哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線接觸網(wǎng)過渡設(shè)計(jì)研究

張 健

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津 300251)

哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線接觸網(wǎng)過渡設(shè)計(jì)研究

張 健

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,天津 300251)

以哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線接觸網(wǎng)過渡設(shè)計(jì)為背景,著重論述高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線接觸網(wǎng)過渡設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的新問題及處理方法。通過對多個(gè)設(shè)計(jì)方案在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、對運(yùn)營高速鐵路的影響、施工難度、經(jīng)濟(jì)評價(jià)等方面對比分析,提出準(zhǔn)確定位高速鐵路臨時(shí)便線標(biāo)準(zhǔn),避免在運(yùn)營高速鐵路線路兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)便線用接觸網(wǎng)支柱以及靈活運(yùn)用永臨結(jié)合設(shè)計(jì)原則的設(shè)計(jì)思想。

高速鐵路；接觸網(wǎng)；便線；過渡；設(shè)計(jì)

1 概述

接觸網(wǎng)過渡改造是鐵路建設(shè)的重要組成部分，國內(nèi)在普速鐵路接觸網(wǎng)過渡轉(zhuǎn)線中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。2013年6月30日和7月4日，哈大高速鐵路上下行分別從運(yùn)營的本線安全轉(zhuǎn)至臨時(shí)便線，拉開了高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡的序幕。以哈大高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計(jì)為例，總結(jié)高速鐵路接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的新問題及解決方法，并探索普速鐵路接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)線過渡的設(shè)計(jì)原則在高速鐵路轉(zhuǎn)線中如何靈活運(yùn)用。

2 哈大高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計(jì)

2.1 哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線的設(shè)計(jì)背景

哈爾濱至大連高速鐵路于2012年12月開通，設(shè)計(jì)時(shí)速為350 km，運(yùn)營時(shí)速為300 km。沈陽南站工程為哈大高速鐵路DK369+400～DK373+300區(qū)間范圍新建車站，因運(yùn)營哈大高速鐵路影響站場及站房施工，需建設(shè)臨時(shí)便線，將哈大高速鐵路轉(zhuǎn)至臨時(shí)便線運(yùn)營。臨時(shí)便線設(shè)計(jì)時(shí)速為200 km，運(yùn)營時(shí)間為1.5年；等站場、哈大高速鐵路本線施工完成后，臨時(shí)便線轉(zhuǎn)至本線運(yùn)行后拆除。沈陽南站建成后，哈大高速鐵路通過沈陽南站的設(shè)計(jì)時(shí)速為300 km。

哈大高速鐵路轉(zhuǎn)線過渡設(shè)計(jì)方案按以下原則制定：(1)結(jié)合線路、站場的過渡方案設(shè)計(jì)接觸網(wǎng)工程的過渡方案，保證列車安全可靠運(yùn)行；(2)過渡方案方便施工及運(yùn)營，最大限度地縮短停電時(shí)間；(3)正式工程原則上考慮永臨結(jié)合，減少廢棄[1]。

2.2準(zhǔn)確定位便線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，充分利用便線拆除材料

臨時(shí)便線為過渡使用，因?yàn)槭褂脮r(shí)間不長，運(yùn)營時(shí)速較低，一般在節(jié)省投資的原則下設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低[2]。但是本次哈大高速鐵路臨時(shí)便線設(shè)計(jì)時(shí)速為200 km，運(yùn)營速度已經(jīng)達(dá)到高速鐵路速度標(biāo)準(zhǔn)，并且運(yùn)營時(shí)間較長，臨時(shí)便線運(yùn)營上的故障會導(dǎo)致哈大高速鐵路全線列車停運(yùn)，所以簡單的作為便線處理并不恰當(dāng)。本次設(shè)計(jì)時(shí)將便線的標(biāo)準(zhǔn)按與哈大高速鐵路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一致來處理，保證了全線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性，也保證了運(yùn)營的安全性并利于維護(hù)檢修及備品備件的通用[3]。

臨時(shí)便線支柱采用了H型鋼柱，沒有采用橫腹桿支柱。采用的H型鋼柱雖然成本較高，但是可以利舊使用，根據(jù)工期安排，拆除后的臨時(shí)便線支柱可用于沈陽南站城際車場，橫腹桿支柱拆除后只能廢棄。與H型鋼柱配套的腕臂底座等零部件也可以利舊使用。從全局來看，這樣不僅沒有增加投資，反而比采用橫腹桿支柱成本更小。

2.3盡量避免在運(yùn)營哈大高速鐵路線路兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)便線用接觸網(wǎng)支柱

(1)運(yùn)營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置支柱，支柱基礎(chǔ)施工困難并對運(yùn)營高速鐵路存在安全隱患。原哈大高速鐵路為無砟軌道高密度路基，高速鐵路上下行兩側(cè)分別組立接觸網(wǎng)腕臂柱，支柱基礎(chǔ)為路基預(yù)留鉆孔樁基礎(chǔ)[4]，基礎(chǔ)直徑為700 mm。哈大高速鐵路兩側(cè)增加股道擴(kuò)建為沈陽南站后，需采用硬橫跨布置，硬橫跨鉆孔樁基礎(chǔ)直徑為1 000 mm，橫跨長度小于30 m的支柱基礎(chǔ)埋深為5.5 m，橫跨長度在30 m以上的基礎(chǔ)埋深為6 m[5]。

