彈性支座施工技術(shù)探討

王元厚，彭大明

0 前言

隨著彈性支座的應(yīng)用，與其作為支持結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單懸掛系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱彈性簡(jiǎn)單懸掛）大大改善了接觸網(wǎng)的彈性，適應(yīng)的行車速度大大提高，同時(shí)，彈性支座對(duì)安裝空間要求也較小，因而在接觸網(wǎng)系統(tǒng)中被廣泛采用。德國(guó)的一些城市軌道交通、郊區(qū)鐵路接觸網(wǎng)采用了該彈性簡(jiǎn)單懸掛形式。香港地鐵港島線地下隧道內(nèi)也采用彈性支座作為接觸網(wǎng)的支持結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)上海地鐵一號(hào)線、二號(hào)線全套引進(jìn)以德國(guó)SIEMENS公司研制開(kāi)發(fā)的彈性支座作為支持結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單懸掛接觸網(wǎng)系統(tǒng)。其后隨著彈性支座國(guó)產(chǎn)化的成功研制，通過(guò)彈性支座實(shí)現(xiàn)接觸懸掛的彈性簡(jiǎn)單懸掛系統(tǒng)在我國(guó)被大量采用，已經(jīng)開(kāi)通營(yíng)運(yùn)的上海地鐵二號(hào)線西延伸線、上海地鐵四號(hào)線工程中均采用了該彈性簡(jiǎn)單懸掛。大鐵路中，在接觸網(wǎng)通過(guò)凈空較低的立交橋區(qū)段及長(zhǎng)大隧道內(nèi)也廣泛采用了該懸掛方式。以彈性支座為支持結(jié)構(gòu)的彈性簡(jiǎn)單懸掛為受電弓提供了良好的受流條件，其國(guó)產(chǎn)化的實(shí)現(xiàn)以及對(duì)凈空要求較小的特點(diǎn)，在城市軌道交通和電氣化鐵道中有著較大的市場(chǎng)份額和廣闊的應(yīng)用前景。

1 彈性支座的結(jié)構(gòu)及工作原理

如圖1所示，彈性支座由安裝底板、樹(shù)脂絕緣子、彈性支撐底座、直形定位管、支持器、定位線夾和管帽等7種零部件組成?？梢钥闯?，在隧道凈空較低時(shí)，彈性支座可以直接固定在隧道或其他建筑物頂部，當(dāng)隧道凈空較高時(shí)，通過(guò)吊架或底座固定在隧道或其他建筑物頂部。

圖1 彈性支座構(gòu)造示意圖

考慮接觸線允許最大偏移值、溫度變化范圍、錨段長(zhǎng)度等因素，彈性支座定位器設(shè)計(jì)長(zhǎng)度通常分為3種尺寸，分別為720，920，1120 mm，根據(jù)懸掛點(diǎn)到中錨或硬錨固定點(diǎn)的距離不同，選取不同長(zhǎng)度的定位器。

彈性支座的彈性通過(guò)軸環(huán)中設(shè)定的彈性橡膠套獲得，彈性橡膠套的彈性能克服接觸網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的低頻振蕩。彈性支座通過(guò) U形夾連接定位管，在定位管端部定位線夾上固定接觸線，彈性橡膠套扭轉(zhuǎn)，使支架做上下垂直運(yùn)動(dòng)，而定位管與U形線夾之間連接螺釘在溫度變化、導(dǎo)線熱脹冷縮時(shí)定位管能水平移動(dòng)。

2 彈性支座施工技術(shù)

2.1 施工定測(cè)

施工定測(cè)是施工中非常關(guān)鍵的工序，施工定測(cè)分為縱向定測(cè)和橫向定測(cè)2個(gè)步驟。

2.1.1 縱向測(cè)量

（1）起始點(diǎn)的選擇?？v向測(cè)量起始點(diǎn)一般選取錨段關(guān)節(jié)或道岔定位以及分段絕緣器懸掛點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)，參照施工圖紙，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)識(shí)的里程、車站中心點(diǎn)的位置，測(cè)量錨段關(guān)節(jié)定位點(diǎn)或道岔定位點(diǎn)、分段絕緣器懸掛點(diǎn)的縱向位置。

