包括研究装配图和技术条件,进行现场支柱埋设后的技术状态的测量(采集现场数据) 、计算机处理数据、打印装配表、集中装配及作业车安装。
整体到位工艺流程设计比传统工艺在预配前多两个工序,即现场数据采集和计算机数据处理,少了一道架线前后的调整工序,使安装工艺起了根本变化。传统方法是按设计提供的支柱装配图预配后安装的,实际下部工程施工时常因地下固定建筑物、土质情况和施工误差等原因的影响,造成支柱安装后其侧面限界、埋深、倾斜度及线路超高等发生与原设计标准值大小不等的变化,在挂线前不易发现支柱装配的准确程度, 挂线受力后才发现承力索位置偏离、定位环位置偏高偏低、拉杆抬头等现象。因此,就只有在负载情况下进行调整,这样不仅费力费时,而且需占用封闭时间使用作业车才能完成。支柱装配整体到位新工艺的显著特点是将实际情况均考虑在预配尺寸内,使每一个支柱的装配达到标准范围,这样就消除了支柱受力后尺寸的变化及前工序的各种累计误差等影响下列主要尺寸,如结构高度尺寸、承力索与接触线在垂直面上的位置、拉出值等。新工艺不仅减少了作业车作业次数,而且提高了支柱一次整体到位的目的。
5.1.2 施工工艺
(1) 现场测量
要达到整体到位一次安装成功的目的,要对每一根支柱进行实际安装状态的测量,不仅要将各支柱线路的实际状态用数据表示出来,而且所测量的数据要达到一定的精确度。
(2) 计算机软件
支柱装配、预配尺寸是通过对测量取得的支柱埋深、支柱倾斜率及倾斜值、侧面限界、线路超高及设计给定的结构高度、拉出值、接触线高度、定位器倾斜率和器材的主要尺寸等进行计算,然后给出拉杆长度、鞍子、定位管、定位环、定位器的安装位置。为准确和快速起见,将计算过程开发成专用软件,只要将现场实测数据输入计算机后就可直接打印出预配尺寸表,供预配用。
(3) 集中预配
按预配尺寸表的数据用腕臂预配尺测量,进行腕臂预先组装。
(4) 作业车安装
为方便起见,安装时定位器和定位管分别预配完, 为准确起见在承力索架设完后,对定位环的位置进行复测和检算工作,待架完接触线后与吊弦一起安装,其他部分在架线前安装。
5.2 承力索、接触线超拉工艺技术
承力索和接触线架设中实现超拉的主要目的是克服新线初伸长对接触网整体状态的影响。通过研究及试验后确定出超拉的方式和超拉的数据与时间,作为超拉工艺的主要技术参数。
5.2.1 国内外铜电车线、钢绞线初伸长消除方式
关于初伸长的问题国内外对电力架空线的有关设计和施工中都是采取措施进行补偿的。美国根据长期施工经验,在绞线安装前以破断张力的50 % 至70 % 进行预拉,人为地造成永久性伸长,而避免绞线在安装后运行中再产生永久性伸长。在不能采取上述措施时, 根据气象特点适当减少绞线安装弛度。
日本接触网技术资料表明,日本国铁接触网施工在架设承力索、接触线时,采用了一定数值的张力,对其进行预拉(铜接触线30 min , 钢绞线10 min) 消除其初伸长后,才正式下锚固定。
铜电车线、钢绞线的初伸长的影响主要表现为两部分:其一,下锚端的延伸结果直接使补偿坠砣的高度产生过大偏差,可能形成坠砣卡滞的严重后果;其二, 被悬挂定位处的延伸,导致定位件、悬挂件纵向偏差过大,甚至产生严重的横向偏差,从而破坏正常的“弓网” 运行关系。至今,在我国《铁路电力牵引供电施工规范》(TB10208 —98) 中,仅对消除第一部分的影响规定了施工方法,即按初伸长率预留坠砣高度,而对如何消除其初伸长第二部分的影响尚未提出一次性的处理方法。
5.2.2 整体到位安装铜电车线、钢绞线消除初伸长超拉方式、超拉张力的确定
(1) 超拉方式的确定高压架空输电线路施工技术手册中明确指出:
“金属绞线的初伸长大小,与其自身结构、弹性系数、外加荷重的大小及加荷时间有关”。因此,我单位参照此原则选用30 m 试验线段在基地先进行超拉试验,取得了有益经验并在内昆线得到实际应用。
(2) 超拉张力的确定
为了掌握常用的GJ 70 和TCG 110 线材的初伸长值与超拉时间及超拉张力的规律,参照架空电力线消除初伸长和日本对超拉的规定,制定了取30 m 长的试验线,用补偿装置为超拉装置做线材超拉试验,从而取得线材初伸长值与超拉时间及超拉张力的相应规律。试验及理论验算均表明:
① 在接触网工程施工中,应用超拉的方式消除承力索、接触线初伸长的影响在现有基础上是可行的;
② 承力索在116～210 倍额定张力条件下超拉时, 支柱、棒式绝缘子、腕臂等支持构件的机械强度都能承受;
③ 接触线在116～210 倍额定张力条件下超拉时, 承力索按正常悬挂考虑,不考虑最大风速,仅在小于350 m 曲线半径线路上的腕臂机械强度裕度不够;如考虑最大风速,也仅有小于450 m 曲线半径线路上的腕臂机械强度裕度不够;
