鐵路綜合接地施工技術(shù)與質(zhì)量控制

馬紅艷

（中鐵四局集團(tuán)第四工程有限公司，安徽 合肥 230009）

2005年6月11日，石太高速鐵路開工建設(shè)，這也標(biāo)志著我國高速鐵路的發(fā)展?jié)u漸進(jìn)入了快車道。為了更合理地分配有限資源，鐵路的建設(shè)模式由客貨共線向客貨分離形式轉(zhuǎn)變，快速、高效率的鐵路運(yùn)輸不但滿足了社會(huì)的高速發(fā)展，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，大大節(jié)約了資源。為滿足高速鐵路的安全運(yùn)行，鐵路綜合接地施工技術(shù)必須順勢而行，為鐵路安全運(yùn)行提供保障。

目前，我國在京津城際鐵路引進(jìn)德國綜合接地概念設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)ZPW 2000軌道電路、無砟軌道及有砟軌道的實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了符合我國國情的綜合接地技術(shù)，經(jīng)過京津城際、京廣、鄭西、哈大、寧杭等客運(yùn)專線工程實(shí)施中的消化、吸收和創(chuàng)新，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的客運(yùn)專線綜合接地技術(shù)體系。

1 工程概況

新建吉林至琿春鐵路客運(yùn)專線JHSI標(biāo)段正線長37.588km，其中橋梁長11290延長米/17座，隧道長12537延長米/8座，路基長13761延長米。全線采用最新、成熟的綜合接地施工技術(shù)方案。

2 技術(shù)方案及控制要點(diǎn)

2.1 綜合接地系統(tǒng)功能

（1）確保接觸電壓不高于規(guī)定值，保證人員安全，體現(xiàn)以人為本的理念。

（2）保護(hù)軌旁設(shè)施不因雷擊、電弧放電而損壞。

（3）改善軌旁設(shè)備的電磁兼容環(huán)境，使設(shè)備穩(wěn)定工作。

2.2 施工方案及其特點(diǎn)

（1）施工方案。①橋梁地段：利用橋梁深達(dá)幾十米的樁基礎(chǔ)豎直鋼筋作為接地極，或利用墩臺擴(kuò)大基礎(chǔ)中的縱橫結(jié)構(gòu)鋼筋作為水平接地極。②路基地段：利用國內(nèi)新型材料貫通地線電纜（電纜用導(dǎo)電高分子護(hù)套包裹）和接觸網(wǎng)（深達(dá)數(shù)米的鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)）內(nèi)樁基礎(chǔ)豎直鋼筋分別作為水平和垂直接地極，通過全線敷設(shè)的貫通地線將每個(gè)接地極連接起來（橋隧地段敷設(shè)于電力電纜槽中，路基地段必須敷設(shè)于電纜槽下），形成貫通客運(yùn)專線全線的綜合接地公共接入平臺。該方案的施工結(jié)果已經(jīng)過武廣、鄭西客專的運(yùn)行測試，接地電阻在0.3～0.9Ω。

（2）客運(yùn)專線綜合接地系統(tǒng)實(shí)施方案的特點(diǎn)。①利用數(shù)量多、大體量結(jié)構(gòu)物中的結(jié)構(gòu)鋼筋作為自然接地體，確保接地性能；②在器材材質(zhì)的選擇上，參照國際標(biāo)準(zhǔn)選擇耐化學(xué)腐蝕和電腐蝕的材料，同時(shí)采取防盜措施，從而使交付運(yùn)用的客運(yùn)專線綜合接地公共接入平臺具有免維護(hù)的特點(diǎn)。

2.3 施工技術(shù)控制

（1）材料控制。①貫通地線：標(biāo)稱截面積35mm2鐵路用銅芯環(huán)保型防腐導(dǎo)電高分子護(hù)套貫通地線（TDHF2 35），其導(dǎo)電高分子護(hù)套內(nèi)部銅纜為絞合導(dǎo)體，外護(hù)套為高分子導(dǎo)電塑料護(hù)套，沿線路兩側(cè)分別鋪設(shè)。②連接器件：連接器件包括不銹鋼接地端子、不銹鋼連接線、不銹鋼防盜螺栓、C型連接器、L型連接器及線鼻子、防水防腐自粘膠帶。③不銹鋼接地端子：將鋼筋混凝土或基礎(chǔ)內(nèi)的接地設(shè)施引出其表面的不銹鋼螺套，是專用于綜合接地的連接裝置，接地端子配置防異物堵塞的孔塞，端子孔規(guī)格為M16。④C型連接器（mm2）：一種連接線纜的固定器件（用于貫通地線之間的接續(xù)、地線和橫向連接線及T形分支引接線的連接，采用專用壓接鉗壓接），壓接處應(yīng)采取防腐措施。⑤不銹鋼連接線：橋梁及路基接觸網(wǎng)處的接地連接線采用不銹鋼連接線，由鋼絲繩、線鼻（2個(gè)）及配套的防盜螺栓（2個(gè)，每個(gè)螺栓上配1個(gè)彈簧墊圈和1個(gè)平墊圈）組成。