（2）根據(jù)測(cè)出的錨段關(guān)節(jié)懸掛定位點(diǎn)位置，參照施工設(shè)計(jì)圖紙，確定下錨點(diǎn)的縱向位置。測(cè)出下錨支架距線路中心的距離，校驗(yàn)下錨轉(zhuǎn)角是否符合設(shè)計(jì)要求。

（3）根據(jù)定測(cè)出的錨段關(guān)節(jié)定位點(diǎn)的位置，參照施工設(shè)計(jì)平面圖，采用鋼卷尺進(jìn)行測(cè)量，曲線段應(yīng)沿外軌測(cè)量。

a.進(jìn)行縱向測(cè)量時(shí)，應(yīng)復(fù)核各車站和區(qū)間的長(zhǎng)度及不同隧道接口、隧道曲線段、道岔處等地點(diǎn)的實(shí)際里程是否與設(shè)計(jì)圖紙相符。

b.測(cè)量定位過(guò)程中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)所標(biāo)識(shí)實(shí)際里程和施工設(shè)計(jì)圖紙里程，隨時(shí)校核測(cè)量結(jié)果，以防產(chǎn)生累積偏差。

c.懸掛點(diǎn)測(cè)量定位時(shí)應(yīng)避開(kāi)隧道伸縮縫、隧道連接縫、盾構(gòu)區(qū)間管片接縫、或明顯滲水、漏水等部位。

d.懸掛定位點(diǎn)定測(cè)：若按施工設(shè)計(jì)圖所設(shè)計(jì)的跨距位于隧道伸縮縫、隧道連接縫、盾構(gòu)區(qū)間管片接縫或明顯滲水、漏水等位置時(shí)，應(yīng)適當(dāng)順線路位移以避開(kāi)前述位置，但最大位移量不超過(guò)±0.5 m，且保證不超過(guò)設(shè)計(jì)最大跨距允許值。

在測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）補(bǔ)償下錨裝置和硬錨下錨裝置的區(qū)域消防水管或下水管道是否相互影響（部分消防水管和下水管道的布置是由站廳層到站臺(tái)層）。

（2）電力電纜、通信電纜、信號(hào)電纜及其他電纜與補(bǔ)償裝置墜砣限制架的安裝區(qū)域是否相互影響。

（3）非工作支至下錨裝置的接觸線或承力索是否會(huì)受到通信電纜及其他障礙物的影響。

（4）下錨支的絕緣距離應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）補(bǔ)償下錨裝置支架和硬錨支架的安裝區(qū)域表面應(yīng)平整。

（6）計(jì)算出補(bǔ)償下錨裝置的墜陀是否可能有侵入限界的現(xiàn)象。

2.1.2 橫向測(cè)量

（1）確定橫向測(cè)量方法。由彈性支座的結(jié)構(gòu)可知，彈性支座的定位器分720，920，1120 mm 3種。當(dāng)然，采用 720 mm型定位器時(shí)，也可用920 mm型或1120 mm型定位器代替，調(diào)整完再根據(jù)設(shè)計(jì)定位線夾距定位器末端的外露長(zhǎng)度，割掉多余的定位管，同樣可以保證實(shí)現(xiàn)其功能，但是，這樣造成定位管長(zhǎng)度型號(hào)較多，不利于運(yùn)營(yíng)維護(hù)。因而必須嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)定位器長(zhǎng)度進(jìn)行安裝、調(diào)整。

由于定位管長(zhǎng)度一定、各零件長(zhǎng)度確定，所以彈性支座的位置可以確定。為了精確定位，通常算出固定彈性支座靠線路中心的螺栓距線路中心的距離，如圖2中，Lj和Ly，通過(guò)限界定位，而非高度定位。將彈性支座所在的斷面看作一平面坐標(biāo)，即通過(guò)X軸方向定位，但在Y軸方向上需進(jìn)行限界檢測(cè)。

