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高速铁路四电接口预留施工要点
1 四电接口工程简介
铁路”四电”工程是通信工程、 信号工程、 电力工程和电气化工程。
四电接口工程主要的内容: 综合接地系统、 接触网支柱基础、 无砟轨道绝缘处理、 各类过轨管道、 电缆上下桥预埋槽道、 电缆槽及手孔。
1.1 四电接口工程的重要性
客运专线工程建设是一项复杂的系统工程, 为此在土建施工过程中较多地考虑了电气化、 电力、 通信、 信号等专业的预留、 预埋等基础施工项目, 施工过程中需要土建施工方与站后四电施工单位加强沟通, 确保各项预留、 预埋措施满足站后工程的需要。接口是前道工序与后道工序的衔接, 是土建施工单位与四电施工单位的交叉配合的关键部位, 是多方面工程综合在一起按施工先后顺序, 不同时机施工作业的系统集成。接口工程的好坏不但影响站后施工单位的工程质量和进度, 也会对主体工程的成败产生不同的效果, 甚至对全线的调试、 运营和安全构成影响。因此接口工程是本体工程自身的需要, 接口管理是保障接口工程质量的必要手段, 做好接口工程是保证客运专线建设达到世界一流客运专线铁路的重要组成部份。
1.2 四电接口工程的特点
四电接口工程本身不是复杂的施工项目, 但由于既涉及到桥梁、 路基、 站场等土建专业, 又与电气化、 电力、 通信、 信号等站后专业密切相关, 因此略显繁琐。同时, 与土建施工过程中的大型项目相比, 四电接口工程主要是细部的接地钢筋、 接地端子、 贯通地线、 预埋件等细小内容, 容易被忽视。
因此, 土建施工过程中的四电接口工程主要特点是: 繁、 细。
1.3 四电接口的相关技术条件、 标准规范、 图纸等
⑴《客运专线综合接地技术实施办法(暂行)》( 铁集成[ ]220号)
⑵《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》( 铁运[ ]26号)
⑶《铁路防雷、 电磁兼容及接地工程技术暂行规定》( 铁建设[ ]39号)
⑷《铁路综合接地系统》( 图号: 通号( ) 9301)
⑸《铁路路基电缆槽》( 图号: 通路( ) 8301)
⑹《无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁( 双线) 》( 图号: 通桥( ) 2322A)
⑺《客运专线铁路接触网H型钢柱》( 通化( ) 1301)
⑻《客运专线常见跨度梁桥面附属设施》( 通桥( ) 8388A)
⑼各种验收标准
①《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》( TB10421- 号)
②《客运专线铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准》( 铁建设[ ]167号)
③《客运专线铁路信号工程施工质量验收暂行标准》( 铁建设[ ]213号)
⑤《客运专线铁路通信工程施工质量验收暂行标准》( 铁建设[ ]251号)
