既有鐵路電氣化改造工程隧道剛性懸掛的施工技術(shù)

王清斌 通號（長沙）軌道交通控制技術(shù)有限公司

隨著近年來，我國鐵路事業(yè)飛速發(fā)展，面對鐵路的大面積提速及節(jié)能環(huán)保要求，既有鐵路增建電氣化改造速度也隨之加快，當(dāng)既有鐵路的隧道無法滿足接觸網(wǎng)柔性懸掛的技術(shù)要求時，剛性懸掛接觸網(wǎng)在電氣化鐵路隧道領(lǐng)域逐步得到廣泛應(yīng)用，焦柳鐵路懷化西至塘豹段電氣化改造工程低凈空隧道共計30.4 km，全部采用剛性懸掛接觸網(wǎng)。

1 隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)的組成及特點

1.1 剛性懸掛接觸網(wǎng)的組成

剛性懸掛接觸網(wǎng)是將接觸線鑲嵌在匯流排上的一種懸掛方式，依靠匯流排自身的剛性保持接觸線的恒定位置，使接觸線不因重力而產(chǎn)生馳度，最大程度利用有限的懸掛空間。剛性懸掛接觸網(wǎng)是由懸臂支撐裝置、匯流排及附件、中錨固定裝置、膨脹元件、剛?cè)徇^渡裝置及銀銅合金導(dǎo)線等組成。

1.2 剛性懸掛接觸網(wǎng)的特點

剛性懸掛接觸網(wǎng)具有占用空間小、日常維護(hù)少、安裝簡單、穩(wěn)定性好等特點。由于剛性懸掛接觸網(wǎng)彈性小、剛性強(qiáng)，且調(diào)整范圍有限，因此剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)對安裝精度的要求比柔性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)高。在安裝過程中，從施工測量到剛性懸掛接觸線調(diào)整到位，要嚴(yán)格控制每一道工序的施工質(zhì)量，實現(xiàn)一次安裝到位。

2 隧道剛性懸掛的關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1 隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)的施工流程

首先進(jìn)行既有隧道內(nèi)化學(xué)錨栓的植入，同時安裝隧內(nèi)吊柱。經(jīng)檢查吊柱及懸臂裝置安裝達(dá)標(biāo)后，開始安裝匯流排、接觸線架設(shè)、安裝膨脹接頭及精細(xì)調(diào)整等工作，如圖1 所示。

圖1 隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)的施工流程

2.2 隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)關(guān)鍵工序的施工技術(shù)

2.2.1 既有隧道化學(xué)錨栓植入及吊柱安裝

（1）根據(jù)測量記錄的既有隧道的拱頂數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)計導(dǎo)高和懸臂支撐裝置的長度，確定化學(xué)錨栓植入的位置，植入過程中，保證化學(xué)錨栓的間距、植入深度及垂直度（間距允許誤差±1 mm，植入深度允許誤差+10 mm，垂直度允許誤差±2%）。

（2）根據(jù)測量記錄的隧道類型、凈空高度、曲線外軌超高等數(shù)據(jù)，選擇相應(yīng)規(guī)格型號的吊柱；逐一對號安裝，按安裝點處的順線路方向的坡度值和超高值，調(diào)整吊柱傾角，用電子水平儀核實數(shù)據(jù)，使吊柱本體與軌面垂直（順線路方向不允許有誤差，垂線路方向角度誤差不超過±5°），如圖2 所示。

圖2 吊柱安裝示意圖

2.2.2 懸臂支撐安裝

懸臂支撐裝置用于剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)中夾持、固定匯流排，是整個系統(tǒng)中承上啟下的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)建成后運行效果起著至關(guān)重要的作用。它包括隧道吊柱、旋轉(zhuǎn)可調(diào)底座、絕緣子、調(diào)整底座及可調(diào)彈性懸掛線夾，如圖3 所示。