（2）接地系統(tǒng)范圍。①距離接觸網(wǎng)帶電體5m范圍內(nèi)的需要接地的設(shè)施、設(shè)備和金屬構(gòu)件應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)內(nèi)。②不便與綜合接地系統(tǒng)等電位連接的第三方設(shè)施（如金屬管線、公共電力系統(tǒng)、路外公共建筑物的設(shè)施等）必須采取可靠的絕緣或隔離等防護(hù)措施。③距離路基20m范圍內(nèi)鐵路設(shè)備房屋的接地裝置應(yīng)接入綜合接地系統(tǒng)內(nèi)。

（3）貫通地線的鋪設(shè)。①路基地段的貫通地線的鋪設(shè)。貫通地線的使用環(huán)境溫度滿足-40℃～+60℃的要求，鋪設(shè)時(shí)的環(huán)境溫度不低于-10℃，彎曲半徑不小于其直徑的20倍。路基處貫通地線通過分支引接線與上部接地裝置連接，兩側(cè)貫通地線用橫向連接線連接，三線同時(shí)敷設(shè)，要點(diǎn)如下：第一，確定貫通地線溝槽位置，一般以全線的電纜槽為參照物，確定貫通地線的具體位置，開挖溝槽；第二，路基基床表層填筑壓實(shí)后，填土路基地段從基床表層頂面向下反挖深0.4m、寬0.1m的電纜溝（硬質(zhì)巖路基地段在電纜槽下方挖溝，溝深0.2m、寬0.1m）；第三，電纜溝挖好后布放電纜，電纜應(yīng)平直、無背扣，施工中需保護(hù)好電纜外皮的導(dǎo)電塑料護(hù)套，貫通地線用“C”形連接器接續(xù)延長，每處最少2個(gè)；第四，貫通地線上電纜周圍要敷設(shè)保護(hù)性墊土，土料為細(xì)粒土（粒徑＜5mm，最好過篩），在溝底層回填0.04m厚細(xì)粒土，人工夯實(shí)敷設(shè)電纜，再填0.14m厚細(xì)粒土并夯實(shí)。貫通地線覆土?xí)r要注意預(yù)留分支引接線的接口，接口前后0.5m范圍內(nèi)不得覆土，夯實(shí)過程中溝槽位置要拉線防護(hù)。②貫通地線橋梁段施工。貫通地線由過渡段上橋后在通信信號槽內(nèi)用“L”形連接器同橋梁預(yù)埋的接地端子連接，接好后用防水防腐自粘膠帶纏好，需嚴(yán)密、不透水，電纜上方用阻燃布沙袋蓋住，進(jìn)行物理隔離防護(hù)。

（4）各接地裝置與貫通地線連接。①路基電纜槽、接觸網(wǎng)。貫通地線在電纜槽下20cm處埋設(shè)，該段貫通地線、分支引接線和橫向連接線埋設(shè)槽道截面寬20cm、深20cm。分支引接線與貫通地線“T”形連接，垂直向上埋設(shè)至電纜槽底約5cm時(shí)沿垂直路線方向側(cè)向敷設(shè)，至通信信號槽與接觸網(wǎng)之間與通信信號槽內(nèi)路基型接地端子“C”形壓接，分支引接線弧形向上同接觸網(wǎng)處預(yù)埋的橋隧型接地端子栓接。②橋梁綜合接地。貫通地線上橋后用L形連接器與箱梁預(yù)設(shè)的橋隧型接地端子（通信信號槽處）栓接，電力槽內(nèi)與擋砟墻內(nèi)預(yù)設(shè)的接地端子與梁上表層預(yù)留的縱向接地鋼筋（貫通梁體頂部）焊接，箱梁兩側(cè)預(yù)設(shè)接地鋼筋（兩側(cè)各1個(gè)鋼筋）頂端與梁上表層縱向接地鋼筋焊接，底端與箱梁底部預(yù)設(shè)的接地端子（2個(gè)）焊接，底部接地端子與橋墩頂帽預(yù)設(shè)的接地端子通過不銹鋼連接線（共2根）連接。橋墩中專設(shè)2根接地鋼筋，頂端連接墩頂帽接地端子，底端與承臺處預(yù)設(shè)的水平接地極或環(huán)接鋼筋L形焊接。框架橋在中部頂板設(shè)置縱向接地鋼筋，電纜槽內(nèi)與貫通地線的連接同箱梁。超長框架橋帶接觸網(wǎng)的設(shè)置同箱梁。

