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'单线隧道接触网系统简单链型悬挂单腕臂支撑施工工法一、前言单线隧道接触网系统单腕臂支撑链型悬挂是一种先进的隧道内接触网系统安装技术,解决了隧道内接触网安装方式对铁路大提速的技术瓶颈问题,符合我国铁路跨越式发展的需要。目前,我国隧道内接触网安装方式,从设计到施工,由于所采用测量技术、安装定位方式及接触网零件本身的缺陷,造成了隧道内接触网系统调节空间小、整体技术标准低,影响了弓网性能,限制了列车运行速度。我公司承建的xx铁路新增二线电力电气化工程,采用的就是单线隧道接触网系统单腕臂支撑链型悬挂。在施工中,针对系统测量技术、支撑定位技术、系统安装和调整技术,以及接触网系统的动态试验等,总结出单线隧道接触网系统单腕臂支撑链型悬挂施工技术,并在xx二线全线推广应用,取得了较好的社会效益和经济效益,经归纳总结形成本工法。二、工法特点:1、采用安装“SIOCS”(SiemensOverheadContactLineStakeout)测量程序的TPS1000隧道内激光测量仪进行施工测量,操作工艺简便。2、采用模型定位,施工准确度高,标准度高,误差控制在±1mm。3、采用化学锚栓预埋,减少对预埋施工对隧道衬砌的破坏,减轻隧道衬砌的负载,同时大大缩短电气化施工工期。4、采用单腕臂支撑进行接触悬挂提高了接触网系统的稳定性,提高了弓网性能。5、安装工艺简单,调整精确到位。三、适用范围本工法适用于新建(或改建)铁路电气化工程单线隧道内接触网系统施工。四、工艺原理本工法对悬挂定位点测量、腕臂底座安装和轴线调整、锚臂底座安装、接触悬挂架设和调整进行了全过程的质量控制。本工法的关键技术为:使用TPS1000隧内激光测量仪测量技术;模型定位技术;腕臂底座安装和轴线调整控制技术;垂面法测量技术;限位定位器调整技术等。五、施工工艺(1)工艺流程(见图1)第8页共8页
锚臂安装隧道悬挂点纵向跨距测量定位点底座中心点定位化学锚栓预埋接触悬挂架设补偿控制装置底座安装和调整接触悬挂调整冷滑试验热滑试验限位定位器选型、调整可调腕臂位置找到时可调腕臂位置找不到时吊柱式底座模型定位可调式底座模型定位图1工艺流程(2)操作要点①隧道纵向跨距测量:按照施工图,沿外轨测量跨距,在轨腰上用红漆作好标记。测量误差控制在±20mm以内。②定位点底座中心点定位:将TPS1000隧道内激光测量仪固定在小轨道平板车上,使定测仪中心对准外轨轨面中心。操作激光测量仪,在隧道壁上准确的标记出定位点底座中心点位置。TPS1000隧内激光测量仪的具体运用如下:第8页共8页
隧道内单腕臂支撑悬挂有两种不同的腕臂固定型式,即1型的可调式腕臂底座和2型的吊柱式腕臂底座(见图2)。这两种不同悬挂方式的腕臂底座的可能工作区域已被编入计算程序。计算程序采用用户输入的信息和内部储存的基础设计的数据来计算,并定测出这些底座的固定点。图2腕臂类型程序首先自动定测可调式腕臂底座位置值,只有在可调式腕臂底座位置值找不到时,才开始寻找吊柱式底座位置。当测量仪器显示屏显示的轨道中心至隧道侧壁的距离超过2650mm~2850mm(在锚段关节内),或者2650mm~3050mm(一般区段);而在另一侧,即轨道中心至隧道侧壁的距离超过1150mm~1350mm(在锚段关节内),或者1150mm~1550mm(一般区段)时,不再适合使用可调式腕臂底座。在这种情况下测量仪器通过显示屏询问是否使用吊柱式底座。如果用户接受这种选择,测量仪将在隧道拱顶标示出吊柱底座的中心,并开始计算拱顶与垂直吊柱中心线之间的夹角。计算完毕,显示屏显示有关的数据,如高度、水平距离、角度和吊柱的长度等。在轨道没有达到最终设计位置的情况下,程序将提供一个对话框并询问定测点处低轨在横向和高度上的精确误差。该误差值可作为用户手工输入仪器的数据,来修正棱镜的实际位置和工作坐标系。操作时,激光测量仪把垂直并距低轨5560mm高度的位置点水平横移至隧道壁,并通过激光束在隧道壁上准确的标记出来。该点应通过十字标记非常精确的标在隧道壁上。在进行标识的同时,还给出从低轨中心至隧道壁上该点的水平距离及其高度的准确值。这些数据记录在腕臂位置的表格纸上。如表1所示是黑石子隧道可调式腕臂底座和吊柱式腕臂底座测量表。第8页共8页
