基于无轨测量技术的接触网隧道吊柱安装施工技术研究.pdf

文章编号:()收稿日期:基金项目:中铁十一局集团有限公司科技开发计划项目()作者简介:凌敏()男江苏宿迁人工程师主要从事铁路接触网施工管理及研究开发方面的工作:.引文格式:凌敏.基于无轨测量技术的接触网隧道吊柱安装施工技术研究.铁道建筑技术():.基于无轨测量技术的接触网隧道吊柱安装施工技术研究凌 敏(中铁十一局集团电务工程有限公司 湖北武汉)摘 要:以成都西环线紫瑞隧道接触网施工为背景就高速铁路接触网施工中存在的站后单位施工时间短、化学锚栓打孔质量难以控制等问题展开研究和分析以解决接触网隧道吊柱安装施工受铺轨进度影响而导致大面积抢工问题提高隧道内接触网施工质量 本文阐述以 桩点数据为核心的无轨测量技术原理以及隧道内吊柱安装施工方法不仅可以准确测定吊柱安装位置同时可以根据测量数据提前计算吊柱法兰盘角度、吊柱长度等数据为材料采购提供精确依据 研究结果为铁路隧道接触网无轨测量施工提供了一套可靠的解决方案摆脱了传统依靠成型钢轨的测量模式节省了大量施工等待时间关键词:接触网施工 铁路隧道 无轨测量 吊柱安装中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:引言隧道作为制约铁路施工的控制性工程对整个铁路项目能否如期开通起着至关重要的作用 在我国铁路建设工期往往较为紧张四电工程与土建、轨道之间存在着大量的交叉施工 在铁路开通运营时间确定的情况下土建单位的施工进度滞后势必会严重压缩整个四电单位施工工期特别是自身工作量大、接口多的接触网专业往往会造成抢工不仅工程质量无法得到保障而且造成返工率以及克缺整改时间的上升增加不必要的成本支出 为解决接触网隧道吊柱安装施工受铺轨进度的影响而导致大面积抢工的问题提高隧道内接触网施工质量利用 桩数据借助全站仪等测量工具进行无轨测量施工无轨测量不仅可以准确测定吊柱安装位置同时可以根据测量数据提前计算吊柱法兰盘角度、吊柱长度等铁道建筑技术 ()凌敏:基于无轨测量技术的接触网隧道吊柱安装施工技术研究数据为材料采购提供精确的数据依据节约材料生产的等待时间 工程背景紫瑞隧道位于成都枢纽西环线是成都环线铁路重要的一环 隧道总长.接触网吊柱 根采用后植化学锚栓安装方式 由于工期紧张土建单位隧道施工进度缓慢严重压缩接触网施工时间 传统依靠成型轨道测量施工方式无法满足短工期、高质量的施工要求 基于此为了实现提前进场在施工定测阶段研究采用无轨测量施工技术进行吊柱法兰螺栓定位在锚栓钻孔阶段研究借助钢筋探测仪及打孔模具进行锚栓打孔提高成孔质量降低后续吊柱安装施工难度 无轨测量技术原理分析测量技术一般应用于高速铁路无砟轨道的建设能够满足高速铁路高精度、高稳定性、高平顺性要求 测量通过相邻测站重叠观测多个 点获取测站和 点间的强相关性并在每个测站进行多目标重复测量以减小观测误差从而实现 控制点间比较高的相对精度 在施工阶段控制网可用于轨道板安装、轨道精调在运营阶段控制网可用于轨道的检查与测量 利用 控制网能够有效提高施工测量精度实现提前进场提前开展施工从而缩短施工周期.轨道中心线坐标计算轨道中心线坐标计算以铺轨单位提供的铺轨平面施工图及纵断面施工图为依据 根据铺轨平面施工图可以得到线路上钢轨直缓点、缓圆点、圆缓点、缓直点坐标以及曲线半径等关键信息同时根据纵断面施工图可得到各变坡点里程和高程 将钢轨平曲线位置信息与竖曲线位置信息相结合导入坐标计算系统中进行计算即可得到轨道中心线的三维坐标.