大秦鐵路隧道漏水工電聯(lián)合整治研究

李新年

【摘 要】大秦線作為國內(nèi)首條雙線電氣化鐵路，承擔(dān)著西煤東運(yùn)的艱巨使命。由于其穿越52座隧道，多數(shù)隧道冬季都存在漏水結(jié)冰隱患，導(dǎo)致接觸網(wǎng)跳閘、斷線；線路翻漿冒泥、鋼軌銹蝕等問題，嚴(yán)重影響運(yùn)輸組織成為困擾大秦線的頑疾。通過分析漏水成因，總結(jié)既有整治漏水的經(jīng)驗(yàn)，探索行之有效的方法提高整治成效，減少漏水對設(shè)備的影響。

【Abstract】As the first domestic double electrified railway，Datong Qinhuangdao line undertakes the arduous mission of the west east coal. Because it goes through 52 tunnels， and most tunnels in winter have water leakage icing hazards， which leads to contact line tripping， break line， mud pumping line and rail corrosion problems， seriously iaffecting the transportation organization become the ills of Daqin line.By analyzing the causes of water leakage， the experience of renovating water leakage is summed up， and effective methods are explored to improve the effect of regulation and reduce the influence of leakage on equipment.

【關(guān)鍵詞】隧道漏水；因冰跳閘；建議措施

【Keywords】 the tunnel leakage；trip because of ice；suggest measures

【中圖分類號】U457+.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）06-0169-03

1 緒論

大秦鐵路縱貫晉、冀、京、津四省市全長653千米，自1988年開通以來經(jīng)過三次擴(kuò)能技術(shù)改造年運(yùn)量從設(shè)計(jì)1億噸，到2014年運(yùn)量突破4.6億噸，以平均每秒14噸的速度將中國西部煤炭源源不斷地輸送到東部港口，成為世界上最繁忙的鐵路干線。由于其自西向東穿越燕山山脈，沿途設(shè)有52座隧道。受施工、自然環(huán)境、運(yùn)行維護(hù)等原因多數(shù)隧道存在不同程度滲漏水問題，在冬季最低溫度-30度的條件下隧道漏水結(jié)冰問題比較普遍，由此導(dǎo)致供電設(shè)備跳閘、斷線，線路翻漿冒泥問題時有發(fā)生。在狹長的隧道內(nèi)一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，搶修恢復(fù)難度極大[1]。在多年來的漏水整治實(shí)踐中工務(wù)、供電分頭治理，存在重復(fù)治理、相互制約問題。兩個專業(yè)以前更多采用封堵、導(dǎo)流方式，沒能將一二襯砌間存水排除，治標(biāo)不治本。為此有效整合供電、工務(wù)資源聯(lián)合整治，采用疏、堵結(jié)合提高整治效率。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

2.1 隧道漏水研究

行業(yè)里有句俗話“十洞九漏”，反映出隧道漏水問題普遍存在。出現(xiàn)隧道漏水原因很多，歸納起來主要有以下幾方面[2]。

2.1.1 設(shè)計(jì)因素

設(shè)計(jì)不足導(dǎo)致隧道漏水主要有以下幾點(diǎn)：①設(shè)計(jì)時對隧道所在山體的地質(zhì)條件、水文條件調(diào)查研究不足。②在山體破碎帶或斷裂帶進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)時，未進(jìn)行排水優(yōu)化處理，使地表水大量補(bǔ)給地下水造成隧道漏水。③對設(shè)備運(yùn)行環(huán)境預(yù)估不足，如大秦線按年1億噸運(yùn)量設(shè)計(jì)增加至年4.5億噸，隧道基礎(chǔ)日均承受130萬噸輪軌沖擊導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降造成隧道出現(xiàn)裂縫。

2.1.2 施工因素

施工質(zhì)量不高是導(dǎo)致隧道漏水的主要原因，主要有以下幾點(diǎn)：①施工未按設(shè)計(jì)配置防水混凝土、混凝土振搗不規(guī)范，導(dǎo)致洞壁出現(xiàn)蜂窩狀滲漏。② 破壞防水層、水帶出現(xiàn)折疊造成地表水穿過防水層在襯砌外形成積水，導(dǎo)致水位升高沿施工縫環(huán)狀滲漏。③施工堵塞排水管（槽），造成積水無法排出長期浸泡滲漏。④環(huán)形襯砌間接縫處理不到位，造成施工縫滲漏水。

