浅谈兰新客专隧道接触网吊柱长度计算及调整技术

吴 磊

（中铁建电气化局集团南方工程有限公司电气化分公司 湖北 武汉 ４３００７４）

摘 要：隧道吊柱施工看似不受天气影响，可以全天候施工，但隧道光线差，净空高，大部分零部件如吊柱、腕臂等材料笨重且不易安装，文章对兰新客专，隧道接触网、吊柱相关技术及方案进行了探讨。

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关键词 ：隧道吊柱；兰新客专；技术调整

中图分类号：U25 文献标识码：Ａ

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．04．０42

１ 问题引出

兰新客专新疆段东起甘肃新疆省界，经由哈密市、鄯善县、吐鲁番市，西至新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市，正线全长７０９．９２３ｋｍ，桥梁长度约１１９ km，隧道长度约１８．８ km，桥隧比例占总线路长度１９．４％。而由过去的施工经验可知，隧道吊柱安装一直是制约着施工进度的瓶颈，为此，隧道吊柱作为重难点工程来分析确有必要。

２ 隧道吊柱计算说明

２．１ 隧道吊柱设计装配咨询图

兰新客专隧道腕臂吊柱设计装配图（咨询图）只给了如下数据：吊柱侧面限界２ ８００ｍｍ，上底座中心距铁路内轨平面６ ３００ｍｍ，上、下底座中心间距１ ０００ｍｍ，上底座与斜撑耳朵中心距离为５００ｍｍ(见图１）；其余参数，如吊柱总长度、吊柱截面、吊柱底盘尺寸并未给出。在工期紧、环境恶劣的新疆地区，如何尽快确定吊柱长度已刻不容缓。与设计单位沟通后，设计答复——吊柱截面尺寸、底盘开孔等参数参照通化（２００８）１４０１－Ｖ－５２进行选择（即吊柱截面尺寸１６０×１２０×１０ｍｍ的矩形钢管），吊柱长度依据现场情况进行计算，部分底盘开孔需综合考虑预埋滑槽间距来确定（见图２）。

２．２ 隧道吊柱计算参数说明

要想尽快采购隧道腕臂吊柱，不至于影响施工整体进度；那么，隧道纵向截面尺寸和横向预埋滑槽参数这两个数据就至关重要了。为此，项目部着手分组实施，具体分组安排如下：

（１）技术组。向站前单位借阅隧道纵向截面尺寸图、 预埋滑槽型号及里程图、 贯通地线接地图等相关接口图纸，编制相关表格， 以便施工组的检查记录， 之后再汇总分析数据，订购材料见图３、图４。

（２）施工组。组织施工人员进行预埋滑槽的接口检查及测量划线，包括滑槽长度、宽度、跨距、偏移度以及八字度等，做表并一一记录。隧道划线见图５。

２．３ 隧道腕臂吊柱相关数据说明

（１）吊柱长度确定。由图３隧道纵向截面尺寸图可知，隧道中线顶面距铁路内轨面的净空尺寸为：８．７８ｍ＋０．３ｍ＝９．０８ｍ；上、下行铁路两线间距为：２．５ｍ＋２．５ｍ＝５ｍ。即在要求吊柱侧面限界２ ８００ｍｍ，则对上行定位的吊柱应往下行方向偏移３００ｍｍ。查阅图２尺寸可知，上底座与斜撑耳朵中心距离为５００ｍｍ；依据施工经验，下底座中心距吊柱下平面至少保证２００ｍｍ的安全距离。综上所述，吊柱长度计算步骤如下：由于隧道吊柱偏移隧道中心只有３００ｍｍ，因此，上腕臂底座至隧道吊柱底盘的距离可近似进行如下计算，即：９．０８ｍ-６．３ｍ＝２．７８ｍ；从而得出吊柱长度近似为：２．７８ｍ＋１．０＋０．２ｍ＝３．９８ｍ。由此可得出，中间柱、转换柱的工支、中心柱的腕臂吊柱，可订购４m长的Ⅰ型腕臂吊柱；对于抬高５００ｍｍ的转换柱非支腕臂，则可订购（４-０．５＝３．５）m长的Ⅱ型腕臂吊柱。

（２）吊柱底盘尺寸确定。隧道腕臂吊柱底盘尺寸由垂直线路方向和顺线路方向的两个孔中心距离来确定。而查阅图２、图４可得出：垂直线路方向的两孔中心距离为４８０ｍｍ，顺线路方向的两孔中心距离为４００ｍｍ。由于隧道纵面呈椭圆形结构，不难想象,吊柱底盘应略有角度，即吊柱靠近斜支撑侧的应略低，靠近腕臂侧的应略高，那这个角度如何确定呢？

经现场测量(见图６），得出隧道中心测量点至内轨面垂直距离为９ ０７２ｍｍ；吊柱侧面偏移３００ｍｍ（即相对底盘来说就是６７０ｍｍ，测得距内轨面垂直距离为９ ０３８ｍｍ，则两者之间的高差为（９ ０７２-９ ０３８＝３４ｍｍ）。由此可算出，底盘倾斜的角度为：θ＝ａｃｒｔａｎ（３４／６７０）≈３°。

