優(yōu)化低凈空長大隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)施工工藝

朱小永

（中鐵二十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，北京 100040）

1 工程概況

京通鐵路電氣化改造工程I 標(biāo)段，正線全長255.8km，始建于1972 年，京通鐵路朝陽地至赤峰部分區(qū)段線路沿山而行，隧道集中、凈空低、斷面不規(guī)則。為了避免電氣化改造工程中對既有低凈空長大隧道斷面的開挖，低凈空長大隧道接觸網(wǎng)采用剛性懸掛。

2 剛性懸掛接觸網(wǎng)概述

剛性懸掛接觸網(wǎng)是目前國內(nèi)外城市軌道交通最為普遍的接觸網(wǎng)懸掛形式之一，它具有整體結(jié)構(gòu)簡潔、無斷線隱患、安全可靠、維修量小和運(yùn)營成本低等優(yōu)點(diǎn)。剛性懸掛在低凈空長大隧道使用的優(yōu)點(diǎn)明顯，剛性懸掛相對于柔性懸掛而言，可以不考慮受流時(shí)導(dǎo)線的抬升、接觸線振動(dòng)以及鏈型懸掛結(jié)構(gòu)高度占用的空間。在錨段關(guān)節(jié)，柔性懸掛需要設(shè)置重力式下錨補(bǔ)償，占用空間大，而剛性懸掛在錨段關(guān)節(jié)處安裝要簡單很多，大大節(jié)約了隧道凈空。

剛性懸掛接觸網(wǎng)同一錨段的匯流排由多段連接而成，為了防止匯流排順線路方向發(fā)生竄動(dòng)，在各錨段中心位置設(shè)置有中心錨結(jié)裝置。在隧道外柔性懸掛向隧道內(nèi)剛性懸掛過渡過程中，采用剛?cè)徇^渡匯流排實(shí)現(xiàn)。進(jìn)入隧道后剛性懸掛設(shè)置終端錨固裝置，用以固定接觸導(dǎo)線。

3 剛性懸掛接觸網(wǎng)構(gòu)成

剛性懸掛接觸網(wǎng)包括吊柱、支撐裝置（旋轉(zhuǎn)固定底座、復(fù)合絕緣子、調(diào)整底座）、可調(diào)彈性懸掛線夾、匯流排、中間接頭、中錨裝置、終端錨固裝置、接觸線、電連接以及附加導(dǎo)線等。

4 剛性懸掛接觸網(wǎng)施工流程

剛性懸掛接觸網(wǎng)施工流程如圖1 所示。

圖1 剛性懸掛施工流程圖

5 懸掛點(diǎn)測量及打孔

5.1 測量步驟

從隧道口標(biāo)明的測量起點(diǎn)開始測量，定測出第一個(gè)懸掛點(diǎn)的位置，用油漆在鋼軌上做好標(biāo)記。按施工圖紙上的跨距，沿鋼軌依次測量。一個(gè)整錨段測量結(jié)束后，對此錨段全長進(jìn)行復(fù)核，無誤后繼續(xù)進(jìn)行測量。按拉出值方向在對應(yīng)隧道壁上標(biāo)記“十”字形標(biāo)志，記錄拉出值、導(dǎo)高、曲線段軌道超高等數(shù)據(jù)。

5.2 打孔、植入化學(xué)錨栓

技術(shù)人員根據(jù)測量數(shù)據(jù)，編制懸掛鉆孔類型表和鉆孔技術(shù)要求，按懸掛鉆孔類型選用沖擊鉆頭和鉆孔模板，根據(jù)鉆孔深度在鉆頭上做好標(biāo)記。使用鋼筋探測儀探測鉆孔范圍內(nèi)是否有鋼筋，以便適當(dāng)調(diào)節(jié)避開鋼筋。鉆孔時(shí)電鉆應(yīng)垂直于隧道壁，鉆孔完成后，測量孔深、孔距等數(shù)據(jù)并做好記錄?；瘜W(xué)錨栓植入后，進(jìn)行化學(xué)錨栓拉拔試驗(yàn)，并做好試驗(yàn)記錄。

6 吊柱角度及長度計(jì)算

懸掛點(diǎn)吊柱的安裝位置分為直線區(qū)段、曲線外區(qū)段、曲線內(nèi)區(qū)段。吊柱角度計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮曲線外軌超高及懸掛點(diǎn)處隧道壁仰角角度。

6.1 直線區(qū)段吊柱角度的計(jì)算

懸掛點(diǎn)處隧道壁仰角角度=α，吊柱生產(chǎn)加工角度=90°-α，當(dāng)懸掛點(diǎn)位于直線段時(shí)，直線區(qū)段利用坡度尺在懸掛點(diǎn)位置測量出隧道壁仰角角度，直接計(jì)算出吊柱生產(chǎn)加工角度。

