大秦鐵路隧道漏水工電聯合整治研究

李新年

【摘 要】大秦線作為國內首條雙線電氣化鐵路，承擔著西煤東運的艱巨使命。由于其穿越52座隧道，多數隧道冬季都存在漏水結冰隱患，導致接觸網跳閘、斷線；線路翻漿冒泥、鋼軌銹蝕等問題，嚴重影響運輸組織成為困擾大秦線的頑疾。通過分析漏水成因，總結既有整治漏水的經驗，探索行之有效的方法提高整治成效，減少漏水對設備的影響。

【Abstract】As the first domestic double electrified railway，Datong Qinhuangdao line undertakes the arduous mission of the west east coal. Because it goes through 52 tunnels， and most tunnels in winter have water leakage icing hazards， which leads to contact line tripping， break line， mud pumping line and rail corrosion problems， seriously iaffecting the transportation organization become the ills of Daqin line.By analyzing the causes of water leakage， the experience of renovating water leakage is summed up， and effective methods are explored to improve the effect of regulation and reduce the influence of leakage on equipment.

【關鍵詞】隧道漏水；因冰跳閘；建議措施

【Keywords】 the tunnel leakage；trip because of ice；suggest measures

【中圖分類號】U457+.2 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0169-03

1 緒論

大秦鐵路縱貫晉、冀、京、津四省市全長653千米，自1988年開通以來經過三次擴能技術改造年運量從設計1億噸，到2014年運量突破4.6億噸，以平均每秒14噸的速度將中國西部煤炭源源不斷地輸送到東部港口，成為世界上最繁忙的鐵路干線。由于其自西向東穿越燕山山脈，沿途設有52座隧道。受施工、自然環境、運行維護等原因多數隧道存在不同程度滲漏水問題，在冬季最低溫度-30度的條件下隧道漏水結冰問題比較普遍，由此導致供電設備跳閘、斷線，線路翻漿冒泥問題時有發生。在狹長的隧道內一旦出現設備故障，搶修恢復難度極大[1]。在多年來的漏水整治實踐中工務、供電分頭治理，存在重復治理、相互制約問題。兩個專業以前更多采用封堵、導流方式，沒能將一二襯砌間存水排除，治標不治本。為此有效整合供電、工務資源聯合整治，采用疏、堵結合提高整治效率。

2 國內研究現狀

2.1 隧道漏水研究

行業里有句俗話“十洞九漏”，反映出隧道漏水問題普遍存在。出現隧道漏水原因很多，歸納起來主要有以下幾方面[2]。

2.1.1 設計因素

設計不足導致隧道漏水主要有以下幾點：①設計時對隧道所在山體的地質條件、水文條件調查研究不足。②在山體破碎帶或斷裂帶進行隧道設計時，未進行排水優化處理，使地表水大量補給地下水造成隧道漏水。③對設備運行環境預估不足，如大秦線按年1億噸運量設計增加至年4.5億噸，隧道基礎日均承受130萬噸輪軌沖擊導致基礎沉降造成隧道出現裂縫。

2.1.2 施工因素

施工質量不高是導致隧道漏水的主要原因，主要有以下幾點：①施工未按設計配置防水混凝土、混凝土振搗不規范，導致洞壁出現蜂窩狀滲漏。② 破壞防水層、水帶出現折疊造成地表水穿過防水層在襯砌外形成積水，導致水位升高沿施工縫環狀滲漏。③施工堵塞排水管（槽），造成積水無法排出長期浸泡滲漏。④環形襯砌間接縫處理不到位，造成施工縫滲漏水。

2.1.3 養護原因

日常養護不足也是造成隧道漏水的重要原因，主要有以下幾點：①排水盲管破損、脫落未及時處理，導致排水管失效洞壁滲漏水，這種情況在大秦線很多，在延慶至下莊間大嶺溝一號、桃園隧道曾出現過排水管脫落搭在接觸網上。②隧道常年運行但兩側排水槽未進行定期清理，煤灰、步行板等堵塞排水孔造成襯砌背后地下水位上升出現滲漏水。

2.2 隧道供電設備防冰整治研究

供電為防止漏水結冰降低絕緣距離引發跳閘斷線，線索覆冰墜斷，接觸線結冰造成硬點等。側重于絕緣距離、線索覆冰整治。主要有普遍采取防、引、除三種方法[3]。

防：將隧道內鋁鋼絞正饋線更換成KBLGJ絕緣抗冰導線。優點是增加線索絕緣性能。大秦線隧道內更換抗冰導線后徹底消除了正饋線因冰跳閘、斷線問題。缺點是需要在天窗停電點內大批量集中更換，施工時間受限。一次性經濟投入大，每千米約150000元。使用壽命短約15～20年，大秦線自2000年更換抗冰導線運行16年后出現絕緣強度降低，因冰放電、絕緣層擊穿情況。

引：采用絕緣擋板錨固在洞壁上將水流引至洞壁邊墻，保證漏水結冰與供電設備的絕緣距離。優點是能夠消除漏水絕緣隱患。缺點是需要在天窗停電點內借助作業車進行，施工時間受限施工進度慢。造價高，處理一處漏水點需要5-6塊擋板造價約20000元。不能將漏水引至排水槽內[4]。