圖2 隧道內(nèi)彈性支座安裝示意圖

在確定Lj和Ly值時(shí)應(yīng)注意，同一種類型的彈性支座在不同的隧道頂固定時(shí)，彈性支座固定螺栓距線路中心的距離不同：在矩形隧道中，通過(guò)拉出值、定位器的長(zhǎng)度、固定座和支持固定板、可調(diào)叉形雙耳等零件的尺寸，可以算出Lj值；在圓形隧道中，除了考慮上述參數(shù)外，還應(yīng)考慮彈性支座安裝面的坡度（如圖2中所示β1）引起的水平位置的變化（如圖2中所示）。

由圖 2 得：β1= β2，b = tgβ2×h = tgβ1×h式中，h為固定座厚度、絕緣子長(zhǎng)度以及支持固定板厚度三者之和。

（2）橫向測(cè)量。計(jì)算出固定彈性支座靠線路中心的螺栓距線路中心的距離Lj和Ly后，采用道尺、激光測(cè)量?jī)x進(jìn)行橫向測(cè)量。

如圖3所示，測(cè)量時(shí)保證激光測(cè)量?jī)x垂直于道尺與軌面，通過(guò)激光測(cè)量?jī)x的移動(dòng)，測(cè)出彈性支架固定點(diǎn)，再做好記號(hào)，并測(cè)出固定點(diǎn)距軌面的高度。

圖3 激光測(cè)量?jī)x橫向測(cè)量定位示意圖

2.2 彈性支座裝配形式的選擇

彈性支座裝配形式的選擇主要由 2個(gè)因素確定（見(jiàn)圖 4），一是定位管坡度，通常調(diào)整后的定位管平坡度為 1/10～1/6，定位管與水平線的坡度不大于10°；二是為保證彈性支座的橡膠軸套在允許扭矩的范圍內(nèi)工作，彈性支座調(diào)整后，固定座與轉(zhuǎn)向支架之間的夾角（圖4所示α）應(yīng)≤14°。

圖4 彈性支座加負(fù)載后示意圖

由于采用“限界定位”，因而可能存在下列情況：

（1）在高凈空矩形隧道，為保證定位管坡度，通常選用吊柱降低彈性支座安裝高度。

（2）在車站風(fēng)管區(qū)，為保證定位管長(zhǎng)度以及可靠安裝，通常選用在風(fēng)管支架下安裝彈性底座。

（3）在區(qū)間圓隧道，當(dāng)安裝彈性支座的盾構(gòu)面高度較高或盾構(gòu)切線與水平線夾角較大時(shí)（如圖4中α1），應(yīng)加裝角鋼墊塊，以保證夾角α和定位管坡度滿足要求。

（4）在區(qū)間圓隧道，當(dāng)采用較長(zhǎng)定位管或軌道建筑較高時(shí)，彈性支座固定點(diǎn)據(jù)軌面的高度較低，此時(shí)，不僅夾角α 較大，且直型定位管可能侵入受電弓設(shè)備限界，需選用“弓”型定位管。

2.3 彈性支座安裝

彈性支座在現(xiàn)場(chǎng)安裝前應(yīng)先將彈性支座各相關(guān)連接零件的螺栓按要求緊固。彈性支座通常是通過(guò)化學(xué)錨栓或膨脹螺栓直接或通過(guò)支架固定在隧道頂，安裝前應(yīng)檢查所鉆孔的直徑、深度是否符合化學(xué)錨栓或膨脹螺栓的安裝要求，孔內(nèi)殘余物是否清除干凈。安裝膨脹螺栓時(shí)應(yīng)根據(jù)膨脹螺栓安裝要求，按設(shè)計(jì)扭矩進(jìn)行緊固。安裝時(shí)應(yīng)保證同一組彈性支座兩絕緣子中心的連線與軌道垂直。

