高 祁 劉鎮(zhèn)華

中交四航局珠海工程有限公司

1 前言

目前我國(guó)鋼軌中的電路采用交流供電，雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)布置中鋼軌距離無(wú)砟軌道道床板鋼筋網(wǎng)的距離較近，如果道床板中鋼筋網(wǎng)存在閉合回路，則鋼軌的感應(yīng)電磁場(chǎng)會(huì)在此鋼筋閉合環(huán)中造成磁通量的變化，形成鋼筋閉合回路電流。最終影響鋼軌中軌道電路的傳輸距離。

本文以珠機(jī)城際鐵路前山水道特大橋CRTS I型雙塊式無(wú)砟軌道道床板施工為依托，技術(shù)人員為縮短道床板鋼筋的絕緣測(cè)試時(shí)間，提高工效。通過(guò)對(duì)道床板鋼筋網(wǎng)絕緣測(cè)試技術(shù)及絕緣電阻測(cè)試儀進(jìn)行認(rèn)真研究，最終提出用并聯(lián)法對(duì)道床板鋼筋網(wǎng)絕進(jìn)行測(cè)試。希望以后能對(duì)類(lèi)似無(wú)砟軌道工程道床板施工起到借鑒作用。

2 工程概況

珠機(jī)城際前山水道特大橋CRTS I型雙塊式無(wú)砟軌道標(biāo)準(zhǔn)道床板長(zhǎng)寬高6.4m×2.8m×0.26m，由上下兩層鋼筋網(wǎng)片組成，縱向鋼筋采用Φ20鋼筋，其中底層10根，頂層9根。橫向采用Φ16，底層橫向鋼筋30根，頂層橫向鋼筋26根，限位凸臺(tái)處采用14根Φ12鋼筋。

3 CRTS I型雙塊式無(wú)砟軌道道床板鋼筋絕緣綁扎及測(cè)量要求

3.1 無(wú)砟軌道道床板鋼筋絕緣綁扎

道床板結(jié)構(gòu)內(nèi)縱橫向鋼筋節(jié)點(diǎn)采用小型絕緣塑料卡絕緣,在道床板混凝土澆筑前應(yīng)進(jìn)行軌道電路傳輸距離的測(cè)試檢查,以滿(mǎn)足軌道電路傳輸距離的要求。

無(wú)砟軌道道床板頂層鋼筋中三根縱向鋼筋和一根橫向鋼筋作為接地鋼筋，其它鋼筋為非接地鋼筋。接地鋼筋與非接地鋼筋及其它非接地鋼筋之間交叉時(shí)均應(yīng)進(jìn)行絕緣處理。雙塊式無(wú)砟軌道道床板鋼筋綁扎采用的絕緣卡扣的體積電阻率不小于1.0×1014Ω·cm，在綁扎鋼筋時(shí)將絕緣卡的上下卡口卡入尺寸相對(duì)應(yīng)的鋼筋上，再將卡帶收緊，剪掉多余的部分，即完成綁扎。如圖1所示。

圖1 道床板底層鋼筋絕緣綁扎圖

3.2 無(wú)砟軌道道床板鋼筋絕緣測(cè)試要求

待所有鋼筋綁扎完成后，采用絕緣電阻測(cè)試儀對(duì)每一鋼筋綁扎點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，在500V電壓下測(cè)量結(jié)果均不小于2MΩ。

4 傳統(tǒng)電阻測(cè)量方法

4.1 測(cè)量方法

將絕緣電阻測(cè)試儀的正負(fù)極測(cè)試夾子分別與道床板的每一橫縱鋼筋綁扎點(diǎn)兩側(cè)進(jìn)行夾緊，根據(jù)儀表數(shù)據(jù)是否≥2MΩ判斷該綁扎點(diǎn)是否絕緣。

4.2 傳統(tǒng)測(cè)量道床板電阻存在的缺陷

在高速鐵路無(wú)砟軌道絕緣測(cè)試施工過(guò)程中，以6.4m 長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)板為例，如果按照傳統(tǒng)方法測(cè)絕緣電阻要每一板都要測(cè)量788次，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間及人力。如圖2（R1、R2、R3、R4……代表縱橫鋼筋綁扎點(diǎn)電阻值）。

