宁苛线隧道冰柱影响供电设备隐患整治

杨国权

(大秦铁路股份有限公司大同西供电段 山西 大同 037000)

宁苛线隧道冰柱影响供电设备隐患整治

杨国权

(大秦铁路股份有限公司大同西供电段 山西 大同 037000)

针对宁苛线管内宁武隧道、陈家沟隧道以及北同蒲线凤凰村隧道内壁渗漏水，冬季气温降低时结成冰柱，影响隧道内接触网供电设备的安全运行等问题，提出了隧道打冰作业给供电单位带来的巨大工作量以及各种作业人身安全隐患，阐述了历年来采取的隧道顶部植树、工务部门橡胶挡板安装以及供电部门高分子绝缘挡板安装等整治方案。考虑到土地产权问题以及从保证供电设备安全稳定运行的出发点，供电单位采用高分子绝缘挡板堵漏引流的方式整治隧道内壁结冰隐患。此方案可为大秦线隧道结冰隐患整治提供借鉴。

隧道;渗漏水;结冰;挡板;供电

一、概况

宁苛线管内有隧道共计9座，包括：凤凰村隧道、宁武隧道、陈家沟隧道、圪针塔隧道、田家崖隧道、贺家沟隧道、雷家坪隧道、小泉1#隧道、小泉2#隧道。

宁苛线与北同蒲线交汇处，历年来有3座隧道有漏水结冰现象，包括凤凰村隧道(北同蒲线：宁武-凤凰村区间)、宁武隧道(宁岢线：宁武-陈家沟区间)、陈家沟隧道(宁岢线：陈家沟-神池区间)。三座隧道施工时间较早，在山体破碎带或断裂带处进行隧道设计时，未进行排水优化处理，使地表水大量补给地下，造成隧道漏水。三座隧道位于山西省忻州市宁武县，宁武地区全年平均气温6.2℃，极端最低气温-27℃。阳历十一月份上旬，三座隧道陆续会出现内壁结冰情况。针对三座隧道受环境温差变化结冰数量的变化情况，当地铁路供电车间通过人工巡视隧道冰情的监控方式，对结冰冰柱采取间接带电作业，人工使用绝缘杵杆敲击处理。

二、历年来隧道冰情以及整治取得的成果

2016年春夏季节，由于凤凰村隧道位于宁武县凤凰公园下面，宁武县政府林业部门因公园绿化建设，对凤凰村隧道上部草地进行了大面积植树绿化。根据2016年冬季的隧道打冰巡视记录，发现凤凰村隧道基本没有内壁渗水点，且从2016年11月份至12月份，凤凰村隧道内壁基本没有结冰冰柱。可见凤凰村隧道内壁渗水结冰情况受地表积、渗水直接影响，在隧道所在山坡表面植树可以减少隧道内壁渗水，间接减少了冬季隧道内壁结冰冰柱的数量，减少了隧道结冰对铁路供电接触网设备运行安全的影响。

2016年10月份朔州工务段在宁武隧道加装引流绝缘挡板共计7块，每块宽度约为0.5～0.6米，具体位置为：65m处3块，490m处1块，560m处1块，730m处2块。针对漏水点加装的引流绝缘挡板发挥了很好的作用，安装挡板的位置隧道洞顶基本没有冰柱。

三、宁苛线三座隧道2016年度冬季结冰情况

宁凤隧道由于受2016年春夏季所在山地植树绿化影响，冬季11月至12月份，隧道内壁没有发现漏水结冰点。宁武隧道以及陈家沟隧道结冰情况与往年基本相似。

1.宁武隧道：总长720米，总计结冰点22处，其中隧道正上方结冰点2处。具体结冰情况如下：

40米处结冰点4处；50米处结冰点4处；52米处结冰点1处；55米处结冰点3处，正上方1处；547米处；S14#定位绝缘子中部正上方结冰点1处；705米处结冰点3处；715米-720米间漏水及结冰点6处。

2.陈家沟隧道：总长504米，总计结冰点75处，其中正上方结冰点16处。具体结冰情况如下：

20米处结冰点5处；60米处结冰点1处；105米处结冰点3处，正上方2处；125米-127米间结冰点8处，正上方2处；130米处结冰点2处，正上方1处；135米-137米间，结冰点3处，正上方1处；230米处结冰点4处，正上方1处；242米处，结冰点5处，正上方1处；245米处结冰点7处，正上方1处；311米处结冰点1处；314米-315米处结冰点5处，正上方1处；325米处结冰点3处；335米-340米间结冰点4处，正上方1处；362米处结冰点4处，正上方1处；445米结冰点2处，正上方1处；464米-465米间结冰点6处，正上方2处；490米处结冰点4处，正上方1处；495米-504米间有漏水及结冰点8处。