注: 上述验收标准已被铁道部 12月9日铁建设[ ]240号文发布的《高速铁路通信工程施工质量验收暂行标准》( TB10755- ) 、 《高速铁路信号工程施工质量验收暂行标准》( TB10756- ) 、 《高速铁路电力工程施工质量验收暂行标准》( TB10757- ) 、 《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收暂行标准》( TB10758- ) 代替。
⑽各种施工指南( 铁道部 12月9日铁建设[ ]241号文)
①《高速铁路通信工程施工技术指南》
②《高速铁路信号工程施工技术指南》
③《高速铁路电力工程施工技术指南》
④《高速铁路电力牵引供电工程施工技术指南》
⑾杭长铁路客专的相关设计图纸
①《首次设计技术交底资料》
②《综合接地系统示意图》
③《桥梁综合参考图一》( 杭长客专施图桥参01) ( 正线)
④《桥梁综合参考图二》( 杭长客专施图桥参02) ( 联络线)
⑤《通信、 信号、 防灾安全监控、 电力、 牵引供电土建工程预留接口图》
⑥各标段每座桥配套的”接触网基础预留接口设计图”
⑦”通信、 信号、 电力锯齿口、 墩台爬架预留位置表”
注: 当前该部分设计内容还没有正式书面或电子的设计文件, 仅为非正式的电子设计资料, 而且变动了几次; 敬请四电设计人员能尽快提供最终版的正式设计文件为盼。
2 桥梁四电接口工程
桥梁四电接口工程按照土建施工顺序进行安排, 分为下部结构、 梁体和桥面系。
下部工程主要包括桩基、 承台、 墩身的接地钢筋的预埋和焊接, 接地端子的预留, 此部分与土建施工同时进行。
梁体工程主要包括接地钢筋的预埋和焊接、 接地端子的预留、 接触网支柱基础和拉线基础的预埋, 此内容与梁体钢筋施工同步进行, 值得引起高度重视的是接触网支柱基础的螺栓间距( 按照350km/h客运专线设计要求) 误差必须控制在±1mm以内, 方能确保站后施工单位的顺利进行。
桥面系工程包括接地钢筋的预埋和焊接、 接地端子的预留以、 接触网支柱基础的上部浇注和电缆槽的构筑, 此项施工项目与桥面系其它施工同时进行。
当前在预制箱梁中四电接口主要有: 综合接地系统、 接触网支柱基础、 电缆上下桥预埋槽道、 锯齿槽口等。
3 桥梁四电接口工程施工方法
3.1 桥墩( 台) 综合接地系统
包括钻孔桩、 基础、 墩台身预留接地钢筋、 接地端子。
3.1.1 技术要求
⑴桩基础
桥梁为桩基础时, 在每根桩中选用一根钢筋做接地钢筋, 并利用承台底层钢筋网与桥墩内专用接地钢筋焊接相连。桥墩台中设两根接地钢筋( 可用桥墩台内不小于Φ16mm的结构钢筋) 一端与承台底层钢筋网的钢筋焊接相连, 另一端与墩帽处的接地端子相连。在每个桥墩的墩帽处适当位置设两个接地端子; 在每个桥墩垂直于线路方向的某个侧面、 距地面以下( 可设于桥墩台上) 300mm处, 设接地端子, 供测试之用。
⑵扩大基础
桥梁为扩大基础时, 利用基础底层钢筋网或在基础底层铺设一层钢筋网作为接地体。基础底层钢筋网采用: 钢筋为Φ20mm、 钢筋网间距为: 20cm×20cm。桥墩中设两根接地钢筋( 可用桥墩台内不小于Φ16mm的结构钢筋) 一端与扩大基础接地钢筋网相连, 另一端与墩帽处的接地端子相连, 在每个桥墩的墩帽处适当位置设两个接地端子; 在每个桥墩垂直于线路方向的某个侧面、 距地面以下300mm处, 设接地端子, 供测试用。
在桥墩内设专用接地钢筋2根( Φ20) , 全线统一设置在终点侧立面; 钢筋横向间距1.7m, 在墩身中心线两侧对称设置, 距小里程侧墩身混凝土面0.1m。
