寧苛線隧道冰柱影響供電設備隱患整治

楊國權

(大秦鐵路股份有限公司大同西供電段 山西 大同 037000)

寧苛線隧道冰柱影響供電設備隱患整治

楊國權

(大秦鐵路股份有限公司大同西供電段 山西 大同 037000)

針對寧苛線管內寧武隧道、陳家溝隧道以及北同蒲線鳳凰村隧道內壁滲漏水，冬季氣溫降低時結成冰柱，影響隧道內接觸網供電設備的安全運行等問題，提出了隧道打冰作業(yè)給供電單位帶來的巨大工作量以及各種作業(yè)人身安全隱患，闡述了歷年來采取的隧道頂部植樹、工務部門橡膠擋板安裝以及供電部門高分子絕緣擋板安裝等整治方案?？紤]到土地產權問題以及從保證供電設備安全穩(wěn)定運行的出發(fā)點，供電單位采用高分子絕緣擋板堵漏引流的方式整治隧道內壁結冰隱患。此方案可為大秦線隧道結冰隱患整治提供借鑒。

隧道;滲漏水;結冰;擋板;供電

一、概況

寧苛線管內有隧道共計9座，包括：鳳凰村隧道、寧武隧道、陳家溝隧道、圪針塔隧道、田家崖隧道、賀家溝隧道、雷家坪隧道、小泉1#隧道、小泉2#隧道。

寧苛線與北同蒲線交匯處，歷年來有3座隧道有漏水結冰現象，包括鳳凰村隧道(北同蒲線：寧武-鳳凰村區(qū)間)、寧武隧道(寧岢線：寧武-陳家溝區(qū)間)、陳家溝隧道(寧岢線：陳家溝-神池區(qū)間)。三座隧道施工時間較早，在山體破碎帶或斷裂帶處進行隧道設計時，未進行排水優(yōu)化處理，使地表水大量補給地下，造成隧道漏水。三座隧道位于山西省忻州市寧武縣，寧武地區(qū)全年平均氣溫6.2℃，極端最低氣溫-27℃。陽歷十一月份上旬，三座隧道陸續(xù)會出現內壁結冰情況。針對三座隧道受環(huán)境溫差變化結冰數量的變化情況，當地鐵路供電車間通過人工巡視隧道冰情的監(jiān)控方式，對結冰冰柱采取間接帶電作業(yè)，人工使用絕緣杵桿敲擊處理。

二、歷年來隧道冰情以及整治取得的成果

2016年春夏季節(jié)，由于鳳凰村隧道位于寧武縣鳳凰公園下面，寧武縣政府林業(yè)部門因公園綠化建設，對鳳凰村隧道上部草地進行了大面積植樹綠化。根據2016年冬季的隧道打冰巡視記錄，發(fā)現鳳凰村隧道基本沒有內壁滲水點，且從2016年11月份至12月份，鳳凰村隧道內壁基本沒有結冰冰柱?？梢婙P凰村隧道內壁滲水結冰情況受地表積、滲水直接影響，在隧道所在山坡表面植樹可以減少隧道內壁滲水，間接減少了冬季隧道內壁結冰冰柱的數量，減少了隧道結冰對鐵路供電接觸網設備運行安全的影響。

2016年10月份朔州工務段在寧武隧道加裝引流絕緣擋板共計7塊，每塊寬度約為0.5～0.6米，具體位置為：65m處3塊，490m處1塊，560m處1塊，730m處2塊。針對漏水點加裝的引流絕緣擋板發(fā)揮了很好的作用，安裝擋板的位置隧道洞頂基本沒有冰柱。

