牵引供电系统牵引变电工程构架及避雷针施工.doc

2-1 牵引供电系统牵引变电工程构架及避雷针施工技术

1 工艺概况及技术特点
电气化铁路建设中，沿线设有牵引变电所。在牵引变电所110kV或220kV侧，设有进线H型构架和门型构架，根据场地情况，有时还设有27.5kV门型构架。H型构架一般有单杆、单杆人字杆和对接杆人字杆，110kV或220kV门型构架一般有单杆、对接杆和对接杆并杆，27.5kV门型构架一般为单杆。
为防止牵引变电所或分区所室外电气设备免遭直接雷击，根据保护范围在所内指定位置安装独立避雷针，导引雷直击于避雷针上，并将雷电流导泄入地。
当基础的混凝土强度达成规定期，方可进行构架和避雷针组立。构架和避雷针均属于长大件，其施工均需吊装、组立、焊接。吊装时应注意安全，组立时应垂直，焊接应牢固，防腐层应完好。
构架施工中，需进行电杆选配、起吊就位、组立调整和配件安装。对接杆更便于加工和运送，逐渐被广泛使用。对接杆、并杆和人字杆的选配和焊接比较关键，关系到构架的组装和受力。
独立避雷针通常是由几节底面为三角形的钢筋杆件桁架组成，其连接调整、节间焊接是施工的关键。
2 合用范围
本工艺合用于铁道牵引供电系统牵引变电工程构架及避雷针施工。铁路电力供电系统变电工程构架及避雷针施工可参照本工艺。
3 引用标准
施工准备
电杆选配
是否为单杆

杆顶节点焊接

是
对接杆中间节点焊接

否
电杆起吊组立

并杆中间节点焊接

人字杆中间节点焊接
构架配件安装

施工结束
图1 构架的工艺流程图
（1） 《铁路电力牵引供电施工规范》（TB 10208—98）。
（2） 《独立避雷针》（D565）。
（3）《铁路工程施工安全技术规程》（TB10401.2—2023）。
（4） 《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》（TB10421—2023）。
4 工作流程及操作要点
4.1 工艺流程
4.1.1 构架的工艺流程
构架的工艺流程见图1。
4.1.2 避雷针的工艺流程：
避雷针的工艺流程见图2。
4.2 操作要点
4.2.1 构架组立操作要点
H型构架由电杆、横梁、地线架、爬梯组成，门型构架由电杆、横梁、爬梯组成。其中单杆人字杆H型构架和单杆门型构架组成见图3。其它构架结构型式比上述两种结构型式更简朴。
施工准备
避雷针连接、调整

节间电气连接

避雷针组立

施工结束
基础帽制作

图2 避雷针的工艺流程

4.2.1.1 施工准备
（1）清理、平整、夯实行工场合，便于构架电杆和配件摆放。凿毛基础内壁，清除基坑杂物。
（2）把电焊机置于既方便作业又能方便接线的位置。
（3）引导吊车进入施工现场，支脚支垫稳固，回转及有效高度以外5m内无障碍物。   
（4）用水准仪检测并具体记录基础标底标高；用钢卷尺测量电杆长度，并在杆上作标记。
（5）按配合比规定定量搅拌用于立杆二次灌注的混凝土。
（6）准备其他施工工具及材料。
1—电杆；2—横梁；3—爬梯；4—地线架
2受制于

2

1

1

3

3

图3 构架组成示意图

4.2.1.2 电杆选配
因同一规格的电杆长度存在较大误差，因此在电杆焊接、组立前应进行选配。
图4 电杆钢圈不平度检查示意图
自制T型尺
钢圈
（1）用自制钢丁字尺检查电杆钢圈顶面是否垂直电杆纵轴线，如图4所示。当钢圈不垂直时，用锉刀锉平。

（2）根据测量的基础杯底标高和电杆长度的记录数据，按照“取长补短”的原则进行电杆选配，即短杆（制造长度小于标称值）配浅坑（坑底标高大于设计值）、长杆（制造长度大于标称值）配深坑（坑底标高小于设计值）。对接杆应考虑每段电杆长度的搭配，并杆和人字杆应考虑两根组合的长度，使电杆对接、组合后组立的顶面标高（或露出地面高度）达成设计规定。
（3）对于配杆不能满足规定的基础，需对杯底标高进行调整解决。当选配后基坑标高大于设计值时，需把坑底开凿；当选配后基坑标高小于设计值时，需把坑底凿毛后加灌细石混凝土，分层捣实平整，按常规法进行养护至达成承重规定。开凿坑底深度或加灌的混凝土厚度计算过程如下：
1）电杆制造长度与标称长度的差：

