劉鐵兵

（中鐵建大橋工程局集團(tuán)電氣化工程有限公司 天津 300300）

1 引言

當(dāng)前，在地鐵柔性接觸網(wǎng)施工中，通常采用軌道鋪設(shè)之后進(jìn)行接觸網(wǎng)施工的常規(guī)做法，按照傳統(tǒng)的施工方法，接觸網(wǎng)的測(cè)量及下部工程施工，要等到路基成型、鋼軌鋪設(shè)整道完成后才進(jìn)行［1］。然而，軌道鋪通后，在接觸網(wǎng)施工的同時(shí)，環(huán)網(wǎng)電纜、通信、信號(hào)、機(jī)電、給排水等多個(gè)專業(yè)同時(shí)進(jìn)場(chǎng)施工，作業(yè)交叉嚴(yán)重，施工位置易發(fā)生沖突。接觸網(wǎng)腕臂、定位管、定位管支撐、門型橫梁等材料生產(chǎn)周期長(zhǎng)、安裝工序多、安裝精度要求高，若不提前定測(cè)及訂貨，將嚴(yán)重影響接觸網(wǎng)工期。同時(shí)，軌道鋪通之后，接觸網(wǎng)進(jìn)行基坑開挖時(shí)易污染道砟，基坑坍塌威脅道床，更無法采用挖掘機(jī)、混凝土罐車、汽車吊等機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)施工，施工效率低下，施工工期更為緊張。

2 無軌道施工主要優(yōu)越性

地鐵柔性接觸網(wǎng)采用無軌道施工，可擺脫對(duì)軌道的依賴，在軌道鋪設(shè)前進(jìn)行接觸網(wǎng)施工，具有以下優(yōu)越性：

（1）減少了對(duì)軌道的依賴性，可在路基完成之后即進(jìn)行接觸網(wǎng)連續(xù)施工，無需等待軌道鋪設(shè)，有效縮短了施工工期。

（2）可大量使用機(jī)械設(shè)備，減少了人工施工難度，提高了工效，降低了成本。由于此時(shí)軌道尚未鋪設(shè)，基坑開挖、基礎(chǔ)澆筑、支柱組立及橫梁架設(shè)等工序中可使用挖掘機(jī)、混凝土罐車、汽車吊等機(jī)械設(shè)備完成，機(jī)械化程度高，施工質(zhì)量好。

（3）有效避免了道砟污染［2］，減少了對(duì)道床的威脅?；娱_挖時(shí)，產(chǎn)生的大量棄土可及時(shí)清運(yùn)，避免了對(duì)道床的污染，同時(shí)，由于基坑較深，一旦發(fā)生基坑坍塌，可及時(shí)采取措施，避免對(duì)道床及軌道產(chǎn)生威脅。

（4）可以避免由于接觸網(wǎng)基礎(chǔ)與綜合管線以及水溝、給排水管道位置相互重疊而引起的返工現(xiàn)象［3］。軌道鋪設(shè)前，其他專業(yè)尚未開始施工，此時(shí)進(jìn)行接觸網(wǎng)施工，可減少與其他專業(yè)交叉施工，且其他專業(yè)可以接觸網(wǎng)基礎(chǔ)為基準(zhǔn)，合理排布，避免了相互沖突。

3 地鐵柔性接觸網(wǎng)無軌道施工原理

無軌測(cè)量技術(shù)是地鐵施工技術(shù)的一項(xiàng)重要發(fā)展［4］，是無軌施工技術(shù)的基礎(chǔ)。地鐵柔性接觸網(wǎng)無軌道施工原理：以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合土建、鋪軌專業(yè)交樁點(diǎn)坐標(biāo)，在軌道樁坐標(biāo)圖中繪制接觸網(wǎng)坐標(biāo)點(diǎn)位，計(jì)算出相應(yīng)點(diǎn)位坐標(biāo)，通過全站儀確定支柱及拉線基礎(chǔ)位置、線路中心；采用水準(zhǔn)儀結(jié)合水準(zhǔn)點(diǎn)及軌面高程，確定基礎(chǔ)面及軌面高差等。建立數(shù)學(xué)計(jì)算模型，結(jié)合施工圖紙及計(jì)算公式，編制施工表格，作為現(xiàn)場(chǎng)施工依據(jù)。

在無軌道環(huán)境下，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)、腕臂計(jì)算、吊弦計(jì)算、門型架節(jié)點(diǎn)計(jì)算等施工工序及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行材料工廠化預(yù)制，材料及設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)一次性安裝、調(diào)整完畢，在軌道鋪設(shè)前完成承力索安裝、吊弦計(jì)算及預(yù)制等全部接觸網(wǎng)施工工序。而后，在軌道精調(diào)、鎖定的同時(shí)，由檢測(cè)人員通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及DJJ-8多功能接觸網(wǎng)檢測(cè)儀器進(jìn)行接觸懸掛導(dǎo)高、拉出值、導(dǎo)線坡度等數(shù)值檢測(cè)，采用研發(fā)的“一種可拆裝式地鐵接觸網(wǎng)冷滑檢測(cè)裝置”對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行冷滑檢測(cè)，克服缺陷，形成施工工藝。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