圖2 傳統(tǒng)法測(cè)試鋼筋絕緣電阻示意圖

5 并聯(lián)法測(cè)試絕緣電阻

5.1 測(cè)量方法

5.1.1 準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備好的7m、3m帶測(cè)試夾子的銅測(cè)試線（測(cè)試線直徑、材質(zhì)規(guī)格與絕緣電組測(cè)試儀測(cè)試線相同）各1條、電阻測(cè)試記錄本、絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表）1臺(tái)。

5.1.2 測(cè)量結(jié)果要求

使用絕緣電阻測(cè)試表分別與7m、3m長(zhǎng)銅測(cè)試線及縱橫向鋼筋可靠連接，如能使絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)得結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求≥2MΩ時(shí)，則證明各層鋼筋的絕緣性能符合要求。

5.1.3 測(cè)試方法

按鋼筋布置間距設(shè)置測(cè)試夾子分別使上層縱向鋼筋、上層橫向鋼筋并聯(lián)，上層鋼筋測(cè)試結(jié)束后調(diào)整銅測(cè)試線依次測(cè)試上層縱向鋼筋與下層橫向鋼筋并聯(lián)、下層縱向鋼筋與上層橫向鋼筋并聯(lián)、下層橫向鋼筋與下層縱向鋼筋進(jìn)行并聯(lián)進(jìn)行測(cè)試。在并聯(lián)過(guò)程中注意兩根銅測(cè)試線之間要有效絕緣處理，不能有任何搭接。

當(dāng)所測(cè)得的電阻值不滿(mǎn)足要求時(shí)，則進(jìn)行鋼筋絕緣排查并相應(yīng)地拆掉一個(gè)測(cè)試夾子，把一根鋼筋排出并聯(lián)系統(tǒng)，再次進(jìn)行測(cè)試，若滿(mǎn)足≥2MΩ的要求，則在被排出的鋼筋上去尋找絕緣不到位的地方。依次這樣循環(huán)幾次，直到找到所有縱橫鋼筋絕緣綁扎不到位之處。

5.2 并聯(lián)測(cè)量原理

并聯(lián)法測(cè)電阻依據(jù)的原理就是并聯(lián)電路的總電阻一定比任何一個(gè)并聯(lián)電阻的電阻值小。用兩根不同長(zhǎng)度的銅測(cè)試線把需要測(cè)的橫縱向鋼筋分別連接在一起，相當(dāng)于把所有縱橫鋼筋的綁扎點(diǎn)絕緣卡扣并聯(lián)，再將兩根銅測(cè)試線上分別接至在500V電壓下絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表）的正負(fù)極上，測(cè)出的就是所有綁扎點(diǎn)絕緣卡扣并聯(lián)的電阻總阻值，只要絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表）顯示的電阻值大于2MΩ，則表明每個(gè)并聯(lián)線路中的綁扎絕緣卡扣的電阻值均≥2MΩ，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。并聯(lián)法測(cè)試鋼筋絕緣電阻法示意如圖3所示。

圖3 并聯(lián)法測(cè)試鋼筋絕緣電阻示意圖

以最簡(jiǎn)單的示例來(lái)闡述并聯(lián)法的原理，縱橫鋼筋綁扎可看作是一個(gè)“井”字形鋼筋網(wǎng)片，所有接點(diǎn)均用絕緣卡扣連接，用并聯(lián)法測(cè)電阻，畫(huà)出等效電路圖如圖4所示。

圖4 等效電路圖

由并聯(lián)電阻計(jì)算公式可得：

用并聯(lián)法測(cè)得的電阻為R總，根據(jù)并聯(lián)電路計(jì)算公式得出R總小于R1、R2、R3、R4中的任何一個(gè)電阻值。因此，只要我們測(cè)得的電阻值R總大于2MΩ，則可以得出R1、R2、R3、R4每一個(gè)電阻值都大于2MΩ。

5.3 誤差分析

并聯(lián)法測(cè)試鋼筋綁扎絕緣卡扣電阻對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)造成的誤差影響大致有：道床板鋼筋自身電阻、電阻測(cè)試儀銅測(cè)試線電阻、測(cè)試夾子和道床板鋼筋的接觸電阻。

根據(jù)電阻率與電阻阻值大小的有何關(guān)系：當(dāng)電阻的長(zhǎng)度和截面積相同時(shí)，電阻的阻值與電阻率成正比。導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度L成正比，跟它的橫截面積S成反比。

