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关键词:高铁;电力施工;问题;措施
Abstract: along with the further development of China's economy, China's railway transportation present supply situation, therefore, in recent years our country begins to develop high speed railway passenger line. This paper introduces the high iron power supply system composition, the common problems of electric power construction process are analyzed, and measures are put forward.
Keywords: high iron; Electric power construction; Problem; measures
中图分类号:F530.32 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
前言
高铁的突出特点是列车速度高、密度大,列车功率大。目前,列车最高运营速度已达300-350km/h,伴随速度的提高,列车功率也显著增加。列车功率最大已达1800kw左右,列车电流最大达900A以上.列车密度大也是客运专线的特点之一,目前最小列车运行间隙已达3min以内。
一、高铁电力供电系统概述
高铁电力供电系统为除列车牵引供电以外的所有铁路设施供电。高铁电力系统的组成主要有:外电源供电线路、10KV配电所、贯通线电缆(综合负荷贯通线、一级负荷贯通线)、电力远动箱变、箱式开关站、车站及区间低压馈出回路、SCADA系统等组成。
1、外电源供电线路
外电源供电线路系指从地方变电站不同主变回路上所引出的两路10KV供电线路,高速铁路为了增加供电系统的高可靠性一般采取全电缆敷设方式。
2、10KV配电所
高速铁路一般每40KM左右设一座10KV配电所,配电所由10KV高压柜、高压调压器、动力配电变、400V低压柜、控制柜等组成,主要负责车站及沿线售检票、照明、通信、信号、泵房等负荷用电。
3、贯通线电缆
贯通线电缆主要为10KV高压电缆,从10KV配电所馈出引至区间电力远动箱变及箱式开关站,主要分为一级负荷贯通线及综合负荷贯通线。
4、电力远动箱变及箱式开关站
电力远动箱变主要由高压环网柜、联络柜、单相(三相)变压器、低压开关柜、UPS电源、SCADA通信系统及部分电缆所组成,主要为区间牵引变电所照明及控制、隧道照明、通信基站、信号中继站、接触网隔离开关等负荷提供低压电源。 箱式开关站主要负责通断通往区间牵引变电所的10KV电源。
5、SCADA系统
SCADA系统指远动系统,SCADA系统由控制站、被控站以及传输通道构成。控制主站设于调度中心,被控站设在牵引变电所、分区所、开闭所、AT所、接触网开关控制站、电力配电所、箱式变电站等地。远动系统应用远程通信技术,对远方处于分散的运行设备进行监视和控制以实现遥测、遥信、遥控的系统。
二、高铁电力施工中常见问题分析
(一)用电设备接零和接地保护不安全问题
用电设备采取接零和接地保护都存在有不安全的缺陷问题,这些问题可以通过装设漏电保护器的方式来加以解决,使之更安全、可靠。
1、漏电保护装置简称(RCD)作为一种低压安全保护电器,通过检测异常电流或电压信号(国内外漏电保护装置均以电流漏电保护为主),经信号处理,促使执行机构动作,借助开关设备切断电源,是用来防止电气事故的一种安全技术措施。我国高速铁路低压供电系统采用TN供电方式,掌握漏电保护装置的类型、工作原理及应用常识,对于提高铁路供电部门有着积极的现实意义。
2、漏电保护装置的原理
高速铁路低压供电系统一般采取TN供电方式,当被保护的电路发生接地故障时,由于漏电电流的存在,TA一次侧各相电流的向量和不再等于零,二次侧线圈就有感应电动势产生,经中间环节进行处理和比较,当达到预定值时,使主开关分励脱扣器线圈TL通电,GF自动跳闸,迅速切断电源。
3、漏电保护装置的选用
