地铁刚性接触网施工技术以及应用研究

焦宝宏

摘要：本课题依托成都地铁供电项目，结合工程实际施工进度，对地铁接触网系统的施工测量、钻孔精确定位、隧道钻孔、悬挂方式、汇流排对接、电连接安装、电缆敷设及电缆头制安、螺栓防松的施工工艺和方法进行研究总结。通过施工实践，摸索出地铁接触网成熟可靠的施工方法，以达到研究成果满足施工质量要求、提高施工生产效率的目的。

关键词：地铁;刚性接触网;应用研究

我国地铁供电制式以架空刚性接触网和接触轨为主流，随着我国地铁事业的蓬勃发展，部分一线城市郊区、长大区间线路的运营速度已由80km/h提高到120km/h，甚至有达到160km/h的趋势，比如北京首都机场至南郊机场的联络线已有建设设计速度160km/的线路需求，对接触网的施工工艺提出了更高的要求，因此，需要对目前的刚性悬挂接触网施工工艺及效率进行应用研究。列车要实现比较高的运营速度目标，

1、施工工艺编写及验证

课题小组借鉴以往类似工程的施工经验，并经现场安装试验，对地铁接触网施工工艺、工法进行了分析研究，经过多次修改完善研究编制了地铁刚性接触网施工测量施工工艺、盾构区段钻孔施工工艺、支持装置安装施工工艺、汇流排安装对接施工工艺、电连接预制安装施工工艺、控制电缆敷设及中间接头制作施工工艺、汇流排定位线夹螺栓防松施工工艺七项地铁接触网系统的主要施工工艺方法，形成了一套地铁接触网系统的施工工艺方法，为以后类似工程的施工提供了安全可靠的技术参考及指导资料，并达到了实际可行、经济合理的目的。

2、过程分析及解决方法

首先对地铁接触网系统施工方案进行总体分析研究，然后按照难易程度分工序进行深入研究，（1）分析地铁接触网悬挂方式、设计标准及轨道专业的线路参数，确定地铁刚性接触网施工测量方案;（2）分析圆形盾构区段管片内部钢筋分布情况，确定钻孔预定位的施工方法，（3）分析现场实际的隧道类型，选用合理的支持悬挂装置并确定悬挂安装施工工艺、（4）分析锚段关节电连接线夹布置位置及电连接预制尺寸，编制电连接预制及安装施工工艺、（5）分析电缆敷设方法及束层组成，编制电缆敷设及中间接头制作施工工艺、（6）分析B型汇流排定位线夹形式及螺栓尺寸，确定螺栓防松施工措施。（7）编制接触网短路实验方案。对地铁接触网系统各工序施工安装及综合试验进行了分析研究，形成了一套系统的施工工艺与检验试验方法。

3、地下轨道交通施工技术研究

3.1地铁隧道接触网测量方法分析及施工工法的研究

在地铁隧道接觸网施工中，施工测量为接触网施工的关键性工序，接触网所有设备材料都需要采用预埋锚栓形式进行安装，传统的施工测量方法无法对圆形隧道管片内的钢筋进行精确定位，在钻孔施工时容易出现与钢筋冲突，施工完成后造成很多废孔，施工效率降低、施工成本明显增加，而且对管片的质量寿命也受到了影响。为此课题组专门组织专业工程师对接触网精确测量进行了研究，形成了一套完整的《地铁隧道接触网测量施工工法》。

3.1.1适用范围：

地铁隧道接触网测量施工工法研究适用于：地铁圆形隧道盾构管片上施工，地铁所有道岔测量定位。

3.1.2功能介绍：

（1）通过《地铁隧道接触网测量施工工法》可在圆形隧道盾构管片上钻孔时，可有效避开管片结构钢筋，提高施工生产效率、降低施工成本、缩短施工周期。

（2）本测量工法可提高道岔岔心定位的准确度，减少了道岔悬挂调整的工作量。

3.1.3、操作流程

第一步：纵向复测

（1）将钢筋分布标尺的短支外沿与管片接缝对齐。

（2）对照标尺长支上标出的钢筋位置寻找标注点是否与钢筋标注线重合。

（3）若重合，则需要向两侧移动至少50mm，以避开钢筋。

（4）若没有重合，则纵向复测完毕，证明纵向上已经避开管片钢筋。

在第一步操作时，用记号笔沿长支画一条长度约100mm的线，则可进行第二步操作。

第二步：横向复测

（1）利用钢筋探测仪对刚才所画的直线进行探测;

（2）若闪烁红灯，并发出警报声，说明此处有钢筋，需横向移动标注点至少50mm;

