城市軌道交通防迷流系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝施工工法

丁晉春

(中鐵電氣化局第一工程有限公司,100070,北京∥高級(jí)工程師)

防止雜散電流的產(chǎn)生和預(yù)防雜散電流危害的工程,即為防迷流工程。通過(guò)對(duì)雜散電流的監(jiān)測(cè)為防迷流提供數(shù)據(jù)依據(jù),是雜散電流防護(hù)的基礎(chǔ)工程。我處自施工上海軌道交通3號(hào)線和5號(hào)線防迷流工程開(kāi)始,一直注重防迷流工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的安裝和測(cè)試研究,總結(jié)出了一套施工方法,包括參比電極的安裝、接線盒的安裝、電位測(cè)量箱的安裝等。

對(duì)于軌道交通線雜散電流的防護(hù),我國(guó)現(xiàn)階段還沒(méi)有施工和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此,在確定參比電極的形狀和大小時(shí),施工單位應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,充分考慮軌道交通線高架橋、隧道盾構(gòu)、地下車站等位置結(jié)構(gòu)的不同,向設(shè)計(jì)方提供現(xiàn)場(chǎng)安裝位置的結(jié)構(gòu)情況,一起研究符合現(xiàn)場(chǎng)安裝的參比電極,保證施工時(shí)能順利地安裝操作。

1 工法特點(diǎn)

(1)該工藝方法具有系統(tǒng)性,適用于城市軌道交通系統(tǒng)地面段區(qū)間、高架橋區(qū)間、隧道區(qū)間、車站等的參比電極、電位測(cè)量箱、接線盒的安裝。

(2)使用專項(xiàng)工具(水鉆),對(duì)工程質(zhì)量有較高的保證。

(3)施工作業(yè)面大,在參比電極、接線盒等設(shè)備安裝時(shí),可合理安排人員、工機(jī)具的使用,提高工程效率,保證施工安全。

2 使用范圍

(1)使用于城市軌道交通直流供電系統(tǒng)中,對(duì)雜散電流防護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中高架橋區(qū)間、隧道盾構(gòu)區(qū)間、車站等位置的雜散電流的監(jiān)測(cè)電極(Cu-CuSO2參比電極)的施工安裝。

(2)使用于城市軌道交通直流供電系統(tǒng)中,對(duì)雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軌道電位測(cè)試端子、排流銅端子、結(jié)構(gòu)鋼筋端子的接線電連接,接線盒、電位測(cè)量箱的安裝。

3 工藝原理

(1)在采用直流供電制式的城市軌道交通雜散電流防護(hù)系統(tǒng)中,利用參比電極對(duì)軌道電位測(cè)試端子、排流銅端子、結(jié)構(gòu)鋼筋端子等位置的電位進(jìn)行測(cè)量,確定雜散電流的多少,可為雜散電流的防護(hù)提供依據(jù)。雜散電流監(jiān)測(cè)是電位分析法的具體應(yīng)用。電位分析法是利用化學(xué)電池內(nèi)電極電位與周圍溶液或環(huán)境中某種組分濃度的對(duì)比關(guān)系,實(shí)現(xiàn)電位的定量測(cè)定。在測(cè)量電位時(shí),選取的一支電極電位值恒定的、提供測(cè)量電位標(biāo)準(zhǔn)的電極稱為參比電極。

(2)本工藝介紹的參比電極(Cu-CuSO2參比電極),在上海市城市軌道交通中已廣泛應(yīng)用。參比電極本身具有吸水能力,一次吸水后可連續(xù)正常工作3個(gè)月,在自然環(huán)境中一般依靠自然雨水來(lái)滿足工作需要。因此,在安裝時(shí)依據(jù)參比電極的安裝位置,采取了相應(yīng)的措施。高架橋參比電極一般安裝在高架區(qū)間走行軌的外側(cè)橋面,在安裝時(shí)采用降阻材料填充底部和細(xì)紗填充縫隙,使參比電極在有雨水時(shí)充分吸水,保證自然環(huán)境中的正常工作。地下車站一般安裝在走行軌道外的側(cè)墻上。隧道盾構(gòu)一般安裝在走行軌道的外側(cè)的管片灌漿孔內(nèi),保證參比電極的吸水孔(離子交換通道)安裝在管片和連續(xù)墻外側(cè)的土壤中,保證了參比電極的正常工作環(huán)境。

(3)在車站連續(xù)墻上安裝參比電極時(shí),由于要鑿穿車站連續(xù)墻及其防護(hù)層,容易產(chǎn)生流沙和滲水。采用速凝混凝土凝固鋼質(zhì)預(yù)埋件與連續(xù)墻安裝孔壁的縫隙、鉆孔時(shí)不打穿防護(hù)層的方法,可最大限度地防止不利情況出現(xiàn)。

(4)在隧道盾構(gòu)安裝參比電極,鉆孔時(shí)不打穿防護(hù)層,最大限度地防止出現(xiàn)流沙和滲水現(xiàn)象。

(5)在接線盒與參比電極、軌道電位測(cè)試端子、排流銅端子、結(jié)構(gòu)鋼筋端子等連接時(shí),要保證接線位置的距離和二次接線質(zhì)量,減少測(cè)量數(shù)值的誤差。