式中 Lx——电杆长度差；
Lz——电杆制造长度；
LB——标称长度。
2）基础杯底实际标高与设计标高的差：

式中 Hx——基坑高程差；
HB——基坑设计标高；
HS——基坑实际标高。
3）开凿坑底深度或加灌的混凝土厚度是电杆长度差与标底高程差的代数和：
T=Lx + Hx
当T为正值时，需开凿坑底；当T为负值时，需加灌混凝土。
（4）在确认计算结果满足电杆长度与基坑深度的配合规定后，在电杆根部和基坑内壁标注相应编号，以免立杆时犯错。
4.2.1.3 电杆中间节点焊接：
（1）对接杆中间节点的焊接。
基础
电杆
枕木
钢圈
图5 对接杆摆放示意图
1）在基础附近等距放置四根枕木，并保证其均在同一水平面上，并把相应的电杆转运到此直放在上面，如图5所示。

2）用砂纸把对接杆两段电杆对接处的钢圈边沿的锈迹去掉，移动两段杆使其在同一直线，并使对接处的钢圈正对，先在钢圈四周点焊初步固定，保证正对且笔直后，再沿钢圈一周连续焊接，以防止钢圈变形，将电杆拉弯。
（2）对接杆并杆中间节点的焊接。
1）把已焊接好的两根对接杆同向摆放，对齐杆顶钢圈，杆壁紧密帖合，在两杆中间节点钢圈的中间部位用两根槽钢连接件，分别在对面作焊接固定，如图6所示。

图6 对接杆并杆中间节点示意图
I
I
槽钢连接件
a.结点构造图
b.结点构造图（I-I）
c.槽钢连接件

（3）对接杆人字杆中间节点焊接。
把已焊接好的两根对接杆同向摆放，再根据设计调整人字杆的叉开角度和根开尺寸到位后，用两根槽钢连接件分别在两杆中间节点的正对的中间部位与钢圈焊接，先把每根槽钢与钢圈接合处四周点焊初步固定，确认对的后再沿槽钢与钢圈接合处连续焊接。如图7所示。
图7 对接杆人字杆中间节点示意图
I
I
槽钢连接件
a.结点构造图
b.结点构造图（I-I）
c.槽钢连接件

4.2.1.4 杆顶节点焊接：
（1）单杆杆顶节点焊接。
先把杆顶托盘与钢圈顶部接合处连续焊接，再按对角把筋板与托盘和钢圈分别焊接，然后把连接横梁两根角钢按规定位置焊接在托盘顶上。如图8所示。

连梁角钢
托盘
筋板
I
I
图8 单杆杆顶节点示意图
a.结点构造图
b.结点构造图（I-I）

（2）并杆杆顶节点焊接。
先在两杆顶部钢圈的中间部位用两根槽钢连接件分别在对面作焊接固定，再把杆顶托盘与钢圈顶部焊接，然后按对称位置把筋板与托盘和钢圈焊接，最后把连接横梁的两根角钢按规定位置焊接在托盘顶上，如图9所示。
图9 并杆杆顶节点示意图
a.结点构造图
b.结点构造图（I-I）
c.槽钢连接件
连梁角钢
槽钢连接件
托盘
I
I
筋板

（3）人字杆杆顶节点焊接。
1）把斜钢圈与杆顶钢圈焊接牢固。
2）按叉开角度和根开尺寸摆放好两电杆，对于单杆人字杆，应再用钢管与两杆捆绑固定。
3）在两杆顶部斜钢圈上部对齐的中间位置用两块钢板连接板分别在对面作焊接固定，再把杆顶托盘与钢圈顶部焊接，然后按对称位置把筋板与托盘和钢圈的焊接，最后把连接横梁的两根角钢按规定位置焊接在托盘顶上。如图10所示。
4.2.1.5 电杆起吊组立
为保证同一轴线上的电杆排列满足施工标准规定，组立时采用先立两端、后立中间的方法。
（1）在电杆系上用φ4.0铁线做成的拉线，位置一般系在距杆顶约2/5杆长的位置，并综合考虑各杆水缝和地线孔方向，保证其方向一致。为方便电杆垂直度调整，对于单杆，拉线数量一般为3根，拉线之间的角度为120°，其中一根拉线在相应基础的轴线上；对于并杆，拉线数量一般为4根，拉线之间的角度为90°，即每根拉线都在相应基础的轴线上；对于人字杆，拉线数量一般为每杆2根，每根拉线都在基础的水平轴线上。如图11所示。