在墩顶预留供M16螺母连接用的接地端子。墩顶预留的2个接地端子顶面和混凝土表面垂直平齐或略高于混凝土表面2～3mm, 接地端子与接地钢筋的连接采用标准焊接方式。
梁体与桥墩的连接导线采用截面为200mm2的不锈钢连接线。
3.1.2 工艺流程
桥墩台综合接地工艺流程, 如图1所示。
桩基接地筋焊接
↓
焊接底层筋连接桩基筋
↓
底层接地网焊接
↓
测试接地电阻
↓
焊接墩筋连接接地网
↓
焊接承台( 墩身) 套筒
↓
浇筑承台( 墩身) 套筒
↓
焊接墩顶接地套筒
↓
浇筑墩顶接地套筒
图1 桥墩台综合接地工艺流程图
3.1.3 施工要点
①在加工桩基础钢筋笼时, 选取桩基础钢筋笼的一根钢筋作为桩基础接地钢筋, 此钢筋要求通长, 不够长时必须采用双面搭接焊连接, 此接地钢筋要求高出承台, 并进行标识。
②进行承台钢筋绑扎时, 选取承台底层钢筋, 在每根桩位处纵、 横向布置钢筋接地网, 焊接底层纵向钢筋与桩基接地钢筋连接, 焊接采用双L形焊接。
③焊接底层钢筋形成接地网, 测试接地电阻是否符合要求。如接地电阻不合格( 大于10Ω) , 可采取多焊桩基钢筋与底层钢筋连接进行补救, 直至测试接地电阻满足要求。
④根据墩身尺寸, 按大里程侧距桥墩纵向中心线间距105cm, 距桥墩侧面25cm处布置两根Φ20桥墩接地钢筋在大里程侧, 采用双L形焊接桥墩接地钢筋与钢筋接地网连接。
⑤在地面下30cm标高处, 用Φ16钢筋横向”T”形焊接桥墩两接地钢筋, 用Φ16钢筋采用”T”形焊接接地套筒连接钢筋, 焊接接地套筒与连接钢筋。
⑥在有电缆上桥的桥墩正面大小里程侧, 按距桥墩中心线各215cm, 从墩顶向下按间距30+150+150+150……, 最底层槽道距地面小于50cm各预埋两行滑型槽道,槽道采用钢筋网片定位点焊固定。
⑦浇筑承台( 墩身) 混凝土时, 先固定校核接地套筒, 做好保护, 接地套筒浇筑在距地面下30cm的墩台( 身) 中心。在浇筑过程中, 对有电缆上桥的桥墩预埋槽道进行校核, 确保不移位。
⑧进行墩身上部钢筋绑扎时, 焊接桥墩顶部接地套筒与桥墩接地
⑨在浇筑墩顶混凝土时, 先固定校核接地套筒, 做好保护, 接地套筒浇筑在大里程侧距桥墩纵向中心线间距85cm, 距桥墩侧面10cm处。
⑩在混凝土浇筑前后, 用硬的塑料布包裹或用特制的盖子扣住端子头, 并用黄色胶带纸粘贴包裹牢固, 确保端子里面不进水泥浆或生锈。
3.2 桥梁梁部预留锯齿型槽及槽道
3.2.1 技术要求
2.5km以上桥梁每隔500米, 通信专业需要引下预留时含电力预留, 梁端设置锯齿形槽口、 箱梁及桥墩设电缆爬架至地面, 以便在桥梁相应位置, 光缆引下至桥下设置的区间通信机械室(包括区间基站、 区间无线中继站)。所有区间桥梁地段, 若信号( 区间信号中继站) 、 电气化所亭( AT所、 分区所、 开闭所、 牵引变电所等) 设置区间桥梁引下的锯齿形槽口、 电缆爬架, 则应同时考虑配套的区间电力供电引下的锯齿形槽口、 电缆爬架。
1～2.5km桥梁, 电力专业预留的锯齿型槽口含通信预留, 梁端设置锯齿形槽口、 箱梁及桥墩设电缆爬架至地面。牵引供电电缆在AT所、 分区所、 开闭所、 牵引变电所等设置在桥下时在桥墩处设置电缆爬架。遇到牵引供电电缆上桥的桥梁, 箱梁预制时需在梁上预留80mm的六个孔, 且需在梁底下预留安装电缆爬架的槽道。