选择漏电保护装置,是实施漏电保护措施的关键,主要看其合适的技术参数。一般而言,要根据保护对象的不同,考察漏电动作电流和漏电动作时间两个基本参数,同时要考虑极线数。漏电保护装置的安装应符合生产厂家产品说明书的要求,并充分考虑供电线路、供电方式、系统接地类型和用电设备特征等因素。安装前,应检查电气线路和电气设备的泄漏电流值和绝缘电阻值,额定不动作电流应不小于电气线路和设备正常泄漏电流最大值的2倍。安装时,要分清装置的电源侧和负载侧,不要接反,并严格区分中性线和保护线,经过漏电保护装置的中性线不得作为保护线或重复接地。
(二)变电所施工中的问题
1、变压器基础未按要求预埋槽钢。
补置槽钢,其位置由电力安装部门按规定划定
2、变压器室高压电缆护管固定支架预埋方向错位,造成电缆护管无法固定。由土建部门负责调整高压电缆护管支架的方向,以保证护管能够正常固定。
3、变压器室大门不是防火门,并未留通风口。按照规范要求,设在车间内的变压器室及变压器室之间的门、变压器室通向配电室的门,应为甲级防火门。大门未留通风口将造成整个变电所通风不畅,影响设备运行安全。决定换置带有通风孔的防火门,以保证供电设备的安全运行。
4、低压间电缆沟跨越房屋地基圈梁,影响电缆敷设。因低压间占用了房屋走廊的面积,同时也占压了东西向的地基圈梁,对电缆敷设造成了一定的影响。因地基圈梁是在房屋整体土建施工前已浇注完成,如发生变动,则将影响幢建筑的稳固和安全,决定在圈梁下部实土层中预埋电缆护管2根,并在管中放置穿管铁丝,以保证电缆能够顺利敷设。
5、变压器室及低压间进门处未设置防鼠板支架,变压器室未设警告标志栏杆的支架,无法进行相应设施的安装。因地基圈梁是在房屋整体土建施工前已浇注完成,如发生变动,则将影响幢建筑的稳固和安全,决定在圈梁下部实土层中预埋电缆护管2根,并在管中放置穿管铁丝,以保证电缆能够顺利敷设。
(三)贯通线电缆问题
1、导线对建筑物安全距离不足
10kv电力贯通线所经地段乡村较多,当地居民安全意识较为淡薄。在电力线路附近修建违章建筑物,造成建筑物侵限现象较多。同时存在安全隐患和施工放炮、施工机械碰线等电线路故障,以及人为偷盗变压器、电抗器、导线、金具、拉线(棒)等现象。
要解决上述问题,应采取以下改进措施。(1)导线对房屋安全距离,要依据《电力法》、《电力设施保护条例》等有关法律条例向沿线居民做好宣传工作,取得当地各级政府、公安部门、沿线单位和居民的支持,加强宣传(包括安装、悬挂警示牌)、巡查和打击力度,确保电线路安全。(2)在部分特殊区段,可以考虑将裸导线更换为绝缘导线,以保证人身与电线路设备的安全。
2、雷击问题
由于一般对电力贯通线路防雷保护考虑较小,仅对电线路中变压器、户外负荷开关进行了防雷设计,并且一般用阀式避雷器。所以如果所经地区大多为山区,特别是重雷区段,在雷雨季节经常遭受雷击,导致避雷器和瓷瓶炸裂,甚至烧损变压器、户外负荷开关及用电设备等。同时,避雷器炸裂后,引下线极易掉在避雷器支架横担上,引起接地短路故障。
可采取以下措施:(1)提高电线路本身的抗雷水平。在山区和雷电活动频繁地段的10kv电力线路,悬式绝缘子由2片增至3片,针式绝缘子由P一15T更换成P一20T。利用降阻剂或加盐降低山区土壤电阻率,同时增加接地极来降低接地电阻。(2)选用线路保护避雷器保护10kv电力线路,每隔6~8km选择一高处装设线路保护避雷器,对于电线路上的变压器、负荷开关、电缆头等选择氧化锌避雷器进行保护。(3)在避雷器支架横担上安装引下线支柱绝缘子,即使避雷器炸裂,引下线也不会掉落在横担上造成接地短路故障。(4)上述各种避免雷击跳闸的防雷措施意味着较大的投入。“疏导”型防雷思路则是在电网结构合理、1也不会掉落在横担上造成接地短路故障。(4)上述各种避免雷击跳闸的防雷措施意味着较大的投入。“疏导”型防雷思路则是在电网结构合理、10kv配电所使用性能优良的断路器和普遍使用重合闸的前提下,允许一定的雷击跳闸率,确保雷击跳闸为瞬时故障,从而保障电网安全稳定运行。
结束语
高铁电力日益向着自动化、无人化方向发展,经过国内多条重要铁路干线的实际应用,铁路电力施工技术也渐趋完善,在今后的发展中应不断探讨,加强对施工中的问题的交流,建设更加适合国内铁路实情的电力系统。
参考文献
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[2]田旭东,宋志刚,刘双全.高速铁路供电负序问题的分析和治理对策[J].铁道技术监督,2008(5):36-38.
