低凈空橋梁隧道電化改造的綜合處理方案

萬國華

0 引言

低凈空橋梁、隧道由于凈空偏低或者過低的緣故，在線路進行電化改造時，需要接觸網(wǎng)專業(yè)采取特殊方式處理，降低接觸網(wǎng)對凈空高度的要求；或者對橋梁、隧道進行改造，有落道條件的線路進行落道施工，沒有落道條件的線路進行落底施工，以增加橋梁、隧道的凈高；或者拆除橋梁、廢棄隧道，按新標準重新建設(shè)，以滿足橋梁、隧道通過接觸網(wǎng)的安全距離要求。筆者在工作中經(jīng)常遇到低凈空橋梁、隧道電化改造的技術(shù)難題，本文擬對一些典型案例進行介紹、分析，簡述體會和建議，供相關(guān)設(shè)計和建設(shè)管理人員參考。

1 低凈空隧道

若干年前在對鷹廈鐵路進行電化改造時，由于大量隧道的凈空高度不足6 m，采用常見的吊柱式懸掛、水平式懸掛和V 形懸掛、斜交懸掛等接觸懸掛方式，均因接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度較大，對隧道凈空高度要求高，導(dǎo)致隧道改造的工程量巨大，而未通過鐵路局審查。后來，建設(shè)單位在設(shè)計單位的支持下，提出了“弓形支架”懸掛方式（圖1），經(jīng)鐵道部同意后用于低凈空隧道電化改造。低凈空隧道內(nèi)接觸網(wǎng)采用“弓形支架”懸掛方式后，由于接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度僅120 mm，減少了電化工程對隧道

凈空高度的要求，從而大大減少了隧道改造工程量，減少了工程施工對營業(yè)線運輸生產(chǎn)和安全的影響，并節(jié)省了工程費用五千多萬元，很好地解決了低凈空隧道進行電化改造的技術(shù)難題?，F(xiàn)在，該懸掛方式經(jīng)過了20 余年的運行考驗，懸掛點處彈性性能良好，導(dǎo)線磨耗低。實踐證明這是一種非常好的接觸懸掛方式。

圖1 弓形支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖

“弓形支架”是一種形似弓形的隧道內(nèi)接觸網(wǎng)支撐裝置，因為弓形結(jié)構(gòu)和絕緣棒材質(zhì)特點，具有良好的彈性性能和絕緣性能。存在的問題是當(dāng)年“弓形支架”由建設(shè)單位臨時組建的設(shè)計組設(shè)計，委托福建省郭坑的一個工務(wù)修制廠研制生產(chǎn)，無論是科技成果推廣的力度，還是產(chǎn)品經(jīng)營理念，都存在一定問題。在此，重提舊事，目的是為讓具有良好特性的懸掛方式“弓形支架”為國內(nèi)鐵路建設(shè)發(fā)揮更大作用。所幸，目前“弓形支架”已由國內(nèi)著名廠家生產(chǎn)，并通過了電氣化專業(yè)工程局組織的產(chǎn)品技術(shù)鑒定。

2 低凈空立交橋

接觸網(wǎng)通過低凈空立交橋的方式有很多種類，包括接觸懸掛直接通過、承力索絕緣通過、承力索下錨接觸線通過等。當(dāng)立交橋凈空過低時，應(yīng)考慮由多個專業(yè)綜合處理的方案，如接觸網(wǎng)專業(yè)降低結(jié)構(gòu)高度，線路專業(yè)落道，橋梁專業(yè)抬升梁底高度等，否則，由接觸網(wǎng)專業(yè)單獨處理將特別困難。現(xiàn)以滬杭線封浜站（K19＋113.5）的滬寧公路立交橋和合寧鐵路客運專線三十里鋪的102 國道立交橋為例，分析介紹接觸網(wǎng)通過低凈空立交橋的處理方案。

上述2 座立交橋，最小凈空6 800 mm，接觸網(wǎng)均按通行雙層集裝箱設(shè)計。在考慮立交橋處線路行車速度及橋梁寬度等因素后，設(shè)計選擇接觸懸掛直接通過方式。又由于它們均處于車站咽喉區(qū)，設(shè)計人員分析咽喉區(qū)線路落道施工對營業(yè)線運輸生產(chǎn)、安全的影響后，放棄了落道方案。

在橋梁最小凈空高度為6 800 mm 情況下，如接觸線距軌面最低點高度按6 330 mm、25 kV 帶電體距固定接地體空氣絕緣間隙按300 mm 設(shè)計，橋梁下剩余高度空間僅170 mm。在這剩余的170 mm空間里，要考慮接觸懸掛的結(jié)構(gòu)高度，以及承力索、接觸線的馳度等因素，在現(xiàn)場安裝調(diào)試的條件太過苛刻。為此，設(shè)計人員考慮降低接觸線距軌面的最低高度。具體方案如下：

接觸線距軌面最低點高度按6 250 mm、25 kV帶電體距固定接地體空氣絕緣間隙按300 mm、接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度、線索馳度及施工誤差等按250 mm標準設(shè)計。設(shè)計依據(jù)有下述幾點：

（1）《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中“鐵路雙層集裝箱運輸裝載限界及客貨共線鐵路雙層集裝箱運輸建筑限界”明確規(guī)定雙層集裝箱的裝載高度（H1）為5 850 mm。

（2）《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第156 條的規(guī)定，接觸網(wǎng)帶電部分至機車車輛或裝載貨物的距離（H2）不小于350 mm。