四、宁岢线隧道人工打冰工作量较大、安全隐患突出

1.宁岢线隧道人工打冰作业工作量较大、任务重

(1)一次打冰作业所需时间较长、劳动强度大

供电车间为确保客车通道供电设备运行安全，从2016年10月份下旬开始针对宁武隧道、陈家沟隧道以及凤凰村隧道的打冰巡视作业。对三座隧道的日巡是每日作业必不可少的，而对于隧道结冰情况的不同，每座隧道所需的打冰作业时间也不尽相同。

宁武隧道进行一次打冰作业，有冰情况下需要25～35分钟作业时间，无冰情况下需要10～20分钟作业时间；

陈家沟隧道一次打冰作业，有冰情况下需要25～45分钟作业时间，无冰情况下需要10～20分钟作业时间。

举例说明三座隧道打冰作业时间：

表1 无冰情况下作业时间(2016年11月15日隧道打冰作业情况)

表2 有冰情况下作业时间(2016年11月24日隧道打冰作业情况)

综上所述，宁武隧道、陈家沟隧道按照先后顺序打冰，从开始打冰算起，路况较好情况下，需要130分钟，路况不好时所需时间更长。从11月1日到11月21日，车间安排班组每日1次除冰作业。从11月中旬到12月下旬，宁武隧道、陈家沟隧道内壁结冰冰柱数量增加、部分冰柱冰长增加，车间组织班组每日进行2次除冰作业。日常打冰作业基本采取对宁武隧道、陈家沟隧道按照先后顺序打冰。

宁苛线三座隧道打冰作业为供电车间带来了很大的工作量。由于宁苛线所需打冰的三座隧道全部位于宁武检修队管内，宁武检修队采取5休5的两班制倒班作业，检修队同一时间在岗值班人员为15人。考虑到打冰作业组的作业安全问题，宁武检修队针对每座隧道的打冰作业需要10人参加，作业组设置：2名行车防护员(分别设置在隧道两侧方便瞭望的位置)、1名工作领导人(负责整个作业组的统一作业指挥)、1名要令人员(负责向电调要作业命令)、2名操作人员(负责打冰操作)、1名中间联络员(隧道内信号若，使用对讲机联系需要在靠近车站方向隧道口设置中间联络员，负责在工作领导人与驻站人员之间传达信息)、2名驻站人员(分别在宁武站、陈家沟站驻站)、1名汽车司机。因此，受工区当班人员限制，且每次打冰作业都需要分别对每一座隧道打冰巡视，一次打冰作业(完成三座隧道的打冰以及巡视)需要至少3小时。

(2)全年人工打冰作业天数较多、耗费劳动力资源较多

管内宁武隧道、陈家沟隧道位于寒冷地区，冬季大气降水基本上以冰雪形式积存于隧道顶部。温度高时，冰雪融化下渗，温度下降0度以下结冰。隧道两端气温低，中部温度高。宁武隧道、陈家沟隧道,在当日气温最高为零上，最低为零下5度至零下20度时，需要打2次冰，早晚各1次。尤其在气温突然由高变低，或者由低变高时，结冰明显增多，为确保供电设备安全运行，供电车间必须坚持每天2次打冰作业，工作量很大。正常情况下，宁武检修队2次打冰时间分别为上午08:30出发、晚上18：30出发。从2016年11月份至2017年3月下旬，宁武地区铁路供电车间共计组织打冰作业170多次，车间干部参加打冰350人次，班组职工参加打冰作业共计1800多人次。

2.隧道打冰作业中存在的防护问题以及人身安全隐患

隧道打冰作业中的行车防护问题，是铁路职工作业安全中关键卡控要点，然而宁岢线隧道人工打冰作业中遇到的现实困难为作业组的人身作业安全带来了不少隐患。首先，宁岢线隧道修建时间早，隧道较窄，侧面限界最小处不足3米，隧道打冰作业时，巡视作业组不得不在线路枕木或者边坡上行走，这对于作业组的行车防护提出了更高的安全要求。其次，宁武隧道、陈家沟隧道远端防护难以到达，防护地点车辆无法到达，人员来回耽误打冰时间太长，且远端防护联系效果不好。宁武隧道全长740米，隧道内部对讲机信号弱，作业组很难直接跟车站驻站联络员联系，对作业组的行车防护安全卡控带来了新的挑战。