在高速鐵路附近開挖基礎(chǔ)，只能利用晚上天窗時(shí)間施工，并且高速鐵路路基穩(wěn)固，人工開挖很困難，在一個(gè)天窗點(diǎn)無法完工，一般需要4個(gè)天窗點(diǎn)才能完成澆筑。未完成澆筑的支柱基礎(chǔ)坑對運(yùn)營的高速列車會造成一定的安全隱患[6]。

(2)運(yùn)營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置支柱，開挖支柱基礎(chǔ)容易破壞高速鐵路電纜槽。

運(yùn)營哈大高速鐵路支柱基礎(chǔ)外側(cè)為四電綜合管溝(圖1)，四電綜合管溝外壁與腕臂支柱基礎(chǔ)之間的距離為150 mm。如果在哈大高速鐵路兩側(cè)設(shè)置硬橫跨支柱，硬橫跨支柱基礎(chǔ)緊貼電纜槽，基礎(chǔ)開挖時(shí)會導(dǎo)致四電綜合電纜槽懸空甚至破壞電纜槽[7]，進(jìn)而破壞電纜槽內(nèi)電纜，危及運(yùn)營哈大高速鐵路安全。

綜合以上兩點(diǎn)，從保障運(yùn)營安全和減少施工難度的角度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免在運(yùn)營哈大高速鐵路兩側(cè)布置臨時(shí)便線用支柱。對于不可避免在運(yùn)營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置支柱的情況，應(yīng)綜合采取措施，消除安全隱患[8]。

(1)開挖基礎(chǔ)防護(hù)措施：基礎(chǔ)開挖時(shí)設(shè)置支護(hù)板，當(dāng)天開挖結(jié)束但未完成澆筑時(shí)，使用袋裝土回填基坑并壓實(shí)，保障路基穩(wěn)定性。

(2)電纜槽遷改措施：在支柱基礎(chǔ)位置，電纜槽需做局部外繞遷改。

2.4 靈活運(yùn)用永臨結(jié)合的設(shè)計(jì)原則

永臨結(jié)合是過渡設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)理念，臨時(shí)便線設(shè)計(jì)與沈陽南站正式工程設(shè)計(jì)相結(jié)合，能減少轉(zhuǎn)線的過渡量，避免臨時(shí)工程的拆除，節(jié)省工程投資。但是永臨結(jié)合會使正式工程提前施工投用，將正式工程設(shè)計(jì)的考慮因素提前納入到臨時(shí)便線的設(shè)計(jì)中。采用永臨結(jié)合設(shè)計(jì)時(shí)，首先滿足沈陽南站正式工程運(yùn)營的設(shè)計(jì)要求，其次要滿足哈大臨時(shí)便線運(yùn)營的設(shè)計(jì)要求，還要盡量減少對正在運(yùn)營哈大高速鐵路的干擾，同時(shí)要考慮沈陽南站預(yù)留工程的要求。這四者在站場這種復(fù)雜的設(shè)計(jì)情況下有時(shí)是沖突的，不可同時(shí)滿足的[9]。下面以沈陽南站最復(fù)雜的道岔區(qū)段臨時(shí)便線設(shè)計(jì)情況為例，介紹如何靈活運(yùn)用永臨結(jié)合設(shè)計(jì)原則。

A區(qū)設(shè)計(jì)方案：在動(dòng)車出段線和預(yù)留沈大城際線間設(shè)立1個(gè)硬橫梁支柱，在動(dòng)車入段線田野側(cè)設(shè)立1個(gè)硬橫梁支柱(圖2)，硬橫梁30-31、32-33采用38 m大跨度硬橫跨跨越所有正式工程線路，這樣既可以永臨結(jié)合，同時(shí)也避免了在運(yùn)營哈大線兩側(cè)設(shè)立支柱[10]。

B區(qū)和C區(qū)的橫跨如果仍然采用在動(dòng)車出段線和預(yù)留沈大城際線路之間立柱的方案，則不能同時(shí)滿足臨時(shí)便線和預(yù)留沈大城際線路的側(cè)面限界要求。如果采用大跨度橫梁跨越所有正式工程和預(yù)留工程線路，橫梁長度約為55 m，跨度太大，無法實(shí)施[11]；因沈陽南站建成后哈大高速鐵路通過速度為300 km/h，所以也不能采用軟橫跨[12]。下面對以下2種可行方案進(jìn)行比選。

