多條高鐵線路間供電線改造工程施工技術(shù)研究

彭龍虎

中國(guó)鐵建電氣化局集團(tuán) 湖北 武漢 430073

1 引言

隨著高鐵運(yùn)營(yíng)里程增加，各種新建線路引入并行。勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)既有運(yùn)營(yíng)線路與新建線路之間交叉影響的情況。本次以既有黃山北牽引變電所改造工程為例，介紹一種將“急、難、險(xiǎn)、重”的施工放在天窗點(diǎn)外或鄰近營(yíng)業(yè)線內(nèi)施工技術(shù)。采用該技術(shù)可以最大化的利用天窗點(diǎn)施工時(shí)間，減少天窗要點(diǎn)次數(shù)。

2 工程概況及重難點(diǎn)分析

2.1 工程概況

既有黃山北牽引變電所改造工程，需將跨越昌景黃高鐵、既有動(dòng)B線的架空供電線改為下穿電纜形式。

根據(jù)昌景黃高鐵初步設(shè)計(jì)文件接觸網(wǎng)改建范圍中提出“黃山北變電所既有合福供電線上跨昌景黃跨京臺(tái)高速公路特大橋，既有供電線距昌景黃軌面凈空不足影響架梁，需對(duì)既有供電線進(jìn)行改造”；我項(xiàng)目部進(jìn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)既有動(dòng)車(chē)走行線供電線上跨昌景黃跨京臺(tái)高速公路特大橋，距昌景黃軌面凈空同樣不足，影響站前施工單位箱梁架設(shè)，需對(duì)既有供電線形式進(jìn)行改造[1]。

2.2 重難點(diǎn)分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、設(shè)計(jì)方案及結(jié)合合福線及杭黃線正常運(yùn)營(yíng)，本次改造工程的主要重難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1、供電線電纜根數(shù)多，每根都需要進(jìn)行電纜頭制作及進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，電纜頭制作后電纜長(zhǎng)度便不可更改，為節(jié)省天窗點(diǎn)施工時(shí)間，電纜頭制作及耐壓試驗(yàn)均要在點(diǎn)外完成，要求電纜長(zhǎng)度測(cè)量要精準(zhǔn)，需要保證電纜上桿后無(wú)需調(diào)整。

2、既有合福線841、842、843、844單元供電線電纜改造、昌景黃正線供電線及N線，共36根截面為300mm2的高壓電纜，8根截面為150mm2的回所電纜，需要下穿既有動(dòng)B線。參考《中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司營(yíng)業(yè)線施工工務(wù)安全監(jiān)督管理辦法 》（上鐵工﹝2020﹞345號(hào)）要求，地層基本承載力必須大于130kPa、管線直徑不得大于0.3m，中心與地面垂直距離必須大于12m。為保證不同饋線電纜隔離及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)檢修的方便，本次下穿動(dòng)B線管線共計(jì)15處，間距為2.4m，在既有動(dòng)B線兩側(cè)邊坡范圍內(nèi)保證管線距離路肩面以下12m，頂管距離長(zhǎng)，頂管數(shù)量多。

3、架空供電線倒接供電電纜數(shù)量較多，倒接時(shí)需要一一對(duì)應(yīng)不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。施工必須在天窗點(diǎn)內(nèi)完成。天窗點(diǎn)時(shí)間緊張施工完畢后須立即開(kāi)通投入運(yùn)營(yíng)，對(duì)施工人員作業(yè)水平要求較高。既有架空供電線跨越既有運(yùn)營(yíng)鐵路，拆除時(shí)有因供電線滑落損傷承力索及短接既有運(yùn)營(yíng)鐵路造成紅光帶的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

3 既有架空供電線改電纜施工技術(shù)

3.1 總體施工方案

首先利用鄰近營(yíng)業(yè)線計(jì)劃進(jìn)行供電線支柱基礎(chǔ)澆筑施工、動(dòng)B線定向鉆施工、供電線支柱組立施工、供電線肩架安裝施工、電纜敷設(shè)施工。然后利用天窗點(diǎn)進(jìn)行架空供電線與供電電纜倒接施工。