关键词:桩板结构 病害 工艺 措施
中图分类号:TB21 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(a)-0092-02
随着我国铁路开发及加大基础建设的实施,隧道群施工越来越多,隧群间设计其技术也不断提高,方法多种多样,桩板结构作为过渡段新型设计单元,发生病害后如何整治及如何避免病害发生有效保证施工质量一直是我们所探讨的。本文就针对郑西线案例从病害发生原因、整治措施,及设计理念和施工控制做一介绍。
1 工程概况
郑西客专桩板结构位于贺家庄隧道与富村2#隧道连接处,先期发现该处靠近桥台两侧路肩封闭层及水沟外侧变压器处封闭层有下沉开裂现象,经过多个雨季后,发现与桥台连接的路基桩板结构下部土体出现脱空;台后桩板结构靠台背节段下部土体沉陷,脱空区间3×10 m左右,脱空厚度北侧30 cm左右,南侧60 cm左右。另一侧台后桩板结构靠台背节段下部土体沉陷,脱空区间3×10 m左右,脱空厚度平均30 cm左右。
2 原因分析
2011年9月郑西客专贺家庄隧道与富村2#隧道间桩板结构下土体在连续降雨(2011年9月4日至9月18日,三门峡地区遭遇连续不断强降雨,降雨持续时间长、范围广、雨量大,为三门峡市1957年有气象降雨量记载以来最大一次,最大降雨量311.2 mm)后出现流失,隧道出口至台前坡脚发生开裂、下沉变形,边沟开裂下沉,雨水无法有效排入自然沟壑,大量雨水下渗到桩板下土体流失直至板下脱空。
3 病害整治方案
(1)首先立即对桩板结构及轨道板锥体和挡墙进行连续沉降及变形观测。沉降观测工作持续至施工完成后沉降稳定。在施工期间的出现突然变化立即报告有关部门。(2)及时对开裂及破损的防排水设施及坡面进行修补,保证排水畅通,降雨期间铺设彩条布作为临时排水措施,保证汛期临时排水的通畅,不因施工期间的降水造成新的病害或已有病害的破坏加剧;接长排水沟,将降水迅速引排如自然沟渠,避免造成板下积水。(3)施工前与各专业部门签订安全协议并进行梳理该段范围内各类电缆并临时挪移、迁改、割接安放加以保护,保证安全及保证行车。(4)设置临时隔离网和防护网。于施工范围内侧(桩板结构承台板外边缘)设置临时隔离栅栏,临时隔离栅栏设置与郑州铁路局工务部门协调,保证运营及施工安全;按照铁路规定和警务区要求在施工范围外侧设置临时防护栅栏,设置作业门,24 h防护,做好施工进出网登记。(5)清理桩板结构板下软弱土体,及时对脱空部位进行粗骨料或吹沙填充处理,在填充层中部埋设花管注入M30水泥砂浆,尽可能保证桩板下全断面密实;注浆压力为0.1 MPa。第一次注浆完成7天后检查板下注浆效果,当板底还有空隙时,应在板底进行静压补注浆。(6)在桥台台前下半坡设计一排锚固桩,锚固桩截面采用1.5 m×1.75 m的矩形截面,桩长14 m。桩间跑(中~中)5.0 m,桩身采用C30混凝土灌注。锁口、护壁采用C20混凝土浇注。锚固桩施工完毕后,对原拱形骨架护坡局部破损地段及时进行修复,并按原施工图纸做好截排水工程。待抗滑桩桩身混凝土到达设计强度30 MPa后,对路基边坡和锥体进行注浆加固。(7)利用天窗时间将电缆槽及隧道内预留的光电缆拉出至隧道外桥上,将水害桥上的光缆移到临时搭成的安全支架位置,并用铺钢筋混凝土槽进行防护。待站前专业铁路两侧光电缆恢复后,再把各光电缆回迁至电缆槽内;对板下路基填土进行注浆加固处理,注浆实施前应进行适应性工艺试验。
4 主要施工工艺及方法
4.1 抗滑桩的施工
(1)抗滑桩开挖前的准备工作。