(1)連續(xù)硬橫跨方案。永臨結(jié)合；在哈大高速鐵路上行線田野側(cè)立柱，對運(yùn)營高速鐵路有干擾。

(2)連續(xù)橫跨+臨時(shí)便線單獨(dú)立柱方案(圖3)。沒有永臨結(jié)合，便線拆除后，需拆除臨時(shí)便線用腕臂柱。B區(qū)：哈大下行臨時(shí)便線腕臂柱距離哈大高速鐵路較遠(yuǎn)，對運(yùn)營高速鐵路沒有干擾。但哈大上行臨時(shí)便線腕臂柱距離哈大下行線較近，影響高速鐵路運(yùn)營。正式工程實(shí)施時(shí)需在哈大高速鐵路上行線田野側(cè)組立硬橫梁支柱，此時(shí)高速鐵路已經(jīng)轉(zhuǎn)至便線運(yùn)營，對運(yùn)營沒有干擾。C區(qū)：臨時(shí)便線腕臂柱距離哈大高速鐵路較遠(yuǎn)，對運(yùn)營高速鐵路沒有干擾。正式工程實(shí)施時(shí)需在哈大高速鐵路上行線田野側(cè)組立硬橫梁支柱，此時(shí)高速鐵路已經(jīng)轉(zhuǎn)至便線運(yùn)營，對運(yùn)營沒有干擾。

通過以上方案比選，B區(qū)仍然采用永臨結(jié)合，在哈大高速鐵路上行田野側(cè)設(shè)立硬橫梁支柱，C區(qū)采用臨時(shí)便線兩側(cè)立柱的方案。最終道岔區(qū)臨時(shí)便線過渡設(shè)計(jì)方案如圖4所示。

按上述方案實(shí)施后，施工中減少了天窗點(diǎn)進(jìn)入哈大高速鐵路封閉網(wǎng)施工基礎(chǔ)的工作量和對既有電纜槽的遷改，最大限度減少了對運(yùn)營高速鐵路的干擾。永臨結(jié)合的設(shè)計(jì)減少了轉(zhuǎn)線前的準(zhǔn)備工作量和轉(zhuǎn)線當(dāng)天的施工難度。

3 結(jié)論

通過以上分析，對于高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線的過渡設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)便線的運(yùn)營速度，盡量選取與高速鐵路一致的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，來確保運(yùn)營安全并方便運(yùn)營維護(hù)及材料利舊。永臨結(jié)合設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面因素，尤其是避免在運(yùn)營高速鐵路兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)便線用支柱；如果不可避免，應(yīng)采取防護(hù)措施，確保運(yùn)營安全。哈大高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線為國內(nèi)首次高速鐵路轉(zhuǎn)臨時(shí)便線，所提出設(shè)計(jì)思想對后續(xù)高速鐵路轉(zhuǎn)線設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

[1] 曠楚成.既有接觸網(wǎng)改造設(shè)計(jì)方法探討[J].電氣化鐵道，2011(5):31-34.

[2] 黃雙勝.既有電氣化鐵路接觸網(wǎng)改造過渡工程施工工法[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2003，80(4):105-110．

[3] 中華人民共和國鐵道部.TB10621—2009高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2010.

[4] 劉峰濤.高速客運(yùn)專線接觸網(wǎng)支柱與基礎(chǔ)型式[J].電氣化鐵道，2006(3):20-25.

[5] 中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)[2010]241號高速鐵路電力牽引供電工程施工技術(shù)指南[S].北京:中國鐵道出版社，2010．

[6] 中華人民共和國鐵道部.鐵運(yùn)[2012]280號鐵路營業(yè)線施工安全管理辦法[S].北京:中國鐵道出版社，2012．

[7] 潘光艷.客運(yùn)專線路基與相關(guān)站后專業(yè)系統(tǒng)集成問題探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(3):4-6．

[8] 李和剛.接觸網(wǎng)過渡施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2011(1):59-62.

[9] 沙海柱，李魯.鐵路大型站場既有線接觸網(wǎng)改造施工的特點(diǎn)與對策[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(12):93-96．

[10]周磊.京廣線第六次提速新雞公山南咽喉平面交叉接觸網(wǎng)過渡工程設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(5):91-93．

[11]于萬聚.高速電氣化鐵道接觸網(wǎng)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2002．

[12]中華人民共和國鐵道部.TB10757—2010高速鐵路電力牽引供電工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國鐵道出版社，2010．

DesignResearchforOverheadContactLineSystem’sTransitionfromHigh-speedRailwaytoTemporaryDetour

ZHANG Jian

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation, Tianjin 300251, China)

The design for overhead contact line system’s transition from the Harbin-Dalian high-speed railway to a temporary detour was taken as an example in this paper. This paper emphatically discussed how to deal with the problems that were recently found in design for overhead contact line system’s transition from high-speed railway to temporary detour. After comparative analysis on multiple design schemes from some perspectives such as technical standard, influence on high-speed railway’s operation, difficulty of construction, economic evaluation and so on, this paper proposed the following design ideas: the standard of temporary detour connecting to high-speed railway should be accurately determined so as to avoid installing temporary detour’s catenary pillars on either side of high-speed railway; and the design principle of combining temporary with permanent should be flexibly utilized.

high-speed railway; overhead contact line system; temporary detour; transition; design

2014-02-26

張 健(1982—)，男，工程師，2008年畢業(yè)于西南交通大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，工學(xué)碩士，E-mail:frankzhangji@163.com。

1004-2954(2014)05-0124-04

U238； U225

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.05.029