6.2 曲線外側(cè)區(qū)段吊柱角度的計(jì)算

式（1）～式（2）中：α為懸掛點(diǎn)處隧道壁仰角角度；h 為外軌超高值，標(biāo)準(zhǔn)軌距=1435mm。

當(dāng)懸掛點(diǎn)位于曲線外側(cè)，計(jì)算曲線外側(cè)懸掛點(diǎn)吊柱角度時(shí)，要考慮外軌超高的影響，吊柱生產(chǎn)加工角度要減掉外軌超高角度。

6.3 曲線內(nèi)側(cè)區(qū)段吊柱角度的計(jì)算

式（3）～式（4）中：α為懸掛點(diǎn)處隧道壁仰角角度；h 外軌超高值，標(biāo)準(zhǔn)軌距=1435mm。當(dāng)懸掛點(diǎn)位于曲線內(nèi)側(cè)，計(jì)算曲線內(nèi)側(cè)懸掛點(diǎn)吊柱角度時(shí)，要考慮外軌超高的影響。吊柱生產(chǎn)加工角度要加上外軌超高角度。

6.4 吊柱長度的計(jì)算

結(jié)合設(shè)計(jì)導(dǎo)高、拉出值及支撐裝置尺寸等數(shù)據(jù)，利用接觸網(wǎng)激光測量儀測量出懸掛點(diǎn)距離軌面的高度，根據(jù)懸掛點(diǎn)高度并綜合考慮接觸線導(dǎo)高、剛性懸掛受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線左右擺動(dòng)200mm、吊柱底座與隧道壁的密貼程度（結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際測量、吊柱試驗(yàn)安裝經(jīng)驗(yàn)等因素，吊柱底板與隧道壁間隙一般按照10mm 考慮），計(jì)算出吊柱長度，并做好各錨段懸掛點(diǎn)吊柱編號(hào)。

7 吊柱安裝調(diào)節(jié)

吊柱安裝是接觸網(wǎng)剛性懸掛的基礎(chǔ)，吊柱安裝位置和生產(chǎn)加工角度對整個(gè)剛性懸掛會(huì)產(chǎn)生很大影響。吊柱的角度和長度種類繁多，對此應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量數(shù)據(jù)，做好吊柱角度、長度的計(jì)算和復(fù)核工作。在進(jìn)行吊柱需求及采購計(jì)劃提報(bào)時(shí)，應(yīng)確保與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)一一對應(yīng)。吊柱安裝位置無論是在坡道還是曲線，吊柱柱體都應(yīng)垂直于軌面。順線路方向不得出現(xiàn)角度偏差，垂直線路方向角度偏差允許在±3°范圍內(nèi)。吊柱安裝后，利用接觸網(wǎng)激光測量儀測量吊柱底部距離軌面的高度，用以復(fù)核是否滿足受電弓動(dòng)態(tài)包絡(luò)線擺動(dòng)要求[1]。

8 懸掛支撐裝置安裝調(diào)節(jié)

剛性懸掛支撐裝置由旋轉(zhuǎn)固定底座、復(fù)合絕緣子、調(diào)整底座組成，懸掛支撐裝置是剛性懸掛裝置的主要受力部件，承載匯流排及接觸導(dǎo)線的重量。調(diào)整底座底部的長條孔用于安裝可調(diào)彈性懸掛線夾，通過改變安裝位置調(diào)節(jié)拉出值，拉出值調(diào)節(jié)范圍為±300mm，滿足設(shè)計(jì)要求最大拉出值±250mm 的要求。

懸掛支撐裝置根據(jù)測量位置的高度進(jìn)行安裝，但由于懸掛點(diǎn)承載匯流排、接觸導(dǎo)線的負(fù)荷后，懸掛支撐裝置會(huì)產(chǎn)生向下的微小撓度，故在施工現(xiàn)場實(shí)際安裝過程中應(yīng)適當(dāng)向上升高約3～5mm，以保證接觸導(dǎo)線的導(dǎo)高要求。

9 可調(diào)彈性懸掛線夾及匯流排安裝調(diào)節(jié)

可調(diào)彈性懸掛線夾用于夾緊和固定匯流排，移動(dòng)可調(diào)彈性懸掛線夾在調(diào)整底座中的安裝位置能夠調(diào)節(jié)懸掛點(diǎn)拉出值，可調(diào)彈性懸掛線夾頂部具有調(diào)整螺栓，當(dāng)導(dǎo)高需要微調(diào)時(shí)，可通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓實(shí)現(xiàn)。

