500 kV 輸電線路跨越高速鐵路施工實踐

孫偉軍， 吳堯成， 姚耀明， 張 弓， 汪國林

（1.浙江省送變電工程公司，杭州 310016； 2.浙江省電力公司，杭州 310007）

電力施工

500 kV 輸電線路跨越高速鐵路施工實踐

孫偉軍1， 吳堯成1， 姚耀明2， 張 弓1， 汪國林1

（1.浙江省送變電工程公司，杭州 310016； 2.浙江省電力公司，杭州 310007）

嘉興電廠—汾湖 500 kV 輸電線路工程建設中需跨越已運營的滬杭高速鐵路， 施工單位浙江省送變電工程公司根據跨越檔參數，在分析不同跨越架適用條件的基礎上，進行跨越架和封頂網形式設計及強度計算，制定了封網施工程序與安全技術措施。通過創新應用自立式跨越架并結合全封閉絕緣封頂網方案， 順利完成了浙江省首例 500 kV 輸電線路在高速鐵路的跨越施工。

輸電線路；高速鐵路；跨越；自立式跨越塔架；全封閉絕緣封頂網；施工技術

嘉興電廠—汾湖 500 kV 輸電線路工程是嘉興電廠三期送出工程，與已建成投運的嘉王5418 線同桿 雙回路 建 設 ， 導 線 選 用 4×JL/G1A-400/35。 線路架設過程中需在浙江嘉興境內跨越已運營的滬杭高速鐵路， 跨越點里程 K95+137。滬杭高速鐵路設計時速 350 km， 行車密度平均約 5 min 一趟， 與普通鐵路相比， 行車速度快、發車密度大、安全要求高，社會關注度大。鐵路線采用全封閉、全立交設計，鐵路部門只允許電力部門在每天 0∶00～4∶00 進行施工， 跨越施工難度非常大。因此，如何安全、順利地完成對高速鐵路的跨越，是工程能否如期投運的關鍵。

1 跨越斷面參數

跨越檔為 131 號-132 號塔， 跨越檔距 432m，與鐵路交叉角 77°， 跨越點處鐵路軌頂高 6.3 m，全高 14.3m， 寬 14.6m， 跨越斷面參數見圖1。

2 跨越架形式的確定

輸電線路跨越高速鐵路在浙江尚屬首次，既無國家或行業技術標準可循，也無成熟的施工經驗，因此必須借助跨越架空輸電線路、普通鐵路、高速公路方面的經驗進行研究分析。

（1）無跨越架形式是利用跨越檔的兩基跨越塔作支承，在兩基跨越塔之間架設封頂網，技術和經濟上有明顯優勢，理論上應優先采用。但由于本工程兩基跨越塔為已建成投運的鐵塔，因高度限制不滿足無跨越架封網要求，故無法采用。

（2）金屬結構架形式的架體穩定完全依賴四側拉線，無論采用整體起立還是分解吊裝，在架體組立過程中理論上存在倒桿的可能，因此架體距高速鐵路的距離必須大于倒桿距離。受現場地形限制，不滿足拉線打設條件，也無法采用。

（3）小鋼管、毛竹跨越架在跨越小電壓等級線路時比較常用，架體由許多小鋼管、毛竹組合而成，單根構件的抗彎和抗壓能力均較小，跨越架整體強度與穩定性較低， 當搭設高度超過 20 m、 跨距超過 60 m 時， 跨越成本與安全風險倍增，故不宜采用。

（4）自立式跨越塔架由專業單位設計和加工，主要優點有：穩定性好，機械強度高；可根據跨距的大小和跨越線路的長度自由調節鐵塔高度和橫擔長度；可在不打設反向拉線的情況下承受惡劣氣候條件（大風、 覆冰）和施工意外時的疊加載荷；可重復多次利用，安全性好。

為確保高速鐵路運行的安全，經綜合分析，最終選用自立式跨越塔架形式。

3 自立式跨越塔架結構及封頂網形式

自立式跨越塔架呼稱高度可在 18～45 m 之間調節，橫擔長度可在 24～32m 之間調節。本工程選用的A，B兩基跨越塔架具體結構參數見圖2。 B 型跨越塔結構與 A 型完全相同，安裝時只需將塔頭整體翻轉 180°即可。

封頂網由承載索、絕緣網、滑輪、撐桿、拉網繩和封網繩等組成，施工布置如圖3所示。4根承載索均選用 Φ14mm×65m 的迪尼瑪繩， 絕緣網由 8m×8m 的標準網組合而成，每5張標準網組成 1 張 40m×8m 的大網， 每隔 2m 設 1 只承網滑輪，將網掛到承載索上。每隔8m設1根Φ50的絕緣撐桿， 撐桿連同絕緣網通過承桿滑輪掛在承載索上。撐桿由玻璃鋼材料制作，其作用是保持封頂網的有效寬度，防止封頂網中間出現縮攏現象。絕緣網利用端角上的2根拉網繩和2根封網繩固定在跨越塔架上，約束絕緣網縱向滑移。 6根拉網繩和 6根封網繩均選用 Φ14的錦綸繩， 長度分別為 75m 和 15m。