圖3 懸臂支撐裝置平面示意圖

（1）在安裝旋轉(zhuǎn)底座時，要根據(jù)設(shè)計導(dǎo)高及懸臂支撐裝置的高度，計算出底座的安裝高度；懸掛點加上工作負(fù)荷之后懸臂會有5 mm 左右的撓度。因此，底座安裝時可以略微提高5 mm。

（2）調(diào)整底座底孔與絕緣子法蘭孔分別對齊，轉(zhuǎn)動調(diào)整板上的長孔角度，用水平儀核實。保證調(diào)整板與軌面平行（允許誤差區(qū)間小于 0.3°，膨脹接頭相鄰懸掛點處調(diào)整板誤差0-0.1°），調(diào)整底座的水平度直接影響著懸掛線夾的彈性和匯流排的水平度。調(diào)整底座底安裝如圖4 所示。

圖4 調(diào)整底座底安裝示意圖

（3）根據(jù)拉出值數(shù)據(jù)確定可調(diào)懸掛線夾的預(yù)裝位置，把設(shè)計拉出值標(biāo)定在調(diào)整底座調(diào)整板上，松開連接底座上的緊固件，將連接底座從調(diào)節(jié)軸上旋出，將懸掛線夾定于標(biāo)記位置，連接底座重新旋入調(diào)節(jié)軸上（線夾初裝高度應(yīng)調(diào)整到底座與線夾本體間距 15 mm 處，為后期導(dǎo)高微調(diào)留出空間）。

2.2.3 匯流排安裝

匯流排是用于夾持、固定接觸線，承載和傳輸電能，通過自身鉗口彈性夾持接觸導(dǎo)線，主要包含有匯流排、中間接頭、剛?cè)徇^渡匯流排、夾緊力匯流排，具體安裝位置如圖5 所示。

圖5 匯流排安裝示意圖

（1）為了匯流排及膨脹接頭的安裝方便，匯流排安裝應(yīng)從中心錨結(jié)處開始，看見中心錨結(jié)點處懸臂呈 90°角度伸出，遠(yuǎn)離固定點處的懸臂呈偏移角度小于90°，中心錨結(jié)懸掛點為標(biāo)準(zhǔn)12 m 匯流排的正中間，匯流排中心對準(zhǔn)懸掛點中心，而后向兩側(cè)順序安裝。

（2）匯流排安裝時，根據(jù)設(shè)計給出的平均溫度值調(diào)整懸臂的偏移方向，在環(huán)境溫度高于平均值時，懸臂應(yīng)向膨脹接頭方向偏轉(zhuǎn)；環(huán)境溫度低于平均值時懸臂應(yīng)向中心錨結(jié)方向偏轉(zhuǎn)（隧道口側(cè)溫度變化明顯，加強(qiáng)注意）。

（3）曲線段安裝時，必須先安裝中間接頭，并將接頭螺栓緊固后，才能安裝相鄰懸掛線夾夾板并緊固，若順序相反，則易造成中間接頭無法安裝。

（4）安裝完畢后，匯流排應(yīng)卡在線夾本體卡槽中，保證兩側(cè)一致，匯流排受力均勻。必須檢查匯流排是否與軌面平行，避免日后出現(xiàn)導(dǎo)線偏磨。

2.2.4 接觸線架設(shè)

相對于柔性懸掛來說，剛性懸掛系統(tǒng)接觸線架設(shè)不僅是將接觸線放出，而且還要利用專用設(shè)備將接觸線嵌入?yún)R流排底部的夾線口內(nèi)，屬于無張力放線，相比之下對作業(yè)過程要求更高。剛性懸掛接觸線放線是以錨段為獨立單元，由錨段一端開始向另一端進(jìn)行；對于剛?cè)徇^渡錨段，應(yīng)由剛性端開始向柔性方向進(jìn)行放線。剛性懸掛系統(tǒng)接觸線架設(shè)是以錨段為獨立單元，從錨段一端的關(guān)節(jié)位置（即膨脹接頭安裝空間預(yù)留處）起向另一端進(jìn)行，接觸線架設(shè)要求應(yīng)具備以下條件：