3.2.2 施工要点
①在混凝土浇筑前要填充好泡沫防止进水泥浆, 拆模及安装后对槽道进行表面涂油或防腐剂。
②凡设计要求有电缆上下桥的位置, 相邻箱梁应设锯齿型槽口, 箱梁或桥墩埋设滑型槽道。
③槽道埋设采用钢筋定位法, 工艺流程为: 槽道固定在定位钢筋上, 混凝土脱模后, 剔除待安装部位的填充泡沫, 安装T型螺栓, 采用砂浆封堵其余外露槽道。
④箱梁及墩身槽道按《桥梁地段电缆上下桥预留图》桥梁梁部的槽道埋设工艺与墩身部分基本相同。
⑤锯齿形槽孔采用在梁体端头预置模具的形式, 施工时可酌情截断槽口范围的梁体横向、 纵向结构钢筋, 并适当调整或增加槽口处的竖向拉筋, 预埋件钢筋应避开预应力管道及锚具, 若相碰时, 可适当移动预埋件钢筋。同时加强模具固定措施, 避免跑模现象发生。
⑥锯齿形槽孔预留施工时, 根据图纸的尺寸, 校核不同型号规格钢筋的数量、 长度及作用部位填写配料表, 下料时, 严格按配料表尺寸下料, 顺长度方向允许误差为±10mm,弯起位置误差为±20mm, 钢筋不得有马蹄形切口、 重皮、 油污, 下好料后钢筋应分类堆放整齐。
⑦牵引电缆上桥由预埋锯齿形槽孔、 加强筋及预埋钢板, 开孔处预留内径为Φ80mm的PVC管, 梁体顶板结构钢筋在预留孔位置断开并设标准弯钩, 当梁上不设声屏障时, 梁体两侧的横向结构筋间距为200mm, 孔洞应布置在两横向筋之间, 不应断开梁体横向钢筋, 预留孔洞周边需要按设计要求进行加强, 加强钢筋及梁体结构钢筋形成的封闭回路距离孔洞的距离不得小于50cm, 而且孔洞周边钢筋交叉点处用PE管绝缘, 以避免钢筋形成导电封闭回路产生感应电流。
⑧槽道预埋时要位置准确, 对预埋件外露部分进行防腐处理, 采用多元合金共渗
3.2.3 梁体综合接地系统
梁体综合接地系统工艺流程, 如图2所示。
梁体钢筋绑扎
↓
焊接梁体纵横向接地筋
↓
焊接梁体上下连接筋
↓
焊接接触网基础顶面连接筋
↓
设置接触网基础预埋件
↓
焊接电缆槽顶面连接筋
↓
焊接电缆槽内接地端子
↓
焊接梁两端防护墙引上接地筋
↓
焊接梁部防护墙引上接地筋
↓
焊接梁底接地端子
↓
设置电缆上桥孔、 爬架
↓
电气测试、 混凝土浇筑
↓
焊接桥面系接地钢筋
图2 桥梁梁部综合接地工艺流程图
3.2.4 梁体施工要点
利用梁体结构钢筋, 在梁体两端各布置横向接地钢筋1根, 纵横向钢筋采用”L”形焊接连通, 不够长时采用搭接焊连接。焊接梁体两端防护墙底部纵向专用接地钢筋, 并与横向接地钢筋可靠焊接。结构钢筋骨架绑扎后, 按设计要求进行焊接接地钢筋网及接地端子。焊接梁体上下4处连接筋, 连接筋上部采用”L”形焊接在横向接地钢筋上。
3.3 桥面系综合接地系统
3.3.1 桥面系施工要点
保护层施作前, 在梁两端各布置横向接地钢筋一根, 梁体布置纵向接地钢筋4根, 纵、 横向钢筋采用”L”形焊接在一起。在梁两端焊接保护层横向接地钢筋连接防护墙引上接地钢筋。焊接接触网基础顶面接地端子连接在引上接地钢筋上。浇筑接触网基础时, 接触网基础底部预留通信电缆经过孔洞, 孔洞宽为12cm, 高为15cm。每孔梁的大里程侧预留接地设备接入通道, 即在防护墙底部预留直径10cm的圆孔, 在信号、 通信、 电力电缆槽间预留宽10cm, 高度同电缆槽高度的缺口。在梁的大里程端, 防护墙线路侧, 焊接接地端子连接防护墙引上接地钢筋。防护墙上部墙内设置纵向接地钢筋, 与防护墙引上接地钢筋焊接在一起。
