高速鐵路既有線接觸網(wǎng)改造施工方法探討

隨著鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)布局的不斷發(fā)展，既有線接觸網(wǎng)的改造項(xiàng)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(gè)新建的施工區(qū)。如何根據(jù)鐵路運(yùn)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(gè)接觸網(wǎng)技術(shù)人員深入思考的問(wèn)題。由于我國(guó)鐵路行車組織采用晝夜不間斷運(yùn)輸方式,因此,高速鐵路既有接觸網(wǎng)的改擴(kuò)建施工只能利用停電天窗(“V”停,垂停)進(jìn)行。每次施工完畢,接觸網(wǎng)必須保證正常運(yùn)營(yíng)。受停電天窗時(shí)間短、交叉干擾因素多、施工程序復(fù)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(kuò)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(fù)雜嚴(yán)謹(jǐn)。1天氣形勢(shì)分析國(guó)內(nèi)既有電氣化鐵路大多是繁忙干線,行車密度大,客貨運(yùn)量巨大,由于施工不慎導(dǎo)致中斷行車的后果十分嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)高,天窗點(diǎn)時(shí)間短及控制嚴(yán)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(shí)停電接觸網(wǎng)改造、以及既有站場(chǎng)接觸網(wǎng)過(guò)渡改造等項(xiàng)目是接觸網(wǎng)改造的難點(diǎn)。難點(diǎn)主要體現(xiàn)在天窗點(diǎn)內(nèi)站場(chǎng)硬橫跨更換、更換整個(gè)錨段接觸網(wǎng)、線路撥接及接觸網(wǎng)撥移、交分或無(wú)交分道岔改造、絕緣關(guān)節(jié)或非絕緣關(guān)節(jié)改移、關(guān)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(xiàng)施工困難,以施工組織為出發(fā)點(diǎn),在施工過(guò)渡階段對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行合理優(yōu)化,確保既有接觸網(wǎng)改造順利實(shí)施。2施工方案編制針對(duì)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(diǎn),技術(shù)人員需要在符合國(guó)內(nèi)《高速鐵路電力牽引供電工程施工技術(shù)指南》及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)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(chǎng)實(shí)際情況開(kāi)展施工方案編制。近年來(lái)多次參與既有線接觸網(wǎng)改造的施工工作,對(duì)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(jìn)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(shí)、高效、銜接緊密、降低互相干擾及影響。在高速鐵路既有站場(chǎng)接觸網(wǎng)改造施工中,經(jīng)常會(huì)遇到接觸網(wǎng)改錨撥移情況,在不影響施工運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)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(kāi)通前提下,可暫時(shí)將改建部分股道停運(yùn),鐵路運(yùn)營(yíng)線路開(kāi)通撥接后股道,而接觸網(wǎng)只需改錨撥移半個(gè)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(kāi)通時(shí)同步實(shí)施。施工實(shí)例如圖1所示。圖1為2011年合肥樞紐南環(huán)線長(zhǎng)安集站改造時(shí),站場(chǎng)合肥方向側(cè)進(jìn)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(zhǎng)與合武繞行下行線撥接,原合武繞行下行I道斷開(kāi)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(duì)面組立一根支柱d5,且在*92-*97間增加一組過(guò)渡硬橫跨d3-d4,將過(guò)渡工程與正式工程相結(jié)合施工,即可滿足股道撥移過(guò)渡條件。而無(wú)需重新架設(shè)一個(gè)錨段接觸網(wǎng),既節(jié)省了時(shí)間,減小了工作量,又減少了施工費(fèi)用。如果按以往施工經(jīng)驗(yàn)在既有154#、155#旁邊需重新澆制兩組雙線路腕臂基礎(chǔ),并安裝組立雙線路腕臂鋼柱,且既有157#、158#對(duì)面均需組立過(guò)渡支柱,撥接接觸網(wǎng)和鋪架撥軌互相影響,撥接過(guò)渡完成后還要將過(guò)渡支柱拆除。增加了施工天窗及施工費(fèi)用。