2.1.3 養(yǎng)護(hù)原因

日常養(yǎng)護(hù)不足也是造成隧道漏水的重要原因，主要有以下幾點(diǎn)：①排水盲管破損、脫落未及時處理，導(dǎo)致排水管失效洞壁滲漏水，這種情況在大秦線很多，在延慶至下莊間大嶺溝一號、桃園隧道曾出現(xiàn)過排水管脫落搭在接觸網(wǎng)上。②隧道常年運(yùn)行但兩側(cè)排水槽未進(jìn)行定期清理，煤灰、步行板等堵塞排水孔造成襯砌背后地下水位上升出現(xiàn)滲漏水。

2.2 隧道供電設(shè)備防冰整治研究

供電為防止漏水結(jié)冰降低絕緣距離引發(fā)跳閘斷線，線索覆冰墜斷，接觸線結(jié)冰造成硬點(diǎn)等。側(cè)重于絕緣距離、線索覆冰整治。主要有普遍采取防、引、除三種方法[3]。

防：將隧道內(nèi)鋁鋼絞正饋線更換成KBLGJ絕緣抗冰導(dǎo)線。優(yōu)點(diǎn)是增加線索絕緣性能。大秦線隧道內(nèi)更換抗冰導(dǎo)線后徹底消除了正饋線因冰跳閘、斷線問題。缺點(diǎn)是需要在天窗停電點(diǎn)內(nèi)大批量集中更換，施工時間受限。一次性經(jīng)濟(jì)投入大，每千米約150000元。使用壽命短約15～20年，大秦線自2000年更換抗冰導(dǎo)線運(yùn)行16年后出現(xiàn)絕緣強(qiáng)度降低，因冰放電、絕緣層擊穿情況。

引：采用絕緣擋板錨固在洞壁上將水流引至洞壁邊墻，保證漏水結(jié)冰與供電設(shè)備的絕緣距離。優(yōu)點(diǎn)是能夠消除漏水絕緣隱患。缺點(diǎn)是需要在天窗停電點(diǎn)內(nèi)借助作業(yè)車進(jìn)行，施工時間受限施工進(jìn)度慢。造價(jià)高，處理一處漏水點(diǎn)需要5-6塊擋板造價(jià)約20000元。不能將漏水引至排水槽內(nèi)[4]。

除：根據(jù)溫度變化人工利用絕緣桿進(jìn)行隧道除冰。如此原始的處理方法需要投入大量的人力，僅延慶至下莊區(qū)間20座每年冬季4個月每天需投入40～50人進(jìn)行專職除冰作業(yè)。利用列車運(yùn)行間隔，操作人手持絕緣桿將與供電設(shè)備絕緣距離不足的冰柱敲掉。冰情嚴(yán)重時僅花果山隧道（總長3741米）一天除冰4次（每次除冰4小時），清除冰點(diǎn)900余處。優(yōu)點(diǎn)是不需占用天窗停電時間，能夠徹底解決結(jié)冰引發(fā)的設(shè)備隱患。缺點(diǎn)是利用列車運(yùn)行間隔上線作業(yè)存在人身安全隱患。需要投入大量人力勞動強(qiáng)度大。

2.3 隧道工務(wù)設(shè)備防冰整治研究

工務(wù)側(cè)重研究線路翻漿冒泥影響基礎(chǔ)穩(wěn)定，襯砌漏水反復(fù)凍融造成混凝土凍脹開裂，鋼軌銹蝕等。普遍采取堵、引、疏三種方法。

堵：在漏水點(diǎn)鉆孔高壓灌注聚氨脂結(jié)構(gòu)膠、止漏劑等，遇水膨脹后滲入裂縫填充漏水點(diǎn)，適用于隧道裂縫、蜂窩狀漏水。優(yōu)點(diǎn)是速度快一次成型，不受襯砌上部條件限制。缺點(diǎn)是聚氨脂等化學(xué)材料使用壽命短一般5～10年，單純封堵不能解決排水問題，襯砌存水會從其他位置滲出。需要在天窗停電點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，施工時間受限。

引：在漏水點(diǎn)切梯形槽埋設(shè)導(dǎo)管引流，將存水引至邊墻排水溝內(nèi)。適用于環(huán)狀、嚴(yán)重漏水點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⒋嫠懦鰪氐捉鉀Q漏水問題。缺點(diǎn)是需要在天窗停電點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，施工時間受限。工作量大、工序煩瑣，一處漏水點(diǎn)至少需要2個天窗點(diǎn)。

采用橡膠板錨固在洞壁上，將漏水引至邊墻排水溝；適用于環(huán)狀、片狀及單點(diǎn)嚴(yán)重漏水。優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，覆蓋面積大。缺點(diǎn)是需要在天窗停電點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，施工時間受限。橡膠板降低供電設(shè)備絕緣距離。彈性大，結(jié)冰易將橡膠板擠壓變形危及供電設(shè)備安全[5]。

