高速鐵路既有線接觸網(wǎng)改造施工方法探討

高速鐵路既有線接觸網(wǎng)改造施工方法探討

隨著鐵路運輸生產(chǎn)布局的不斷發(fā)展，既有線接觸網(wǎng)的改造項目日益增加，不僅有200-250km速度的鐵路線電氣化鐵路也是一個新建的施工區(qū)。如何根據(jù)鐵路運輸生產(chǎn)的需要迅速合理地改造和連接鐵路的現(xiàn)有線接觸網(wǎng)，是每個接觸網(wǎng)技術(shù)人員深入思考的問題。由于我國鐵路行車組織采用晝夜不間斷運輸方式,因此,高速鐵路既有接觸網(wǎng)的改擴建施工只能利用停電天窗(“V”停,垂停)進行。每次施工完畢,接觸網(wǎng)必須保證正常運營。受停電天窗時間短、交叉干擾因素多、施工程序復雜、施工外部條件多變等因素的影響,高速鐵路既有接觸網(wǎng)的改擴建施工與新建接觸網(wǎng)施工相比,在施工組織、施工工藝、施工方法等方面都更為復雜嚴謹。1天氣形勢分析國內(nèi)既有電氣化鐵路大多是繁忙干線,行車密度大,客貨運量巨大,由于施工不慎導致中斷行車的后果十分嚴重。高速鐵路既有線接觸網(wǎng)更只有夜間封閉作業(yè)施工天窗條件,且施工要求標準高,天窗點時間短及控制嚴格,停電干擾因素多,尤其在鐵路樞紐地區(qū)的分片分區(qū)域停電施工中安全管理難度極大。因此,高速鐵路既有線咽喉區(qū)道岔改造、上下行正線同時停電接觸網(wǎng)改造、以及既有站場接觸網(wǎng)過渡改造等項目是接觸網(wǎng)改造的難點。難點主要體現(xiàn)在天窗點內(nèi)站場硬橫跨更換、更換整個錨段接觸網(wǎng)、線路撥接及接觸網(wǎng)撥移、交分或無交分道岔改造、絕緣關節(jié)或非絕緣關節(jié)改移、關節(jié)式分相改造、多專業(yè)配合大封鎖施工等。所以在施工前必須充分考慮高速鐵路既有接觸網(wǎng)改造中的各項施工困難,以施工組織為出發(fā)點,在施工過渡階段對接觸網(wǎng)進行合理優(yōu)化,確保既有接觸網(wǎng)改造順利實施。2施工方案編制針對高速鐵路既有接觸網(wǎng)改造工程中的各類困難因素和施工難點,技術(shù)人員需要在符合國內(nèi)《高速鐵路電力牽引供電工程施工技術(shù)指南》及驗收標準的基礎上,在保證施工安全的前提下,優(yōu)化組合,多方案比選,結(jié)合現(xiàn)場實際情況開展施工方案編制。近年來多次參與既有線接觸網(wǎng)改造的施工工作,對高速鐵路既有接觸網(wǎng)改造有以下幾方面淺析:2.1剩余半錨段接觸網(wǎng)改造要提高既有線施工工作效率,加快既有線改造進度,則需盡量減少既有線改造的工作量,各專業(yè)配合商改編制改造施工方案,力求節(jié)時、高效、銜接緊密、降低互相干擾及影響。在高速鐵路既有站場接觸網(wǎng)改造施工中,經(jīng)常會遇到接觸網(wǎng)改錨撥移情況,在不影響施工運營基礎上,根據(jù)制定的可行性施工方案,改造股道與區(qū)間新建股道一起開通前提下,可暫時將改建部分股道停運,鐵路運營線路開通撥接后股道,而接觸網(wǎng)只需改錨撥移半個錨段,即可滿足要求,剩余半錨段接觸網(wǎng)可在天窗內(nèi)拆除,待區(qū)間施工開通時同步實施。施工實例如圖1所示。圖1為2011年合肥樞紐南環(huán)線長安集站改造時,站場合肥方向側(cè)進行線路改造、電氣化接觸網(wǎng)掛網(wǎng)示意圖。