④ 在小于350 m 曲线半径的线路上进行接触线的2 倍额定张力超拉时,针对其腕臂机械强度不够的问题,可采用临时加强措施加以解决。
5.2.3 超拉工艺技术
(1) 不占用封闭点超拉工艺技术
安装起锚坠砣附加装置→承力索或接触线架设→ 安装中心锚结→ 安装下锚坠砣附加装置→ 超拉30～ 60 min →正式下锚。
利用补偿装置作为附加张力进行超拉。此种超拉方式可方便地利用补偿坠砣为附加张力的重量砝码完成超拉,这种超拉方式的最大优越性是不需占用封闭时间进行。
(2) 占用封闭点超拉工艺技术
占用封闭时间进行超拉,可以充分利用施工机械架线车来进行超拉。根据实际情况可分为:用1 台架线车在下锚端施加超拉张力,起锚端作正式固定(包括坠砣高度) 的单车机械超拉方式;用2 台架线车在起、下锚两端同时超拉的机械超拉方式。
1 台架线车时工艺流程:正式起锚安装限高拉绳→承力索或接触线架设→ 临时超拉固定→ 超拉10～ 30 min →正式下锚。
2 台架线车时工艺流程:起锚→ 承力索或接触线架设→临时超拉固定→ 超拉10～30 min → 正式下锚和起锚。
这种方式与不占用封闭时间的附加张力超拉方式相比可将补偿坠砣一次安装到位,无需先安装好中心锚结,且事故影响面较窄,处理能力强。
5.3 吊弦安装工艺及技术
首先,对承力索悬挂点的高度进行测量复核,根据下部工程隐蔽记录中的实际跨距等数据,通过软件计算后,得出每根吊弦长度及吊弦间距,列表供吊弦预配安装用。
吊弦一次整体到位安装工艺流程:测量承力索悬挂点高度→测量实际跨距→计算机数据处理→列表预配→作业车安装。
吊弦整体到位一次安装工艺是在承力索、接触线、支柱装配一次到位的基础上,通过测量计算后,将误差考虑在内,得到吊弦长度及位置的精确尺寸,达到一次整体到位安装的目的。
6 质量要求
(1) 测量误差控制
跨距除决定支柱纵向安装位置外,最重要的是直接影响跨间吊弦长度,在整体吊弦施工前,先测量支柱跨距,沿钢轨布置吊弦间距,用红油漆标注在钢轨上(包括悬挂点处),测量误差控制在±5 mm 内。结构高度测量同样影响吊弦长度,需在接触线架设完成后方可测量,用测量杆挂到钩头鞍子中,测量承力索悬挂点到线路轨平面的距离,误差控制在±3 mm 。
(2) 承导线初伸长控制
承导线通过初伸长直接使承力索偏移、吊弦纵向偏移,综合影响接触线高度、平滑程度和弓网关系。一般张力超拉可消除导线蠕变的80 % 。
(3) 承力索、接触线张力控制承力索、接触线的张力是靠附挂坠砣重量的滑轮
补偿式恒张力装置来实现的,由计算过程可见导线的张力是决定吊弦长度的直接因素之一,因此要选择传动效率高的组合构件。严格控制坠砣重量误差,总误差控制在±1 % 。
(4) 整体吊弦的制作安装误差控制
按照整体吊弦计算程序,采集测量、设计数据,经电脑计算,以施工表形式下发施工队。制作前,将青铜绞线进行预拉,预拉张力为115～210 kN , 预拉线不得收卷,直接用于下料。压制时吊弦线一定要穿至压接孔的根部,吊弦一端压制好后,对比施工表长度,再压制另一端,然后校核长度,误差控制在±2 mm 。采用换算式测量尺或激光测量仪,检验接触线高度,检验误差控制在±10 mm 。
7 安全措施
(1) 作业车上作业平台升降、转动应正常,各部照明设备要齐全,作业台与司机的通讯联络通畅,线盘制动器制动可靠,紧线装置正常。
(2) 起锚、终锚时的线夹安装严格按技术交底做好,以免紧线时承力索拉脱。
(3) 放线时,作业平台无特殊情况不得任意升降, 台上作业人员应时刻注意空中有无障碍,以免发生意外。遇有桥梁、隧道时应提前做好准备,及时降低作业台高度。
(4) 曲线段放线时,施工人员应站在曲线外侧作业,以免脱线伤人。
(5) 线盘监护人员应随时注意线盘的运转情况,线盘末段应固定牢固,发现异常迅速报告。
(6) 紧线过程中巡视人员应密切监视线索及支柱动态,发生线索在滑轮中脱落、卡住等情况,立即报告给指挥人员。紧线时紧线器应安装牢固,避免滑脱。紧线时作业车要保持原位不动,长大坡道处紧线时,应用铁靴制动。
(7) 驻站联络员与现场随时保持联系,若封锁时间内不能完成任务,驻站联络员要及时向车站调度员申请延时。
(8) 区间防护员在超拉锚段两侧防护,距离在1 km 以上。
(9) 落锚完毕后,巡视各悬挂点无安全隐患,人员方可撤离。
8 效益分析
接触网上部结构整体到位施工能极大提高劳动生产率,减少大量常见的返工返调工作,改善弓网关系, 接触网上部结构整体到位施工安装技术在内昆线接触网工程。