3.2 架空供電線改電纜施工工藝

3.2.1 供電線電纜長(zhǎng)度精確測(cè)量施工方法

首先利用CAD按照支柱位置、電纜頭安裝高度及頂管路徑進(jìn)行1：1模擬預(yù)算得出電纜初步長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。然后利用天窗點(diǎn)使用繩索按照電纜走向進(jìn)行測(cè)量得出數(shù)據(jù)并與CAD模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確保電纜長(zhǎng)度精確。在電纜長(zhǎng)度確認(rèn)后即可邀請(qǐng)電纜廠家在倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行電纜頭制作，及按技術(shù)規(guī)范進(jìn)行電纜耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)完畢后對(duì)電纜兩頭進(jìn)行相序標(biāo)識(shí)，確保了兩端電纜上桿后不會(huì)混淆，也避免了因未精確測(cè)量電纜長(zhǎng)度造成電纜長(zhǎng)度不夠或浪費(fèi)。

3.2.2 電纜過(guò)軌動(dòng)B線定向鉆施工方法

頂管前我們對(duì)施工區(qū)域地質(zhì)進(jìn)行調(diào)查了解，經(jīng)了解動(dòng)B線地質(zhì)為泥質(zhì)砂巖，基本承載力σ0=300kPa以上。水平定向鉆管線中心在動(dòng)B線路中心處距離地面7.21m，為確保施工安全，水平定向鉆施工前，在動(dòng)B線右側(cè)（靠近牽引變電所一側(cè)）設(shè)置入土工作坑。定向鉆機(jī)鉆桿與地表以15°夾角進(jìn)入地下，鉆進(jìn)軌跡為：斜直線→圓曲線→直線段→圓曲線→斜直線。頂管下穿深度在動(dòng)B線路中心位置距離自然地面7.21m，動(dòng)B線為填方路基，路肩距離自然地面5.79m；頂管深度距離動(dòng)B線路肩面13m，定向鉆入土、出土工作坑尺寸為5m*15.4m*1.5m和5m*17.8m*1.5m。

3.2.3 供電線倒接施工方法

根據(jù)圖紙對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，施工負(fù)責(zé)人必須清楚知道供電相序及相對(duì)應(yīng)的架空供電線位置。施工前施工負(fù)責(zé)人必須組織召開(kāi)點(diǎn)前工作會(huì)，編制施工方案，明確每名施工人員的施工任務(wù)。拆除既有供10#-供09#、既有供05#-供04#之間跨越動(dòng)A線供電線，拆除既有供03#-供04#、既有供08#-供09#之間跨越動(dòng)B線的供電線，為保證既有架空供電線不磨損既有承力索，拆除過(guò)程也要注意動(dòng)作緩慢。同時(shí)，導(dǎo)接和拆線過(guò)程中，動(dòng)A及動(dòng)B線持續(xù)安排兩臺(tái)梯車(chē)輔助施工。拆線倒接過(guò)程，考慮極端情況，如拆線時(shí)導(dǎo)線滑脫，短接動(dòng)走線造成紅光帶的情況，因此在拆線前在對(duì)應(yīng)架空供電線下方鋪設(shè)長(zhǎng)6m*寬3m的絕緣膠墊。架空供電線倒接及拆線時(shí)，使用手扳葫蘆、緊線器、滑輪組及齒輪斷線鉗等工器具，操作過(guò)程要緩慢，拆除及倒接供電線時(shí)，搖動(dòng)手扳葫蘆，使得既有架空線供電線緩慢下降，便于下一步倒接。新舊支柱導(dǎo)接時(shí)，利用手扳葫蘆、緊線器、滑輪組將舊支柱供電線拉至新支柱上倒接，最后完成架空供電線與供電線電纜在銅牌上的導(dǎo)接。施工要以保證開(kāi)通運(yùn)營(yíng)為第一原則，倒接時(shí)按照相序每路倒接，避免出現(xiàn)因施工時(shí)間不夠點(diǎn)畢不能開(kāi)通的情況[3]。

