地鐵剛性接觸網施工技術以及應用研究

焦寶宏

摘要：本課題依托成都地鐵供電項目，結合工程實際施工進度，對地鐵接觸網系統的施工測量、鉆孔精確定位、隧道鉆孔、懸掛方式、匯流排對接、電連接安裝、電纜敷設及電纜頭制安、螺栓防松的施工工藝和方法進行研究總結。通過施工實踐，摸索出地鐵接觸網成熟可靠的施工方法，以達到研究成果滿足施工質量要求、提高施工生產效率的目的。

關鍵詞：地鐵;剛性接觸網;應用研究

我國地鐵供電制式以架空剛性接觸網和接觸軌為主流，隨著我國地鐵事業的蓬勃發展，部分一線城市郊區、長大區間線路的運營速度已由80km/h提高到120km/h，甚至有達到160km/h的趨勢，比如北京首都機場至南郊機場的聯絡線已有建設設計速度160km/的線路需求，對接觸網的施工工藝提出了更高的要求，因此，需要對目前的剛性懸掛接觸網施工工藝及效率進行應用研究。列車要實現比較高的運營速度目標，

1、施工工藝編寫及驗證

課題小組借鑒以往類似工程的施工經驗，并經現場安裝試驗，對地鐵接觸網施工工藝、工法進行了分析研究，經過多次修改完善研究編制了地鐵剛性接觸網施工測量施工工藝、盾構區段鉆孔施工工藝、支持裝置安裝施工工藝、匯流排安裝對接施工工藝、電連接預制安裝施工工藝、控制電纜敷設及中間接頭制作施工工藝、匯流排定位線夾螺栓防松施工工藝七項地鐵接觸網系統的主要施工工藝方法，形成了一套地鐵接觸網系統的施工工藝方法，為以后類似工程的施工提供了安全可靠的技術參考及指導資料，并達到了實際可行、經濟合理的目的。

2、過程分析及解決方法

首先對地鐵接觸網系統施工方案進行總體分析研究，然后按照難易程度分工序進行深入研究，（1）分析地鐵接觸網懸掛方式、設計標準及軌道專業的線路參數，確定地鐵剛性接觸網施工測量方案;（2）分析圓形盾構區段管片內部鋼筋分布情況，確定鉆孔預定位的施工方法，（3）分析現場實際的隧道類型，選用合理的支持懸掛裝置并確定懸掛安裝施工工藝、（4）分析錨段關節電連接線夾布置位置及電連接預制尺寸，編制電連接預制及安裝施工工藝、（5）分析電纜敷設方法及束層組成，編制電纜敷設及中間接頭制作施工工藝、（6）分析B型匯流排定位線夾形式及螺栓尺寸，確定螺栓防松施工措施。（7）編制接觸網短路實驗方案。對地鐵接觸網系統各工序施工安裝及綜合試驗進行了分析研究，形成了一套系統的施工工藝與檢驗試驗方法。

3、地下軌道交通施工技術研究

3.1地鐵隧道接觸網測量方法分析及施工工法的研究

在地鐵隧道接觸網施工中，施工測量為接觸網施工的關鍵性工序，接觸網所有設備材料都需要采用預埋錨栓形式進行安裝，傳統的施工測量方法無法對圓形隧道管片內的鋼筋進行精確定位，在鉆孔施工時容易出現與鋼筋沖突，施工完成后造成很多廢孔，施工效率降低、施工成本明顯增加，而且對管片的質量壽命也受到了影響。為此課題組專門組織專業工程師對接觸網精確測量進行了研究，形成了一套完整的《地鐵隧道接觸網測量施工工法》。

3.1.1適用范圍：

地鐵隧道接觸網測量施工工法研究適用于：地鐵圓形隧道盾構管片上施工，地鐵所有道岔測量定位。

3.1.2功能介紹：

（1）通過《地鐵隧道接觸網測量施工工法》可在圓形隧道盾構管片上鉆孔時，可有效避開管片結構鋼筋，提高施工生產效率、降低施工成本、縮短施工周期。

（2）本測量工法可提高道岔岔心定位的準確度，減少了道岔懸掛調整的工作量。

3.1.3、操作流程

第一步：縱向復測

（1）將鋼筋分布標尺的短支外沿與管片接縫對齊。

（2）對照標尺長支上標出的鋼筋位置尋找標注點是否與鋼筋標注線重合。

（3）若重合，則需要向兩側移動至少50mm，以避開鋼筋。

（4）若沒有重合，則縱向復測完畢，證明縱向上已經避開管片鋼筋。

在第一步操作時，用記號筆沿長支畫一條長度約100mm的線，則可進行第二步操作。

第二步：橫向復測

（1）利用鋼筋探測儀對剛才所畫的直線進行探測;

（2）若閃爍紅燈，并發出警報聲，說明此處有鋼筋，需橫向移動標注點至少50mm;