根據(jù)改造要求,合肥側(cè)下行線3道延長與合武繞行下行線撥接,原合武繞行下行I道斷開接新建合肥樞紐南環(huán)線下行線,下行線增加新建5道并電化。I-3錨段縮錨改移至硬橫跨*85#-*86#中*86#支柱上,在既有157#、158#支柱股道對面組立一根支柱d5,且在*92-*97間增加一組過渡硬橫跨d3-d4,將過渡工程與正式工程相結(jié)合施工,即可滿足股道撥移過渡條件。而無需重新架設一個錨段接觸網(wǎng),既節(jié)省了時間,減小了工作量,又減少了施工費用。如果按以往施工經(jīng)驗在既有154#、155#旁邊需重新澆制兩組雙線路腕臂基礎,并安裝組立雙線路腕臂鋼柱,且既有157#、158#對面均需組立過渡支柱,撥接接觸網(wǎng)和鋪架撥軌互相影響,撥接過渡完成后還要將過渡支柱拆除。增加了施工天窗及施工費用。對于站改后既有渡線道岔拆除,相應接觸網(wǎng)也需拆除,而在站改施工前,新建道岔未插鋪情況,既有渡線仍在運營,施工中采取永臨結(jié)合方式,先將新建硬橫跨支柱組立施工完,將既有下錨改延錨或縮錨至新建支柱上。既保證了過渡運營,也提高了施工進度和效率。如圖2,在新道岔未啟用前,既有15#、13#道岔未拆除,渡2延錨至新建硬橫跨支柱*41#,待站改拆除15#、13#道岔,接觸網(wǎng)拆除渡2錨段。2.2接觸網(wǎng)停機方案在接觸網(wǎng)封鎖線路停電要點施工作業(yè)中,上下行線分別停電的天窗點施工(也叫“V形天窗作業(yè)”)比上下行線同時停電的天窗點施工(也叫“垂直天窗作業(yè)”)影響范圍要小得多,且施工時間長?！爸鹫綱停”比以供電臂為停電單元的“V?！钡氖┕び绊懛秶　Ｒ虼?改造施工中新增加的接觸懸掛應盡量避免跨越正線,盡量不使用“垂直天窗”,多使用“V形天窗”。如圖3所示。圖3顯示了某站高速鐵路電氣化改造工程咽喉區(qū)接觸網(wǎng)情況,因新增加30#、32#道岔,按設計需重新架設施工新渡1錨段接觸網(wǎng),而施工時必須“垂直停電天窗”方可進行接觸網(wǎng)架設換線,這樣不僅新架設接觸網(wǎng)新渡1錨段,還需在同一天窗內(nèi)拆除既有渡1錨段,且新渡1錨段必須在天窗點結(jié)束前達到開通送電條件,工作量大,需要時間長,“垂直停電天窗”又比“V型停電天窗”時間短很多,一般情況,“垂直停電天窗”1小時,如此大工作量,能否完成還是問題,對既有接觸網(wǎng)的影響范圍也大,而且新增接觸網(wǎng)線路跨越了上下行正線,改造施工中需要對全站及同一供電臂上相鄰各站及區(qū)間的所有接觸網(wǎng)停電,停電影響范圍廣,對運輸?shù)母蓴_極大。而施工中,如采用僅施工一半渡線,即利用“V型停電天窗”架設過渡2錨段,天窗內(nèi)調(diào)整到位,滿足送點開通條件,待下個天窗采用“垂直停電天窗”在分段絕緣器處連接,即可保證安全優(yōu)質(zhì)完成任務,又可以節(jié)省半個錨段接觸網(wǎng)施工,完全符合運營要求。該施工方法有效避免了新增接觸網(wǎng)穿越上下行正線,施工組織過程中使用“V形天窗”停電作業(yè),分段施工又保證了安全開通,即使另外使用“垂直天窗”,也縮短了施工時間,且節(jié)省了勞動力及材料等,大大減少了對既有線的干擾,確保了安全開通。