吊柱法兰盘中心坐标计算计算吊柱法兰盘中心坐标首先应根据设计图纸确定吊柱纵向顺线路的安装位置即吊柱的安装里程根据吊柱里程查找对应位置的轨道中心线坐标再根据吊柱侧面限界以及吊柱尺寸即可计算出吊柱法兰盘中心坐标横向坐标:轨 式中:为吊柱横向位置坐标轨为吊柱对应轨道中心线处横向坐标为根据图纸得到的设计侧面限界(左偏为负右偏为正)为吊柱半宽 为吊柱侧面限界预留量一般取 通过计算即可得出吊柱法兰盘中心点在地面投影的二维坐标 根据二维坐标即可利用全站仪进行吊柱位置定测确定位置后做“”标记再利用全站仪测量中心点高程数据从而得到吊柱中心的三维坐标()吊柱位置确定后需进行相邻线路侧面限界的测量 根据高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准()接触网空气绝缘间隙表要求瞬时绝缘间隙 静态下绝缘间隙(见表)同时考虑到车辆受电弓摆动量 则隧道内吊柱对邻线最小侧面限界 邻为:邻/式中:为受电弓全长 为受电弓最大摆动量由设计确定表 接触网空气绝缘间隙序号项目正常情况下最小值接触网、供电线、正馈线等带电部分至接地体的间隙接触网带电部分至机车车辆的间隙接触网、供电线、正馈线等带电部分至跨线建筑物的间隙受电弓振动至极限位置和导线被抬起的最高位置距接地体的瞬间间隙 带电绝缘子接地侧裙边距接地体间隙.绝缘间隙(相位电分相间如分相关节).绝缘间隙(相位电分相间如 区段正馈线与接触网间).吊柱法兰角度计算确定吊柱中心位置后根据吊柱构造(见图)确定吊柱法兰盘垂直线路方向孔距 根据孔距要求标记两侧点位利用全站仪分别测量两边标记点的高程或者用激光测量仪测量两边标记点基于同一地面位置的高度 根据两个点的高度、可以计算出吊柱法兰盘角度(见图)()/式中:、分别为吊柱外侧两点的高度 为吊柱外侧两个螺栓孔的孔距图 接触网吊柱法兰盘构造 图 接触网吊柱法兰盘角度铁道建筑技术 ()凌敏:基于无轨测量技术的接触网隧道吊柱安装施工技术研究.吊柱长度计算根据测量的吊柱法兰中心点高程以及轨面高程等数据可以计算吊柱长度实现提前下单采购避免等待时间 吊柱长度为:式中:为吊柱法兰盘中心点高程为吊柱安装位置对应的轨面高程为接触线导高为结构高度为承力索座高度 为上下腕臂底座之间的距离 为吊柱底部外露长度根据定测的吊柱位置可以提前进行化学锚栓的打孔、预埋、拉拔工作为下一步吊柱安装做好准备 同时根据计算得到的吊柱法兰盘角度以及吊柱长度可以提前确定吊柱相关参数提前进行下单采购节约材料生产的到货等待时间 隧道接触网吊柱安装.锚栓打孔根据标定的中心位置利用打孔模具进行锚栓打孔作业 首先利用钢筋探测仪(见图)对隧道二衬结构内钢筋分布、直径、走向进行扫描探测在二衬表面标记钢筋所在位置 螺栓孔定位时注意错开钢筋所在位置避免在打孔作业时触碰二衬内钢筋 借助金属模具进行锚栓打孔 防止在打孔过程中偏斜错位(见图)锚栓打孔步骤如下:()根据法兰孔位情况在隧道壁上打 的螺栓孔安装膨胀螺栓()调整模具位置使其孔位与隧道壁标记位置重合将模具通过膨胀螺栓固定在隧道壁上()利用电锤进行钻孔作业 钻孔过程中应按照化学锚栓安装说明书要求的孔径和孔深进行钻孔作业且尽量与隧道壁垂直()钻孔作业结束后取下模具根据高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准要求接触网化学锚栓施工允许偏差见表 表 化学锚栓施工允许偏差序号检查项目允许偏差锚孔深度/锚孔垂直度相邻螺栓间距/图 钢筋探测仪 图 吊柱锚栓打孔模具.化学锚栓预埋钻孔完成后可进行化学锚栓预埋工作 第一步用压缩空气对每一个锚栓吹扫两次气压.第二步用钢刷来回刷洗孔壁两次后再次用压缩空气吹扫两次直至孔内无浮尘、散渣等杂物 吹净后的孔如无法立即进行锚栓灌胶预埋应采取必要措施对锚栓孔进行覆盖保护防止灰尘、油污等进入孔内第三步按照锚固剂使用要求利用胶枪注入配套的锚固剂 注胶时应保证胶管伸至孔底注胶量约为锚栓孔深度的 /(混合胶体在开始打出的小段胶未均匀混合不能使用直至混合管中流出的胶液均匀混合后方可正常使用)第四步用手将锚栓旋入注完胶的孔中在初凝时间内不允许扰动螺栓以免影响最终固化.化学锚栓拉拔锚固剂达到凝固时间后根据设计确定的拉拔力对每根化学锚栓逐一进行拉拔试验化学锚栓拉拔试验要求:采用线性加压方式逐步加大拉拔力达到试验压力后保压 观察压力值是否变化 如果压力值逐渐降低则该处锚栓不满足要求需要移位重做如果在 内压力值无明显变化则满足施工标准 图 隧道内吊柱安装.