成渝客專接觸網(wǎng)提速改造施工技術(shù)研究

諶建民

0 引言

成渝客專提速改造項目是推動成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)，打造中國經(jīng)濟(jì)第四增長極，促進(jìn)成渝城市群由國家級城市群向世界級城市群歷史性跨越的重要改造項目。成渝客專提速改造工程是目前國內(nèi)第一個客專提速改造工程，沒有可以直接參照的成熟的施工技術(shù)。既有成渝客專接觸線張力增加至30 kN后，不只是接觸網(wǎng)各線索張力會改變，接觸網(wǎng)幾何參數(shù)也發(fā)生明顯改變。成渝客專日間正常運(yùn)營，夜間天窗施工，要保證施工順利完成，必須盡量減少返工及反復(fù)調(diào)整等工作，對數(shù)據(jù)測量、吊弦計算、預(yù)制、施工一次到位提出了很高要求。經(jīng)過前期試驗研究，提出一套切實(shí)可行的客專接觸網(wǎng)改造施工技術(shù)方案。

1 工程概況

成渝客專西起四川省成都東客站，向東經(jīng)簡陽、資陽、資中、內(nèi)江、隆昌后進(jìn)入重慶市境內(nèi)，后經(jīng)榮昌、大足、永川、璧山、沙坪壩到達(dá)終點(diǎn)重慶站，線路全長307.931 km。本次接觸網(wǎng)提質(zhì)達(dá)速工程范圍為成都東—沙坪壩段，線路長度299.805 km，全線時速從300 km提升至350 km。

根據(jù)初始設(shè)計可知，針對成渝客專，合理提高接觸線工作張力（由28.5 kN增至30 kN），對全線吊弦進(jìn)行更換，對現(xiàn)有補(bǔ)償裝置（增加墜砣）和接觸懸掛進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，可以有效改善弓網(wǎng)受流質(zhì)量和運(yùn)行安全性，以達(dá)到時速350 km的運(yùn)行要求。

2 吊弦參數(shù)的測量與計算預(yù)制

成渝客專日間正常運(yùn)營，整錨段接觸網(wǎng)改造施工必須在夜間有限的天窗內(nèi)一次完成，前期的吊弦參數(shù)測量與計算預(yù)制尤為重要。接觸網(wǎng)彈性吊弦計算需要測量的參數(shù)較多，主要包括彈性吊索張力、承導(dǎo)線參數(shù)、集中負(fù)載等。測量工具儀器主要包括鋼卷尺、激光測量儀、彈吊張力測量儀、投線儀、溫度計、接觸網(wǎng)參數(shù)測量儀等，測量儀器使用前必須經(jīng)過校驗和試驗，確保源頭準(zhǔn)確[1]。

2.1 彈性吊索張力測量

在試驗中，彈性吊索張力采用初期設(shè)計值3.5 kN進(jìn)行吊弦計算預(yù)制，吊弦安裝后，導(dǎo)高最大偏差會達(dá)到30 mm，無法滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)彈性吊索張力采用測量值時，吊弦安裝后導(dǎo)高及導(dǎo)線平順度完全滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。多次測量發(fā)現(xiàn)，實(shí)際彈性吊索張力與最初設(shè)計值3.5 kN均存在一定偏差，說明在吊弦計算時彈性吊索張力必須經(jīng)實(shí)際測量，不能采用最初設(shè)計值。試驗表明，彈吊張力儀在位置上越接近彈吊線夾，測量數(shù)值越準(zhǔn)確。綜合各種因素，彈吊張力儀固定位置宜設(shè)置在距離彈性吊索線夾150 mm處，前后兩側(cè)各測量2次，取4次彈性吊索張力平均值作為該懸掛點(diǎn)處彈性吊索張力實(shí)際值，如圖1所示。

圖1 彈性吊索張力測量

2.2 承導(dǎo)線測量

通過吊弦計算模型可知，承力索和接觸線的拉出值和拉拽方向測量準(zhǔn)確度與吊弦計算精度密切相關(guān)。承力索、接觸線拉出值正負(fù)是相對測量人員前進(jìn)方向而定，前進(jìn)方向左側(cè)為正，右側(cè)為負(fù)。接觸線拉拽方向：0表示固定點(diǎn)（錨支卡子及下錨柱），1表示拉向左側(cè)，-1表示拉向右側(cè)（左右側(cè)是相對測量人員前進(jìn)方向的左右側(cè)）。

2.3 集中負(fù)載測量

經(jīng)過前期試驗論證，一個錨段內(nèi)某處集中負(fù)載未測量，計算出的吊弦會導(dǎo)致集中負(fù)載所在跨內(nèi)的吊弦長度均不滿足技術(shù)要求。集中負(fù)載包含橫向電連接、縱向電連接（關(guān)節(jié)）、上網(wǎng)點(diǎn)（上網(wǎng)引線）、避雷器引線、承力索中錨線夾、接觸線中錨線夾、承力索及接觸線絕緣子等。所有集中負(fù)載的距離均歸算到測量方向后方的支柱，測量時，通過投線儀測出線夾對應(yīng)的縱向位置，再使用鋼卷尺測量出線夾到后方支柱的距離。