除：根據溫度變化人工利用絕緣桿進行隧道除冰。如此原始的處理方法需要投入大量的人力，僅延慶至下莊區間20座每年冬季4個月每天需投入40～50人進行專職除冰作業。利用列車運行間隔，操作人手持絕緣桿將與供電設備絕緣距離不足的冰柱敲掉。冰情嚴重時僅花果山隧道（總長3741米）一天除冰4次（每次除冰4小時），清除冰點900余處。優點是不需占用天窗停電時間，能夠徹底解決結冰引發的設備隱患。缺點是利用列車運行間隔上線作業存在人身安全隱患。需要投入大量人力勞動強度大。

2.3 隧道工務設備防冰整治研究

工務側重研究線路翻漿冒泥影響基礎穩定，襯砌漏水反復凍融造成混凝土凍脹開裂，鋼軌銹蝕等。普遍采取堵、引、疏三種方法。

堵：在漏水點鉆孔高壓灌注聚氨脂結構膠、止漏劑等，遇水膨脹后滲入裂縫填充漏水點，適用于隧道裂縫、蜂窩狀漏水。優點是速度快一次成型，不受襯砌上部條件限制。缺點是聚氨脂等化學材料使用壽命短一般5～10年，單純封堵不能解決排水問題，襯砌存水會從其他位置滲出。需要在天窗停電點內進行，施工時間受限。

引：在漏水點切梯形槽埋設導管引流，將存水引至邊墻排水溝內。適用于環狀、嚴重漏水點。優點是能夠將存水排出徹底解決漏水問題。缺點是需要在天窗停電點內進行，施工時間受限。工作量大、工序煩瑣，一處漏水點至少需要2個天窗點。

采用橡膠板錨固在洞壁上，將漏水引至邊墻排水溝；適用于環狀、片狀及單點嚴重漏水。優點是施工速度快，覆蓋面積大。缺點是需要在天窗停電點內進行，施工時間受限。橡膠板降低供電設備絕緣距離。彈性大，結冰易將橡膠板擠壓變形危及供電設備安全[5]。

疏：定期疏通導流管、排水槽出口。優點是不需占用天窗停電時間。能夠徹底解決襯砌間存水。缺點是部分導流管、排水槽堵死無法疏通。排水槽蓋板上堆積大量煤灰最嚴重的厚度約30cm，疏通排水槽需先清理蓋板上煤灰，工作量大耗時長。

除：根據溫度變化人工利用絕緣桿進行隧道除冰。優點是不需占用天窗停電時間。能夠徹底解決結冰引發的設備隱患。缺點是利用列車運行間隔上線作業存在人身安全隱患。需要投入大量人力，勞動強度大。

通過上述研究基本掌握了隧道漏水結冰的成因[6]，多數是由設計和施工養護原因引起。為此也進行了相關整治，確實降低了設備故障發生概率和人工勞動強度。如KBLGJ抗冰導線的應用徹底消除了正饋線因冰跳閘、斷線隱患；絕緣擋板的應用解決了嚴重漏水、環狀（片狀）漏水隱患；灌注止漏膠解決了蜂窩狀漏水等。多管齊下綜合治理基本解決了小隧道漏水結冰問題。但對于漏水嚴重的長大隧道，投入巨大的人力、財力后效果并不十分明顯。而且上述整治方法基本都要在天窗停電點內借助作業車、腳手架進行。在運量繁忙的鐵路干線進行上述整治受制因素很多。目前依然要靠人工憑借經驗徹底根除。為此，有必要針對上述方法進行梳理，通過資源整合提高整治效率，達到事半功倍的效果。

3 工務供電漏水聯合整治分析

3.1 既有漏水整治存在問題

目前開展電氣化鐵路隧道漏水結冰整治研究的主要是工務、供電兩個部門。因專業不同，側重點不同差異較大。主要存在以下幾方面問題。

①受天窗時間限制，通過上述分析，很多整治方法都需要在天窗停電點內進行。而大秦線作為西煤東運的重要運輸通道，年度圖定天窗一般在80個（11100分鐘）左右，在有限的天窗時間內設備正常檢修維護都不能保證的情況下，再投入精力開展漏水整治是極其困難的。

②整治方法受限，由于隧道的結構狀況，上述整治方法多數都需利用軌道車輔助作業。而天窗內在同一條線路上工務、電務、供電各單位同步施工，工務要換軌、大機清篩、漏水整治，供電也要漏水整治、接觸網檢修，電務要信號調試，經常發生作業計劃相互沖突取消現象，軌道車運行嚴重受限。即使軌道車能夠正常運行，在120分鐘天窗時間作業車往返運行會擠占作業時間，實際作業時間很短。尤其是地處長大區間中部的隧道，如延慶至下莊區間大嶺溝一號隧道（區間長45公里，延慶站262KM515M，下莊站307KM692M，大嶺溝一號隧道288KM300M）僅軌道車往返運行就需要80分鐘，在40分鐘時間內整治1處都很困難。諸多現實因素客觀限制了很多整治方法的施行。