三、寧苛線三座隧道2016年度冬季結冰情況

寧鳳隧道由于受2016年春夏季所在山地植樹綠化影響，冬季11月至12月份，隧道內壁沒有發(fā)現漏水結冰點。寧武隧道以及陳家溝隧道結冰情況與往年基本相似。

1.寧武隧道：總長720米，總計結冰點22處，其中隧道正上方結冰點2處。具體結冰情況如下：

40米處結冰點4處；50米處結冰點4處；52米處結冰點1處；55米處結冰點3處，正上方1處；547米處；S14#定位絕緣子中部正上方結冰點1處；705米處結冰點3處；715米-720米間漏水及結冰點6處。

2.陳家溝隧道：總長504米，總計結冰點75處，其中正上方結冰點16處。具體結冰情況如下：

20米處結冰點5處；60米處結冰點1處；105米處結冰點3處，正上方2處；125米-127米間結冰點8處，正上方2處；130米處結冰點2處，正上方1處；135米-137米間，結冰點3處，正上方1處；230米處結冰點4處，正上方1處；242米處，結冰點5處，正上方1處；245米處結冰點7處，正上方1處；311米處結冰點1處；314米-315米處結冰點5處，正上方1處；325米處結冰點3處；335米-340米間結冰點4處，正上方1處；362米處結冰點4處，正上方1處；445米結冰點2處，正上方1處；464米-465米間結冰點6處，正上方2處；490米處結冰點4處，正上方1處；495米-504米間有漏水及結冰點8處。

四、寧岢線隧道人工打冰工作量較大、安全隱患突出

1.寧岢線隧道人工打冰作業(yè)工作量較大、任務重

(1)一次打冰作業(yè)所需時間較長、勞動強度大

供電車間為確?？蛙囃ǖ拦╇娫O備運行安全，從2016年10月份下旬開始針對寧武隧道、陳家溝隧道以及鳳凰村隧道的打冰巡視作業(yè)。對三座隧道的日巡是每日作業(yè)必不可少的，而對于隧道結冰情況的不同，每座隧道所需的打冰作業(yè)時間也不盡相同。

寧武隧道進行一次打冰作業(yè)，有冰情況下需要25～35分鐘作業(yè)時間，無冰情況下需要10～20分鐘作業(yè)時間；

陳家溝隧道一次打冰作業(yè)，有冰情況下需要25～45分鐘作業(yè)時間，無冰情況下需要10～20分鐘作業(yè)時間。

舉例說明三座隧道打冰作業(yè)時間：

表1 無冰情況下作業(yè)時間(2016年11月15日隧道打冰作業(yè)情況)

表2 有冰情況下作業(yè)時間(2016年11月24日隧道打冰作業(yè)情況)

綜上所述，寧武隧道、陳家溝隧道按照先后順序打冰，從開始打冰算起，路況較好情況下，需要130分鐘，路況不好時所需時間更長。從11月1日到11月21日，車間安排班組每日1次除冰作業(yè)。從11月中旬到12月下旬，寧武隧道、陳家溝隧道內壁結冰冰柱數量增加、部分冰柱冰長增加，車間組織班組每日進行2次除冰作業(yè)。日常打冰作業(yè)基本采取對寧武隧道、陳家溝隧道按照先后順序打冰。

寧苛線三座隧道打冰作業(yè)為供電車間帶來了很大的工作量。由于寧苛線所需打冰的三座隧道全部位于寧武檢修隊管內，寧武檢修隊采取5休5的兩班制倒班作業(yè)，檢修隊同一時間在崗值班人員為15人。考慮到打冰作業(yè)組的作業(yè)安全問題，寧武檢修隊針對每座隧道的打冰作業(yè)需要10人參加，作業(yè)組設置：2名行車防護員(分別設置在隧道兩側方便瞭望的位置)、1名工作領導人(負責整個作業(yè)組的統(tǒng)一作業(yè)指揮)、1名要令人員(負責向電調要作業(yè)命令)、2名操作人員(負責打冰操作)、1名中間聯絡員(隧道內信號若，使用對講機聯系需要在靠近車站方向隧道口設置中間聯絡員，負責在工作領導人與駐站人員之間傳達信息)、2名駐站人員(分別在寧武站、陳家溝站駐站)、1名汽車司機。因此，受工區(qū)當班人員限制，且每次打冰作業(yè)都需要分別對每一座隧道打冰巡視，一次打冰作業(yè)(完成三座隧道的打冰以及巡視)需要至少3小時。