抗滑桩平面位置应按图纸放样,开挖中心应核对画面情况,如其实际位置与图纸出入较大时,通过变更设计处理,实际桩底高程报监理工程师会同设计单位现场检查确定。整平孔口地面,做好桩区地表截、排水及防渗工作。孔口地面上加筑30 cm以上的围埂。设置好对滑坡变形,移动的观测设施。
(2)开挖。
分节开挖,每节高度控制在0.6~2.0 m,挖一节立即支护一节,分节不设在土石变化和滑床面处。孔下操作人员不超过两人,必须戴安全帽。
(3)护壁支护用就地灌注混凝土,灌注前清除浮土。护壁厚度按图纸规定执行。护壁混凝土模板的支架于灌注后24h拆除,开挖在上一节护壁混凝土终凝以后进行。在围岩松软破碎和有滑动面的节段,在护壁内顺滑坡方向用临时横撑加强支护,并注意观察其受力情况,及时进行加固;当发现横撑受力变形,破损失效时,孔下施工人员必须立即撤离。
(4)桩身混凝土。
灌注前,检查桩孔断面尺寸,凿毛护壁,做好安置钢筋的放样。钢筋采取预制成笼,再桩孔内搭接,控制搭接不设在土石分界和滑动面处。钢筋笼制作,搭接要求按技术规范的有关规定办理。灌注混凝土必须连续作业,保证符合技术规范有关规定,如因故中断灌注,其接缝面作特殊处理,严禁施工缝在滑动面上。在施工中有滑动迹象,采取加快施工进度和采用速凝和早强混凝土的措施。桩柱上或桩间支挡结构与相邻的挡土,排水、防渗等设施与抗滑桩正确连接,配套完成。
4.2 水泥土施工
三七灰土、级配碎石混合料采用人工或机械进行拌和,同时随时消除土壤的土块。按预定配合比在施工场地上拌制混合料。混合料拌和均匀,保证混合料中不含有大于10 mm的土块,并使混合料的组成和含水率达到规定的要求。
整改采用人工作业方法,根据技术标准松铺厚度,混合料先初平,后精平,混合料应全断面均匀摊铺,摊铺完成后采用人工小夯机重新整平夯实,达到规定压实度。
4.3 混凝土施工
采用商品混凝土,按设计厚度进行摊铺或进行模内浇筑,振捣器捣固密实,表面压光,对伸缩缝用沥青浸制麻筋进行处理。
4.4 注浆施工
结合两侧桥台后路基地形和高度情况,搅拌机、发电机、水车、注浆用材料分别放置于0号台下及4号台上平台处,注浆泵及储料筒放置于台下及台上平台,水泥砂浆搅拌后倾倒于搅拌机前储灰筒,通过泥浆泵及管道打入注浆泵储料筒,按照注浆参数进行注浆,待护锥裂缝处水泥浆冒出后停止,待水泥浆凝固后再反复循环进行注浆,待到注满高度后,对空隙封闭,严格按照设计图中的注浆孔布设要求进行布置,对注浆孔进行压力注浆,待压力达到0.3 MPa充满空洞后注浆完毕,最后用C25混凝土填塞洞口密实,清理场地。
(1)注浆孔布置方式:左右两侧各布设4排,注浆的深度为路肩下10 m,宽度12 m,范围约为15.5 m。在线路左线中线左侧5.25 m处设置第一排孔,左线中线左侧5.75 m处设置第二排孔,在左线中线左侧6.25 m处第三、第四排孔;在线路右线右侧5.25 m处设置第五排孔,右线中线右侧5.75 m处设置第六排孔,在右线中线右侧6.25 m处第七、第八排孔。每排孔中间距为0.5 m,保证板下路基范围的空洞全部加固。
(2)注浆方法:路基桩板结构下脱空部分采用自流无压注浆;板下路基采用渗透或压密注浆工艺。
注浆原则;首先进行现场注浆工艺性试验,注浆压力控制在0.3 MPa以内,机械成孔;第一排注浆压力采用0.1 MPa,第二排注浆压力采用0.13 MPa,第三排0.24 MPa,第四排注浆压力采用0.3 MPa。
(3)注浆材料及配合比:标号为掺入速凝剂的M30水泥砂浆,注浆材料为水泥、粉煤灰,水灰比0.9,水泥、粉煤灰质量比=1∶4,注浆液的凝固时间控制在20~30分钟内凝结,第一排、第二排、第五排及第六排控制在15分钟以内。