③ 漏水整治的矛盾，工務、供電為了消除設備隱患都開展漏水整治，在相同目的下整治沒有形成合力，有時甚至會出現相互影響對方設備的問題。如，a工務錨固的橡膠板減小了電氣設備的凈空距離，給供電設備檢修維護設置了障礙；供電錨固的絕緣擋板出水滴落在路肩上，影響了道床基礎。b工務用橡膠板處理環狀漏水時，因橡膠板規格限制會甩掉個別點狀漏水點，而這些點狀漏水點恰巧在線索正上方，當供電整治時絕緣擋板無處錨固，只能采用其他臨時措施造成同一漏水點重復整治。c兩個單位各自整治時會擠占對方的檢修力量。如工務整治時，一個作業組需要8名供電人員配合（兩側行車防護、地線監護、地線操作各1人，駐站1人，現場盯控1人）；供電整治時，一個作業組需要3名工務人員配合。d由于工務、供電分屬兩個系統因施工編號、名稱不同，有時兩個單位在同一個區間的兩個隧道同時進行漏水整治，供電則需要采取兩組安全措施，造成了極大的人員浪費。

④ 整治方法重堵輕疏，通過分析不難發現，不管是鉆孔灌注止漏膠還是錨固橡膠板、絕緣擋板，都沒能解決存水疏導問題。結果是水還在那里越積越多，只是改變了流向。經常出現這里剛注膠止漏后旁邊又出現漏水點，或者這里錨固橡膠板、絕緣板后反而不漏水了。

3.2 工務供電聯合整治提高整治效率

①發揮專業特點形成優勢互補，工務作為隧道主管部門熟悉隧道構造、了解漏水成因，具有專業漏水整治經驗。利用其專業優勢，牽頭與供電成立漏水聯合整治小組。供電作為接觸網主管部門熟悉供電設備絕緣距離，具有辦理停電作業手續權限。兩家聯合能夠形成優勢互補，提高整治效率。

②定期協調溝通制定整治方案，雙方定期召開協調會制定整治計劃。根據計劃現場調查、測量。工務提供隧道施工圖紙、導流盲管及排水槽（孔）位置、襯砌及防水混凝土尺寸。供電提供設備現有絕緣距離、最小凈空距離、施工注意事項。各自采用的方法、材料進行技術交底，共同制定整治方案。雙方整治時兼顧對方設備，這樣即可避免相互沖突、重復整治，又可達到事半功倍的效果。

③先疏后堵標本兼治，雙方應加強溝通，分析不同處所滲漏水原因，堅持先疏通后封堵整治一處消滅一處的原則協同整治。如錨固橡膠板、絕緣板作業時，先判斷合適位置鉆通襯砌混凝土將存水導出后再錨固擋板。這樣可徹底將存水排空、打通排水通道，有效防護設備。在鉆孔注膠作業時，同樣先鉆通砼襯砌將存水導出后，在出水口埋設導流管后再進行注膠作業。對于雙方都需整治的處所協調分工，供電負責整治上部，工務負責整治下部。雙方緊密溝通協作，不僅標本兼職還可事半功倍[7]。

④整編組聯合作業提高整治效率。同一區間漏水整治時工務、供電整編成一個作業組，供電在區間兩端封掛地線。劃分各自作業范圍并做好安全措施后雙方同步整治，提高整治效率。

⑤定期聯合檢查，工務供電對已進行整治的處所定期利用作業車平臺聯合檢查，重點檢查橡膠板、絕緣板錨固螺栓有無松脫、銹蝕；排水管（槽）有無松脫。對現場發現的問題逐一商榷解決方案。

4 結論

針對大秦線運量重、天窗時間少的現狀，整合工務、供電資源優勢開展隧道漏水聯合整治，科學制定整治方案有效避免給對方設備形成設備隱患。共同堅持先疏后堵、先上后下的順序徹底將滲水通道打通提高整治成效。采用聯合作業、聯合檢查提高整治效率。

【參考文獻】

【1】孫日升，萬秀金，何乃鋮.大秦線重載條件下隧道漏水病害整治方案研究[J].山西建筑，2010（34）：56.

【2】由利華，隧道滲漏水技術的討論[J].山西建筑，2011（18）：40.

【3】劉會迎，宋宏偉.隧道滲漏水成因分析及治理措施研究[J].重慶交通大學學報，2007，26（4）：30.

【4】崔雙杰，隧道滲漏水成因分析及治理措施研究[J].工程技術（文摘版），2016（38）：71.

【5】堯軍峰，關于整治隧道漏水結冰降低牽引供電設備故障跳閘的對策研究分析[J].工程技術（全文版），2016（07）：90.

【6】周毅舶，高寒地區某公路隧道滲水結冰原因分析及處治[J].工程技術（引文版），2016（5）：78.

【7】張麗霞，大秦線隧道滲漏水病害原因分析及整治方案探討[J].中小企業管理與科技，2016（7）：113-114.