高速鐵路既有線接觸網改造施工方法探討

高速鐵路既有線接觸網改造施工方法探討

隨著鐵路運輸生產布局的不斷發(fā)展，既有線接觸網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)鐵路運輸生產的需要迅速合理地改造和連接鐵路的現(xiàn)有線接觸網，是每個接觸網技術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的改擴建施工與新建接觸網施工相比,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改造、以及既有站場接觸網過渡改造等項目是接觸網改造的難點。難點主要體現(xiàn)在天窗點內站場硬橫跨更換、更換整個錨段接觸網、線路撥接及接觸網撥移、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進行合理優(yōu)化,確保既有接觸網改造順利實施。2施工方案編制針對高速鐵路既有接觸網改造工程中的各類困難因素和施工難點,技術人員需要在符合國內《高速鐵路電力牽引供電工程施工技術指南》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改造的施工工作,對高速鐵路既有接觸網改造有以下幾方面淺析:2.1剩余半錨段接觸網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改造施工中,經常會遇到接觸網改錨撥移情況,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,而接觸網只需改錨撥移半個錨段,即可滿足要求,剩余半錨段接觸網可在天窗內拆除,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,站場合肥方向側進行線路改造、電氣化接觸網掛網示意圖。根據(jù)改造要求,合肥側下行線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,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,接觸網拆除渡2錨段。2.2接觸網停機方案在接觸網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,而施工時必須“垂直停電天窗”方可進行接觸網架設換線,這樣不僅新架設接觸網新渡1錨段,還需在同一天窗內拆除既有渡1錨段,且新渡1錨段必須在天窗點結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,對既有接觸網的影響范圍也大,而且新增接觸網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,天窗內調整到位,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)質完成任務,又可以節(jié)省半個錨段接觸網施工,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。2.3.1支柱或裝置懸掛安裝a.充分利用既有接觸網設備,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,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既有接觸網支柱清理方案2.3.3.1線路換側引起的接觸網過渡工程線路換側地段,由于新建線路與既有線路相連接,部分既有接觸網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進行臨時過渡施工,確保線路換側后線路正常運營。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,降低工程成本,同時方便線路撥接時新舊接觸網順利對接,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安裝硅膠絕緣子進行電分段,并懸掛接觸網終端標志牌。2.3.4新舊接觸網過渡方案隨著鐵路運輸要求日益提高,既有接觸網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,對新建接觸網采用“逐段降低、逐段調整”的方法進行調整,在調整區(qū)段既有接觸網采用吊弦或鐵線臨時抬高(約200mm以上),新舊接觸網相交區(qū)段按照“錨段關節(jié)”形式進行過渡調整,并安裝過渡錨段電連接(如圖5)。以此類推,逐段調整新建接觸網,最終全部利用新建接觸網。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)為接觸網過渡工程最為集中,過渡類型最為復雜的地段。采用永臨結合的原則,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。2.3.6原有接觸網過渡方案既有電氣化改造中接觸網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,倒網撥移,拆除既有支柱,打開鋪架通道。b.因既有接觸網拉線影響,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.新架接觸網往往與既有接觸網同時存在,并在某些部位相交。為保證接觸網工程的正常進行,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,又可保證天窗結束接觸網設備的正常運行。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,天窗內組裝硬橫梁,橫梁兩側“人”字拉保護形式進行硬橫梁架設,確保了在既有接觸網和正饋線、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施工難度。取得了良好效果。利用Ex