2.4 吊弦計算預(yù)制

國內(nèi)客專接觸網(wǎng)施工中，吊弦計算主要采用的方法有懸鏈線法、懸線法、拋物線法，使用這3種方法進(jìn)行吊弦計算，現(xiàn)場安裝吊弦后部分偏差較大，造成在關(guān)節(jié)、線岔區(qū)、曲線段吊弦更換較多。針對上述問題，專門開發(fā)了更為精確的有限元法，經(jīng)過前期試驗驗證，該方法計算準(zhǔn)確，完全滿足提速改造施工要求。吊弦預(yù)制采用吊弦張力預(yù)拉平臺，壓接前檢查壓接模型腔、壓接管、心形護(hù)環(huán)及壓接用線規(guī)格的一致性，壓接必須保證壓接模具上下模合攏，無間隙，一次壓接到位。吊弦預(yù)配誤差控制在1 mm以內(nèi)，同時設(shè)專人對每根吊弦進(jìn)行復(fù)測，確保出庫吊弦全部合格。

3 整錨段接觸網(wǎng)施工方案

成渝客專白天正常運(yùn)營，施工只能在夜間天窗內(nèi)完成，為保證次日線路正常運(yùn)行，夜間天窗內(nèi)必須完成整錨段施工，且各項技術(shù)參數(shù)均應(yīng)滿足線路正常運(yùn)營300 km的要求。

客專接觸網(wǎng)新線施工方案無法滿足改造項目施工要求，結(jié)合成渝客專接觸網(wǎng)提速改造施工情況，確定如下施工方案：施工天窗命令下達(dá)后，現(xiàn)場防護(hù)人員及接掛地線人員首先進(jìn)場，隨后其他人員、工器具及材料依次進(jìn)場；對接觸線添加下錨墜砣，以增加接觸線張力；其他人員更換吊弦；待整錨段吊弦更換完畢后對接觸網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行測量，根據(jù)測量結(jié)果對部分不滿足要求的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直至完全滿足運(yùn)營要求。

4 整錨段施工關(guān)鍵技術(shù)

成渝客專夜間施工天窗時間為5 h左右，如何在有限的時間內(nèi)優(yōu)質(zhì)高效完成全部工作，將成為本次提速改造施工的關(guān)鍵，特別是添加墜砣增加接觸線張力、吊弦更換、參數(shù)測量、懸掛調(diào)整等關(guān)鍵施工工序。成渝客專為國內(nèi)首條提速改造的客專線路，本文通過現(xiàn)場多次試驗對關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。

4.1 張力增加

既有接觸線張力為28.5 kN，需增加至30 kN，根據(jù)棘輪補(bǔ)償裝置變比，在接觸線兩端下錨處各增加50 kg墜砣（2塊），更換墜砣桿時不得使用扳手敲擊，應(yīng)使用榔頭輕擊以防損壞螺栓螺紋及破壞鍍鋅層造成銹蝕。同一錨段兩側(cè)增加張力應(yīng)同時進(jìn)行以防止錨段線索竄動，并對整個墜砣串進(jìn)行調(diào)整固定，墜砣串底部距地面的高度不得小于200 mm。增加張力后應(yīng)立即檢查棘輪轉(zhuǎn)動是否靈活、有無卡滯，補(bǔ)償繩繩頭是否抽脫，棘輪補(bǔ)償繩是否磨損嚴(yán)重及跳槽，補(bǔ)償繩楔子是否松動，壓接環(huán)是否松動或脫落等情況。

4.2 吊弦更換

接觸線張力調(diào)整結(jié)束后開始進(jìn)行吊弦更換施工，為提高施工效率，各吊弦更換小組同步施工，吊弦更換時先安裝新吊弦，再拆除既有吊弦。首先使用投線儀對新吊弦位置進(jìn)行定位，吊弦縱向位置允許偏差不超過30 mm，承力索吊弦線夾與接觸線吊弦線夾在垂直方向的相對偏差不超過20 mm。接觸線吊弦線夾螺栓穿向：直線段由線路側(cè)穿向田野側(cè)，曲線段由低側(cè)軌穿向高軌側(cè)；承力索吊弦線夾螺栓穿向與接觸線吊弦線夾相反；吊弦安裝必須使用經(jīng)過校驗的力矩扳手，嚴(yán)禁使用未經(jīng)過校驗的力矩扳手或其他扳手，用手鉗將止動墊圈的長肢彎折固定在線夾本體側(cè)面，并輕輕敲擊使其密貼，同時保證短肢朝上。預(yù)緊螺栓，緊固時止動墊圈不得旋轉(zhuǎn)，最后將止動墊圈的短肢彎折固定在螺母最近的六方側(cè)面，并輕輕敲擊使其密貼。