3.3 各項(xiàng)關(guān)鍵施工工序卡控要點(diǎn)

3.3.1 頂管施工卡控要點(diǎn)

（1）頂管工程施工前，專(zhuān)業(yè)化隊(duì)伍必須現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)定位，確定工作井及拉管井的位置，鉆機(jī)選型及配置滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

（2）在既有動(dòng)B線兩側(cè)路肩處各布置4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，共計(jì)8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)既有路基沉降情況進(jìn)行觀測(cè)。

（3）鉆機(jī)工作井及拉管井距離既有動(dòng)B線護(hù)欄需保持10m安全距離，頂管深度在動(dòng)B線兩側(cè)邊坡范圍內(nèi)保證管線距離路肩面12m以上。

（4）鉆機(jī)及配套設(shè)備的就位應(yīng)準(zhǔn)確穩(wěn)固，各崗位應(yīng)要嚴(yán)格按規(guī)定做好相關(guān)工作并認(rèn)真填寫(xiě)施工記錄[4]。

（5）施工過(guò)程中，鉆進(jìn)、頂推要平穩(wěn)緩慢，保持施工的連續(xù)性；平滑的鉆進(jìn)軌跡曲線是保證托管成功的最佳技術(shù)措施。鉆孔內(nèi)應(yīng)始終充滿泥漿，中間低、兩端高的軌跡曲線有助于保持孔內(nèi)泥漿的張力，有助于防止管壁坍塌。實(shí)時(shí)監(jiān)視鉆機(jī)的扭矩及拉力，謹(jǐn)防扭矩和拉力記增。通過(guò)調(diào)控泥漿的流量，最大限度地將孔內(nèi)泥沙攜出孔外。

（6）導(dǎo)向孔軌跡曲線的改變以每節(jié)鉆桿（3m）不超過(guò)6%為標(biāo)準(zhǔn)，盡可能保證導(dǎo)向孔軌跡的圓滑，在深度及坡度已限定的情況下，要保證足夠的水平長(zhǎng)度。

（7）施工的控向誤差不得大于5‰，確保管線鋪設(shè)質(zhì)量。

（8）不成孔不托管。托管前，回?cái)U(kuò)后的孔徑要達(dá)到管材外徑的1.2倍。

（9）采用定向鉆穿越鐵路干線時(shí)，線路中心處的管道埋深由路基路肩面算起，不得小于12m。

（10）保證施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性能及工作狀態(tài)良好。特殊設(shè)備、大型設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行安全運(yùn)行審核。

（11）定向鉆管線允許偏差應(yīng)符合規(guī)范要求

檢查數(shù)量檢查項(xiàng)目 允許偏差檢查方法范圍 點(diǎn)數(shù)平面軸向、平面橫向 0.021 入土點(diǎn)位置垂直向高程 ±0.02平面軸向 1%L,且≤2.0（1.0）定向鉆平面橫向 0.2%L,且≤1.0（0.8）每個(gè)工作坑的入，2 出土點(diǎn)位置出土點(diǎn) 各1點(diǎn) 用全站儀、GPS或經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺測(cè)量豎向高程電纜管道 ±0.5無(wú)壓管道 ±0.05中心水平軸線 0.05中心高程 ±0.053 導(dǎo)向孔軌跡與設(shè)計(jì)軌跡偏移量二程式定向鉆 ±0.5每3m長(zhǎng) 不少于1點(diǎn) 用導(dǎo)向定位儀二程式 0.054 成孔管線與設(shè)計(jì)管線偏差定向鉆 0.5%L,且≤1.5（0.5） 每1-2m長(zhǎng) 各1點(diǎn) 用軌跡測(cè)量?jī)x二程式 0.05

3.3.2 支柱組立及整正卡控要點(diǎn)

（1）支柱吊裝

①根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，吊車(chē)到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)各部件進(jìn)行全面檢查，檢查設(shè)備狀況良好后方可投入施工。