2.3節(jié)省施工中的造價高速鐵路過渡工程施工中采用永臨結(jié)合方式,可以大大節(jié)省施工中的工程量和工程投資。如對站場改造插鋪道岔、線路撥移、增加股道改造時,常常需要澆制過渡基礎,組立過渡支柱,架設過渡接觸網(wǎng)。2.3.1支柱或裝置懸掛安裝a.充分利用既有接觸網(wǎng)設備,部分地段采用新建工程一次安裝到位,特殊地段采用臨時過渡支柱(或裝置)懸掛安裝既有接觸網(wǎng),并盡可能地維持原狀,確保設備運營安全。b.施工過程中過渡工程與新建工程往往同時存在,實用性和靈活性較強,同時也可大大減少施工工作量。c.施工全過程勞力及機械投入均衡,過渡材料及方式較為簡單,施工生產(chǎn)便于管理。2.3.2施工過渡工程a.充分了解現(xiàn)場,根據(jù)建設單位及其他相關單位的施工要求,制定并優(yōu)化施工過渡方案,采用合理的、科學的作業(yè)程序,確保施工生產(chǎn)流暢、安全,并盡可能一次達標。b.施工干擾相對較小的,原則上利用既有設備(或材料)或者改變安裝形式,盡可能少采用過渡工程;線路改造影響較大的,采用新建工程一次安裝到位;特殊困難地段,設置過渡工程,并盡可能一次過渡到位,避免二次過渡。c.永臨結(jié)合過渡工程應滿足既有設備運營條件。d.過渡工程投入的勞力及機械較為集中,投入運營的時間跨度不宜過長。2.3.3既有接觸網(wǎng)支柱清理方案2.3.3.1線路換側(cè)引起的接觸網(wǎng)過渡工程線路換側(cè)地段,由于新建線路與既有線路相連接,部分既有接觸網(wǎng)支柱影響新建線路的行車安全,線路撥移前需對新建及既有接觸網(wǎng)進行臨時過渡施工,確保線路換側(cè)后線路正常運營。如圖4所示。為了保證新建線路的正常鋪設,同時維持既有接觸網(wǎng)原狀,確保既有線路的行車安全,需預先拆除部分既有接觸網(wǎng)支柱。既有支柱的拆除可采用如下過渡方案:a.線路撥移量較小地段,盡可能利用新建支柱,在新建支柱上安裝長腕臂或平腕臂加腕臂支撐(CX≯4m的支柱均可采用平腕臂作過渡),將既有接觸網(wǎng)倒裝至過渡腕臂上,拆除影響線路鋪設既有支柱及其腕臂懸掛裝置。b.線路撥移量較大地段,在既有支柱對側(cè)設置單根腕臂支柱作過渡。(如圖4所示)c.線路撥移量較大的特殊地段,可設置雙線路腕臂支柱作過渡。2.3.3.2線路撥接前新建接觸網(wǎng)必須架設到位,架線前應預先設置過渡錨柱。為了盡可能地利用既有接觸網(wǎng),降低工程成本,同時方便線路撥接時新舊接觸網(wǎng)順利對接,過渡錨柱盡可能地設置在線路撥接口。同時,應考慮錨柱盡可能地利用既有支柱。2.3.3.3絕緣距離不足的施工區(qū)段,應在作業(yè)范圍兩端對既有接觸網(wǎng)安裝硅膠絕緣子進行電分段,并懸掛接觸網(wǎng)終端標志牌。2.3.4新舊接觸網(wǎng)過渡方案隨著鐵路運輸要求日益提高,既有接觸網(wǎng)線材往往不能滿足運營要求,需更換既有線材。為了保證既有線路運營安全,同時滿足換線施工需要,對新建接觸網(wǎng)采用“逐段降低、逐段調(diào)整”的方法進行調(diào)整,在調(diào)整區(qū)段既有接觸網(wǎng)采用吊弦或鐵線臨時抬高(約200mm以上),新舊接觸網(wǎng)相交區(qū)段按照“錨段關節(jié)”形式進行過渡調(diào)整,并安裝過渡錨段電連接(如圖5)。以此類推,逐段調(diào)整新建接觸網(wǎng),最終全部利用新建接觸網(wǎng)。