图10 人字杆杆顶节点示意图
连梁角钢
筋板
托盘
I
I
a.结点构造图
b.结点构造图（I-I）
c.钢板连接件
图11 拉线位置俯视示意图

a.单杆拉线

b.并杆拉线

c.人字杆拉线

（2）在距杆顶约1/3杆长的位置套上钢绳套，用吊车将电杆平稳、缓慢吊至基础杯口内。
（3）将与拉线数量和位置相相应的钢钎朝电杆方向斜着打入固定位置的地中，套上紧线器，再将拉线固定在紧线器上。
（4）在基础的纵横轴线上各斜插上一根花杆，作为调整电杆在基础中心的参照。在花杆上部拴上线坠，用其轴线作为调整电杆纵横向的垂直度的参照。
（5）用撬棍将电杆拨至中心，根据电杆垂直度调整情况用紧线器控制拉线，保证电杆垂直。
（6）向基础杯口内灌注标号不低于C20级的混凝土，并用插入式震捣器将其捣固密实。混凝土的灌注量应稍高出杯口表面。
（7）指挥吊车落钩，并从吊绳中脱出。再次复核电杆垂直度。
（8）第一根电杆立好后，组立同组或同一轴线上其它电杆时，除上述环节外，还应测量电杆之间的距离。
（9）在混凝土初凝期结束后1到2天，便可拆除拉线。
4.2.1.6 构架配件安装
构架配件的安装一般按照横梁、地线架、爬梯的顺序进行。把配件搬运到相应的构架附近。
（1）检查横梁的规格、弯曲度和安装方向符合规定，在横梁四个角装上连梁角钢。
（2）分段将爬梯调整平直，按顺序把其组装成一个整体，再把爬梯抱箍和支撑铁临时连接在指定位置，螺栓不用拧紧。
（3）检查地线架各螺栓之间的距离是否与杆顶托盘上的安装孔位置相符。把安装用的螺母及垫圈用铁线穿起，绑在下端的横撑上，以便安装时取用。
（4）横梁的中间位置套上吊绳，在横梁两端栓上两根晃绳。吊车起吊时，不断调整晃绳，控制横梁尽量保持水平，并避免与电杆发生碰撞。横梁吊至杆顶后，落钩时调整横梁在预定的位置，用铁线将电杆临时绑在一起，然后落钩拆除吊绳。
（5）把地线架垂直吊起，跨装在横梁设计位置，固定螺母不应拧紧，以防影响横梁调整和焊接。
（6）在爬梯顶部栓上吊绳，用吊车缓慢、平稳将其起吊至相应位置，顶部用铁线与电杆临时绑在一起，所有抱箍临时固定在电杆上，然后落钩拆除吊绳。
（7）调整横梁位置，使其两端在杆顶上的连接尺寸相等后，把连接角钢的四个棱边完全焊接，再拧紧连接螺栓。
（8）调节地线架，使其与电杆处在同一垂直轴线上，拧紧固定螺母。
（9）调整爬梯及其抱箍的位置符合规定，拧紧所有的坚固螺母，焊接爬梯顶部的撑脚与杆顶托盘固定。
（10）撤除横梁和爬梯就位时的绑扎铁线。
（11）从电杆顶部钢圈焊接引下接地线，其布置位置应统一位于进线侧。
4.2.2 避雷针组立操作要点
4.2.2.1 施工准备
（1）清理、平整、夯实行工场合，便于避雷针摆放。
（2）把电焊机置于既方便作业又能方便接线的位置。
（3）按配合比规定定量搅拌用于制作基础帽的的混凝土。
（4）引导吊车进入施工现场，支脚支垫稳固，回转及有效高度以外5m内无障碍物。   
（5）准备其他施工工具及材料。
4.2.2.2 避雷针连接、调整
（1）按照避雷针节间长度横向摆放枕木，调整枕木高度及水平度，使枕木表面在同一水平面上。
（2）用吊车将避雷针按照其连接位置吊至枕木上，观测每节避雷针的棱边钢筋是否平直，否则应校直。
（3）用螺栓将避雷针连接起来，此时螺栓不必拧紧。调整避雷针三个面及三个棱边至同一面或同一直线，拧紧螺栓。
4.2.2.3 节间电气连接
（1）用节间跨接钢筋跨避雷针节间焊接起来，节间跨接钢筋的形状如图12所示：
a、节间跨接钢筋形状一
b、节间跨接钢筋形状二
图12 节间跨接钢筋形状示意图

