彭龙虎
中国铁建电气化局集团 湖北 武汉 430073
随着高铁运营里程增加,各种新建线路引入并行。势必会出现既有运营线路与新建线路之间交叉影响的情况。本次以既有黄山北牵引变电所改造工程为例,介绍一种将“急、难、险、重”的施工放在天窗点外或邻近营业线内施工技术。采用该技术可以最大化的利用天窗点施工时间,减少天窗要点次数。
既有黄山北牵引变电所改造工程,需将跨越昌景黄高铁、既有动B线的架空供电线改为下穿电缆形式。
根据昌景黄高铁初步设计文件接触网改建范围中提出“黄山北变电所既有合福供电线上跨昌景黄跨京台高速公路特大桥,既有供电线距昌景黄轨面净空不足影响架梁,需对既有供电线进行改造”;我项目部进场调查发现既有动车走行线供电线上跨昌景黄跨京台高速公路特大桥,距昌景黄轨面净空同样不足,影响站前施工单位箱梁架设,需对既有供电线形式进行改造[1]。
根据现场实际情况、设计方案及结合合福线及杭黄线正常运营,本次改造工程的主要重难点有以下几点:
1、供电线电缆根数多,每根都需要进行电缆头制作及进行耐压试验,电缆头制作后电缆长度便不可更改,为节省天窗点施工时间,电缆头制作及耐压试验均要在点外完成,要求电缆长度测量要精准,需要保证电缆上杆后无需调整。
2、既有合福线841、842、843、844单元供电线电缆改造、昌景黄正线供电线及N线,共36根截面为300mm2的高压电缆,8根截面为150mm2的回所电缆,需要下穿既有动B线。参考《中国铁路上海局集团有限公司营业线施工工务安全监督管理办法 》(上铁工﹝2020﹞345号)要求,地层基本承载力必须大于130kPa、管线直径不得大于0.3m,中心与地面垂直距离必须大于12m。为保证不同馈线电缆隔离及后期运营维护检修的方便,本次下穿动B线管线共计15处,间距为2.4m,在既有动B线两侧边坡范围内保证管线距离路肩面以下12m,顶管距离长,顶管数量多。
3、架空供电线倒接供电电缆数量较多,倒接时需要一一对应不允许出现任何差错。施工必须在天窗点内完成。天窗点时间紧张施工完毕后须立即开通投入运营,对施工人员作业水平要求较高。既有架空供电线跨越既有运营铁路,拆除时有因供电线滑落损伤承力索及短接既有运营铁路造成红光带的风险[2]。
首先利用邻近营业线计划进行供电线支柱基础浇筑施工、动B线定向钻施工、供电线支柱组立施工、供电线肩架安装施工、电缆敷设施工。然后利用天窗点进行架空供电线与供电电缆倒接施工。
3.2.1 供电线电缆长度精确测量施工方法
首先利用CAD按照支柱位置、电缆头安装高度及顶管路径进行1:1模拟预算得出电缆初步长度数据。然后利用天窗点使用绳索按照电缆走向进行测量得出数据并与CAD模拟数据进行对比,确保电缆长度精确。在电缆长度确认后即可邀请电缆厂家在仓库进行电缆头制作,及按技术规范进行电缆耐压试验,试验完毕后对电缆两头进行相序标识,确保了两端电缆上杆后不会混淆,也避免了因未精确测量电缆长度造成电缆长度不够或浪费。
3.2.2 电缆过轨动B线定向钻施工方法
顶管前我们对施工区域地质进行调查了解,经了解动B线地质为泥质砂岩,基本承载力σ0=300kPa以上。水平定向钻管线中心在动B线路中心处距离地面7.21m,为确保施工安全,水平定向钻施工前,在动B线右侧(靠近牵引变电所一侧)设置入土工作坑。定向钻机钻杆与地表以15°夹角进入地下,钻进轨迹为:斜直线→圆曲线→直线段→圆曲线→斜直线。顶管下穿深度在动B线路中心位置距离自然地面7.21m,动B线为填方路基,路肩距离自然地面5.79m;顶管深度距离动B线路肩面13m,定向钻入土、出土工作坑尺寸为5m*15.4m*1.5m和5m*17.8m*1.5m。
3.2.3 供电线倒接施工方法
根据图纸对现场进行调查,施工负责人必须清楚知道供电相序及相对应的架空供电线位置。施工前施工负责人必须组织召开点前工作会,编制施工方案,明确每名施工人员的施工任务。拆除既有供10#-供09#、既有供05#-供04#之间跨越动A线供电线,拆除既有供03#-供04#、既有供08#-供09#之间跨越动B线的供电线,为保证既有架空供电线不磨损既有承力索,拆除过程也要注意动作缓慢。同时,导接和拆线过程中,动A及动B线持续安排两台梯车辅助施工。拆线倒接过程,考虑极端情况,如拆线时导线滑脱,短接动走线造成红光带的情况,因此在拆线前在对应架空供电线下方铺设长6m*宽3m的绝缘胶垫。架空供电线倒接及拆线时,使用手扳葫芦、紧线器、滑轮组及齿轮断线钳等工器具,操作过程要缓慢,拆除及倒接供电线时,摇动手扳葫芦,使得既有架空线供电线缓慢下降,便于下一步倒接。新旧支柱导接时,利用手扳葫芦、紧线器、滑轮组将旧支柱供电线拉至新支柱上倒接,最后完成架空供电线与供电线电缆在铜牌上的导接。施工要以保证开通运营为第一原则,倒接时按照相序每路倒接,避免出现因施工时间不够点毕不能开通的情况[3]。