疏：定期疏通導(dǎo)流管、排水槽出口。優(yōu)點(diǎn)是不需占用天窗停電時間。能夠徹底解決襯砌間存水。缺點(diǎn)是部分導(dǎo)流管、排水槽堵死無法疏通。排水槽蓋板上堆積大量煤灰最嚴(yán)重的厚度約30cm，疏通排水槽需先清理蓋板上煤灰，工作量大耗時長。

除：根據(jù)溫度變化人工利用絕緣桿進(jìn)行隧道除冰。優(yōu)點(diǎn)是不需占用天窗停電時間。能夠徹底解決結(jié)冰引發(fā)的設(shè)備隱患。缺點(diǎn)是利用列車運(yùn)行間隔上線作業(yè)存在人身安全隱患。需要投入大量人力，勞動強(qiáng)度大。

通過上述研究基本掌握了隧道漏水結(jié)冰的成因[6]，多數(shù)是由設(shè)計(jì)和施工養(yǎng)護(hù)原因引起。為此也進(jìn)行了相關(guān)整治，確實(shí)降低了設(shè)備故障發(fā)生概率和人工勞動強(qiáng)度。如KBLGJ抗冰導(dǎo)線的應(yīng)用徹底消除了正饋線因冰跳閘、斷線隱患；絕緣擋板的應(yīng)用解決了嚴(yán)重漏水、環(huán)狀（片狀）漏水隱患；灌注止漏膠解決了蜂窩狀漏水等。多管齊下綜合治理基本解決了小隧道漏水結(jié)冰問題。但對于漏水嚴(yán)重的長大隧道，投入巨大的人力、財(cái)力后效果并不十分明顯。而且上述整治方法基本都要在天窗停電點(diǎn)內(nèi)借助作業(yè)車、腳手架進(jìn)行。在運(yùn)量繁忙的鐵路干線進(jìn)行上述整治受制因素很多。目前依然要靠人工憑借經(jīng)驗(yàn)徹底根除。為此，有必要針對上述方法進(jìn)行梳理，通過資源整合提高整治效率，達(dá)到事半功倍的效果。

3 工務(wù)供電漏水聯(lián)合整治分析

3.1 既有漏水整治存在問題

目前開展電氣化鐵路隧道漏水結(jié)冰整治研究的主要是工務(wù)、供電兩個部門。因?qū)I(yè)不同，側(cè)重點(diǎn)不同差異較大。主要存在以下幾方面問題。

①受天窗時間限制，通過上述分析，很多整治方法都需要在天窗停電點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行。而大秦線作為西煤東運(yùn)的重要運(yùn)輸通道，年度圖定天窗一般在80個（11100分鐘）左右，在有限的天窗時間內(nèi)設(shè)備正常檢修維護(hù)都不能保證的情況下，再投入精力開展漏水整治是極其困難的。

②整治方法受限，由于隧道的結(jié)構(gòu)狀況，上述整治方法多數(shù)都需利用軌道車輔助作業(yè)。而天窗內(nèi)在同一條線路上工務(wù)、電務(wù)、供電各單位同步施工，工務(wù)要換軌、大機(jī)清篩、漏水整治，供電也要漏水整治、接觸網(wǎng)檢修，電務(wù)要信號調(diào)試，經(jīng)常發(fā)生作業(yè)計(jì)劃相互沖突取消現(xiàn)象，軌道車運(yùn)行嚴(yán)重受限。即使軌道車能夠正常運(yùn)行，在120分鐘天窗時間作業(yè)車往返運(yùn)行會擠占作業(yè)時間，實(shí)際作業(yè)時間很短。尤其是地處長大區(qū)間中部的隧道，如延慶至下莊區(qū)間大嶺溝一號隧道（區(qū)間長45公里，延慶站262KM515M，下莊站307KM692M，大嶺溝一號隧道288KM300M）僅軌道車往返運(yùn)行就需要80分鐘，在40分鐘時間內(nèi)整治1處都很困難。諸多現(xiàn)實(shí)因素客觀限制了很多整治方法的施行。