3.3.2 工艺流程
桥面系综合接地系统工艺流程, 如图3所示。
保护层钢筋绑扎
↓
焊接保护层纵横向接地钢筋
↓
焊接梁端保护层钢筋连接防撞墙钢筋
↓
焊接接触网基础顶面接地端子
↓
预留接触网基础电缆孔、 预埋钢板
↓
焊接电缆槽顶面接地端子
↓
预留接地设备接入通道
↓
焊接防撞墙线路侧接地端子
↓
焊接防撞墙纵向接地钢筋
↓
贯通地线施作
图3 桥面系综合接地工艺流程图
3.4 桥上接触网支柱基础
为了保证运行时接触网受流的质量, 必须具有良好的受流稳定性、 理想的弹性及弹性均匀性, 因此接触线轨面的高度、 跨中预留弛度及导线坡度以及弓网动态参数等对接触悬挂的受流质量好坏至关重要, 也决定了接触线和受电弓的使用寿命, 而这些必须经过精确的施工安装来保证, 因此, 对接触网的施工误差控制是保证接触网工程质量的唯一途径。
高速铁路接触网支柱及基础的受力条件与常规铁路有很大的差别, 而且客运专线对车站、 站场、 线路和整体美观要求很高, 这些前提条件都决定了在接触网支持结构设计中在接触网支柱受力分析、 选型及基础设计环节, 都必须与桥、 隧、 路基、 站场、 房建等专业密切协作配合, 以使接触网支柱构造形式及基础设置, 能够满足运营当中实际受力要求、 施工方便、 安装简单, 还能够使上述各专业间在施工实施过程中达到同步及协调统一。
加强施工人员的责任心, 每个环节必须对前项工作的验证。加强检查记录交接制, 使整个施工过程真正可控。
3.4.1 工艺流程
基础位置的确定→选型( 根据基础预留接口设计图选择基础类型) →柱脚钢板法兰盘、 基础地脚螺栓的确定→根据基础类型选用所用基础内部所用钢筋数量→基础距箱梁中心距离的确定( 接触网支柱基础中心距箱梁中心距离为5650mm) →基础螺栓、 法兰盘的固定( 并复核基础位置) →基础螺栓外露部分的确定→基础螺栓外露部分对螺纹的保护→基础预埋钢板的检查( 与基础顶面齐平) →基础螺栓的检查( 预埋螺栓应与基础水平面垂直) →基础内混凝土的灌注→各项指标的检查记录。
3.4.2 技术要点
接触网支柱跨距一般为50m左右, 可在梁跨的1/4、 3/4处设置, 实际设置根据《接触网基础预留接口设计图》及梁体技术交底书执行。如需在桥上设置接触网一般支柱基础, 预制梁体时, 在相应的位置预埋接触网锚固螺栓及加强钢筋, 支柱基础混凝土可在梁体吊装到桥位后与电缆槽竖墙一同灌注。如在桥面板设置接触网锚柱, 除预埋锚固螺栓及加强钢筋外, 还需注意在相应位置设置下锚拉线基础预留钢筋。
接触网支柱基础预埋件:
①接触网支柱预埋件有预埋钢板
②支柱螺栓M39(用于QJ-A1/QJ-A2/QJ-B/QJ-C/QJ-D),支柱螺栓M24(用于QJLX-1下锚拉线基础)。各类接触网基础预埋钢板、 规格尺寸如表1所示。
表1 简支箱梁上接触网基础预埋件
序号
支柱
型号
基础
代号
支柱基础尺寸
顺线路*垂直线路
( mm)
锚栓
数量
( 根)
钢板1
( mm)
预埋于
梁体内
的钢板2
( mm)
备注
1
GH240
QJ-A1
1000*700
M39
6
580*470
630*520

2
GH260
QJ-A2
1000*700
M39
6
580*470
630*520
与QJ-A1相比, 基础中心两侧2m范围加厚10cm