（1）放線錨段中心錨結(jié)裝置應(yīng)安裝調(diào)整完成。

（2）放線錨段懸臂支撐裝置偏轉(zhuǎn)角及匯流排拉出值已調(diào)整完成。

（3）匯流排高差應(yīng)調(diào)整一致（基本符合導(dǎo)高值），特別是跨中及接頭部位。

（4）錨段關(guān)節(jié)位置應(yīng)精確預(yù)留出膨脹接頭安裝空間，偏差應(yīng)不大于±50 mm。

2.2.5 膨脹接頭安裝

（1）膨脹接頭用于剛性懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)錨段關(guān)節(jié)處，補(bǔ)償錨段內(nèi)匯流排因溫度變化而產(chǎn)生的縱向膨脹量或收縮量，同時實現(xiàn)錨段間的電氣續(xù)接及受電弓在錨段間的平滑過渡，通過外包接頭與匯流排連接。膨脹接頭屬于系統(tǒng)關(guān)鍵部件，在安裝時應(yīng)嚴(yán)格按照安裝說明進(jìn)行操作。

（2）膨脹接頭應(yīng)安裝在軌道中軸線正上方，錨段匯流排放線到位，端部預(yù)留接觸線端頭打磨到位，防止出現(xiàn)打弓現(xiàn)象，匯流排間預(yù)留間隙準(zhǔn)確應(yīng)按照膨脹接頭的安裝曲線表進(jìn)行預(yù)留，膨脹接頭支撐點及兩端相鄰支撐點拉出值調(diào)整到位。

2.3 隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)施工注意事項

（1）匯流排安裝前，要復(fù)核吊柱型號、規(guī)格、長度是否符合圖紙要求。核實曲線地段外軌超高值，并根據(jù)超高值檢查吊柱傾斜度。支撐點位置順線路方向允許誤差不大于±0.1 m，同時相鄰支撐點間距（跨距）不得超過設(shè)計值的 0.1 m。支撐點垂直線路得施工誤差不大于±20 mm。安裝前后的整個過程要注意對產(chǎn)品進(jìn)行保護(hù)和防護(hù)，防止產(chǎn)品及組件產(chǎn)生破損、變形，尤其注意對絕緣棒外層傘套的保護(hù)。

（2）膨脹接頭安裝時，相鄰四個懸掛點應(yīng)等高，中間兩個懸掛點允許略高 1 mm～3 mm；兩端匯流排水平度為零，允許誤差±0.1°；應(yīng)安裝在跨中位置，允許誤差±50 mm；與受電弓接觸部分應(yīng)與軌道平行，用水平尺模擬受電弓雙向通過無硬點，不打弓。

（3）除膨脹接頭、電連接等必須設(shè)備之外，匯流排上不允許有其他額外負(fù)荷。尤其是在安裝施工和維修作業(yè)時，禁止人體全部或部分負(fù)荷施加于匯流排。

（4）發(fā)現(xiàn)隧道滲水到接觸網(wǎng)匯流排上，應(yīng)對該處匯流排進(jìn)行保護(hù)，以防腐蝕匯流排等接觸網(wǎng)設(shè)備。

3 結(jié)束語

本文對焦柳鐵路懷柳段電氣化改造工程的隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)施工的關(guān)鍵工序和特殊區(qū)段進(jìn)行了總結(jié)分析，提出了相應(yīng)的施工經(jīng)驗以及注意事項。隨著國家對電氣化鐵路改造工程中，施工工藝要求的提高，為了順利交付并安全投入運營，必須將每道工序的工藝流程精心組織施工，消除各種安全隱患，方能滿足運營要求，達(dá)到預(yù)期效果。