（2）在焊接处剔除焊渣及铁锈，刷防腐漆。如避雷针是整体镀锌，则应在焊接处刷银粉漆；如避雷针整体是刷漆防腐，则应将避雷针整体重新刷相应颜色的油漆。
4.2.2.4 避雷针组立
（1）用两根晃绳分别系在避雷针下部，另一端分别由三人拉住；用将钢丝套套在连接好的避雷针上部1/3处，用吊车将避雷针吊至基础上部，牵拉晃绳使避雷针垂立并使基础预埋螺栓穿过底部螺栓连接孔，拧紧螺帽。
（2）用挂在花杆上的线锤观测避雷针是否垂直，通过在避雷针底部钢板下加垫圈的方法予以调整。
（3）避雷针调整垂直后，即时与接地扁钢焊接起来，以防雷击。然后再将避雷针底部钢板与基础预埋钢板牢固地焊接起来。
4.2.2.5 基础帽制作
避雷针组立好后，即可进行基础抹面，把底部连接板遮掩。抹面的形状为四棱锥体，外形应光滑、美观。
5 劳动力组织
（1）构架施工劳动力组织，见表1。
表1 构架施工劳动力组织表
作业组
人数
工作内容
施工负责人
1
主持、组织构、支架施工各项工序
技术负责人
1
负责构、支架施工技术工作，质量控制、记录
施工测量组
2
测量杯口中心、杯底标高及选配电杆
混凝土施工组
4
混凝土搅拌及运料、灌注
立杆组
4
电杆杆位、方向和垂直度的调整
电焊组
2
构、支架施工所有焊接工作
起重组
3
电杆和配件运送、就位

（2）避雷针施工劳动力组织，见表2。
表2 构架施工劳动力组织表
作业组
人数
工作内容
施工负责人
1
主持、组织施工各项工序，质量控制、记录
电焊组
1
节间及地线焊接
综合施工组
7
运送、调整、组立及基础抹面

6 重要机械设备及工器具配置
（1）构架施工重要机械设备及工器具配置，见表3。
表3 构架施工重要机械设备及工器具表
名称
型号、规格
单位
数量
用 途
吊车
QY12B
辆
1
电杆的运送、组立
汽车
5t
辆
1
运送电杆
电焊机

台
2
焊接托盘、横梁、支架、爬梯等
插入式震捣器

台
1
二次灌注后的混凝土捣固
水准仪

套
1
杯底标高测量
钢卷尺
50m
把
1
长度测量
钢卷尺
5m
把
2
长度测量
钢丝刷

把
2
锈迹和焊渣去除
晃绳

根
2
配件吊装、组立
扳手
L=500
把
2
安装、连接
花杆

根
若干
垂直检查
水平尺
500mm
把
2
枕木水平度检查
线坠
0.5kg
个
4
垂直检查
自制T型尺

把
1
电杆钢圈不平度检查
手推车

辆
2
运料
磅秤

台
1
砂石料计量
钢钎

根
若干
拔杆、定位
铁锹

把
若干
基坑开挖
紧线器

个
若干
杆位固定
撬棍

根
若干
运杆、拨杆

（2）避雷针施工重要机械设备及工器具配置，见表4。
表4 避雷针施工重要机械设备及工器具表
名称
型号、规格
单位
数量
用 途
吊车
QY12B
辆
1
搬运、组立避雷针
电焊机
30kVA
台
1
避雷针焊接
切割机