接觸網(wǎng)剛性懸掛的匯流排分為中間匯流排、剛?cè)徇^渡匯流排、夾緊力匯流排、中間接頭及終端匯流排。

匯流排是鋁合金型材，標(biāo)準(zhǔn)長度為12m，通過中間接頭連接，起到夾緊、固定接觸線和傳輸電能的作用。剛?cè)徇^渡匯流排是采用標(biāo)準(zhǔn)匯流排切槽加工而成，配有夾緊螺栓，用于隧道口剛?cè)徇^渡。夾緊力匯流排是由中間標(biāo)準(zhǔn)匯流排配合夾緊螺栓組成，同樣用于剛?cè)徇^渡。終端匯流排尾部有抬升，用于錨段關(guān)節(jié)處，實(shí)現(xiàn)錨段與錨段的過渡銜接，起到抬高和固定接觸導(dǎo)線的作用。架設(shè)匯流排的施工要點(diǎn)如下。

一是中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)處匯流排必須采用標(biāo)準(zhǔn)長度為12m 的匯流排，且匯流排中心必須與中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)中心對齊，距中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)兩側(cè)各6m。二是因自重影響，中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)處匯流排兩端會(huì)自然下垂，安裝時(shí)應(yīng)先安裝中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)兩側(cè)的匯流排，借助兩側(cè)匯流排向上頂起中心錨結(jié)匯流排，以提高匯流排安裝效率。三是架設(shè)匯流排至錨段末端時(shí)，應(yīng)以終端匯流排的設(shè)計(jì)位置為基準(zhǔn)，確定中間匯流排的長度，并進(jìn)行現(xiàn)場切割制作安裝。四是曲線段匯流排安裝時(shí)，應(yīng)遵循先對接后安裝的操作順序，保證匯流排間平直順暢。五是連接匯流排的中間接頭的4 個(gè)螺栓應(yīng)對稱交替緊固且對接接頭縫隙不得超過0.3mm，用塞尺進(jìn)行檢查確認(rèn)。

10 中心錨結(jié)及終端錨固裝置安裝

中心錨結(jié)裝置包括中心錨結(jié)懸掛線夾、中錨下錨吊柱底座、中錨拉線。電力機(jī)車通過時(shí)會(huì)對接觸線和匯流排順線路方向產(chǎn)生推動(dòng)力，再加上匯流排會(huì)隨著溫度的變化出現(xiàn)熱脹冷縮，為了防止匯流排發(fā)生順線路竄動(dòng)，每個(gè)錨段的中心位置需要設(shè)置中心錨結(jié)裝置，作用是通過中心錨結(jié)懸掛線夾將匯流排固定，再利用拉線錨固到隧道側(cè)壁上。剛?cè)徇^渡錨段中需要設(shè)置終端錨固裝置，終端錨固裝置包括終端錨固懸掛線夾、下錨吊柱、終錨拉線，目的是固定隧道外柔性懸掛的接觸導(dǎo)線，起到平衡張力和錨固的作用[2]。

10.1 中心錨結(jié)裝置施工要點(diǎn)

一是帶電體與隧道接地體的空氣絕緣距離不得小于300mm。可利用測量儀器進(jìn)行復(fù)核測量，以保證絕緣距離。二是中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)兩側(cè)的拉線應(yīng)對稱布置。三是拉緊絕緣子應(yīng)充分受拉，不應(yīng)松垂或受壓，中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)不得出現(xiàn)負(fù)弛度。

10.2 終端錨固裝置施工要點(diǎn)

一是終錨拉線應(yīng)以匯流排中心為軸線對稱布置。二是拉緊絕緣子應(yīng)充分受拉，不應(yīng)松垂或受壓，并保證調(diào)整螺栓有足夠調(diào)節(jié)余量。三是下錨高度應(yīng)比導(dǎo)線高度抬升550mm，保證匯流排至吊柱、絕緣子至吊柱之間的調(diào)整螺栓的安全距離大于300mm。

11 接觸線架設(shè)

接觸線架設(shè)是利用放線小車將接觸線展放并嵌入?yún)R流排底部的夾線口內(nèi)。匯流排接觸線架設(shè)屬于無張力放線，相比之下，對放線作業(yè)要求更高。

11.1 接觸線架設(shè)施工流程

一是利用放線小車導(dǎo)輪將自身固定在匯流排上，通過定位輪使匯流排夾線口張開，利用托線輪頂起接觸線卡入?yún)R流排中，隨著放線小車不斷前行，匯流排夾線口會(huì)依次張開閉合，使接觸線連續(xù)不斷地嵌入?yún)R流排中。二是人工將接觸線端頭3～5m 調(diào)直，接觸線不得出現(xiàn)硬彎和扭面。三是接觸線端頭穿過放線小車，并露出匯流排300mm。四是將接觸線與匯流排夾線口對正，輕輕向前移動(dòng)放線小車，使接觸線入槽。