③底座模型定位按照各种底座的实际尺寸和孔距,用白铁皮分别制作一个模型,定点时,将模型中心孔对准隧道壁上十字标记中心,用水平尺调整好模型水平,用彩笔标记出预埋点的位置。表1栓家坝隧道可调式腕臂底座和吊柱式腕臂底座测量表姓名:xxx标段号:XYNZH-04隧道号:xx日期:2008.12.4悬挂点号仪器位置测点位置轨道中心至壁的距离被测点至轨面高度普通底座吊柱底座底板与垂线的夹角吊柱长度左右左右(m)(m)(º)(m)1右右2.8285.557√×34.125×2左左2.6016.228×√43.7760.8183右右2.8795.561√×31.536×4左左3.0025.564√×29.147×5右左1.1585.559√×35.32×6左右1.3035.563√×32.25×④化学锚栓预埋利用电锤垂直于隧道壁钻孔,腕臂底座处采用长度为160mm化学锚栓,埋深120mm,吊柱腕臂底座采用长度为200mm化学锚栓埋深为160mm。孔钻好后,利用毛刷清理孔内粉尘,再利用吹气筒将孔内粉尘吹出,反复操作,直到将粉尘清理干净。把化学药剂包塞入孔内,用电锤旋转螺杆,钻入孔内。⑤底座安装和调整第8页共8页
腕臂底座或吊柱底座应与隧道壁密贴,采用扭力扳手紧固螺帽,扭力矩为100KNm。腕臂与底座连接紧固后,调整底座上的调节轴栓,使其处于垂直状态,使腕臂端头部分保持水平状态。⑥锚臂安装锚臂的测量与腕臂底座的测量方法基本相同,由于锚臂的固定螺栓密集,因此,预埋时严格控制化学锚栓的埋设深度和角度,使误差不超过±1mm。安装时,利用作业车平台,顶升锚臂,对准锚栓,密贴隧道壁后,紧固好螺帽。⑦补偿控制装置安装补偿装置定测时,严格采用垂面法测量,使动滑轮、定滑轮及坠砣限制架中心处于同一垂面上,以消除补偿滑动时产生的摩擦(见图3)。垂面法测量,是由于补偿装置通过动滑轮和静滑轮对补偿绳进行导向,使坠砣沿隧道壁下垂。这时为消除补偿滑动时产生的摩擦,使动滑轮、定滑轮及坠砣限制架中心必须处于同一垂面上。又由于隧道壁为拱型,因此,将线坠通过牵拉,使两段线处于同一垂面,从而确定动滑轮、定滑轮及坠砣限制架中心沿隧道壁处于同一垂面上。⑧限位定位器选型、调整限位定位器选型是通过表1中轨道中心至壁的距离的测量记录,通过导高和拉出值等参数进行计算,确定所须限位定位器的长度。限位定位器为可调式限位定位器,有三种型号:I型(600mm-800mm)、II型(800mm-1000mm)、III型(1000mm-1200mm)。第8页共8页
确定所须限位定位器的长度后,先选取所属型号,再进行调节。例如:所须限位定位器的长度为700mm,应首先选取I型,然后再通过调节孔,将限位定位器的长度调整为700mm,利用扭力扳手紧固螺帽。由于限位定位器的紧固螺帽为一次性的,扭紧后,不能扭松,因此,选型、调整是非常关键的一步。六、材料与设备(见表2)表2施工机械设备,试验设备、仪器仪表序号名称规格型号数量(台/套)现状1接触网作业车VMT980/Cum11良好2接触网作业车VMT980/Cum21良好3平板车N17-601良好4梯车6良好5拉力表3T4良好6微机IBM(PⅣ)2良好7对讲机MOTORALA8良好8汽油发电机5KW2良好9切割机≤100mm2良好10砂轮机1良好1150m钢尺1已检测12隧内激光测量仪TPS10001已检测135m钢卷尺10已检测14自制轨道平板车1良好15专用扭力扳手2已检测16化学锚栓专用电钻2良好七、质量控制第8页共8页