③ 漏水整治的矛盾，工務(wù)、供電為了消除設(shè)備隱患都開展漏水整治，在相同目的下整治沒有形成合力，有時甚至?xí)霈F(xiàn)相互影響對方設(shè)備的問題。如，a工務(wù)錨固的橡膠板減小了電氣設(shè)備的凈空距離，給供電設(shè)備檢修維護(hù)設(shè)置了障礙；供電錨固的絕緣擋板出水滴落在路肩上，影響了道床基礎(chǔ)。b工務(wù)用橡膠板處理環(huán)狀漏水時，因橡膠板規(guī)格限制會甩掉個別點(diǎn)狀漏水點(diǎn)，而這些點(diǎn)狀漏水點(diǎn)恰巧在線索正上方，當(dāng)供電整治時絕緣擋板無處錨固，只能采用其他臨時措施造成同一漏水點(diǎn)重復(fù)整治。c兩個單位各自整治時會擠占對方的檢修力量。如工務(wù)整治時，一個作業(yè)組需要8名供電人員配合（兩側(cè)行車防護(hù)、地線監(jiān)護(hù)、地線操作各1人，駐站1人，現(xiàn)場盯控1人）；供電整治時，一個作業(yè)組需要3名工務(wù)人員配合。d由于工務(wù)、供電分屬兩個系統(tǒng)因施工編號、名稱不同，有時兩個單位在同一個區(qū)間的兩個隧道同時進(jìn)行漏水整治，供電則需要采取兩組安全措施，造成了極大的人員浪費(fèi)。

④ 整治方法重堵輕疏，通過分析不難發(fā)現(xiàn)，不管是鉆孔灌注止漏膠還是錨固橡膠板、絕緣擋板，都沒能解決存水疏導(dǎo)問題。結(jié)果是水還在那里越積越多，只是改變了流向。經(jīng)常出現(xiàn)這里剛注膠止漏后旁邊又出現(xiàn)漏水點(diǎn)，或者這里錨固橡膠板、絕緣板后反而不漏水了。

3.2 工務(wù)供電聯(lián)合整治提高整治效率

①發(fā)揮專業(yè)特點(diǎn)形成優(yōu)勢互補(bǔ)，工務(wù)作為隧道主管部門熟悉隧道構(gòu)造、了解漏水成因，具有專業(yè)漏水整治經(jīng)驗(yàn)。利用其專業(yè)優(yōu)勢，牽頭與供電成立漏水聯(lián)合整治小組。供電作為接觸網(wǎng)主管部門熟悉供電設(shè)備絕緣距離，具有辦理停電作業(yè)手續(xù)權(quán)限。兩家聯(lián)合能夠形成優(yōu)勢互補(bǔ)，提高整治效率。

②定期協(xié)調(diào)溝通制定整治方案，雙方定期召開協(xié)調(diào)會制定整治計(jì)劃。根據(jù)計(jì)劃現(xiàn)場調(diào)查、測量。工務(wù)提供隧道施工圖紙、導(dǎo)流盲管及排水槽（孔）位置、襯砌及防水混凝土尺寸。供電提供設(shè)備現(xiàn)有絕緣距離、最小凈空距離、施工注意事項(xiàng)。各自采用的方法、材料進(jìn)行技術(shù)交底，共同制定整治方案。雙方整治時兼顧對方設(shè)備，這樣即可避免相互沖突、重復(fù)整治，又可達(dá)到事半功倍的效果。

③先疏后堵標(biāo)本兼治，雙方應(yīng)加強(qiáng)溝通，分析不同處所滲漏水原因，堅(jiān)持先疏通后封堵整治一處消滅一處的原則協(xié)同整治。如錨固橡膠板、絕緣板作業(yè)時，先判斷合適位置鉆通襯砌混凝土將存水導(dǎo)出后再錨固擋板。這樣可徹底將存水排空、打通排水通道，有效防護(hù)設(shè)備。在鉆孔注膠作業(yè)時，同樣先鉆通砼襯砌將存水導(dǎo)出后，在出水口埋設(shè)導(dǎo)流管后再進(jìn)行注膠作業(yè)。對于雙方都需整治的處所協(xié)調(diào)分工，供電負(fù)責(zé)整治上部，工務(wù)負(fù)責(zé)整治下部。雙方緊密溝通協(xié)作，不僅標(biāo)本兼職還可事半功倍[7]。

④整編組聯(lián)合作業(yè)提高整治效率。同一區(qū)間漏水整治時工務(wù)、供電整編成一個作業(yè)組，供電在區(qū)間兩端封掛地線。劃分各自作業(yè)范圍并做好安全措施后雙方同步整治，提高整治效率。

⑤定期聯(lián)合檢查，工務(wù)供電對已進(jìn)行整治的處所定期利用作業(yè)車平臺聯(lián)合檢查，重點(diǎn)檢查橡膠板、絕緣板錨固螺栓有無松脫、銹蝕；排水管（槽）有無松脫。對現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題逐一商榷解決方案。

4 結(jié)論

針對大秦線運(yùn)量重、天窗時間少的現(xiàn)狀，整合工務(wù)、供電資源優(yōu)勢開展隧道漏水聯(lián)合整治，科學(xué)制定整治方案有效避免給對方設(shè)備形成設(shè)備隱患。共同堅(jiān)持先疏后堵、先上后下的順序徹底將滲水通道打通提高整治成效。采用聯(lián)合作業(yè)、聯(lián)合檢查提高整治效率。

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