對(duì)于站改后既有渡線道岔拆除,相應(yīng)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(yùn)營(yíng),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(guò)渡運(yùn)營(yíng),也提高了施工進(jìn)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(jī)方案在接觸網(wǎng)封鎖線路停電要點(diǎn)施工作業(yè)中,上下行線分別停電的天窗點(diǎn)施工(也叫“V形天窗作業(yè)”)比上下行線同時(shí)停電的天窗點(diǎn)施工(也叫“垂直天窗作業(yè)”)影響范圍要小得多,且施工時(shí)間長(zhǎng)?！爸鹫綱?！北纫怨╇姳蹫橥ｋ妴卧摹癡?！钡氖┕び绊懛秶?。因此,改造施工中新增加的接觸懸掛應(yīng)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(shè)計(jì)需重新架設(shè)施工新渡1錨段接觸網(wǎng),而施工時(shí)必須“垂直停電天窗”方可進(jìn)行接觸網(wǎng)架設(shè)換線,這樣不僅新架設(shè)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(diǎn)結(jié)束前達(dá)到開(kāi)通送電條件,工作量大,需要時(shí)間長(zhǎng),“垂直停電天窗”又比“V型停電天窗”時(shí)間短很多,一般情況,“垂直停電天窗”1小時(shí),如此大工作量,能否完成還是問(wèn)題,對(duì)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(duì)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(duì)運(yùn)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(shè)過(guò)渡2錨段,天窗內(nèi)調(diào)整到位,滿足送點(diǎn)開(kāi)通條件,待下個(gè)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(wù),又可以節(jié)省半個(gè)錨段接觸網(wǎng)施工,完全符合運(yùn)營(yíng)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(guò)程中使用“V形天窗”停電作業(yè),分段施工又保證了安全開(kāi)通,即使另外使用“垂直天窗”,也縮短了施工時(shí)間,且節(jié)省了勞動(dòng)力及材料等,大大減少了對(duì)既有線的干擾,確保了安全開(kāi)通。2.3節(jié)省施工中的造價(jià)高速鐵路過(guò)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(duì)站場(chǎng)改造插鋪道岔、線路撥移、增加股道改造時(shí),常常需要澆制過(guò)渡基礎(chǔ),組立過(guò)渡支柱,架設(shè)過(guò)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(shè)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(shí)過(guò)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(shè)備運(yùn)營(yíng)安全。b.施工過(guò)程中過(guò)渡工程與新建工程往往同時(shí)存在,實(shí)用性和靈活性較強(qiáng),同時(shí)也可大大減少施工工作量。c.施工全過(guò)程勞力及機(jī)械投入均衡,過(guò)渡材料及方式較為簡(jiǎn)單,施工生產(chǎn)便于管理。2.3.2施工過(guò)渡工程a.充分了解現(xiàn)場(chǎng),根據(jù)建設(shè)單位及其他相關(guān)單位的施工要求,制定并優(yōu)化施工過(guò)渡方案,采用合理的、科學(xué)的作業(yè)程序,確保施工生產(chǎn)流暢、安全,并盡可能一次達(dá)標(biāo)。b.施工干擾相對(duì)較小的,原則上利用既有設(shè)備(或材料)或者改變安裝形式,盡可能少采用過(guò)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(shè)置過(guò)渡工程,并盡可能一次過(guò)渡到位,避免二次過(guò)渡。c.永臨結(jié)合過(guò)渡工程應(yīng)滿足既有設(shè)備運(yùn)營(yíng)條件。d.過(guò)渡工程投入的勞力及機(jī)械較為集中,投入運(yùn)營(yíng)的時(shí)間跨度不宜過(guò)長(zhǎng)。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(guò)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(duì)新建及既有接觸網(wǎng)進(jìn)行臨時(shí)過(guò)渡施工,確保線路換側(cè)后線路正常運(yùn)營(yíng)。如圖4所示。為了保證新建線路的正常鋪設(shè),同時(shí)維持既有接觸網(wǎng)原狀,確保既有線路的行車安全,需預(yù)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(guò)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(zhǎng)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(guò)渡),將既有接觸網(wǎng)倒裝至過(guò)渡腕臂上,拆除影響線路鋪設(shè)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(duì)側(cè)設(shè)置單根腕臂支柱作過(guò)渡。(如圖4所示)c.線路撥移量較大的特殊地段,可設(shè)置雙線路腕臂支柱作過(guò)渡。