（3）若閃爍綠燈，說明此處既無縱向鋼筋，也無橫向鋼筋，可進行打眼。

采用上述我單位提出的預先探測施工方法后，在盾構區段的鉆孔準確度大大提高，不僅可降低對隧道盾構管片的質量影響，而且可提高鉆孔施工效率。

圖3.1-1 采用本工法鉆孔施工一次成功

3.2提高隧道鉆孔施工效率和鉛錘度的分析研究

根據傳統的施工方法，在進行隧道鉆孔施工時，施工人員都是以手持式進行。正常電鉆的重量約為10kg，不但鉆孔時施工人員體力消耗較大，造成鉆孔效率不高;而且會出現鉆孔的鉛錘度超出設計允許范圍。為提高施工效率，施工質量符合設計要求，項目部技術人員研制了一種提高隧道鉆孔施工效率和鉛錘度的專用工具。

3.2.1適用范圍：

用于提高隧道鉆孔施工效率和鉛錘度專用工具適用于地鐵隧道內所有懸掛鉆孔施工。

3.2.2功能介紹：

（1）采用隧道鉆孔專用工具在鉆孔施工時減少施工人員體力消耗，提高施工效率。

（2）隧道鉆孔專用工具有調平功能，有效保證了鉆孔的鉛錘度，保證了預埋錨栓符合設計要求。

3.2.3操作流程：

根據電鉆的不同型號繪制制造加工隧道鉆孔專用工具的圖紙;

制造加工隧道鉆孔專用工具;專用工具使用時，先對工具底座進行調平后，在進行鉆孔施工。

圖3.2-1 采用隧道鉆孔專用工具進行鉆孔

3.3改變懸掛槽鋼型號提高懸掛調整施工效率的分析研究

隧道內接觸懸掛通過預埋錨栓形式進行固定，主要包括懸吊角鋼安裝、絕緣子安裝、匯流排定位線夾安裝、匯流排安裝等，技術人員在進行接觸網施工圖紙審核時，發現設計的懸掛金具為60槽鋼，不便于現場安裝及后期運營維護，通過試驗對比，∠75角鋼的抗彎強度滿足設計要求，經過專家討論，為便于施工安裝和懸掛調整，并滿足運營維護需要，一致同意將60槽鋼改為∠75角鋼。

3.3.1適用范圍：

用于地鐵圓形隧道懸掛安裝，矩形隧道懸掛安裝。

3.3.2功能介紹：

（1）將剛性懸掛安裝的懸吊槽鋼改為角鋼安裝，方便施工安裝和懸掛調整。

（2）槽鋼改為角鋼安裝后，在后期運營維護時，不采用專用工具就可完成懸掛調整，給后期運營帶來很大方便。

3.3.3操作流程：

（1）計算60槽鋼和75角鋼的抗彎強度。

（2）根據設計文件，60槽鋼的抗彎強度滿足設計要求，經計算結果顯示，75角鋼的抗彎強度與60槽鋼基本一致，都滿足設計要求的抗彎強度。

（3）在滿足強度的情況下，角鋼安裝時更便于施工，且便于后期運營維護。

3.3-1懸掛角鋼與懸掛槽鋼對比圖

3.4錨關節電連接安裝工藝分析研究

接觸網工程施工由許許多多個錨段組合而成，而相鄰兩個錨段的連接部分被稱為錨段關節，錨段關節分為兩種，第一種是起電分段作用的稱之為絕緣錨段關節;第二種是非絕緣錨段關節，兩錨段在重合部分需用電連接線進行連接，起到電氣聯通的作用。電連接線采用RTJ-120mm2，在施工過程中容易出現散股現象，每組電連接線夾安裝后在熱脹冷縮情況下線夾會發生卡滯現象，本次安裝時對電連接線進行工廠化預制，并對電連接線進行間距為100mm的綁扎，且在線夾安裝時根據設計的最高和最低溫度預留了匯流排的伸縮量。

3.4.1適用范圍：

用于地鐵所有剛性懸掛安裝。

3.4.2功能介紹：

（1）電連接采用工廠化預制時，采用電連接本線每100mm綁扎一道，可有效避免施工過程中的散股現象;

（2）電連接線采用工廠化預制，下料長度一致、壓接工藝統一、壓接強度得到保障，且可以提高現場的安裝效率;

（3）電連接線夾安裝時預留錨段伸縮量，有效避免卡滯現象。

3.4.3操作流程：

（1）計算錨段在最高溫度和最低溫度時的伸縮量為100mm，設計給定的匯流排間距為200mm，計算得出每根電連接線的總長度為750mm，兩個接線端子扣料為150mm，所以電連接線的下料長度為600mm。

（2）工廠化預制電連接線，每個銅鋁過渡電連接線端子壓接3道，壓接時錯開180度進行，確保壓接質量和工藝滿足驗標要求。

（3）壓接完成后，采用本線每隔100mm進行綁扎一道。

（4）現場調整匯流排電連接線夾間距為100mm。

（5）安裝電連接線，緊固力矩符合設計要求，電連接線彎曲自然。

3.4-1電連接線預制效果圖

3.5電纜頭制作工藝及保護的分析研究

直流上網電纜是地鐵牽引混合所向接觸網供電的重要環節，是地鐵列車的正常運行的重要保障，一直以來在直流電纜敷設施工時沒有進行重點卡控，導致后期運營過程中出現很多問題。本項目在進行電纜頭制作及電纜防護時編制了可操作的施工作業指導書，技術人員進行現場交底。