2.3.5收入點支柱位置及布置根據(jù)車站站改要求,車站咽喉區(qū)需插入新建道岔,部分既有道岔需拆除,站場部分站線有效長度需延長,并且部分地段站線線路中心也隨之改變,等等?？傊?車站咽喉區(qū)為接觸網(wǎng)過渡工程最為集中,過渡類型最為復雜的地段。采用永臨結(jié)合的原則,合理布置支柱位置,可大大減少過渡工程數(shù)量。咽喉區(qū)接觸網(wǎng)過渡工程主要表現(xiàn)在如下幾方面:a.新增道岔采用單根H型鋼柱作過渡,支柱可設置在線路外側(cè)或兩線之間,支柱的設置應一次到位,避免發(fā)生二次過渡。對于大限界道岔,采用硬橫跨或雙線路腕臂作過渡。b.為配合線下鋪軌工程施工,部分接觸網(wǎng)支柱應盡量提前拆除。硬橫跨支柱的拆除,可考慮將新建硬橫跨組立架設,倒網(wǎng)拆除既有硬橫跨;單根支柱的拆除,可考慮利用既有或新建硬橫跨增設吊柱,懸掛新建接觸網(wǎng)。2.3.6原有接觸網(wǎng)過渡方案既有電氣化改造中接觸網(wǎng)本身存在著大量過渡工程,尤其在施工較為集中的車站。a.新增股道及道岔導致既有絕緣關節(jié)改移或非絕緣關節(jié)改移,采用新建架設硬橫梁或線間距足夠情況組立新支柱,倒網(wǎng)撥移,拆除既有支柱,打開鋪架通道。b.因既有接觸網(wǎng)拉線影響,新建支柱無法立桿。采用的過渡方案主要有:盡量改移既有拉線下錨角度,但夾角偏差不得超過3°,確保拉線不影響新建支柱;改移既有接觸網(wǎng)下錨位置(改延錨或縮錨至鄰近既有支柱),拆除下錨拉線。c.既有接觸網(wǎng)與新設支柱絕緣距離往往不足,需對下錨繩或中錨繩安裝復合絕緣子進行電分段。d.新架接觸網(wǎng)往往與既有接觸網(wǎng)同時存在,并在某些部位相交。為保證接觸網(wǎng)工程的正常進行,同時不得影響既有行車安全,采用“道岔”方式進行調(diào)整作過渡,并安裝高速線岔和電連接。2.3.7系統(tǒng)運行壓力車站新引入的正線往往較長,并且接觸網(wǎng)架設需多次穿線,占用線路時間較長(約2~3小時),給鐵路運營造成相當大的壓力。在施工實踐中,將承力索、接觸線分開架設換線,即能降低安全事故發(fā)生,又可保證天窗結(jié)束接觸網(wǎng)設備的正常運行。2.4緣錨段鋼能施工采用新材料、新工藝也能提高改造工程的效率,為高速鐵路既有線接觸網(wǎng)改造施工帶來便利。如路基、橋梁支柱均采用H型鋼柱,橋梁兩端腕臂均采用復合型絕緣子,可大大減輕接觸懸掛的重量,防止異物墜落順壞腕臂絕緣子,改善污閃性能;關節(jié)下錨及上下行電分段處均采用硅橡膠絕緣子,輕便耐用,在絕緣錨段關節(jié)轉(zhuǎn)換柱處亦采用硅橡膠絕緣子,既節(jié)省空間,又便于施工。高速鐵路附加導線下錨,采用預絞式導線耐張線夾,施工簡便、易學、實用。硬橫跨及硬橫梁測量采用全站儀測量定位及確定長度,確保了橫梁長度準確性,避免了用鋼卷尺測量誤差,解決了鋼卷尺測量容易產(chǎn)生連軌造成紅光帶問題。采用立桿吊雙吊索起吊硬橫梁及25T立桿吊起吊超跨距長度硬橫梁施工方法,天窗內(nèi)組裝硬橫梁,橫梁兩側(cè)“人”字拉保護形式進行硬橫梁架設,確保了在既有接觸網(wǎng)和正饋線、保護線間架設硬橫梁的安全性,克服了大跨度硬橫梁在既有線停電天窗內(nèi)施工難度。取得了良好效果。利用Ex