②立桿前，根據(jù)支柱組立安裝數(shù)據(jù)表，吊車(chē)進(jìn)入指定安裝地點(diǎn)，吊車(chē)司機(jī)聽(tīng)施工負(fù)責(zé)人指揮，對(duì)位、停穩(wěn)，復(fù)核檢查機(jī)械設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。

③用安裝吊帶將供電線支柱套好，套子距支柱頂部距離約2米為宜，吊帶套好后掛入大臂鉤內(nèi)鎖好，吊車(chē)司機(jī)操作吊車(chē)慢慢升臂起鉤，嚴(yán)格控制吊車(chē)的作業(yè)范圍以及大臂擺動(dòng)范圍，安排2人扶住支柱配合司機(jī)將支柱緩慢吊起豎直懸空，等支柱平穩(wěn)后慢慢旋轉(zhuǎn)大臂向基礎(chǔ)方向移動(dòng)。

（2）對(duì)位安裝

①供電線支柱吊直基礎(chǔ)上方，由立桿人員配合扶推，將支柱底部孔位對(duì)準(zhǔn)基礎(chǔ)螺栓。

②吊車(chē)司機(jī)聽(tīng)負(fù)責(zé)人指揮落鉤，使支柱徐徐下落，待基礎(chǔ)螺栓全部進(jìn)入孔位直至支柱置放在基礎(chǔ)面上。

③將每根螺栓各帶上一個(gè)墊片螺母后緊固。吊車(chē)司機(jī)落鉤摘下鉤，并使吊臂吊鉤歸位。

④吊車(chē)?yán)^續(xù)上述流程進(jìn)行下一支柱安裝。

（3）整正

傾斜度調(diào)整達(dá)標(biāo)后，用套筒將螺母緊固到位，用斜率儀復(fù)核支柱傾斜度。

3.3.3 架空供電線與供電電纜倒接卡控要點(diǎn)

（1）在點(diǎn)外必須預(yù)配將供電電纜預(yù)配到位，現(xiàn)場(chǎng)支柱組立、架空供電線肩架和供電線電纜爬架安裝完成后立即安排人員精確測(cè)量，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確測(cè)量后，供電線電纜頭制作及絕緣耐壓試驗(yàn)均安排在點(diǎn)外完成。

（2）在點(diǎn)外完成電纜頭制作及電纜耐壓試驗(yàn)，需邀請(qǐng)監(jiān)理見(jiàn)證。

（3）供電線支柱、各類(lèi)肩架及供電線電纜爬架安裝完成可同步進(jìn)行電纜敷設(shè)及電纜上桿施工。

（4）供電電纜敷設(shè)時(shí)必須做好標(biāo)識(shí)，避免倒接錯(cuò)誤，造成嚴(yán)重后果。

3.3.4 施工過(guò)程安全卡控要點(diǎn)

（1）嚴(yán)格執(zhí)行高速鐵路柵欄門(mén)管理辦法，人員、機(jī)具、材料在進(jìn)出柵欄時(shí)進(jìn)行詳細(xì)清點(diǎn)核對(duì)。

（2）作業(yè)人員按安排好的次序進(jìn)出柵欄門(mén)，接地防護(hù)人員首先進(jìn)入線路。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)電接地程序，兩端地線未安裝前不得進(jìn)行作業(yè)，梯車(chē)不得扶正。

（4）作業(yè)過(guò)程中嚴(yán)格按要求佩戴使用安全帽、防護(hù)服、安全帶等防護(hù)用品，安全帶嚴(yán)禁低掛高用。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)既有黃山北牽引變電所改造工程施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)該改造工程的重難點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了合理化的建議。該施工技術(shù)在昌景黃項(xiàng)目既有黃州北牽引變電所改造工程中得到成功應(yīng)用，施工過(guò)程有序、可控。改造完成后各項(xiàng)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，運(yùn)行狀態(tài)良好成功通過(guò)設(shè)備管理單位驗(yàn)收。隨著全國(guó)鐵路飛速發(fā)展，既有線改造將會(huì)成為大趨勢(shì)。該施工技術(shù)研究對(duì)類(lèi)似改造施工提供了一定的可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。