既有电气化铁路改扩建施工工法

'既有电气化铁路接触网改扩建施工工法中铁电气化工程局一、前言既有线电气化铁路改扩建工程是一个新的施工领域。自1961年宝鸡至凤州段第一条电气化铁路建成开通到现在，我国的电气化铁路建设已有40多年历史，投入运营的电气化铁路里程已超过13000km。随着国民经济的快速发展，既有电气化铁路接触网的大修改造任务将日趋繁重，长大干线既有电气化铁路接触网的提速扩能任务也将越来越艰巨。由于我国铁路行车组织采用昼夜不间断运输方式，因此，既有电气化铁路接触网的改扩建施工只能利用停电天窗进行。每次施工完毕，接触网应保证正常运营。受停电天窗时间短、交叉干扰因素多、施工程序复杂、施工外部条件多变等因素的影响，既有接触网的改扩建施工与新建接触网施工相比，在施工组织、施工工艺、施工工法等方面都更为复杂。近10年来，中铁电气化工程局在京秦线电气化改造和宝成线增建二线的复线改造、天兰线既有接触网大修施工和香港九广线接触网换线工程等既有电气化铁路接触网改扩建工程施工中，不断探索、提高、完善，总结出了一套科学、实用、符合我国国情的接触网改扩建施工方法，形成了既有电气化铁路接触网改扩建施工工艺。工艺汇集了现阶段既有电气化铁路接触网改扩建系统关键技术，以此为基础，开发出本工法。1999年，“既有电气化铁路改扩建工程接触网拨接施工”获国家级优秀质量管理成果奖。 2000年，“既有电气化铁路接触网改扩建工程施工管理”已申报全国工程建设企业管理现代化成果。目前，该工法已在株六线增建第二线电气化改造工程和武广线郴韶段既有电气化扩能改造工程中全面采用。二、工法特点1．选择过渡方案，将过渡工程与正式工程相结合，减少重复安装、调整。采用数据化施工方法，改造中尽量保留既有工程，避免大拆大建，以降低工程成本。2．全面应用新建接触网施工中开发的四个一次到位软件、接触网液压张力放线架、接触网吊弦制作综合装置等最新研究成果，提高施工效率，确保工程质量。3．采用机械化施工方法和程序化施工组织，制订了《停电施工作业程序》，有利于保证施工安全。4．对施工机具、人员实行动态管理，合理利用停电天窗时间，既保证正常运营，又保证顺利施工。三、适用范围本工法适用于既有电气化铁路接触网大修、改建、扩建、提速施工。四、工艺原理利用系统工程的原理，将既有电气化铁路接触网的改扩建工程项目分解为若干单项施工项目，再将单项施工项目分解为若干操作程序，“化整为零”；利用统筹法原理，将各单项施工项目与各操作程序按人、机、料、法、环等要素进行科学、严密组合，“统筹兼顾”，实现施工安全、质量、进度等效益的优化。 (一)支柱装配改造1．合理选择支柱装配过渡设计形式，综合解决施工中各种情况下既有接触网和新增接触网的悬挂定位问题；2．利用支柱装配计算数学模型及三角形边的变化关系，进行支柱装配的调整量计算，使调整计算精度高，实现支柱装配调整一次到位。(二)软横跨改造1．采用科学合理的更换程序和技术措施，缩短了作业时间。2．软横跨局部更换或单侧延长改造施工，通过对既有软横跨和新增软横跨的计算、比较，确定局部更换尺寸和利用既有部分需调整的尺寸，以减少更换工作量，合理利旧。3．采用“软横跨计算软件”实现软横跨改造一次到位。(三)接触悬挂下锚改造根据力的平衡原理，控制接触悬张力使之恒定，保证下锚改造完成后接触悬挂技术状态不变。(四)接触悬挂更换1．采用临时硬锚、邻锚补偿或并联过渡承载技术，使新增接触悬挂提前达到额定张力。2．运用过渡技术，实现新增接触悬挂与既有接触悬挂逐跨倒换、逐跨投人运营。3．采用“四个一次到位软件”，保证悬挂调整一次到位。(五)接触悬挂“拨接”1．运用系统工程原理，实施全过程控制，全面实现最终目标。 2．科学分解、合理分步，统筹兼顾，化整为零。3．科学的过渡设计施工技术。为了减少拨接当日的工程量，在拨接前进行过渡设计，使支柱装配、接触悬挂等工作量最大限度提前完成。五、施工工艺接触网改扩建工程有多种形式，根据不同的悬挂、下锚方式和外部环境，各改扩建形式有所不同，一个施工工艺要综合这些方式是不可能的。