4 承載索強度計算

4.1 正常工作狀態張力

封頂網安裝后，在空載的承載索上附加絕緣網、網撐、滑輪等，其水平張力也相應地由空載張力 H1過渡至正常工作張力 H2。

對斜拋物線狀態方程式作簡化處理后，得到H2的計算式如下：

式中： H2為絕緣網安裝后的承載索水平張力； l為檔距； ω1是承載索單位長度重力， 為 1.51 N/m；S 為承載索的凈截面面積， 取 118.557mm2； E 為承 載 索 迪 尼 瑪 繩 的 彈 性 模 量 ， 取H1為承載索未安裝絕緣網時的水平張力， 取3 600 N； K2為掛置封頂網后封頂網對跨越檔承載索長度 的 增 大系數，2和 K21按式（2）、 式（3）計算。

圖1 跨越檔斷面參數

式中： a1為自承載索懸掛點至封頂網起點的距離， 取 18m； a2為自承載索懸掛點至封頂網終點的距離， 取 58m； ω2為承載索疊加絕緣網及附件后單位長度的重力， 經計算， ω2=24.3 kg/m。

將已知條件代入式（1）-（3）后，利用 Excel程序漸次逼近法， 可計算得到 H2為 9 050 N。

4.2 事故狀態張力

當導線落到封頂網上時，封頂網將增加導線的勻布載荷，此時狀態方程式為：

圖2 自立式跨越塔架結構

圖3封網施工布置

式中：H3為導線落于封頂網上時承載索的水平張力； K3為導線落于封頂網時， 封頂網長度范圍內導線重力對跨越檔承載索長度的增加系數，K3= K32-K31， K32和 K31計算式為式（5）和（6）；K4為導線落于封頂網時，封頂網起止點導線集中荷載對跨越檔承載索長度的增大系數， K4=K41+K42，K41和K42的計算式為式（7）和（8）。

式中： ω23= ω2+ ω3， ω3為承載索 承 載落 于封 頂 網范圍內的導線單位長度自重力， 取 13.23 N/m； p1為封頂網起點處導線的集中荷載， 取 529 N； p2為封頂網終點處導線的集中荷載， 取 529 N。

將已知條件代入式（4）-（8）后， 利用 Excel程序漸次逼近法，可計算得到事故狀態承載索的水平張力 H3為 14 140 N。

4.3 安全系數

載承索的安全系數 KZ為：

式中： TP為 φ14 迪尼瑪繩的破斷拉力， 取 180 000 N。

由式（9）可判定封頂網承載索抗拉強度符合要求。

5 封網施工及跨越架線

5.1 封網施工程序

（1）確認被跨高速鐵路接觸網已停電后方可進行封網作業。首先用拋繩器橫跨高速鐵路臨空放通 1根 φ2韓國絲， 由 φ2韓國絲牽引 1根 φ4迪尼瑪繩，再由 φ4迪尼瑪繩牽引 2根 φ8迪尼瑪繩，放通后為作為循環繩使用。

（2）利用循環繩來回牽引， 完成 6 根拉網繩的展放，放通后兩端臨時錨固在跨越塔架上。用相同的方法展放4根承載索，放通后B塔端用40 kN 卸扣鎖入鐵塔掛孔， A 塔端用卸扣連接φ15×50 m 鋼絲繩， 經過 50 kN 支承滑車引至地面， 與 50 kN 鏈條葫蘆、 160 kN 鋼板地錨連接。

（3）承載索錨固后開始掛網，絕緣網在地面完成組裝后，吊至B塔橫擔上并展開，絕緣網首端兩個邊角連接拉網繩，然后將承網滑輪逐個安裝到承載索上，同時在A塔側同步牽引6根拉網繩，使并排的3張網同步向A塔方向移動。當所有滑輪安裝完畢后，在網的末端兩邊角連接封網繩，然后將網拉至鐵路正上方，并用拉網繩和封網繩將網錨固在A，B塔橫擔上。

5.2 跨越架線程序

（1）跨越高速鐵路的放線段為 129 號-132 號塔， 長度 1.172 km。 張力場設在 129 號塔小號側，牽引場設在 132 號塔大號側。 導線采用“1 牽 4”張力放線形式。

（2）為提高放線效率， 在高速鐵路完成封網前， 用小牽引機將□20牽引繩從張力場牽至 B塔并臨時錨固， 再人工將□13導引繩從牽引場放至 A 塔并留足 80m 余線。

（3）高速鐵路封網完成后， 利用 φ8 迪尼瑪循環繩將□13導引繩的余線引過封頂網， 然后與 B塔處的□20牽引繩連接并升空。

（4）用大牽引機將□20 牽引繩牽至牽引場，最后利用□20牽引繩牽引 4根導線。

6 施工照明方案

由 于 跨 越 施 工 安 排 在 凌 晨 0∶00～4∶00 進 行 ，因此跨越點與整個放線段須設計周密、可靠的照明方案，確保各施工操作點都有足夠的照明。

（1）施工照明由專業小組負責布置、 維護與管理，所有照明設備在封網施工前完成安裝、調試。

（2）兩基跨越塔架頂分別設置 4 盞 400W 投光燈， 塔架下方地面上分別設置 1盞 4 kW 全方位移動照明燈塔（燈桿高度達 10m）， 用于封網施工照明，跨越檔照明燈布置見圖5。