五、加装绝缘挡板，减少打冰作业次数

在山顶植树可以较少隧道内部渗水结冰，但是考虑到植树涉及到的土地产权问题以及投资成本预算，供电车间在供电技术科的支持下采用高分子绝缘挡板堵漏引流的方式较少隧道正上方结冰冰柱数量。通过连续12个天窗点的安装整治，宁武隧道、陈家沟隧道以及凤凰村隧道的隐患漏水点基本覆盖式家装绝缘挡板。通过日常巡视作业观察，发现绝缘挡板对隧道控制隧道正上方冰柱数量、减少供电设备因冰跳闸隐患取得了显著的成果。

1.部分渗水点加装挡板后，控制冰情效果明显

为了减少打冰次数，车间配合技术科室分别于12月16日、26日，利用天窗点对宁武隧道、陈家沟隧道接触悬挂正上方漏水结冰点处加装绝缘挡板。12月16日加装宁武隧道8块：3#定位出绝缘挡板6块，14#定位出绝缘挡板2块。12月26日安装陈家沟隧道绝缘挡板13块：240m-245m间3块、311m处2块、315m处1块、337m处2块、350m处2块、485m处1块、445m处1块、493m处1块。

由于每次天窗图定时间较短，除去轨道车行车时间，实际可用于作业的时间不到1小时。通过12月16日、26日两个天窗点，供电车间对宁武隧道、陈家沟隧道部分渗水面积大的位置加装了绝缘挡板。加装绝缘挡板后，通过初步统计，发现宁武隧道、陈家沟隧道结冰点基本都分布在绝缘挡板边缘侧。具体情况如下：

宁武隧道：3#定位绝缘挡板外侧结冰1处，冰长50mm，距导线水平距离600-800mm，垂直距离400-500mm；14#定位绝缘挡板边1处，冰长50mm，水平距离400mm，垂直距离400-500mm。

陈家沟隧道：240m处绝缘挡板边缘(8#定位附近)结冰1处，冰长150mm，距导线水平距离400-500mm，垂直距离400-500mm；245m处绝缘挡板边缘(8#定位附近)结冰1处，冰长200mm，水平距离400-500mm，垂直距离400-500mm；315m处绝缘挡板边缘(10#-11#定位间)结冰1处，冰长200mm，水平距离400-500mm，垂直距离400-500mm；350m处绝缘挡板边缘(12#定位附近)结冰1处，冰长250mm，水平距离400-500mm，垂直距离400-500mm；445m处绝缘挡板边缘(15#定位附近)结冰1处，冰长200mm，水平距离400-500mm，垂直距离400-500mm。

通过与加装挡板之前的渗水结冰情况相比，可以发现，加装绝缘挡板对减少隧道洞顶冰柱对供电接触线造成的安全隐患起到了立竿见影的效果。首先，洞顶导线正上方漏水点加装挡板，可以将洞顶漏水引流至洞臂距离导线较远的位置，减少洞顶隐患冰柱数量。其次，绝缘挡板对洞顶较大渗水裂纹等结冰冰柱较严重位置覆盖，以侧面分散引流的方式来间接控制冰柱长度。

2.通过实践调查，确定隧道绝缘挡板安装位置

通过对前期绝缘挡板安装后结冰情况的观察，针对自身供电设备的安全绝缘距离，供电车间确定了绝缘挡板的裁剪尺寸以及安装位置。宁苛线两座隧道的侧面限界为3米左右，导线高度为5.7米左右，导线距离洞顶0.5米。考虑到保护供电设备的主要整治目的，绝缘挡板的裁剪为1m长、0.5米宽。安装时采用纵向平行于导线方向铺设，导线两侧各铺设两片平行续接的绝缘挡板，使得引流到挡板边缘的冰柱距离导线的水平距离大于1m，控制在安全绝缘距离之外。

图1 隧道内绝缘挡板安装示意图

3.全覆盖式安装挡板，整治隧道冰柱隐患

供电车间联系厂家通过日常作业巡视继续对宁武隧道、陈家沟隧道以及宁凤隧道的渗水、结冰位置进行了调查，通过不同时间段的统计总结，宁武供电车间制定了绝缘挡板安装计划。借助1月、2月、3月天窗，以轨道车参与作业的形式，供电车间对宁武隧道、陈家沟隧道以及凤凰村隧道进行了覆盖式安装绝缘挡板，共计安装绝缘挡板116块，对控制隧道内对供电设备有威胁的结冰冰柱数量起到了很明显的效果。

宁武供电车间2016年冬季利用12个天窗点，通过严格的施工前隧道结冰调查以及整合往年结冰位置情况，对宁武隧道、陈家沟隧道以及凤凰村隧道进行了结冰隐患整治，有效地控制了隧道冰情，节省了供电工区相对往年一半的工作量，为以后隧道设备冬季巡检节省了大量人力。

杨国权，男，汉族，石家庄铁道学院函授大专，助理工程师 ，大秦铁路股份有限公司大同西供电段，研究方向：铁道供电。