（３）吊柱斜支撑长度确定。由图４隧道滑槽示意图可知，滑槽总长度３ｍ，则斜支撑角钢极大位置的水平距离为：３÷２-０．３-０．１６＝１．０４ｍ；之后查阅隧道预埋滑槽检查记录表得到，隧道中心线分割滑槽中心两端距离（ｍｍ）最大处有３００ｍｍ的误差值，也就是３m的滑槽对隧道中心来说，最大误差值１．５±０．３ｍ；为后续施工即装设吊柱斜支撑的方便，斜撑角钢极大位置的距离更改为：１．０４-０．３＝０．７４ｍ，取７００ｍｍ。中间柱以及不抬高的其它腕臂形式的斜支撑，依据勾股定理可得： ＳＱＲＴ［（７００＾２）＋（２ ２８０＾２）］＝２ ３８５ｍｍ，可订购２．３ｍ和２．１ｍ长的Ⅰ、Ⅱ型斜支撑；对于抬高５００ｍｍ的腕臂斜支撑：ＳＱＲＴ［（７００＾２）＋（１７８０＾２）］＝１９１３ｍｍ，则可订购１．８５ｍ和１．６５ｍ长的Ⅲ、Ⅳ型斜支撑。

综上所述，吊柱长度、吊柱底盘开孔尺寸以及吊柱斜支撑长度均已确定，以此，项目部向供货商下发材料采购计划单，比设计院下发正式版图纸整整提前了２３d。设计院正式版图纸下发后，Ⅰ型吊柱长度为３９５０ｍｍ、Ⅱ型吊柱长度为３ ４５０ｍｍ，与技术人员计算的吊柱长度相似。

３ 隧道腕臂吊柱调整技术

隧道吊柱的悬挂是通过两端卡在滑槽内的Ｔ型螺栓来固定的，而现场在安装隧道吊柱时，为防止吊柱脱落，已预先将Ｔ型螺栓的螺帽初步紧固到位，对于吊柱斜率的合格型并未考虑；因此，需后期调整。《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准ＴＢ １０７５８－２０１０》中关于隧道吊柱的斜率和调节垫片数量的规定：调整隧道吊柱应采用厚度不等的镀锌钢材质圆形或Ｕ型垫片，数量不得超过２片；隧道吊柱受力后横、顺线路方向应垂直，倾斜度不得大于１°。

看似简单的隧道腕臂吊柱调整，如果把握地不好，施工现场可能就会变成不断地松螺母、紧螺母，然后测量斜率，重复好几遍后，才能把吊柱调整到位。如此调整，施工工艺和进度将难以控制。

综上所述，如何又好又快地对腕臂吊柱进行调整，并符合验标要求，是一道拦路虎。理想情况下，隧道腕臂吊柱如图７左所示，吊柱底盘在角度３°的情况下，斜率为０且无调节垫片。

下面就此分析：假设腕臂吊柱只调整垂直线路方向，即斜率值。也就是对顺线路方向的某两个螺栓进行增设调节垫片， 若通过增设调节垫片将吊柱底盘的３°（或３０ｍｍ）变成０°（或０ｍｍ）后，测量计算出吊柱斜率的最大偏移量，进而换算出１°（或１ｍｍ）的偏移量，这样就可以给施工现场一个参考偏移值，进而加快吊柱调整进度。

通过ＣＡＤ数据模拟（见图７右），吊柱底盘的３°（或３０ｍｍ）变成０°（或０ｍｍ）后，４ｍ的Ⅰ型腕臂吊柱最大偏移量为２０６ｍｍ；３．５ｍ的Ⅱ型腕臂吊柱最大偏移量为１８１ｍｍ。以４m吊柱为例，在吊柱底盘上平面增加一个１ｍｍ厚的调整垫片，吊柱下端面就要偏移约６．９ｍｍ（就相当于吊柱偏移了０．１°）。

例：假设用斜率仪测出吊柱向腕臂侧倾斜了０．８°，也就是吊柱向腕臂侧偏移了８×６．９＝５５．２ｍｍ，为使吊柱接近铅垂状态，则需要增设８ｍｍ厚的调节垫片；再由验标可知，调节垫片数量不得超过２块，因此，可选择３ｍｍ、５ｍｍ厚的垫片搭配方式。通过现场安装试验，垫片安装后，吊柱基本接近铅垂状态。

４ 结论

隧道腕臂吊柱的提前到货（至少提前２３d），使兰新客专隧道吊柱施工的进度大大提前，避免了因大风或其它恶劣天气无处施工的尴尬局面；也为后续施工，如棒瓷、腕臂施工打下了良好的基础。而腕臂吊柱调整的新思路、新方法，在后来的静态验收中发现，腕臂吊柱调整合格率达到９０．６％。

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参考文献

１ 于万聚．高速电气化铁路接触网［Ｍ］． 成都：西南交通大学出版社，２００３

（责任编辑 高 平）