（3）若闪烁绿灯，说明此处既无纵向钢筋，也无横向钢筋，可进行打眼。

采用上述我单位提出的预先探测施工方法后，在盾构区段的钻孔准确度大大提高，不仅可降低对隧道盾构管片的质量影响，而且可提高钻孔施工效率。

图3.1-1 采用本工法钻孔施工一次成功

3.2提高隧道钻孔施工效率和铅锤度的分析研究

根据传统的施工方法，在进行隧道钻孔施工时，施工人员都是以手持式进行。正常电钻的重量约为10kg，不但钻孔时施工人员体力消耗较大，造成钻孔效率不高;而且会出现钻孔的铅锤度超出设计允许范围。为提高施工效率，施工质量符合设计要求，项目部技术人员研制了一种提高隧道钻孔施工效率和铅锤度的专用工具。

3.2.1适用范围：

用于提高隧道钻孔施工效率和铅锤度专用工具适用于地铁隧道内所有悬挂钻孔施工。

3.2.2功能介绍：

（1）采用隧道钻孔专用工具在钻孔施工时减少施工人员体力消耗，提高施工效率。

（2）隧道钻孔专用工具有调平功能，有效保证了钻孔的铅锤度，保证了预埋锚栓符合设计要求。

3.2.3操作流程：

根据电钻的不同型号绘制制造加工隧道钻孔专用工具的图纸;

制造加工隧道钻孔专用工具;专用工具使用时，先对工具底座进行调平后，在进行钻孔施工。

图3.2-1 采用隧道钻孔专用工具进行钻孔

3.3改变悬挂槽钢型号提高悬挂调整施工效率的分析研究

隧道内接触悬挂通过预埋锚栓形式进行固定，主要包括悬吊角钢安装、绝缘子安装、汇流排定位线夹安装、汇流排安装等，技术人员在进行接触网施工图纸审核时，发现设计的悬挂金具为60槽钢，不便于现场安装及后期运营维护，通过试验对比，∠75角钢的抗弯强度满足设计要求，经过专家讨论，为便于施工安装和悬挂调整，并满足运营维护需要，一致同意将60槽钢改为∠75角钢。

3.3.1适用范围：

用于地铁圆形隧道悬挂安装，矩形隧道悬挂安装。

3.3.2功能介绍：

（1）将刚性悬挂安装的悬吊槽钢改为角钢安装，方便施工安装和悬挂调整。

（2）槽钢改为角钢安装后，在后期运营维护时，不采用专用工具就可完成悬挂调整，给后期运营带来很大方便。

3.3.3操作流程：

（1）计算60槽钢和75角钢的抗弯强度。

（2）根据设计文件，60槽钢的抗弯强度满足设计要求，经计算结果显示，75角钢的抗弯强度与60槽钢基本一致，都满足设计要求的抗弯强度。

（3）在满足强度的情况下，角钢安装时更便于施工，且便于后期运营维护。

3.3-1悬挂角钢与悬挂槽钢对比图

3.4锚关节电连接安装工艺分析研究

接触网工程施工由许许多多个锚段组合而成，而相邻两个锚段的连接部分被称为锚段关节，锚段关节分为两种，第一种是起电分段作用的称之为绝缘锚段关节;第二种是非绝缘锚段关节，两锚段在重合部分需用电连接线进行连接，起到电气联通的作用。电连接线采用RTJ-120mm²，在施工过程中容易出现散股现象，每组电连接线夹安装后在热胀冷缩情况下线夹会发生卡滞现象，本次安装时对电连接线进行工厂化预制，并对电连接线进行间距为100mm的绑扎，且在线夹安装时根据设计的最高和最低温度预留了汇流排的伸缩量。

3.4.1适用范围：

用于地铁所有刚性悬挂安装。

3.4.2功能介绍：

（1）电连接采用工厂化预制时，采用电连接本线每100mm绑扎一道，可有效避免施工过程中的散股现象;

（2）电连接线采用工厂化预制，下料长度一致、压接工艺统一、压接强度得到保障，且可以提高现场的安装效率;

（3）电连接线夹安装时预留锚段伸缩量，有效避免卡滞现象。

3.4.3操作流程：

（1）计算锚段在最高温度和最低温度时的伸缩量为100mm，设计给定的汇流排间距为200mm，计算得出每根电连接线的总长度为750mm，两个接线端子扣料为150mm，所以电连接线的下料长度为600mm。

（2）工厂化预制电连接线，每个铜铝过渡电连接线端子压接3道，压接时错开180度进行，确保压接质量和工艺满足验标要求。

（3）压接完成后，采用本线每隔100mm进行绑扎一道。

（4）现场调整汇流排电连接线夹间距为100mm。

（5）安装电连接线，紧固力矩符合设计要求，电连接线弯曲自然。

3.4-1电连接线预制效果图

3.5电缆头制作工艺及保护的分析研究

直流上网电缆是地铁牵引混合所向接触网供电的重要环节，是地铁列车的正常运行的重要保障，一直以来在直流电缆敷设施工时没有进行重点卡控，导致后期运营过程中出现很多问题。本项目在进行电缆头制作及电缆防护时编制了可操作的施工作业指导書，技术人员进行现场交底。