(2)全年人工打冰作業(yè)天數較多、耗費勞動力資源較多

管內寧武隧道、陳家溝隧道位于寒冷地區(qū)，冬季大氣降水基本上以冰雪形式積存于隧道頂部。溫度高時，冰雪融化下滲，溫度下降0度以下結冰。隧道兩端氣溫低，中部溫度高。寧武隧道、陳家溝隧道,在當日氣溫最高為零上，最低為零下5度至零下20度時，需要打2次冰，早晚各1次。尤其在氣溫突然由高變低，或者由低變高時，結冰明顯增多，為確保供電設備安全運行，供電車間必須堅持每天2次打冰作業(yè)，工作量很大。正常情況下，寧武檢修隊2次打冰時間分別為上午08:30出發(fā)、晚上18：30出發(fā)。從2016年11月份至2017年3月下旬，寧武地區(qū)鐵路供電車間共計組織打冰作業(yè)170多次，車間干部參加打冰350人次，班組職工參加打冰作業(yè)共計1800多人次。

2.隧道打冰作業(yè)中存在的防護問題以及人身安全隱患

隧道打冰作業(yè)中的行車防護問題，是鐵路職工作業(yè)安全中關鍵卡控要點，然而寧岢線隧道人工打冰作業(yè)中遇到的現實困難為作業(yè)組的人身作業(yè)安全帶來了不少隱患。首先，寧岢線隧道修建時間早，隧道較窄，側面限界最小處不足3米，隧道打冰作業(yè)時，巡視作業(yè)組不得不在線路枕木或者邊坡上行走，這對于作業(yè)組的行車防護提出了更高的安全要求。其次，寧武隧道、陳家溝隧道遠端防護難以到達，防護地點車輛無法到達，人員來回耽誤打冰時間太長，且遠端防護聯系效果不好。寧武隧道全長740米，隧道內部對講機信號弱，作業(yè)組很難直接跟車站駐站聯絡員聯系，對作業(yè)組的行車防護安全卡控帶來了新的挑戰(zhàn)。

五、加裝絕緣擋板，減少打冰作業(yè)次數

在山頂植樹可以較少隧道內部滲水結冰，但是考慮到植樹涉及到的土地產權問題以及投資成本預算，供電車間在供電技術科的支持下采用高分子絕緣擋板堵漏引流的方式較少隧道正上方結冰冰柱數量。通過連續(xù)12個天窗點的安裝整治，寧武隧道、陳家溝隧道以及鳳凰村隧道的隱患漏水點基本覆蓋式家裝絕緣擋板。通過日常巡視作業(yè)觀察，發(fā)現絕緣擋板對隧道控制隧道正上方冰柱數量、減少供電設備因冰跳閘隱患取得了顯著的成果。

1.部分滲水點加裝擋板后，控制冰情效果明顯

為了減少打冰次數，車間配合技術科室分別于12月16日、26日，利用天窗點對寧武隧道、陳家溝隧道接觸懸掛正上方漏水結冰點處加裝絕緣擋板。12月16日加裝寧武隧道8塊：3#定位出絕緣擋板6塊，14#定位出絕緣擋板2塊。12月26日安裝陳家溝隧道絕緣擋板13塊：240m-245m間3塊、311m處2塊、315m處1塊、337m處2塊、350m處2塊、485m處1塊、445m處1塊、493m處1塊。