（3）高速鐵路兩側分別布置 2 盞 2 kW 全方位自動泛光燈（燈桿高度達 4.5m）， 用于監測封頂網對鐵路的凈空距離。

圖5 跨越檔照明燈布置

（4）129 號-132 號鐵塔和高速公路跨越架各布置 2 盞 400W 投光燈， 用于登高和高處作業照明。

（5）放線段沿線每 100 m 設置 1 盞 2 kW 全方位自動泛光燈，用于放線和巡線照明。

（6）牽引場和張力場各設置 6 盞 400W 投光燈，用于場地和牽張設備的照明。

（7）所有夜間施工人員在安全帽上配置微型頭燈，用于個人移動照明； 現場配備 6臺 35W泛光燈（由蓄電池供電）， 作為應急照明。

7 主要安全技術措施

（1）封網作業過程中，保證所有索繩不磨及高速鐵路接觸網。封網完成后，承載索的地面錨固點設專人 24 h不間斷看護。

（2）封頂網的支承滑車和鏈條葫蘆均打設保險，當日未完成掛線的導線在臨時錨固點打設保險，直線塔附件安裝和耐張塔掛線過程中必須打設保險。

（3）為盡可能縮短跨越施工時間， 合理選擇牽、張場地，避免在放線過程中出現轉向或環形而影響施工效率。

（4）導線定長制作， 減少放線過程中導線換盤與液壓操作的環節，提高放線效率。

（5）為使放線作業更加安全可靠， 將導線牽引網套改成液壓牽引管連接；牽引走板涂反光漆，以便夜間監測。為更好地消除感應電，在跨越檔兩端放線滑車上裝設特制接地滑車。

（6）為減少錨線、 升空等環節， 導線耐張線夾的壓接操作直接在耐張塔上進行。壓接前在鐵塔上設置壓接平臺，為夜間施工人員的安全提供可靠保障，并確保液壓連接質量。

（7）為減輕施工人員夜間疲勞， 應保證作業人員白天有充足的休息時間。

8 結語

在我國，高速鐵路投運時間還不長，高速鐵路的安全備受社會關注，輸電線路跨越高速鐵路的施工尚無國家或行業標準可循。電力施工單位在跨越方案設計中堅持“安全第一”原則，創新應用自立式跨越塔架結合全封閉絕緣封頂網方案，完成了浙江省首例 500 kV 輸電線路的高速鐵路跨越施工，經現場檢驗，效果良好。

[1]TB 10621-2009 高 速 鐵 路 設 計 規 范 （試 行 ）[S]．北 京 ： 中國鐵道出版社，2010.

[2]GB 50090-2006 鐵路 線 路 設 計 規 范[S]．北 京 ：中 國 計 劃出版社，2006.

[3]TB 10008-2006 鐵 路 電 力 設 計 規 范[S]．北 京 ：中 國 鐵 道出版社，2007.

[4]DL 5009.2-2004 電 力 建 設 安 全 工 作 規 程 ，第 2 部 分 ： 架空電力線路[S]．北京：中國電力出版社，2005.

[5]張殿生.電力工程高壓送電線路設計手冊[M].北京：中國電力出版社，1999.

[6]李慶林.架空送電線路跨越放線施工工藝設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2010.

[7]張 弓 ， 孫 偉 軍. 特 高 壓 工 程 安 全 管 理 創 新 與 實 踐[J].電力建設，2009，30（S）∶143-145.

（本文編輯：龔 皓）

Construction Practice of 500 kV Transm ission Line Crossing Over High Speed Railway

SUNWei-jun1， WU Yao-cheng1， YAO Yao-ming2， ZHANG Gong1， WANG Guo-lin1
（1.Zhejiang Electric Transmission and Transformation Engineering Corporation， Hangzhou 310016， China；2.Zhejiang Electric Power Corporation， Hangzhou 310007， China）

Jiaxing Power Plant-Fenhu 500 kV transmission line project under construction needs to cross over Shanghai-Hangzhou high speed railway in service.Based on the analysis of the applicable conditions of different crossing structures， the construction enterprise carries out the form design and strength calculation of crossing structures and crossing protection nets according to the parameters of crossing span， and stipulates the protection net construction procedures and safety technologymeasures.Innovative combined application of the self-supporting crossing tower and the fully enclosed insulated crossing protection net is implemented to complete the first 500 kV overhead transmission line crossing over the high speed railway successfully in Zhejiang province.

transmission line； high speed railway； crossing； self-supporting crossing tower； fully enclosed insulated crossing protection net； construction technology

TM752

： B

： 1007-1881（2011）12-0083-05

2011-06-09

孫偉軍（1977-）， 男， 浙江青田人， 工程師， 一級注冊建造師，注冊安全工程師，從事輸電線路施工技術管理工作。