電阻計(jì)算公式：

其中：

R——電阻值，單位Ω；

p——電阻率，常數(shù)，根據(jù)材料不同而變化，單位Ω·m；

L——長(zhǎng)度，單位m；

S——橫截面積，單位m2；

5.3.1 道床板鋼筋自身電阻影響。以長(zhǎng)6.4m，寬2.8m 的標(biāo)準(zhǔn)板來(lái)計(jì)算其中所有鋼筋的總阻值。通過(guò)《金屬材料化學(xué)成分與力學(xué)性能手冊(cè)》查表可知，鋼筋的電阻率常數(shù)：

縱向鋼筋總長(zhǎng)125.4m，橫向鋼筋總長(zhǎng)164.08m，Φ20 鋼筋橫截面積0.0003142m2，Φ16鋼筋橫截面積0.0002011m2。由此可計(jì)算出一塊標(biāo)準(zhǔn)板中的鋼筋最大電阻值為0.118Ω。

5.3.2 電阻測(cè)試儀銅測(cè)試線電阻影響查表可知銅的電阻率為：

直徑為2.5mm的兩根銅測(cè)試線的電阻：7m長(zhǎng)的銅測(cè)試線為0.02425Ω，3m長(zhǎng)的銅測(cè)試線為0.01039Ω。兩根銅測(cè)試線的電阻之和為0.03464Ω。

5.3.3 測(cè)試夾子和道床板鋼筋的接觸電阻影響

根據(jù)GJB 101—86《小圓形快速分離耐環(huán)境電連接器總規(guī)范》可得銅測(cè)試線和鋼筋接觸電阻約為0.015Ω。

5.3.4 并聯(lián)法測(cè)試電阻對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)誤差分析

一塊道床板如果出現(xiàn)有鋼筋綁扎絕緣卡扣不達(dá)標(biāo)的情況，則該條電路中最大電阻只考慮道床板鋼筋電阻、電阻測(cè)試儀銅測(cè)試線電阻、測(cè)試夾子和道床板鋼筋的接觸電阻這三項(xiàng)電阻值之和（不考慮絕緣卡扣電阻），即：

R=0.118+0.03464+0.015=0.1676Ω

通過(guò)上述并聯(lián)電阻計(jì)算公式得出該電路總阻值小于0.1676Ω，則絕緣電阻測(cè)試儀（兆歐表）顯示電阻讀數(shù)幾乎為0Ω。（1MΩ=106Ω）

5.4 并聯(lián)法測(cè)試道床板電阻相比傳統(tǒng)測(cè)試方法的優(yōu)點(diǎn)

5.4.1 縮短施工時(shí)效

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，如使用傳統(tǒng)方式進(jìn)行電阻測(cè)試，以6.4m長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)板為例，如果按照傳統(tǒng)方法測(cè)絕緣電阻要每一板至少需要1.5小時(shí)，而且因?yàn)闇y(cè)試點(diǎn)數(shù)目太多會(huì)存在漏測(cè)情況出現(xiàn)。如使用銅測(cè)試線（并聯(lián)）法進(jìn)行電阻測(cè)試時(shí)間將縮短至約為5分鐘一塊道床板，而且測(cè)試線會(huì)覆蓋全部縱橫鋼筋的綁扎絕緣卡扣點(diǎn)。為下道工序施工節(jié)約大量時(shí)間。

5.4.2 減少施工人員及測(cè)試工裝投入

并聯(lián)法測(cè)試鋼筋絕緣電阻較傳統(tǒng)方法至少節(jié)約2～3 套工裝。大大的減少施工技術(shù)人員及設(shè)備的投入。

5.4.3 提高了對(duì)成品鋼筋的保護(hù)

使用并聯(lián)法測(cè)試道床板鋼筋電阻絕緣與傳統(tǒng)測(cè)試方法相比，減少對(duì)鋼筋骨架的踩踏及污染。

6 結(jié)論

本文對(duì)高速鐵路CRTS I型雙塊式無(wú)砟軌道道床板施工采用傳統(tǒng)鋼筋絕緣電阻測(cè)試方法和并聯(lián)測(cè)試鋼筋絕緣電阻方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述，通過(guò)對(duì)比指出傳統(tǒng)測(cè)試方法的缺點(diǎn)，闡明并聯(lián)測(cè)試道床板鋼筋絕緣電阻方法的優(yōu)勢(shì)，為無(wú)砟軌道道床板鋼筋絕緣測(cè)量工作提供了一個(gè)嶄新的思路、方法，大大提高了雙塊式無(wú)砟軌道道床板施工工效。