由于每次天窗圖定時間較短，除去軌道車行車時間，實際可用于作業(yè)的時間不到1小時。通過12月16日、26日兩個天窗點，供電車間對寧武隧道、陳家溝隧道部分滲水面積大的位置加裝了絕緣擋板。加裝絕緣擋板后，通過初步統(tǒng)計，發(fā)現寧武隧道、陳家溝隧道結冰點基本都分布在絕緣擋板邊緣側。具體情況如下：

寧武隧道：3#定位絕緣擋板外側結冰1處，冰長50mm，距導線水平距離600-800mm，垂直距離400-500mm；14#定位絕緣擋板邊1處，冰長50mm，水平距離400mm，垂直距離400-500mm。

陳家溝隧道：240m處絕緣擋板邊緣(8#定位附近)結冰1處，冰長150mm，距導線水平距離400-500mm，垂直距離400-500mm；245m處絕緣擋板邊緣(8#定位附近)結冰1處，冰長200mm，水平距離400-500mm，垂直距離400-500mm；315m處絕緣擋板邊緣(10#-11#定位間)結冰1處，冰長200mm，水平距離400-500mm，垂直距離400-500mm；350m處絕緣擋板邊緣(12#定位附近)結冰1處，冰長250mm，水平距離400-500mm，垂直距離400-500mm；445m處絕緣擋板邊緣(15#定位附近)結冰1處，冰長200mm，水平距離400-500mm，垂直距離400-500mm。

通過與加裝擋板之前的滲水結冰情況相比，可以發(fā)現，加裝絕緣擋板對減少隧道洞頂冰柱對供電接觸線造成的安全隱患起到了立竿見影的效果。首先，洞頂導線正上方漏水點加裝擋板，可以將洞頂漏水引流至洞臂距離導線較遠的位置，減少洞頂隱患冰柱數量。其次，絕緣擋板對洞頂較大滲水裂紋等結冰冰柱較嚴重位置覆蓋，以側面分散引流的方式來間接控制冰柱長度。

2.通過實踐調查，確定隧道絕緣擋板安裝位置

通過對前期絕緣擋板安裝后結冰情況的觀察，針對自身供電設備的安全絕緣距離，供電車間確定了絕緣擋板的裁剪尺寸以及安裝位置。寧苛線兩座隧道的側面限界為3米左右，導線高度為5.7米左右，導線距離洞頂0.5米。考慮到保護供電設備的主要整治目的，絕緣擋板的裁剪為1m長、0.5米寬。安裝時采用縱向平行于導線方向鋪設，導線兩側各鋪設兩片平行續(xù)接的絕緣擋板，使得引流到擋板邊緣的冰柱距離導線的水平距離大于1m，控制在安全絕緣距離之外。

圖1 隧道內絕緣擋板安裝示意圖

3.全覆蓋式安裝擋板，整治隧道冰柱隱患

供電車間聯系廠家通過日常作業(yè)巡視繼續(xù)對寧武隧道、陳家溝隧道以及寧鳳隧道的滲水、結冰位置進行了調查，通過不同時間段的統(tǒng)計總結，寧武供電車間制定了絕緣擋板安裝計劃。借助1月、2月、3月天窗，以軌道車參與作業(yè)的形式，供電車間對寧武隧道、陳家溝隧道以及鳳凰村隧道進行了覆蓋式安裝絕緣擋板，共計安裝絕緣擋板116塊，對控制隧道內對供電設備有威脅的結冰冰柱數量起到了很明顯的效果。

寧武供電車間2016年冬季利用12個天窗點，通過嚴格的施工前隧道結冰調查以及整合往年結冰位置情況，對寧武隧道、陳家溝隧道以及鳳凰村隧道進行了結冰隱患整治，有效地控制了隧道冰情，節(jié)省了供電工區(qū)相對往年一半的工作量，為以后隧道設備冬季巡檢節(jié)省了大量人力。

楊國權，男，漢族，石家莊鐵道學院函授大專，助理工程師 ，大秦鐵路股份有限公司大同西供電段，研究方向：鐵道供電。