硬橫跨設計施工方案探討

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摘要：通過對接觸網軟橫跨改造為硬橫跨2種方案的對比，闡明利用鋼柱軟橫跨直接改為軟索硬橫跨設計施工方案的使用條件，為今后接觸網改造設計提供借鑒。

關鍵詞：軟橫跨；硬橫跨；設計施工方案

2016年10月，濱洲鐵路電氣化改造工程哈齊段開通，至今已運營2年多。由于2017—2018年冬季比較寒冷，大慶濕地范圍出現了接近最低極限-40℃溫度，路基凍害嚴重，在春融過程中，出現了接觸網軟橫跨支柱及基礎向線路側傾斜現象。經分析，一方面由于軟橫跨特殊結構使軟橫跨支柱向線路側承受很大的恒定扭矩，另一方面因土壤中含水量較大，在春融過程中土壤由于液化喪失部分承載力，2方面同時作用造成了支柱及基礎傾斜。由于濱洲線是老舊線路，已有110多年的歷史，路基凍脹問題一直未得到很好的解決。針對該問題，一方面可增加排水設施降低地下水位，或換填基礎周圍土壤，這需要跨專業進行整治，且施工中對路基的穩定性影響較大；另一方面，從接觸網專業入手，使支柱不再受扭矩作用，也可以實現接觸網結構的穩定，即將軟橫跨改為硬橫跨的結構形式。本文通過對接觸網軟橫跨改造為硬橫跨2種方案的對比，闡明利用鋼柱軟橫跨直接改為軟索硬橫跨設計施工方案的使用條件，為今后接觸網改造設計提供借鑒。

12種支持結構的特點

1.1軟橫跨。軟橫跨是由線路兩側的支柱和懸掛在支柱上的橫向承力索、上下部定位索、絕緣器件以及定位裝置組成（圖1）。橫向承力索將接觸網線索的垂直負載轉為水平負載作用在支柱上，使支柱受到向線路側很大的扭矩。由于橫向承力索為軟性結構，致使支柱只能向一個方向受力。橫向承力索受溫度變化影響熱脹冷縮，會造成接觸網懸掛點的高低變化，因此軟橫跨只適用于速度160km/h以下線路。1.2軟索硬橫跨。軟索式硬橫跨由線路側支柱和連接支柱的硬橫梁、上下部定位索、絕緣器件以及定位裝置組成（圖2）。硬橫梁將接觸網線索的垂直負載以垂直力的形式作用在支柱上，同時硬橫梁為硬性結構，不僅起到連接支柱的作用，還起到支撐支柱的作用，從而避免了支柱及基礎發生線路方向的位移，增強了支柱的穩定性。硬橫梁受溫度變化熱脹冷縮，只在水平方向長度發生變化，對接觸網懸掛點高度影響甚微，不足以影響弓網關系。

2軟橫跨改造為軟索硬橫跨方案

2.1第一方案。在既有軟橫跨旁（3～5m）平行安裝新硬橫跨進行懸掛，拆除既有軟橫跨。該方案實施步驟：基礎制作；硬橫跨鋼柱安裝；硬橫梁長度測量；硬橫梁吊裝（含組裝）；懸掛點倒裝；定位裝置倒裝；更換新吊弦；接觸網調整（含電連接線、線岔等）；拆除軟橫跨；改移下錨裝置等。2.2第二方案。利用既有軟橫跨鋼柱直接安裝硬橫梁代替橫向承力索（圖3）。經承載計算，15m鋼柱及基礎能代替硬橫跨支柱及基礎，可滿足承載要求。該方案實施步驟和注意事項：（1）硬橫梁長度測量。不僅測量橫梁總長，同時測量承力索懸掛點相對位置，并校核。（2）在鋼柱上安裝硬橫梁固定法蘭盤。認真核對計算圖紙每一個尺寸，保證生產和安裝正確。（3）各懸掛點承力索高度測量。點前測量為預制直吊線長度提供數據，點內再次測量為恢復承力索高度做準備。（4）硬橫梁組裝。在進貨檢驗時，核對每一組橫梁長度、孔位和外觀，吊裝到軌道平板前，按測量數據提前安裝懸吊底座，V停天窗內再更換軟橫跨，組裝橫梁，確保連接螺栓緊固到位，需用時20～30min。（5）軟橫跨橫向承力索拆除。與硬橫梁吊裝同步進行，先將橫承力索慢慢卸下，待硬橫梁安裝到位，再將橫承力索拆下落地，如果硬橫梁安裝出現問題，可及時恢復軟橫跨，移除硬橫梁，需用時15～30min。（6）硬橫梁吊裝。點前吊車司機熟悉現場情況，確定停車位置，岔區橫梁長度大于跨距時，可拆開軟橫跨節點8，以滿足空間位置要求，需用時15～25min。（7）支柱整正。（8）懸掛點直吊線安裝調整。利用特制掛梯懸掛在承力索懸掛點附近，安裝懸吊絕緣子及吊線，保證接觸線恢復原高度，需用時20～30min。1.格構式柱；2.硬橫梁；3.上部定位索；4.下部定位索；5.鋼柱基礎。

3方案對比

通過現場實際調查及方案分析，第一方案具有以下特點：（1）施工較繁雜，施工難度大，工作量大，除承力索和接觸線不更換外，其他設備材料需全部更換；（2）投資大，更換一組硬橫梁綜合成本約25萬元；（3）報廢量大，每組軟橫跨需報廢基礎、支柱，不利于環保；（4）過渡工作量大，為保證既有線路的正常運營，新硬橫跨安裝調整過程中既有軟橫跨不能拆除，存在安全風險高、工期長等問題。第二方案特點：（1）工程量相對較少，基礎及支柱、軟橫跨上下部定位索、接觸網吊弦、電連接線、下錨裝置均不用更換，直接利舊使用，只需用硬橫梁代替軟橫跨橫向承力索；（2）軟橫跨拆除、硬橫梁安裝、支柱整正、直吊線安裝、接觸網調整必須在一個天窗點內完成，且硬橫梁吊裝需要垂直天窗點；（3）對硬橫梁長度、連接法蘭的精確度要求高。2種方案技術經濟對比如表1所示，通過對比分析，第二方案為優選方案。

4方案實施

2018年7—9月，在濱洲線對大慶濕地凍害造成接觸網軟橫跨支柱及基礎向線路側傾斜問題進行處理，實施了第二方案，將軟橫跨改造為軟索硬橫跨。一個作業隊配一組安裝列車（作業車+平板車+吊車+作業車），利用不少于30minV停和不少于60min垂停天窗疊加封鎖施工，均順利完成了一組硬橫梁的更換任務。同時經過2018年冬季凍害驗證，改為硬橫跨后避免了高寒濕地路基凍害對接觸網軟橫跨基礎的影響，接觸網各項參數穩定。

5結語

在高寒地區對存在凍害的路基區段進行接觸網設計時，建議直接采用軟索式硬橫跨代替軟橫跨；在時速160km既有普速電氣化鐵路提速改造為200km時速時，如果運輸條件允許停電天窗作業，則可利用既有軟橫跨鋼柱，直接采用硬橫梁代替橫向承力索設計方案，避免凍害對接觸網支柱及基礎造成影響，危及鐵路運輸安全。

參考文獻：

[1]中鐵電氣化局集團有限公司.電氣化鐵道施工手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2015.

[2]中鐵電氣化局集團有限公司.接觸網工程（普速）施工作業操作手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2014.

作者:韓學軍 劉杰 單位:中鐵電氣化局集團有限公司沈陽電氣化工程分公司