吊柱安装按照编号找到对应的吊柱利用梯车进行隧道内吊柱安装(见图)()根据设计图纸核实吊柱型号以及编号是否与现场安装位置一致()将滑轮组上端固定在预埋的化学锚栓上另一端通过钢丝套子挂在吊柱合适的位置下部人员拉动滑轮组将吊柱提升至梯车作业平台位置()上部人员扶稳吊柱吊柱法兰与预埋的锚栓对正将吊柱固定在对应的一根锚栓上()拆除滑轮组将吊柱固定到锚栓上拧紧全部锚栓()根据斜率要求调整吊柱横线路及顺线路斜率 整正吊柱应采用厚度不等的镀锌钢材质闭合型或 型垫片每个支撑点数量不得超过 片 隧道吊柱受力后横、顺线路方向应垂直倾斜度不大于 ()完成后吊柱固定螺栓配戴双螺帽 拧紧后螺栓外露长度应不小于 (下转第 页)铁道建筑技术 ()裘志坚 等:裂缝位置对盾构隧道结构应力与变形的影响研究剧增大 结论本文以杭州地铁八号线工程为实例通过扩展有限元法分析盾构隧道衬砌结构在不同裂缝位置下的变形和应力规律主要结论如下:()裂缝位于衬砌管片拱腰、拱底与拱顶情况下地表竖直位移曲线较为相似为对称“”型曲线趋势发展呈现为正态分布 盾构隧道开挖轴线处的地表沉降值最大地表沉降值随着地表离隧道轴线的水平距离不断增大而减小 衬砌裂缝位于拱腰两侧地表最大沉降值最大衬砌裂缝位于拱顶地表最大沉降值最小()盾构隧道衬砌外环和内环的最小环向位移值、最大环向位移值分别位于衬砌的顶部、底部 衬砌管片底部和顶部的环向位移受裂缝位置的影响较大()裂缝位于衬砌管片拱腰、拱底与拱顶情况下衬砌内环与外环的环向应力曲线较为相似分别为对称“”型和对称倒“”型 裂缝位于拱顶或者拱底衬砌内环裂缝处拉应力急剧降低而衬砌外环裂缝处压应力急剧增大参考文献 陈炜韬李姝张子晗.双护盾 隧道施工期管片开裂分析.隧道建设(中英文):.苏昂.千斤顶偏心荷载作用下盾构隧道管片裂纹扩展规律.铁道建筑():.刘川昆何川王士民等.裂缝长度对盾构隧道管片结构破坏模式模型试验研究.中南大学学报(自然科学版)():.曹淞宇王士民刘川昆等.裂缝位置对盾构隧道管片结构破坏形态的影响.东南大学学报(自然科学版)():.():.余朔金浩毕湘利.荷载裂缝几何形态对管片外排钢筋锈层分布的影响.工程力学():.王士民于清洋彭博等.封顶块位置对盾构隧道管片结构力学特征与破坏形态的影响分析.土木工程学报():.刘璇.地铁隧道衬砌结构裂缝演化及其对结构安全性影响研究.北京:北京交通大学.张建刚何川肖明清.大型管片衬砌结构受千斤顶推力作用的裂缝分析.铁道建筑():.:.:.邹佳光.盾构隧道负环管片自重变形工况下结构受力分析及应对措施.铁道建筑技术():.(上接第 页)结束语隧道作为高速铁路建设的控制性工程施工周期长、难度大往往成为制约工程推进的主要因素 通过利用无轨测量技术摆脱传统施工方式中对道床、轨道的依赖能够实现提前进场大幅度缩短施工周期 根据站前单位 桩点数据利用全站仪等测量仪器提前定位吊柱安装位置 根据测量数据提前计算出各定位点对应的吊柱长度、法兰角度实现提前订货提高安装精度 利用钢筋探测仪及金属模具进行锚栓打孔可提前了解二衬内部钢筋布置情况避免打孔过程中触碰钢筋 借助打孔模具可以有效防止孔壁歪斜错位极大提高了成孔质量为后续锚栓预埋及吊柱安装提供了极大便利降低了调整工作量减小施工难度参考文献 马林.基于 与 利用全站仪放样接触网无轨测量技术.建材与装饰():.吴改燕.高速铁路接触网的研究.无线互联科技():.任晓军.关于无轨测量在地铁施工技术发展中的重要性分析.中国建筑金属结构():.刘耀涛.城市轨道交通接触网无轨测量关键技术应用.车时代():.陈伟.无轨测量技术在接触网工程中的应用研究.中国科技纵横():.武晓朦赵琦.基于全站仪的无轨测量技术在接触网工程中的应用.通信电源技术():.丁敏.高速铁路接触网吊柱安装形式探讨.新型工业化():.刘杰.高速电气化铁路接触网施工关键技术.电气化铁道():.李承连.基于工业机器人的高铁腕臂预配系统研发与应用.铁道建筑技术():.吴飞.接触网吊弦自动化生产线研究.铁道建筑技术():.杨强.铁路隧道内接触网吊柱安装固定方式选择.四川建筑():.焦国栋.基于视觉引导的接触网支柱组立装备系统研究.铁道建筑技术():.邓梦.技术在高速铁路接触网工程应用.电子技术与软件工程():.铁道建筑技术 ()