11.2 接觸線架設(shè)施工技術(shù)要點(diǎn)

一是軌道作業(yè)車牽引速度不宜大于3km/h。二是軌道車平板線盤應(yīng)盡量靠近放線小車，以避免接觸網(wǎng)松弛太久，造成接觸線出現(xiàn)硬彎或者扭面。三是放線過程中，應(yīng)保證接觸線位于匯流排正下方，避免接觸線與放線小車發(fā)生摩擦而損傷接觸線。四是單個(gè)錨段接觸線架設(shè)完畢后，應(yīng)在終端匯流排處預(yù)留150～200mm的接觸線，向上彎折并用鐵線綁扎牢靠，以防止接觸線彈出。五是錨段關(guān)節(jié)處兩支懸掛點(diǎn)應(yīng)等高，其中一支終端匯流排彎頭的第1 個(gè)懸掛點(diǎn)接觸線底面高度比相鄰另一支終端匯流排彎頭的第2 個(gè)懸掛點(diǎn)高1～3mm。六是接觸線與匯流排之間的導(dǎo)電脂應(yīng)均勻、無遺漏，接觸線與匯流排接觸面之外應(yīng)無導(dǎo)電脂污染[3]。

12 整體精調(diào)及接觸懸掛參數(shù)測量復(fù)核

12.1 拉出值調(diào)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)

一是剛性懸掛每個(gè)錨段的拉出值為折線形式，拉出值不得超過±250mm。二是中心錨結(jié)懸掛點(diǎn)拉出值為0mm，拉出值允許誤差為±30mm。三是非絕緣關(guān)節(jié)，兩支平行匯流排中心間距不得小于300mm。

12.2 導(dǎo)高調(diào)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)

一是懸掛點(diǎn)導(dǎo)高應(yīng)控制在5350mm，允許誤差值為±30mm，測量導(dǎo)高不符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，可微調(diào)可調(diào)彈性懸掛線夾，當(dāng)導(dǎo)高誤差較大時(shí)，需調(diào)節(jié)可調(diào)旋轉(zhuǎn)底座的安裝高度，進(jìn)行導(dǎo)高調(diào)節(jié)。二是剛?cè)徇^渡錨段應(yīng)通過調(diào)節(jié)吊弦的長度，保證隧道外接觸線高度低于隧道內(nèi)接觸線高度20mm。

13 電連接安裝

剛性接觸網(wǎng)中的電連接裝置，用于隧道口剛?cè)徇^渡錨段中剛性懸掛與柔性懸掛之間，以及非絕緣錨段關(guān)節(jié)匯流排終端之間的電氣連接。

13.1 剛?cè)徇^渡錨段電連接

剛?cè)徇^渡錨段電連接由承力索電連接線夾、電連接線、匯流排電連接線夾組成，隧道口處承力索電連接線夾連接柔性懸掛承力索本線和電連接線，匯流排電連接線夾連接匯流排和電連接線，實(shí)現(xiàn)剛?cè)徇^渡錨段與隧道外承力索之間的連接[4]。

電連接線不得出現(xiàn)散股、斷股現(xiàn)象，連接時(shí)應(yīng)均勻涂抹導(dǎo)電膏。

13.2 非絕緣錨段關(guān)節(jié)電連接

剛性懸掛非絕緣錨段關(guān)節(jié)通過電連接實(shí)現(xiàn)電氣連接，非絕緣錨段關(guān)節(jié)電連接通常設(shè)置2 組，在施工現(xiàn)場利用電連接線與設(shè)備線夾進(jìn)行壓接，再利用匯流排線夾與匯流排進(jìn)行連接。

電連接線應(yīng)留有足夠的長度，以保證匯流排能夠正常伸縮，電連接線的最低高度應(yīng)比接觸線高，并且高差不小于60mm。

14 結(jié)語

剛性懸掛接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式具有安全可靠、易于維護(hù)、節(jié)約投資等特點(diǎn)，在電氣化鐵路低凈空長大隧道和城軌交通領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。優(yōu)化低凈空長大隧道剛性懸掛接觸網(wǎng)的施工工藝，確保剛性懸掛各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)的準(zhǔn)確性，可為后期的竣工驗(yàn)收提供根本保障，更可為設(shè)備管理單位后續(xù)的運(yùn)營、維護(hù)提供極大的便利。