（3）工務(wù)維護抬道（H3）限制在50 mm 以內(nèi)。據(jù)此，接觸線距軌面最低高度（H）可以選擇 6 250 mm。H4= H1+ H2＋ H3= 6 250 mm。

（4）根據(jù)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第156 條的規(guī)定，接觸網(wǎng)帶電部分至固定接地物的距離（H5）不小于300 mm。

（5）接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)高度、線索馳度及施工誤差等（H6）嚴格控制在250 mm 以內(nèi)。

以上各參數(shù)合計：

H1+ H2+ H3+ H5+ H6= 6 800 mm。

由此可見，上述處理方式在技術(shù)上是可行的。但接觸線距軌面最低高度按6 250 mm 設(shè)計，與現(xiàn)行《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第155 條“雙層集裝箱運輸?shù)木€路，接觸線距鋼軌頂面的高度不小于 6 330 mm”的規(guī)定不一致。工程竣工投產(chǎn)后，滬杭線封浜站（K19＋113.5）的滬寧公路立交橋下接觸網(wǎng)設(shè)備，安全穩(wěn)定，運營正常。合寧鐵路客運專線三十里鋪102 國道立交橋，因為運輸方面暫不開行雙層集裝箱，設(shè)備管理單位對“接觸線距軌面最低高度按6 250 mm 設(shè)計”的技術(shù)標準又持有異議，因而暫未實現(xiàn)開行雙層集裝箱的設(shè)計使用功能。

3 低凈空鐵路橋梁

既有鐵路線上有許多鐵路橋梁，結(jié)構(gòu)不同，凈高不同，接觸網(wǎng)通過方案也就不同。現(xiàn)以京滬鐵路南京長江大橋和濟南（曹家圈）黃河特大橋為例，介紹在特別困難條件下，接觸網(wǎng)通過低凈空橋梁的處理方式。

這 2 座鐵路大橋鋼軌以上鋼梁凈高僅有 6 550 mm。接觸網(wǎng)按通行雙層集裝箱設(shè)計。由于大橋為鋼梁木枕明橋面，沒有落道條件。面對既有鋼桁梁特大橋，不可能改變其上部結(jié)構(gòu)，更不可能拆除重建。在極其困難的條件下，接觸網(wǎng)專業(yè)采取了以下特殊處理方式：

（1）承力索在橋梁上部三角形鋼構(gòu)件中穿過。承力索及吊弦采取絕緣防護，外包絕緣護套。

（2）接觸線距軌面最低高度（H4）按6 200 mm設(shè)計（不允許線路抬道），在橋梁橫眉底面加設(shè)絕緣板防護。

（3）接觸網(wǎng)帶電部分至固定接地物的距離（H5）不小于300 mm。

（4）導(dǎo)線自身高度、馳度及施工誤差等（H6）嚴格控制在50 mm 以內(nèi)。

以上各參數(shù)合計：H4+ H5+ H6= 6 550 mm。

同樣，由于接觸線距軌面最低高度按 6 200 mm 設(shè)計，與現(xiàn)行《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》第155 條“雙層集裝箱運輸?shù)木€路，接觸線距鋼軌頂面的高度不小于6 330 mm”的規(guī)定不一致。工程實施前，鐵道部有關(guān)部門就上述2 座橋梁通過接觸網(wǎng)的懸掛方式召開了專題研討，審查批準了該方案。

4 結(jié)論和建議

以上介紹了幾種特別困難條件下低凈空橋梁隧道進行電化改造的設(shè)計方案。在工程上采用“弓形支架”或“彈性支撐”等裝置后，該設(shè)計方案在技術(shù)上是可行的，安全上是滿足設(shè)計規(guī)范要求的。并且，也被多年運營的實踐檢驗所證明。了解這些典型做法，能夠豐富設(shè)計和建設(shè)管理經(jīng)驗，有助于順利解決低凈空橋隧進行電化改造遇到的問題，更好地開展鐵路建設(shè)項目的設(shè)計和管理工作。但是，因為凈空過低，在設(shè)計方案中嚴格限制工務(wù)維護抬道，對接觸網(wǎng)設(shè)備維護也提出了更高要求，所以設(shè)計人員在進行方案比選時，一定要慎用。

類似合寧鐵路客專三十里鋪102 國道立交橋的問題，從根本上說，就是在現(xiàn)行鐵路《技規(guī)》頒布后，接觸線距軌面最低高度按6 250 mm 設(shè)計，缺少報鐵道部審批這一環(huán)節(jié)。設(shè)計單位在初設(shè)階段勘測橋梁凈空高度時測量值較大，工程實施時測量凈空高度數(shù)值較小，導(dǎo)致原報鐵道部設(shè)計方案無法執(zhí)行。為此建議如下：

（1）設(shè)計單位在可研或初步設(shè)計階段，增加低凈空橋梁、隧道凈高的測量點，保證測量數(shù)據(jù)和報部資料的準確性。

（2）鐵路局相關(guān)部門在初設(shè)鑒定前，組織設(shè)備管理單位對低凈空橋隧的最小凈空進行勘測、核實，并在困難處所限制工務(wù)維護抬道。

（3）工程實施階段，如出現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)與實際情況嚴重不符的情況，應(yīng)比照I 類變更設(shè)計程序，將變更后的技術(shù)標準、方案，報初步設(shè)計審查單位批準后實施。