（5）實(shí)際施工中的控制要求。通過工程實(shí)踐，在實(shí)際的施工過程中最主要的施工控制要點(diǎn)：①確保各線路接頭處的壓接質(zhì)量，確保貫通地線連接緊密；②施工過程中盡量減少線頭或斷頭，即貫通地線的連接點(diǎn)；③做好貫通地線接頭處的防腐處理，防止水等其他不利因素對接頭的不利影響，尤其在東北地區(qū)的施工，要考慮水的冬季凍脹因素對接頭處的破壞，以增加使用壽命；④對各接頭處的里程做好標(biāo)記并詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，尤其是路基連接兩側(cè)的分支引接線，以便以后的檢查和更換；⑤在施工中要加強(qiáng)材料的管理，防止預(yù)埋的貫通地線被偷盜。具體而言，有以下三個(gè)方面需要特別注意。①貫通地線連接。第一，用刀具環(huán)切貫通地線一周，剝掉導(dǎo)電塑料護(hù)套，露出8cm長銅纜；用同樣方法處理另一根貫通地線。需注意，不可損傷銅纜，降低材料導(dǎo)電面積。第二，將2根剝好的貫通地線端頭同時(shí)穿入2個(gè)C型連接器，C型連接器之間的距離為3～4cm。C型連接器端口朝下，兩端的線頭端部超出C型連接器端部2mm左右。第三，用手動(dòng)液壓鉗進(jìn)行壓接作業(yè)，以不小于12t的壓力壓接，直至壓模自動(dòng)彈回即完成該工序。第四，用防水防腐自粘膠帶（不少于20cm）緊密纏繞在接續(xù)處，包裹整個(gè)外露銅纜，纏繞搭接率需滿足30%～40%帶寬度，要求完全包裹住接續(xù)位置并搭接兩側(cè)銅纜護(hù)套至少3cm長。纏繞后膠帶外觀需平整，手摸無明顯銅線芯痕跡為合格。其他接頭接續(xù)方法相同，接頭壓接施工質(zhì)量好壞直接影響整個(gè)接地系統(tǒng)的電阻值，是整個(gè)施工中的關(guān)鍵工序，在東北高寒天氣環(huán)境中，還需考慮水的凍脹因素對接頭的不利影響，需要保證各接頭處防水防腐處理的施工質(zhì)量。②貫通地線的接頭數(shù)量處理及防盜方法。貫通地線接頭處是產(chǎn)生電阻的主要來源，接頭愈少電阻愈小，因此在實(shí)際施工中要盡量減少不必要的接頭，并遵循早施工、快封閉、勤巡查的原則，根據(jù)每盤電纜線的長度及施工過程中的實(shí)際進(jìn)度安排施工，整個(gè)貫通地線施工工作面至少有1km以上才可埋設(shè)。一旦貫通地線開始鋪設(shè)，為防止其因偷盜割斷而產(chǎn)生接頭，該段的電纜槽必須在2d內(nèi)施工完畢，并且要安排專人24h不間斷巡查。由于貫通地線屬于特殊建材，施工單位可聯(lián)合警方巡查各垃圾回收場所并告知，以切斷銷贓源頭，并以此警示偷盜者。施工單位要采取多渠道去打擊偷盜行為，盡可能避免因接頭過多導(dǎo)致綜合接地系統(tǒng)電阻過大所帶來的返工。綜合接地若返工，連帶著電纜槽返工，從而極大增加了施工成本，并延誤工期。橋梁處的貫通地線鋪設(shè)要預(yù)先在通信信號電纜槽內(nèi)預(yù)留道槽，等路基處的電纜槽施工完畢后用貫通地線連接橋梁兩端路基上的預(yù)留接頭，埋設(shè)到道槽內(nèi)后馬上用細(xì)石混凝土澆筑即可防止偷盜。③施工組織對貫通地線施工的影響。綜合接地是一個(gè)系統(tǒng)的工程，在施工過程中任何一個(gè)結(jié)構(gòu)物的施工順序的改變都可能對其質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，在施工中可按如下順序進(jìn)行：路基基床表層大面積成形→接觸網(wǎng)施工→封閉路基上預(yù)留的便道出口，開挖電纜槽→電纜槽預(yù)制件運(yùn)至施工現(xiàn)場準(zhǔn)備鋪筑→開挖貫通地線溝槽，大面積埋設(shè)貫通地線，預(yù)留各處接口（2個(gè)接觸網(wǎng)之間的貫通地線可用混凝土澆筑）并檢測電阻→電阻值測量合格后即組織人、料、機(jī)施工電纜槽，盡早形成封閉，防止偷盜（施工期間安排專人巡查）→對各接口進(jìn)行里程標(biāo)登記，做好記錄。按照以上施工順序能有效保證貫通地線的施工質(zhì)量，減少不必要的接頭，防止因偷盜而產(chǎn)生的材料缺少和接頭的增加。

3 結(jié)束語

綜合接地施工是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要各方面的通力配合。只要明確了施工工藝要求，從材料來源上進(jìn)行管控，從基本手工操作上進(jìn)行把關(guān)，從施工順序上進(jìn)行合理組織，掌握必要的施工要點(diǎn)及方法，就能有效控制其質(zhì)量，從而避免單個(gè)工序的施工錯(cuò)誤帶來的整個(gè)系統(tǒng)的返工。對于貫通地線的偷盜問題，除嚴(yán)格按照施工順序組織施工，不給偷盜者留有機(jī)會(huì)之外，還需專門組織人員巡查，并且與公安機(jī)關(guān)大力配合，才能有效防止鐵路材料的損失及效益的流失。