3.3.1 顶管施工卡控要点
(1)顶管工程施工前,专业化队伍必须现场勘测定位,确定工作井及拉管井的位置,钻机选型及配置满足现场施工要求。
(2)在既有动B线两侧路肩处各布置4个观测点,共计8个观测点,对既有路基沉降情况进行观测。
(3)钻机工作井及拉管井距离既有动B线护栏需保持10m安全距离,顶管深度在动B线两侧边坡范围内保证管线距离路肩面12m以上。
(4)钻机及配套设备的就位应准确稳固,各岗位应要严格按规定做好相关工作并认真填写施工记录[4]。
(5)施工过程中,钻进、顶推要平稳缓慢,保持施工的连续性;平滑的钻进轨迹曲线是保证托管成功的最佳技术措施。钻孔内应始终充满泥浆,中间低、两端高的轨迹曲线有助于保持孔内泥浆的张力,有助于防止管壁坍塌。实时监视钻机的扭矩及拉力,谨防扭矩和拉力记增。通过调控泥浆的流量,最大限度地将孔内泥沙携出孔外。
(6)导向孔轨迹曲线的改变以每节钻杆(3m)不超过6%为标准,尽可能保证导向孔轨迹的圆滑,在深度及坡度已限定的情况下,要保证足够的水平长度。
(7)施工的控向误差不得大于5‰,确保管线铺设质量。
(8)不成孔不托管。托管前,回扩后的孔径要达到管材外径的1.2倍。
(9)采用定向钻穿越铁路干线时,线路中心处的管道埋深由路基路肩面算起,不得小于12m。
(10)保证施工现场作业机械设备的技术性能及工作状态良好。特殊设备、大型设备进场前进行安全运行审核。
(11)定向钻管线允许偏差应符合规范要求
检查数量检查项目 允许偏差检查方法范围 点数平面轴向、平面横向 0.021 入土点位置垂直向高程 ±0.02平面轴向 1%L,且≤2.0(1.0)定向钻平面横向 0.2%L,且≤1.0(0.8)每个工作坑的入,2 出土点位置出土点 各1点 用全站仪、GPS或经纬仪、水准仪、钢尺测量竖向高程电缆管道 ±0.5无压管道 ±0.05中心水平轴线 0.05中心高程 ±0.053 导向孔轨迹与设计轨迹偏移量二程式定向钻 ±0.5每3m长 不少于1点 用导向定位仪二程式 0.054 成孔管线与设计管线偏差定向钻 0.5%L,且≤1.5(0.5) 每1-2m长 各1点 用轨迹测量仪二程式 0.05
3.3.2 支柱组立及整正卡控要点
(1)支柱吊装
①根据现场实际情况,吊车到达施工现场,对各部件进行全面检查,检查设备状况良好后方可投入施工。
②立杆前,根据支柱组立安装数据表,吊车进入指定安装地点,吊车司机听施工负责人指挥,对位、停稳,复核检查机械设备处于良好的工作状态。
③用安装吊带将供电线支柱套好,套子距支柱顶部距离约2米为宜,吊带套好后挂入大臂钩内锁好,吊车司机操作吊车慢慢升臂起钩,严格控制吊车的作业范围以及大臂摆动范围,安排2人扶住支柱配合司机将支柱缓慢吊起竖直悬空,等支柱平稳后慢慢旋转大臂向基础方向移动。
(2)对位安装
①供电线支柱吊直基础上方,由立杆人员配合扶推,将支柱底部孔位对准基础螺栓。
②吊车司机听负责人指挥落钩,使支柱徐徐下落,待基础螺栓全部进入孔位直至支柱置放在基础面上。
③将每根螺栓各带上一个垫片螺母后紧固。吊车司机落钩摘下钩,并使吊臂吊钩归位。
④吊车继续上述流程进行下一支柱安装。
(3)整正
倾斜度调整达标后,用套筒将螺母紧固到位,用斜率仪复核支柱倾斜度。
3.3.3 架空供电线与供电电缆倒接卡控要点
(1)在点外必须预配将供电电缆预配到位,现场支柱组立、架空供电线肩架和供电线电缆爬架安装完成后立即安排人员精确测量,确保数据的准确。数据准确测量后,供电线电缆头制作及绝缘耐压试验均安排在点外完成。
(2)在点外完成电缆头制作及电缆耐压试验,需邀请监理见证。
(3)供电线支柱、各类肩架及供电线电缆爬架安装完成可同步进行电缆敷设及电缆上杆施工。
(4)供电电缆敷设时必须做好标识,避免倒接错误,造成严重后果。
3.3.4 施工过程安全卡控要点
(1)严格执行高速铁路栅栏门管理办法,人员、机具、材料在进出栅栏时进行详细清点核对。
(2)作业人员按安排好的次序进出栅栏门,接地防护人员首先进入线路。
(3)严格执行验电接地程序,两端地线未安装前不得进行作业,梯车不得扶正。
(4)作业过程中严格按要求佩戴使用安全帽、防护服、安全带等防护用品,安全带严禁低挂高用。
对既有黄山北牵引变电所改造工程施工技术进行总结,对该改造工程的重难点进行了详细分析,提出了合理化的建议。该施工技术在昌景黄项目既有黄州北牵引变电所改造工程中得到成功应用,施工过程有序、可控。改造完成后各项参数满足设计及规范要求,运行状态良好成功通过设备管理单位验收。随着全国铁路飞速发展,既有线改造将会成为大趋势。该施工技术研究对类似改造施工提供了一定的可借鉴的成功经验。