为此，我们总结以往经验，将改扩建工程分为4大项目，开发了13项具有代表性和普遍指导意义，且基本覆盖接触网改扩建工程的技法，见图1。根据不同接触网改扩建工程和线路封闭时间，从中选取不同改造、更换方式，组合成适用的、综合性的施工工法。 (一)支柱装配改造1．工艺流程(见图2)2．操作要点(1)在进行悬挂位置测量时，测距器在承力索、接触线上的悬吊点与其底部同钢轨内沿接触的两点应在同一铅垂面内。(2)根据线路部门交桩资料现场测量确定支柱处新线轨面标高及线路中心位置。(3)支柱装配过渡型式设计、计算，应优先按新线设计状态考虑，做到以正式工程为主，兼顾临时过渡功能。(4)根据过渡设计型式校核支柱容量，所有腕臂应按设计型号选用。(5)对需拆除的锈蚀螺栓，应提前涂松动剂。(6)根据线索曲线力大小，合理选择卸载作业方式。 (7)支柱装配调整施工中，在直线区段，用作业平台将接触线抬起时，作业平台上升幅度不得过大，以免造成接触线弯曲；在曲线区段，应先将承力索、接触线从悬挂点处倒出并进行可靠加固后，再进行腕臂调整作业。(8)倒鞍子、安装定位时，应根据环境温度、定位点到中心锚结的距离等因素，预留腕臂和定位器的偏移量。(二)软横跨改造1．工艺流程(见图3)2．操作要点(1)施工前应测量相对既有各股道的承力索的高度、偏移和接触线的高度、拉出值，作为更换完毕后恢复到既有状态的数据。(2)软横跨计算应采用力学原理，应用先进的“四个一次到位软件”计算。(3)整组更换施工中，作业车应选择最佳停放股道。(4)局部更换和单侧延长改造施工中，保留及更换部分范围选择应合理，尽量减少调整工作量。 (5)局部更换施工中，紧线器的安装位置应在既有软横跨回头的调整范围之外。(6)单侧延长改造时，拆除既有软横跨支柱应在新软横跨受力后进行。(7)整组更换施工时，新增软横跨的绝缘子等零件应由作业人员借助梯车或作业车将其翻越既有接触悬挂。(8)模拟节点施工时，模拟负荷应按承力索(含吊弦)和接触线的自重分别配重(总重量应与悬挂重量相等)，随架线进行，逐步取消。模拟负荷应通过负荷底座在上部固定绳和直吊弦上可靠固定。(三)接触悬挂下锚改造1．工艺流程(见图4)2．操作要点(1)同侧“倒锚”一般需40min，异侧“倒锚”一般需50min，接触悬挂的下锚“倒换”应在同一个封闭点内完成。(2)采用并联法倒锚时，两支悬挂线索可靠并联后，下锚支卸载时，需将与下锚支并联的悬挂同步卸载。(3)如需延长或缩短倒锚支，应提前做好测量和准备工作。 (4)连接目标锚柱的手扳葫芦受力后，应暂时停下来，对锚支各部位连接情况进行检查。(5)安装紧线器前，应用汽油棉纱将线索去污，以免打滑。(6)下锚倒换后，应及时安装电连接、吊弦，进行悬挂调整。(四)接触悬挂更换1．工艺流程(见图5)2．操作要点(1)科学选择临时锚柱位置。临时锚柱位置应既便于新增线索架设、下锚倒换作业，义能保证各带电部分与接地体问绝缘距离。(2)架设新增线索过程中，其走向必须沿既有承力索或接触线的同…侧进行，避免新增线索与既有线索交叉打绞。(3)新增线索应在临时锚柱上下锚。应根据设计要求在临时锚柱上按正式下锚安装补偿装置，使其张力达到设计的额定值。(4)采用过渡调整法施工时，接触线的非工作支部分必须高于工作部分200mm以上，并尽快全部投入运营。(5)在新增接触线与既有接触线过渡调整逐步投入运营的施工过程中，每次停电施工结束前，均应在过渡锚段关节两端安装临时电连接，确保受电弓良好取流。(6)承力索、接触线的下锚倒换作业，需在同一个封闭点内完成。(7)新增悬挂线索架设完毕应及时调整，使其尽快全部投入运营。(五)接触悬挂拨接1．工艺流程制定拨接方案→现场技术交底→拨接准备→停电施工，悬挂倒换→ 拆除过渡工程→悬挂调整→冷滑验交→送电开通。2．操作要点(1)拨接前，利用多个停电天窗点使拨接处工作量最大限度提前完成或作过渡施工。(2)制定实施性拨接施工方案，明确拨接工作量以及先后工序衔接关系。(3)新增与既有线索在紧线接头时，紧线操作应与新线临时下锚手扳葫芦协调进行，以保证新增接触悬挂和既有接触悬挂不变形。(4)接头时应确认线面正确方可对接。