(中国铁路青藏集团有限公司)
摘要:软弱土区段电力架空线路电杆组立施工条件差,施工难度较大。从而改进已有的施工方法及施工工艺,在软弱土区段电力施工时,采用井圈式混凝土浇筑基础。软弱土区段进行软基处理后极大的减少电杆沉降及倾斜问题,使其沉降及倾斜满足有关规范要求,以保证电力线路的安全运行。本文通过对高原地区电力架空线路施工技术进行研究能够在一定程度上对后续的高原架空线路施工起到参考的作用,对于促进我国特殊地区电力架空线路施工具有一定的意义。
关键词:软弱土;高原;荒漠;戈壁;沼泽
一、高原铁路电力设施
随着“一带一路”的战略实施我国西部交通、铁路等基础设施建设的将进一步加大,高原高寒地区电杆基础的研究与技术开发,将成为铁路电力建设领域的重点课题。
铁路建设的发展以及人们生活水平不断提高,对铁路供电和用电的需求也随之提高,从而更加严格的要求铁路企业有效保证铁路供电的安全性和稳定性。
我国青藏高原的基础供电线路建设都处于高原柴达木区、亚干旱青南区高寒风沙的地区,地下水质、地表水质较差,线路基础条件差50%以上的铁路工程位于海拔3000米以上,昼夜温差大。目前中国铁路青藏集团有限公司青藏线西格段莲湖区段、乌兰至察汉诺区段的铁路10kV电力线基础不稳致使电杆倾斜,经常处于维护状态,大量的使用劳力,严重增加运维单位的工作量,以此来保证线路的正常运行。
通常普速铁路10kV电力线采用高压架空线供电,因高原地质条件复杂多变,铁路电力线路安全性和稳定性无法得到保障,对铁路运输造成严重的影响。在高原软弱土区段进行铁路建设时,需更加强制及有效的保证电力线路的安全可靠性,从而保障铁路运输的安全稳定运行。
二、新建格库铁路电力施工困难
新建格尔木至库尔勒铁路地处青藏高原荒漠地段,对于高原地区来说,气候条件以及地质条件都十份恶劣。格库铁路部分线路区段为软弱土地质,致使电力架空线路支柱组立施工条件差,施工难度较大。
根据前期地质勘查,从工程地质条件看,该地区常年沼泽,季节性变换大,大部分处于不良地质地段,全线穿戈壁、细沙(小范围沙漠)、沼泽等,地质含有丰富盐渍土。我国的许多大河都发源于这里,原地面被流水切割的七零八碎,高山深谷交错分布,地形十分复杂。由于该地区常年地下有对温度极为敏感的季节性冻土层存在,受天然因素或人为活动的影响而极易融化,产生下沉或融陷,而寒季融化层再度冻结,则产生膨胀变形,极大地影响电力线路基础的稳定性和安全性。新建格库铁路为单电源供电,一旦中断供电将为铁路运营管理带来极大的不稳定性,因此电力施工中电杆基础的处理尤为重要。
格库铁路全线新建1条10kV电力贯通线,全线处于同等软弱土地质线路较多。为贯彻“建设标准就是运营标准”,中国铁路青藏集团有限公司格库铁路建设指挥部会同中铁电气化局集团有限公司格库铁路(青海段)工程指挥部结合现场实际情多次组织现场踏勘研究,避免青藏线西格段同样的现象在格库线发生,格库铁路电力线路处于软弱土区段的电杆基础如何施工的任务破在眉睫。
⑴基础开挖难度大,基坑塌陷频发,物资供应组织难度较大;
⑵施工战线长,管理跨度大;
⑶重难点工程多,安全质量风险管理难度大;
⑷风沙大,工作生活环境条件恶劣;
⑸施工机械、人工效率极低等特点。
三、电力施工亟待解决问题
根据格库铁路电力线路定测阶段的现场调查,担负格库铁路电力电源供应的贯通线大部分均处高原高寒软弱土区段地区。此环境中施工,具有和内地同等条件下差异性困难,冬天地表全结冻,夏天5月份-8月份全部处于沼泽或与软弱土结合状态,冬天土壤最大冻结深度为100mm,电杆组立困难。并且此区段在由于地下水位问题,软弱土区段开挖地层全年含有大量的盐碱土,严重影响电力电杆的安全。为保证格库铁路电力线路的安全运行, 以下问题亟待解决:
1、减少高寒地区沼泽与软弱土地带盐碱土对电力电杆的侵蚀,从而提高线路的安全稳定运行,减少维护工作量。
2、高寒地区湿地范围内季节性冻融对电力电杆稳定性的影响。
3、高寒地区沼泽与软弱土地带电力电杆基础的处理方法。
四、新建格库铁路电力施工
(一)施工准备
针对前期提出的亟待解决问题,中国铁路青藏集团有限公司格库铁路建设指挥部会同勘察、设计、施工、监理多次现场踏勘,并经过大量试验,同时中铁电气化局集团有限公司格库铁路(青海段)工程指挥部组织专家论证,最终一致同意采用此施工方案。
1、针对“减少高寒地区沼泽与软弱土地带盐碱土对电力电杆的侵蚀?”--对全线软弱土区段电杆在出厂之前进行防腐处理:电杆底部采用沥青封实,电杆涂防腐涂料(工业沥青,地面上0.5米至电杆底部两道)。
2、针对“高寒地区湿地范围内季节性冻融对电力电杆稳定性的影响?”--地面至冻土层深度的电杆涂刷润滑油,并电杆卡盘设在电杆底部冻土层一下防止防切向冻胀力。
3、“高寒地区沼泽与软弱土地带电力电杆基础的处理方法?”--根据前期大量的现场试验,因格库铁路软弱土区段基坑施工时,极易发生基坑坍塌及流沙,同时沼泽区段还会伴有不可预测的泥潭,给电力电杆施工带来了不可小视的难度。从而格库铁路软弱土区段电力电杆采用埋设井圈扩大式混凝土电杆基础的施工方案。
(二)施工方法
根据已通过审核的格库铁路软弱土区段电力电杆组立施工方案,电杆基坑采用大型挖掘机开挖,并埋设井圈扩大式混凝土电杆基础:每基电杆基础采用2节高2m、外径1.2m、壁厚0.1m的井圈,井圈内放置预制混凝土底板,电杆组立完成后浇注混凝土浇筑填充。
电杆基础采用预制混凝土井圈可以有效的减少开挖面坍塌,防止电杆偏斜,减少电力线路斜向拉力及钢芯铝绞线脱离瓷瓶的危险,同时在井圈底部500mm处增加钢筋混凝土的地板再用水泥搅拌加固,克服地质介质(盐渍土)对电杆的侵蚀问题。
(三)施工流程:
⑴根据电力线路定测,挖掘机沿定测路径行至电杆桩位点,对电杆基坑进行快速开挖修正,将基坑开挖达到规范标准。
⑵待基坑开挖完成后,即刻将预制混凝土井圈掉放至已完成的基坑内,再将预制好的圆形底盘平稳的放入井圈内。
⑶将电杆吊装至井圈内,调整至符合规范要求,并对电杆进行固定,待电杆稳固后。大型机械可快速撤出进行下一处电杆组立施工,实现了循环流水作业。缩短大型机械占用时间,同时缩短施工工期、提高施工效率、节约工程成本。
⑷待电杆组立完成一周左右,再对现场电杆进行检查,如所组立的电杆斜率未到位达标,可相互调整辅助工具对电杆斜率进行微调至合适为止。
⑸按设计图纸要求对已调整合格的电杆基础进行混凝土浇筑并夯实成型。最后待基础定性稳固后,在基础顶部做散水帽进行封顶保护。
(四)运营后的效果
施工技术后截至到2020年年底,经过2020年逐月观测及技术检测,格库线电力杆采用此方案后,目前沼泽区段无1例杆子出现下沉、倾斜现象,保障了格库线的供电安全运行。
结束语
格库铁路10kV电力架空线作为普速铁路电力线路中重要的组成部分,在实际运行中易受自然灾害、外力、电力设备故障等因素的影响,从而影响电力线路的安全稳定运行。针对以上情况,必须要结合现场条件,优化电力线路抗灾能力,提高电力架空线路对外力因素的抗风险能力,加强电力设备的管理,有效克服线路运行不稳定的困难,确保电力线路的安全运行,实现铁路电力的良性发展。
参考文献
[1]《铁路电力设计规范》(TB10008-2006).
[2]《铁路局高速铁路电力设备运用检修管理细则(试行)》.
[3]《铁路电力工程施工质量验收标准》(TB10420-2018).
[4]《电力工程电力设计规范》(GB50217-2007).