(4)注浆压力控制:注浆范围内于第一排、第五排预埋PVC管,并采用土工布封口,PVC管与注浆孔错开布置,斜向70度施作,长7.5 m。注浆时,应加密观测,严格控制注浆压力,保证注浆质量,防止线路隆起,当预埋PVC管出现冒浆时,应停止注浆。
5 施工安全管理措施
5.1 确保人身安全的管理措施
(1)加强对员工的安全教育,增强安全意识,提高防范能力。(2)严格按照有关劳动保护法律、法规和铁道部有关劳动保护条例、规定及业主的有关安全生产的要求执行,确保安全生产。(3)所有员工上岗前做到按规定进行岗前培训,持证上岗,遵章守纪,严格按照操作规程、规则作业,严禁违章指挥、违章作业。(4)特殊工种重点培训,未经培训合格的非专业人员不从事本岗位工作。复杂工序的作业做好组织工作,密切配合,统一指挥、协调。(5)对各班组签定安全协议,实行安全风险抵押金制度,实现安全管理时时警惕,安全责任人人承担。(6)施工现场设置醒目的安全警示标志和可靠的防护设施,必要时设专人防护,完工后未经专职安检员检查许可,任何人不准擅自撤掉安全防护标志、设施和人员。(7)所有作业人员岗前不许饮酒,酒后不准上岗。(8)加强对员工的劳动保护,配齐配足个人劳保用品,并定期进行全员体检。(9)经常性进行安全知识的培训、考核,不合格者不安排上岗,违章者严肃处理,并按照“三不放过”的原则进行操作。
5.2 进入网内安全措施
(1)严格遵守高铁施工管理的各项要求,严格执行进出网确认制度,严格按照当天的施工范围和时间进行施工,严禁超范围、无计划作业。(2)施工机具及人员施工时要远离四电设备1 m以上,保证施工地段工务及四电设备安全,严禁施工对设备造成损坏,一旦对四电设备及工务设备有损伤时要及时通知现场工务及四电防护人员及时进行处理。(3)按规定配备防护备品,由培训合格的人员担任防护员,否则不准施工。(4)进网前半小时必须及时通知警务区施工的时间、地点及内容,在警务区防护人员登记后,进入防护栅栏施工。在施工天窗点结束前半小时,将人员、机具、材料全部撤至防护栅栏以外,并派专人进行清点及看守,确保行车安全。(5)在施工前对所有人员进行安全教育和技术交底,要求参加施工全体成员明白此次施工中的安全要求和技术要求,对施工中的关键环节指派经过培训合格的专业人员现场盯控,确保施工安全。(6)施工现场按照规定配备抢险机具和抢险车辆,配备有专业抢险队伍,当发生危及行车安全的问题和隐患时必须保证机具、车辆状态良好。(7)自觉遵守高铁安全管理各项规定,按规定施工现场设置专职防护员,对参与施工的人员配备必须的劳动保护用品。(8)严格按照工务段要求,服从工务段现场人员指挥,严格遵守《铁路营业线安全施工管理办法》(第237号文)《铁路营业线安全施工管理实施细则》(第165号文)的相关规定及要求。(9)施工时需要机械上场施工时,机械只能在线路安全保护区外进行施工,严禁进入安全保护区内施工,且所有作业材料、机具均严禁放置在道床板范围内。(10)施工作业时,和工务段派驻现场防护人员一起做好防护工作,杜绝意外事故发生。
6 施工效果及体会
(1)对于高边坡短隧道之间桩板结构设计病害治理是有效的,及时消除了洞口桩板结构对行车安全的隐患。(2)施工中必须严格按既有线相关规定组织施工是确保运营最有效的安全手段。(3)短隧道群桩板结构设计理念已经成为高速时代的产物,规避了大型机械作业风险,对施工便利、环境保护具有一定积极作用;但设计还需参考病害后补强设计进行加强,确保运营安全。
参考文献