4.3 參數(shù)測量

整錨段吊弦安裝完畢且接觸網(wǎng)整體相對平穩(wěn)后進(jìn)行參數(shù)測量，測量組人員進(jìn)行導(dǎo)高、拉出值、定位器坡度等相關(guān)參數(shù)測量，每根吊弦位置的導(dǎo)高均需測量。使用接觸線專用檢測尺對中錨線夾、集中荷載處、接觸線有麻點(diǎn)處進(jìn)行平直度檢查，最大空氣間隙不應(yīng)大于0.1 mm/1 000 mm[2]。

4.4 懸掛調(diào)整

根據(jù)測量組測量的相關(guān)數(shù)據(jù)，對不滿足技術(shù)要求的部位進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整主要原則如下：定位器坡度范圍7.5°～13°，接觸線懸掛點(diǎn)距軌面高度應(yīng)符合設(shè)計要求，兩相鄰吊弦高差不得大于5 mm，兩定位點(diǎn)高差不得大于10 mm；兩彈性吊索吊弦懸掛點(diǎn)與定位懸掛點(diǎn)接觸線高度為等高，相對該定位點(diǎn)處接觸線高度差不大于5 mm，不得有“V”字形存在；接觸線中心錨結(jié)線夾處接觸線高度與相鄰吊線處接觸線高度相等，允許偏差0～+10 mm；接觸線非工作支和工作支定位器、管之間的間隙不小于50 mm，任何情況下定位管吊線與另一支接觸懸掛線索的空間距離不小于100 mm。線與線間隙不得小于100 mm（含線索與吊弦、斜拉線之間間隙），線與管件間隙不得小于50 mm。吊弦更換后，拉出值維持既有數(shù)據(jù)不變[3]，對車站線岔區(qū)的調(diào)整是維持既有接觸網(wǎng)參數(shù)狀態(tài)。

4.5 平推檢查

平推檢查由設(shè)備管理單位與施工單位共同進(jìn)行，重點(diǎn)檢查吊弦本體是否存在扭曲安裝、吊弦線夾是否安裝偏斜、線夾穿釘螺桿是否安裝正確、接觸線線夾是否入槽、承力索吊弦線夾防滑銷是否安裝正確、導(dǎo)流環(huán)安裝方向是否正確、止動片是否按要求掰到位、各部螺栓是否緊固到位、定位器坡度是否滿足要求等。最后施工單位與設(shè)備管理單位共同對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面檢查，確保施工現(xiàn)場工完料清，無任何遺留物。

5 關(guān)鍵控制點(diǎn)保障措施

成渝客專為既有運(yùn)營線路，日間高鐵列車以既有300 km時速正常運(yùn)行，改造施工只能在夜間有限的天窗內(nèi)進(jìn)行，全線需要更換吊弦554個錨段，時間僅為45天，每天天窗時間為300 min，施工既要保證安全和質(zhì)量，又要盡可能提高效率，為此采取了如下保障措施：（1）確保測量準(zhǔn)確性，成立專門的測量組，測量組人員經(jīng)過專門培訓(xùn)并考核合格，所有測量數(shù)據(jù)均需進(jìn)行交叉復(fù)測；（2）吊弦計算采用精度更高的有限元法，同一錨段由不同的人員進(jìn)行計算并核對，確保計算無誤；（3）預(yù)配控制采用吊弦張力預(yù)拉平臺，確保吊弦預(yù)配誤差控制在1 mm以內(nèi)，同時設(shè)專人對每一根吊弦進(jìn)行復(fù)測，確保預(yù)配吊弦全部合格；（4）所有工器具必須在每日施工前進(jìn)行相應(yīng)檢查，特別是力矩扳手，杜絕不合格的工器具進(jìn)入施工現(xiàn)場；（5）吊弦更換班組在進(jìn)入施工現(xiàn)場前，對本組已經(jīng)預(yù)配的吊弦進(jìn)行核查，杜絕不合格的吊弦進(jìn)入施工場地；（6）對所有施工人員嚴(yán)格執(zhí)行分組制度，每組每人工作內(nèi)容明確清楚，每日人員進(jìn)場順序按照既定計劃執(zhí)行。

6 結(jié)語

通過總結(jié)適合客專接觸網(wǎng)提速改造工程中增加張力和吊弦更換的施工技術(shù)，在成渝客專全線接觸網(wǎng)提速改造施工中進(jìn)行應(yīng)用，解決了既有客專線路接觸網(wǎng)改造施工無成熟技術(shù)參考的問題，保證了接觸線張力增加、吊弦安裝和調(diào)整等一次到位。靜態(tài)檢測與動態(tài)檢測的數(shù)據(jù)表明，改造施工后接觸網(wǎng)各項參數(shù)完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)行效果良好，得到了建設(shè)、監(jiān)理、檢測單位的一致好評，建議在今后客專接觸網(wǎng)提速改造施工中推廣應(yīng)用。