台
1
节间跨接钢筋加工
钢钎

根
若干
避雷针节间调整
台虎钳

只
1
节间跨接钢筋加工
手锤

把
2
节间跨接钢筋加工
钢丝刷

把
2
锈迹和焊渣去除
晃绳

根
2
避雷吊装、组立
扳手
L=500
把
2
安装、连接
力矩扳手

把
1
安装、连接
花杆

根
2
垂直检查
线坠
0.5kg
个
2
垂直检查
钢卷尺
5m
把
1
长度测量

7 质量控制要点
7.1 构架质量控制要点
（1）当构架基础强度达成设计强度的50%以上并回填夯实后，可进行立杆和二次灌注。强度达成设计强度的70%以上时方可进行架构的组立和设备的安装。
（2）电杆不得有纵向裂纹，横向裂纹宽度不应大于0.1mm；预应力钢筋混凝土电杆不得有纵、横向裂纹。电杆不应有混凝土脱落及钢筋外露等缺陷，弯曲度不应大于1‰，焊接后的电杆弯曲度不应大于全长的2‰。承载后横向裂纹宽度小于0.2mm，长度不大于1/3圆周长，纵向裂纹宽度小于0.2mm。
（3）进线或终端构架在进行预倾斜组立时，倾斜角度应不大于电杆高度3‰，架线后的倾斜度不应大于10‰，严禁向受力侧倾斜；中间构架应垂直于地面，倾斜度不应大于3‰。
（4）组立构架时，电杆水缝和地线孔应朝向一对致，一般为横轴或纵轴方向。同一轴线上的构架偏移不应大于20㎜，同组构架两根电杆的高差不应大于10mm。
（5）钢结构横梁及设备托架应平直、光洁，表层镀锌应均匀，不应有毛刺，其弯曲度不应大于5‰。
（6）焊接时，先在焊接物边沿选几个对角方向的点焊作初步固定，确认无误后再作完全焊接。严禁在焊缝内填充焊条或其它金属。钢圈的焊接度不宜超过5mm。所有的焊接处应作防腐解决，即用钢丝刷将残余焊渣和铁锈清除干净，先用防锈漆刷三遍，然后再刷灰漆或银粉漆。
（7）连接螺栓亦由里向外，由上往下穿，露出螺母2～5扣。
7.2 避雷针质量控制要点
（1）摆放枕木时，保证其在同一平面，便于避雷针连接调整。
（2）避雷针起吊时，应平稳起放，防止其变形。
（3）避雷针节间跨接钢筋搭接长度及焊接必须符合规范规定。
（4）避雷针与预埋螺栓连接时，必须加双螺母拧紧。
8 安全控制要点
（1）施工人员应接受安全技术交底，现场作业时所有戴安全帽。登高作业时系好安全带，安全带挂钩应挂在焊牢的构架上。
（2）吊车司机必须执证上岗。吊车在起吊重物时，应有人员专门监视吊车的支撑情况。
（3）遇有雷雨、大雪、浓雾或风力在六级以上等恶劣气候时，应停止露天高处作业；或风力达成5级以上时，应严禁起吊作业。
（4）组立时必须用清楚的指挥信号，吊车起吊速度不超过3m/s，不允许骤停、骤起，移动金属件时，应轻稳起放。
（5）数人同蹬一组构架工作时，不得同时上下，上下构架应用上下端可防滑的梯子、防滑脚扣等工具。
（6）电焊工必须执证上岗。在进行焊接时，必须戴好防护罩、穿好工作服。电焊机必须可靠接地，临时用电线路完好，并由专门的开关箱控制。
（7）电焊机附近不应有汽油、柴油、油漆等易燃品。
9 环境保护控制要点
（1）冲洗工器具、混凝土搅拌和养护产生的污水不应污染牵引变电所周边的农田。
（2）施工产生的建筑垃圾应尽量回填，废弃的油棉纱、手套等收集后统一处置。
（3）保证吊车状态良好，使尾气排放和噪声控制在标准范围内。
10 附录
（1）单杆人字杆H型构架和单杆门型构架照片见图13：

图13 单杆人字杆H型构架和单杆门型构架现场图

（2）单杆人字杆H型构架和对接杆并杆门型构架照片见图14：

图14 单杆人字杆H型构架和对接杆并杆门型构架现场图

（3）钢柱H型构架照片见图15：

图15 钢柱H型构架现场图

（4）对接杆H型构架和对接杆门型构架照片见图16：

图16 对接杆H型构架和对接杆门型构架现场图