3.5.1適用范圍：

用于地鐵所有上網電纜敷設施工。

3.5.2功能介紹：

（1）確保電纜頭制作質量效果，延長電纜使用壽命;

（2）提高了電纜運營維護的設備安全和人員安全;

（3）避免電纜外皮受到損傷，確保供電的可靠性。

3.5.3操作流程

（1）根據電纜頭制作技術交底的尺寸要求，剝開電纜絕緣層150-160mm，并對各項尺寸進行復核。

（2）導體涂抹導電膏并進行壓接銅鋁過渡接線端子。

（3）電纜頭縫隙處填充密封材料，然后進行熱縮管熱縮剝開部分和接線端子的壓接部分。

（4）在電纜拐彎處采用熱縮管進行防護，保證電纜外皮不受外力損傷。

（5）進行電纜耐壓試驗，試驗電壓為4*U=4*1500V=6000V。試驗時間為15min。

3.5-1電纜拐彎受力處采取保護措施

3.6 接觸網螺栓防松措施的分析研究

接觸網工程懸掛裝置的螺栓放松一直以來是設備管理單位的維護重點，也是運營線路中接觸網出現事故問題最多的環節，地鐵作為市民出行的首選交通工具，必須為地鐵列車的正常運行提供重要保障。為解決這一難題，技術人員進行多次現場試驗，并于運營單位進行交流和溝通，（1）決定B型匯流排定位線夾螺栓采用直徑為15mm的天然氣橡膠管作為螺栓放松套管，線夾螺栓緊固到位后，螺桿外露為10mm，套入長度為10mm的天然氣橡膠管，徑多次現場試驗，即使螺母出現松動，螺母也不會脫落。（2）他接觸網連接螺栓緊固到位后，采用紅色油漆進行劃線，開通運營后，維護人員在每次定期檢修時，只需要觀察螺栓上的紅線和螺母上的紅線是否保持在一條直線上，就可判斷螺母是否松動。

3.6.1適用范圍：

（1）用于地鐵剛性接觸網B型匯流排定位線夾螺栓放松施工。

（2）接觸網懸掛的其他螺栓。

3.6.2功能介紹：

（1）防止定位線夾螺母松動;

（2）采用紅色膠管可減少維護人員的工作量;

（3）在螺栓上劃紅線，提高了接觸網維護人員的檢修效率。

（4）確保了地鐵列車運行的安全。

3.6.3操作流程

（1）測量定位線夾螺桿緊固后螺栓外露的長度。

（2）根據螺桿外露的長度截取相同長度的紅色膠管。

（3）B型定位線夾力矩緊固到位后，安裝紅色膠管。

（4）接觸網懸掛螺栓緊固到位后，采用紅色油漆進行劃線。

3.6-1螺栓防送套管安裝效果圖

3.6-2螺栓緊固到位后采用紅線標示

3.7 接觸網短路實驗的分析研究

通過抽樣試驗，校驗7號線牽引供電系統保護裝置的功能完備性，獲取現場數據供設計校驗各設備保護參數配置，保證在牽引供電系統發生短路故障時，供電設備能及時迅速的切除故障部分，確保人員設備的安全;

通過抽樣試驗，檢驗直流牽引供電系統中各設備短路耐受能力和可靠性是否符合相關規范技術要求。

3.7.1、適用范圍：

采用直流1500V供電的地鐵接觸網工程

3.7.2、功能介紹：

（1）驗證牽引供電系統發生短路故障時，供電設備能及時迅速的切除故障部分，確保人員設備的安全;

（2）檢驗直流牽引供電系統中各設備短路耐受能力和可靠性是否符合合同和相關規范技術要求。

3.7.3、操作流程

（1）短路試驗區間的接觸網處于停電狀態;電動隔離開關在斷開位置。

（2）為安全起見，在試驗變電所由試驗人員在遠端臨時控制臺操作，不直接在開關柜面板上操作，并由專人負責直流開關柜合閘操作。直流饋線柜合閘由外接線引出合閘。為防止直流饋線柜斷路器在試驗時無法自動跳閘的情況，在直流饋線柜斷路器引出分閘的控制回路，如短路試驗不能及時分閘，這時采用手動分下35kVGIS整流變饋線柜（或者通過在分閘回路設置時間繼電器達到合閘后一段時間分閘的效果）。

（3）核對短路試驗區段的保護定值及整定時間。

（4）檢查相關電動隔離開關觸頭閉合情況，直流柜廠家在試驗前對設備進行全面檢查，必要時使用儀器測量觸頭接觸電阻。

（5）示波器設備接線完成。

（6）確認直流開關采用直接合閘方式，以避免自動重合閘電路投入。

參考文獻：

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