(5)锚柱处观察员应随时与作业车上接头作业人员保持联系，随时报告悬挂状态变化情况，保证接头作业完成后补偿6值不变。六、机具设备和计量检测器具1个施工队进行接触网改扩建施工需配备的主要机具设备和计量检测器具见表1。七、劳动组织1个施工队按4个独立作业班组同时作业来配备人员，总共约120人，其中：。1．管理人员10名(队长、技术、安质、物资、调度等)；2．机械人员20名(司机、助手、修理工等)；3．接触网工80名；4．后勤人员10名。 八、质量控制1．执行《铁路电力牵引供电施工规范》(TB10208－98)及《接触网运行检修规程》。2．接触悬挂上各连接件的螺栓应用力矩扳手紧固，紧固力矩应达到标准值。3．接触悬挂更换过程中，临时非绝缘锚段关节处接触线的高度、拉出值、坡度等应满足设计要求，电连接应安装完好。4．承力索、接触线的架设应采用液压张力放线架，张力为2～3kN。5．凡进行可能引起改变接触悬挂状态的施工项目，应提前测量接触悬挂的技术参数。改造完毕应进行复核，保证接触悬挂的状态满足运营要求。6．每项施工前，应进行现场调查，制订详细的作业方案，首项施工，还应在现场进行技术交底。接触悬挂更换、接触悬挂拨接等综合性项目，还应提前进行现场演练。7．接触悬挂更换、接触悬挂拨接等综合性项目及涉及到线岔和锚段关节的项目，应在封闭天窗结束前进行冷滑检查。8．严格执行“三检制”和工班技术员负责制，每次作业完毕应有质量记录。9．采用“四个一次到位软件”计算。九、安全措施1．遵守《铁路电力牵引供电施工技术安全规则》(TBJ408—87)及《接触网安全工作规程》的规定。2．施工中严格执行 “接触网停电作业票”、“施工办公会”制度，每次停电施工，必须专人负责，统一指挥，保证责任明确、工作到位。3．停电施工作业，应严格执行《停电施工作业程序》。4．曲线区段，作业人员应位于线索的曲线外侧作业。5．对暂不承载的腕臂，应进行可靠加固，避免其自由摆动接触既有接触网，以致将既有接触网通过临时加固铁线短路。6．作业完毕，得到送电通知后，应由作业区段远离来电侧验电接地人员验电，确认有电后，作业人员方可离开。7．当邻近股道未停电时，施工中作业人员、施工机械、工具及拆除的既有承力索等应严格保持与邻线的安全距离，避免触电或引起行车事故。8．液压张力放线架应设专人操作、调节。9．架线车、作业车不得超速超限。10．作业完毕消令后，应按有电处理，严禁任何人再上接触网作业。11．拆除既有接触网线索时，应逐渐减载后，徐徐放下，不可任其自由脱落。12．冷滑区段两端应设临时接地线和明显标志，有专人监护。冷滑弓应可靠接地。十、效益分析1．本工法充分考虑了过渡工程和正式工程的兼顾以及改造中既有工程的合理利用，减少重复拆除、安装引起的人力及机具投入，有利于降低工程成本。2．可使接触网改造的支柱装配、软横跨、补偿改造和接触悬挂更换调整等难点项目达到一次到位，提高施工效率，缩短施工时间。 3．能将软横跨改造、接触悬挂更换和接触悬挂拨接等综合性改造项目化整为零，从而有效利用停电天窗时间，减少停电的时间和次数，最大限度减少施工对运营的影响。十一、工程实例(一)宝成线增建二线既有电气化接触网改造工程1996～1998年，电化局二处在宝成线昭化～斑竹园区段的施工中，研究开发出本工法，并在施工中全面采用，按期优质完成施工任务。完成支柱装配改造208组，软横跨改造161组，接触悬挂下锚改造24处，接触悬挂更换60条km，接触悬挂拨接1l处，总计节约停电施工时间169h。整个改造施工期间，没有发生施工“压点”现象(指在计划的封闭时间内，接触网施工没有达到开通条件而被迫推迟开通时间的现象)，没有发生1次弓网事故，保证了运营，得到了建设、设计、监理单位的充分肯定。并为在该线施工的其他电气化施工单位提供了借鉴。(二)天兰线接触网大修工程1996～1998年间，电化局三处在天兰线南马段、珑定段、定骆段接触网大修工程施工中，克服天窗时间短、施工条件复杂、气候恶劣等不利条件，优质安全地完成了支柱装配、软横跨改造、补偿装置更换和接触悬挂更换任务，对运输影响小，得到运营单位的好评。'