4 操作要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

完成對(duì)施工人員的崗前培訓(xùn)、施工用工機(jī)具的合格檢查、工程安裝設(shè)備的質(zhì)量檢查等工作,保證工程實(shí)施時(shí)的所有工作順利開(kāi)展。

4.2 施工測(cè)量

(1)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,對(duì)參比電極的安裝位置進(jìn)行定測(cè),保證定測(cè)位置的準(zhǔn)確性。依據(jù)參比電極的位置,定測(cè)接線盒的安裝位置,確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)鋼筋、排流端子和軌道扼流變壓器等的位置,其中扼流變壓器由信號(hào)專業(yè)施工安裝。

(2)電位測(cè)量箱盡量安裝在軌道交通車站站臺(tái)兩面的車站配電室內(nèi)。一般情況下,設(shè)計(jì)圖紙對(duì)具體安裝位置很少說(shuō)明,可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況而定。

4.3 參比電極的安裝

以車站參比電極的安裝為例,其安裝方法圖示見(jiàn)圖1。

圖1 車站參比電極的安裝方法圖示

(1)安裝前先將參比電極浸泡在水中24 h,測(cè)量其原始電位,以便將來(lái)做為監(jiān)測(cè)電位的參考比較。

(2)測(cè)量參比電極安裝配套鋼質(zhì)預(yù)埋件的外徑,同時(shí)了解車站連續(xù)墻的厚度,以此來(lái)選取打孔水鉆的型號(hào),保證安裝孔的內(nèi)徑比鋼質(zhì)預(yù)埋件的外徑大1 cm,安裝孔的深度比管片外水泥防護(hù)層的厚度少3～4 cm。一般情況下,管片外水泥防護(hù)層的厚度在1.4 m左右,在鉆孔時(shí)不打穿此防護(hù)層。

(3)鉆孔時(shí)盡量避開(kāi)車站連續(xù)墻的主鋼筋,用鉆子撬出水鉆鉆出的水泥塊,清理孔內(nèi)的雜物,保證孔內(nèi)清潔。

(4)安裝鋼質(zhì)預(yù)埋件前,先取防水速凝混凝土把安裝孔的外面抹平,在孔內(nèi)壁抹少量的防水速凝混凝土,保證鋼質(zhì)預(yù)埋件安裝時(shí),鋼質(zhì)預(yù)埋件與安裝孔壁之間、鋼質(zhì)預(yù)埋件法蘭盤與孔的外表面之間用防水速凝混凝土填實(shí)。

(5)用6個(gè)膨脹螺栓固定鋼質(zhì)預(yù)埋件,使混凝土凝固。

(6)依據(jù)鋼質(zhì)預(yù)埋件的深度,在參比電極體上安裝防水橡膠墊圈。在鋼質(zhì)預(yù)埋件法蘭盤的表面安裝防水橡膠墊圈。

(7)用鋼釬鑿穿車站連續(xù)墻和墻外的部分防護(hù)層,迅速把參比電極穿過(guò)鋼質(zhì)預(yù)埋件插入車站連續(xù)墻外的土質(zhì)層內(nèi),固定參比電極的固定螺栓,保證參比電極與鋼質(zhì)預(yù)埋件緊密固定。

(8)檢查參比電極的不銹鋼防護(hù)罩,接入監(jiān)測(cè)線。

4.4 導(dǎo)管和導(dǎo)線連接

(1)采用φ15的PVC(聚氯乙烯)管,從接線盒敷設(shè)到參比電極、軌道電位測(cè)試端子、排流網(wǎng)測(cè)試端子、主體結(jié)構(gòu)鋼筋測(cè)試端子等位置,在橋面用Ω型卡子固定。

(2)導(dǎo)線ZRBV-(1X2.5)mm2通過(guò)導(dǎo)管敷設(shè),電氣連接參比電極接線端子、軌道電位測(cè)試端子、排流網(wǎng)測(cè)試端子、主體結(jié)構(gòu)鋼筋測(cè)試端子到接線盒。

4.5 電位測(cè)試

通過(guò)電位測(cè)量箱,可以直接用表監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)鋼筋、排流端子和軌道等各點(diǎn)的電位。也可以利用數(shù)據(jù)采集儀,通過(guò)微機(jī)處理顯示電位曲線,來(lái)分析雜散電流的實(shí)際情況,為區(qū)間防迷流系統(tǒng)工程提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5 效益分析

(1)本工法在上海地區(qū)地下水和流沙較多的情況下,解決了隧道內(nèi)管片上和地下車站連續(xù)墻安裝參比電極時(shí)容易產(chǎn)生流沙和滲水的難題;一次安裝到位,基本解決了流沙和滲水情況的產(chǎn)生,具有較大的社會(huì)效益。

(2)解決了高架橋安裝的參比電極(Cu-CuSO2)容易少水而干死的難題;避免了定期加水的維修費(fèi)用,每年可減少人工費(fèi)4萬(wàn)元(按3人工費(fèi))、停車干擾費(fèi)用3萬(wàn)元。

(3)此工法工藝流程合理,安裝精度高,可一次安裝到位;能合理安排人員施工和采用小面積作業(yè),減少了施工工時(shí),降低工程費(fèi)用。

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