3
GH280
QJ-B
1000*700
M39
8
580*630
630*680
基础中心两侧2m范围加厚10cm
4
GH300
GHT240
QJ-C
1000*700
M39
10
580*790
630*840
基础中心两侧3m范围加厚10cm
5
下锚
拉线
QJLX-1
400*500
M24
4
360*360
400*400

注: 2月12日, 中铁咨询桥梁工程设计研究院以HC-84号传真, 对预埋钢板2的尺寸进行了调整。

梁体施工时预埋相应螺栓、 钢板2以及需与梁体钢筋绑扎的钢筋。接触网支柱基础中预埋的锚栓, 除QJLX-1下锚拉线基础M24锚栓外露基础面为100mm, 套丝长度为100mm外, 其余几种M39锚栓外露基础面均为190mm, 套丝长度190+5mm, 配三个螺母, 两个垫圈。支柱基础应按图纸设置加强钢筋, 规格、 型号、 数量、 方位应符合图纸要求, 接触网支柱柱脚螺栓采用Q345钢。
3.4.3 施工要点
①检查螺栓所用类型, 螺纹的长度; 根据基础类型, 正确选用法兰盘的型号; 依据基础设计要求位置, 按照设计里程复核基础位置。
②检查预埋的螺栓位置及尺寸, 确保预留的螺栓尺寸准确, 精度满足要求; 核实后进行灌注梁体混凝土, 此时必须采用定位板固定外露的螺栓, 确保螺栓不移位。
③梁体施工完成后用对螺栓外露部分用胶带缠裹进行防护, 避免支柱安装前损坏螺栓。
④箱梁架设后, 进行接触网基础混凝土施工; 混凝土施工时, 人工将接触网基础部分的桥面混凝土凿毛, 并清理干净; 再次核实螺栓间距, 同时校正接触网钢筋和预埋接地端子方向; 支立模板, 灌注接触网基础混凝土, 在灌注支柱混凝土时, 在基础底部预留120×150的孔洞, 以便通信电缆经过。
⑤对螺栓外露部分用胶带缠裹进行防护, 避免支柱安装前损坏螺栓。
3.4.4 质量要点
接口工程的预留施工, 应满足接触网支柱、 拉线等各种法兰分类及受力条件要求和严格的施工误差要求。
①主要质量控制点:
基础中心距箱梁中心: 5650mm;
纵向跨距允许偏差±50mm;
支柱螺栓外露基础面: 190mm;
锚栓外露基础面: 80±5mm;
预埋螺栓与基础水平面垂直: ±1mm;
螺栓间距: ±1mm。
接触网支柱基础和下锚拉线基础预埋件误差要求表
序号
项目名称
允许误差
1
螺栓组中心距线路中心线距离
+50mm/-0mm
2
螺栓组中心线顺线路方向偏移
±50mm
3
基础预埋件应牢固可靠, 螺栓外露长度及螺栓长度
+5mm/-0mm
4
螺栓相邻间距
±1mm
5
螺栓对角线间距
±1.5mm
6
预埋钢板应与基础面齐平或略高
+5mm/-0mm
7
预埋钢板中部预留孔中混凝土略高于预埋钢板顶面
+5mm/-0mm
8
预埋钢板相应水平、 高低偏差
＜5mm
9
螺栓应垂直于水平面, 每个螺栓中心偏差在顶端偏移
＜1mm
10
靠近线路侧螺栓连线的法线应垂直线路中心线, 一组螺栓的整体扭转
±1.5°
11
基础面至轨面距离; 基础面高差梁面距离; 基础平台尺寸; 预埋钢板尺寸
±5mm
②使用模具
接触网基础预埋件在模具上焊接, 模具能够找专业机械厂按图精准加工, 按三层加工, 上下开孔尺寸按锚栓直径加大0.5mm, 中间按锚栓直径加大1mm, 确保接触网基础预埋件在模具上焊接的精准度。