3.5.1适用范围：

用于地铁所有上网电缆敷设施工。

3.5.2功能介绍：

（1）确保电缆头制作质量效果，延长电缆使用寿命;

（2）提高了电缆运营维护的设备安全和人员安全;

（3）避免电缆外皮受到损伤，确保供电的可靠性。

3.5.3操作流程

（1）根据电缆头制作技术交底的尺寸要求，剥开电缆绝缘层150-160mm，并对各项尺寸进行复核。

（2）导体涂抹导电膏并进行压接铜铝过渡接线端子。

（3）电缆头缝隙处填充密封材料，然后进行热缩管热缩剥开部分和接线端子的压接部分。

（4）在电缆拐弯处采用热缩管进行防护，保证电缆外皮不受外力损伤。

（5）进行电缆耐压试验，试验电压为4*U=4*1500V=6000V。试验时间为15min。

3.5-1电缆拐弯受力处采取保护措施

3.6 接触网螺栓防松措施的分析研究

接触网工程悬挂装置的螺栓放松一直以来是设备管理单位的维护重点，也是运营线路中接触网出现事故问题最多的环节，地铁作为市民出行的首选交通工具，必须为地铁列车的正常运行提供重要保障。为解决这一难题，技术人员进行多次现场试验，并于运营单位进行交流和沟通，（1）决定B型汇流排定位线夹螺栓采用直径为15mm的天然气橡胶管作为螺栓放松套管，线夹螺栓紧固到位后，螺杆外露为10mm，套入长度为10mm的天然气橡胶管，径多次现场试验，即使螺母出现松动，螺母也不会脱落。（2）他接触网连接螺栓紧固到位后，采用红色油漆进行划线，开通运营后，维护人员在每次定期检修时，只需要观察螺栓上的红线和螺母上的红线是否保持在一条直线上，就可判断螺母是否松动。

3.6.1适用范围：

（1）用于地铁刚性接触网B型汇流排定位线夹螺栓放松施工。

（2）接触网悬挂的其他螺栓。

3.6.2功能介绍：

（1）防止定位线夹螺母松动;

（2）采用红色胶管可减少维护人员的工作量;

（3）在螺栓上划红线，提高了接触网维护人员的检修效率。

（4）确保了地铁列车运行的安全。

3.6.3操作流程

（1）测量定位线夹螺杆紧固后螺栓外露的长度。

（2）根据螺杆外露的长度截取相同长度的红色胶管。

（3）B型定位线夹力矩紧固到位后，安装红色胶管。

（4）接触网悬挂螺栓紧固到位后，采用红色油漆进行划线。

3.6-1螺栓防送套管安装效果图

3.6-2螺栓紧固到位后采用红线标示

3.7 接触网短路实验的分析研究

通过抽样试验，校验7号线牵引供电系统保护装置的功能完备性，获取现场数据供设计校验各设备保护参数配置，保证在牵引供电系统发生短路故障時，供电设备能及时迅速的切除故障部分，确保人员设备的安全;

通过抽样试验，检验直流牵引供电系统中各设备短路耐受能力和可靠性是否符合相关规范技术要求。

3.7.1、适用范围：

采用直流1500V供电的地铁接触网工程

3.7.2、功能介绍：

（1）验证牵引供电系统发生短路故障时，供电设备能及时迅速的切除故障部分，确保人员设备的安全;

（2）检验直流牵引供电系统中各设备短路耐受能力和可靠性是否符合合同和相关规范技术要求。

3.7.3、操作流程

（1）短路试验区间的接触网处于停电状态;电动隔离开关在断开位置。

（2）为安全起见，在试验变电所由试验人员在远端临时控制台操作，不直接在开关柜面板上操作，并由专人负责直流开关柜合闸操作。直流馈线柜合闸由外接线引出合闸。为防止直流馈线柜断路器在试验时无法自动跳闸的情况，在直流馈线柜断路器引出分闸的控制回路，如短路试验不能及时分闸，这时采用手动分下35kVGIS整流变馈线柜（或者通过在分闸回路设置时间继电器达到合闸后一段时间分闸的效果）。

（3）核对短路试验区段的保护定值及整定时间。

（4）检查相关电动隔离开关触头闭合情况，直流柜厂家在试验前对设备进行全面检查，必要时使用仪器测量触头接触电阻。

（5）示波器设备接线完成。

（6）确认直流开关采用直接合闸方式，以避免自动重合闸电路投入。

参考文献：

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