2.3.3.2線路撥接前新建接觸網(wǎng)必須架設(shè)到位,架線前應(yīng)預(yù)先設(shè)置過(guò)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(shí)方便線路撥接時(shí)新舊接觸網(wǎng)順利對(duì)接,過(guò)渡錨柱盡可能地設(shè)置在線路撥接口。同時(shí),應(yīng)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(yīng)在作業(yè)范圍兩端對(duì)既有接觸網(wǎng)安裝硅膠絕緣子進(jìn)行電分段,并懸掛接觸網(wǎng)終端標(biāo)志牌。2.3.4新舊接觸網(wǎng)過(guò)渡方案隨著鐵路運(yùn)輸要求日益提高,既有接觸網(wǎng)線材往往不能滿足運(yùn)營(yíng)要求,需更換既有線材。為了保證既有線路運(yùn)營(yíng)安全,同時(shí)滿足換線施工需要,對(duì)新建接觸網(wǎng)采用“逐段降低、逐段調(diào)整”的方法進(jìn)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(shí)抬高(約200mm以上),新舊接觸網(wǎng)相交區(qū)段按照“錨段關(guān)節(jié)”形式進(jìn)行過(guò)渡調(diào)整,并安裝過(guò)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(diǎn)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(chǎng)部分站線有效長(zhǎng)度需延長(zhǎng),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(guò)渡工程最為集中,過(guò)渡類型最為復(fù)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(guò)渡工程數(shù)量。咽喉區(qū)接觸網(wǎng)過(guò)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(guò)渡,支柱可設(shè)置在線路外側(cè)或兩線之間,支柱的設(shè)置應(yīng)一次到位,避免發(fā)生二次過(guò)渡。對(duì)于大限界道岔,采用硬橫跨或雙線路腕臂作過(guò)渡。b.為配合線下鋪軌工程施工,部分接觸網(wǎng)支柱應(yīng)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(shè),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(shè)吊柱,懸掛新建接觸網(wǎng)。2.3.6原有接觸網(wǎng)過(guò)渡方案既有電氣化改造中接觸網(wǎng)本身存在著大量過(guò)渡工程,尤其在施工較為集中的車站。a.新增股道及道岔導(dǎo)致既有絕緣關(guān)節(jié)改移或非絕緣關(guān)節(jié)改移,采用新建架設(shè)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(kāi)鋪架通道。b.因既有接觸網(wǎng)拉線影響,新建支柱無(wú)法立桿。采用的過(guò)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(guò)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(shè)支柱絕緣距離往往不足,需對(duì)下錨繩或中錨繩安裝復(fù)合絕緣子進(jìn)行電分段。d.新架接觸網(wǎng)往往與既有接觸網(wǎng)同時(shí)存在,并在某些部位相交。為保證接觸網(wǎng)工程的正常進(jìn)行,同時(shí)不得影響既有行車安全,采用“道岔”方式進(jìn)行調(diào)整作過(guò)渡,并安裝高速線岔和電連接。2.3.7系統(tǒng)運(yùn)行壓力車站新引入的正線往往較長(zhǎng),并且接觸網(wǎng)架設(shè)需多次穿線,占用線路時(shí)間較長(zhǎng)(約2~3小時(shí)),給鐵路運(yùn)營(yíng)造成相當(dāng)大的壓力。在施工實(shí)踐中,將承力索、接觸線分開(kāi)架設(shè)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(shè)備的正常運(yùn)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(lái)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(fù)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(guān)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(guān)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(dǎo)線下錨,采用預(yù)絞式導(dǎo)線耐張線夾,施工簡(jiǎn)便、易學(xué)、實(shí)用。硬橫跨及硬橫梁測(cè)量采用全站儀測(cè)量定位及確定長(zhǎng)度,確保了橫梁長(zhǎng)度準(zhǔn)確性,避免了用鋼卷尺測(cè)量誤差,解決了鋼卷尺測(cè)量容易產(chǎn)生連軌造成紅光帶問(wèn)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(zhǎng)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(hù)形式進(jìn)行硬橫梁架設(shè),確保了在既有接觸網(wǎng)和正饋線、保護(hù)線間架設(shè)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