(一)质量标准1、腕臂底座中心高度距低轨轨面高度为5560mm,误差控制在±2mm,超过误差范围重新测量。2、各金具底座与隧道壁密贴,通过对预埋螺栓对隧道壁的垂直度进行控制。3、调整底座上的调节轴栓,使其处于垂直状态,以保证腕臂端头部分保持水平状态,利用水平尺进行检测。4、动滑轮、定滑轮及坠砣限制架中心必须处于同一垂面上,通过垂面法进行复测。5、接触悬挂的各项技术指标,符合《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》的要求。(二)质量保证措施1、对设备的原材料来源进行控制,确保技术指标和机械性能符合设计文件。2、执行我公司的ISO9002质量标准。3、编制具体的施工操作细则,每个施工人员必须了解施工程序、安装工艺、质量标准及各材料的用途和消耗定额。4、不能达到标准要求的,进行现场分析,找出原因,逐一进行处理。5、严格控制各作业流程的质量活动,严格把关,质量不合格不能进入下一流程。定期分析各种质量记录,及时消除影响工程质量的潜在不良因素。八、安全措施本工法执行部颁《铁路施工技术安全规则》(TBJ405—408—8),并遵守下列事项:1、设立专职安全员,施工前按不同岗位和工作内容做好安全技术交底;2、施工时,隧道两端应设专人防护;3、严禁擅自动用隧道内原有使用中的设备;4、作业前,应注意检查电源电压,机械设备性能,确认符合技术条件后,方可作业。九、环保措施本工法执行《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国固体废物污染防治法》、《中华人民共和国水污染防治法》等法律法规,并遵守下列事项:1、坚持预防为主、全面规划、综合治理、加强管理、注重成效、保护水土及生态环境的方针。2、在锚栓预埋时要铺设彩条布防止道床污染。3、减少噪音污染。施工设备采用低噪声设备和消声减振等措施。第8页共8页
4、施工完毕后的材料和废弃物品及时清理,不得乱堆乱弃。十、效益分析本工法与传统的隧内接触网施工相比,采用了先进的定点测量系统,模板定位技术,化学锚栓预埋技术、腕臂底座轴线调整技术,限位定位器调整技术,可以节省大量劳力,减轻工人劳动强度,大大缩短了电化施工工期。以TPS1000隧内激光测量仪与国内传统测量技术相比较为例:国内传统隧道测量中,测量工具非常简单,即皮尺、竹竿、丁字尺等工具,有以下几个缺陷:一是测量数据不精确,用皮尺测量距离,无法保证其顺线路与横线路方向处于正常状态,用竹竿做标记,无法保证竹竿处于稳定状态。此两道工序形成了累计误差,导致最终测量点不准确。二是工作效率低。根据以往测量经验,每测量一组定位点至少需要20至30分钟,如果测量锚段关节至少需要2至3天时间才能完成。三是如果线路未成形,则根本就无法施工测量。在时间紧、工期短、任务重的情况下要进行大规模施工,显然更不合理。TPS1000测量技术解决了以上几个问题:TPS1000类似全站仪,为了保证其架设稳定,制作了专用测量平板车。采用人字梯做标记,保证了测量点的精度,同时也降低了劳动强度。通过实际工作统计,在利用TPS1000隧内激光测量仪测量时,每测量一组定位点一般需要30秒左右,这充分的利用了人工智能的优点,极大的提高了工作效率,满足了施工生产需要。单线隧道内接触网系统的施工,采用化学锚栓预埋技术,减少对预埋施工对隧道衬砌的破坏,减轻隧道衬砌的负载,提高了隧道内接触网系统的安全性能,同时也避免了由于混凝土预埋造成对道床污染等现象,减轻工人劳动强度,节省大量劳力。从我单位施工的隧道73座,总共为67.53公里资料分析,经现场测算节约劳动力6500工天,以每人每天工费60元计算,可节约39万元。十一、工程实例2007至2009年,xx铁路新增二线电力电气化工程,共73个隧道,全长73公里,应用本工法,并在全线推广使用。由于经济效益显著,技术科技含量高,保证了工期和质量,得到了建设单位和使用单位的肯定。第8页共8页'
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