2.4 彈性支座調(diào)整

接觸線架設(shè)完畢后，進(jìn)行彈性支座的調(diào)整，也稱彈性支座簡(jiǎn)單懸掛調(diào)整。包括拉出值調(diào)整和接觸線高度調(diào)整。因橫向定位時(shí)通過(guò)限界定位，因而拉出值的調(diào)整幅度不大，通過(guò)移動(dòng)定位線夾在定位管上的位置即可進(jìn)行拉出值的微調(diào)。而接觸線高度的調(diào)整是通過(guò)扭轉(zhuǎn)彈性支座的橡膠軸套實(shí)現(xiàn)的（如圖5所示）。

圖5 彈性支座調(diào)整示意圖

彈性支座調(diào)整步驟如下：

（1）懸掛初步調(diào)整。將接觸線裝入定位線夾中，擰緊（如圖5中所示）零件1，但應(yīng)保證定位管可順線路方向偏移，注意，此時(shí)零件2、零件3是未擰緊的，用Φ2.0 mm鐵線將每一個(gè)定位點(diǎn)懸掛在距設(shè)計(jì)高度約50～100 mm的位置，各懸掛點(diǎn)之間高度大致等高，使每一彈性支座的受力與工作時(shí)受力接近，再擰緊可調(diào)叉形雙耳的固定螺栓，使叉形雙耳固定在轉(zhuǎn)動(dòng)支架（U形夾）上。

（2）拉出值調(diào)整。由于此時(shí)接觸線高度距設(shè)計(jì)高度相差100 mm左右，可進(jìn)行拉出值調(diào)整。將接觸線調(diào)整到位時(shí)，拉出值通常約有5 mm的變化，在接觸線高度調(diào)整到位時(shí)再次對(duì)拉出值進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。拉出值調(diào)整步驟如下：a.用拉出值測(cè)量?jī)x測(cè)出實(shí)際拉出值，參照設(shè)計(jì)拉出值，計(jì)算出需移動(dòng)的距離；b.在定位管上做出定位線夾需移動(dòng)的記號(hào)，移動(dòng)定位線夾到設(shè)計(jì)位置；c.再次用拉出值測(cè)量?jī)x進(jìn)行復(fù)核，確保拉出值達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）接觸線高度調(diào)整。用“C”形調(diào)整扳手扭轉(zhuǎn)彈性支座的橡膠軸套調(diào)整接觸線高度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)高度時(shí)，緊固零件3，調(diào)整零件2，使該固定座頂絲與固定座間保持3～5 mm間隙。

（4）定位管偏移調(diào)整及拉出值復(fù)核。根據(jù)環(huán)境溫度、懸掛點(diǎn)距中心錨結(jié)或硬錨固定點(diǎn)的距離，參照施工設(shè)計(jì)定位管位移的安裝曲線，調(diào)整定位管的偏移角度，雙接觸線時(shí)，兩定位管應(yīng)是平行的。

再次用拉出值測(cè)量?jī)x對(duì)拉出值進(jìn)行校驗(yàn)，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。

2.5 彈性支座接地安裝

所有彈性支座應(yīng)用扁鋼或電纜以及銅絞線等與架空地線進(jìn)行可靠接地，接地扁鋼（或電纜、銅絞線）應(yīng)緊貼隧道壁，走向美觀，安裝牢固。

2.6 彈性支座限界檢測(cè)

由于受隧道凈空限制，通過(guò)限界車對(duì)所有彈性支座的檢測(cè)是很有必要的，主要觀察是否侵入受電弓設(shè)備限界以及機(jī)車通過(guò)時(shí)彈性支座不帶電部分與受電弓的動(dòng)態(tài)絕緣距離是否符合設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

采用彈性支座作為支持裝置的彈性簡(jiǎn)單懸掛最大的優(yōu)越性在于能滿足低凈空隧道內(nèi)向電力機(jī)車提供良好的受流條件，滿足電力機(jī)車在最高時(shí)速130 km的情況下，受電弓受流質(zhì)量良好，彈性簡(jiǎn)單懸掛結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工、維修方便，其相關(guān)零部件都能適應(yīng)地下隧道內(nèi)的環(huán)境和安裝條件，且基本都能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，是一項(xiàng)值得推廣的技術(shù)。