4.1 支柱樁、拉線基礎(chǔ)樁及對(duì)應(yīng)線路中心樁點(diǎn)位坐標(biāo)計(jì)算

（1）對(duì)柔性接觸網(wǎng)平面布置圖進(jìn)行復(fù)核，支柱、拉線基礎(chǔ)、跨距、拉出值、限界等均布置無誤，且與現(xiàn)場(chǎng)相符。

（2）確定起測(cè)點(diǎn)及復(fù)核點(diǎn)。依據(jù)道岔岔心里程等作為起測(cè)點(diǎn)［5］，道岔支柱定位點(diǎn)設(shè)置為距離理論岔心處3 m，以建（構(gòu)）筑物、橋梁等作為復(fù)核點(diǎn)。

（3）根據(jù)接觸網(wǎng)平面布置圖將支柱、拉線基礎(chǔ)等點(diǎn)位合理標(biāo)注在軌道樁坐標(biāo)圖中。

（4）在軌道樁坐標(biāo)圖中計(jì)算出支柱樁、拉線基礎(chǔ)樁點(diǎn)位坐標(biāo)及對(duì)應(yīng)線路中心樁點(diǎn)位坐標(biāo)，得出相應(yīng)支柱點(diǎn)位坐標(biāo)（見表1）。

表1 接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)中心坐標(biāo)

（5）計(jì)算支柱、拉線基礎(chǔ)處軌面高程，通過軌道專業(yè)線路調(diào)線調(diào)坡資料及鋪軌里程和軌面高程之間的關(guān)系，在施工圖紙上模擬出支柱、拉線基礎(chǔ)處軌面高程。

（6）計(jì)算曲線段基礎(chǔ)軌面高程，需考慮外軌超高，通過兩軌面高程之和除以2計(jì)算出軌面連線中心點(diǎn)處高程，高程為對(duì)應(yīng)支柱處軌面高程。

曲線段線路中心處軌面高程計(jì)算方法如下：

式中，Hi為對(duì)應(yīng)支柱處軌面高程；HZ為變坡點(diǎn)高程；L為支柱點(diǎn)距變坡點(diǎn)距離；i為坡度（‰），升坡段為“＋”，降坡段為“－”；H為軌面連線中心處高程；h1為內(nèi)軌軌面高程；h2為外軌軌面高程。

4.2 支柱樁、拉線基礎(chǔ)樁及對(duì)應(yīng)線路中心樁點(diǎn)位坐標(biāo)測(cè)量、定位

無軌道條件下，地鐵柔性接觸網(wǎng)支柱樁、基礎(chǔ)樁及對(duì)應(yīng)線路中心樁點(diǎn)位坐標(biāo)測(cè)量、定位操作要點(diǎn)如下：

（1）結(jié)合Excel與AutoCAD使用全站儀進(jìn)行接觸網(wǎng)無軌測(cè)量的方法［6］，利用全站儀及棱鏡對(duì)計(jì)算出的支柱樁、拉線基礎(chǔ)樁點(diǎn)位坐標(biāo)進(jìn)行放樣、測(cè)量，放樣、測(cè)量后的點(diǎn)位在路基面做好標(biāo)記，即為支柱、拉線基礎(chǔ)位置，如圖1、圖2所示。

圖1 支柱、拉線基礎(chǔ)及線路中心樁定測(cè)、放樣

圖2 基礎(chǔ)面及軌面高程定測(cè)、放樣

（2）利用全站儀對(duì)計(jì)算出的線路中心樁點(diǎn)位坐標(biāo)進(jìn)行放樣、測(cè)量，放樣、測(cè)量后的點(diǎn)位在路基面做好標(biāo)記，即為軌道線路中心位置。

（3）棱鏡分別設(shè)置在2個(gè)控制點(diǎn)上，采用后方交匯法，全站儀進(jìn)行自由設(shè)站，通過棱鏡對(duì)線路中心樁、支柱樁、拉線基礎(chǔ)樁進(jìn)行放樣、定位。

（4）一個(gè)整錨段測(cè)量后，對(duì)此錨段全長(zhǎng)進(jìn)行復(fù)核，無誤后繼續(xù)進(jìn)行測(cè)量［7］。

（5）放樣完成后，利用水準(zhǔn)儀及塔尺結(jié)合基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行軌面高程測(cè)量，定測(cè)出軌面位置。

（6）根據(jù)拉線基礎(chǔ)面、支柱基礎(chǔ)面距軌面高差及軌面位置確定出基礎(chǔ)面澆筑高程，其中曲線段處取兩軌面高程位置的平均值。

（7）根據(jù)定測(cè)出的支柱基礎(chǔ)、拉線基礎(chǔ)距路基面的高差，確定出基礎(chǔ)基坑開挖深度及基礎(chǔ)面露出路基面高度。

4.3 基礎(chǔ)澆筑、支柱組立、橫梁定測(cè)及腕臂計(jì)算

無軌道條件下，地鐵柔性接觸網(wǎng)基礎(chǔ)澆筑、支柱組立、門型橫梁定測(cè)、腕臂計(jì)算及材料訂貨操作要點(diǎn)如下：

（1）根據(jù)接觸網(wǎng)支柱樁、拉線基礎(chǔ)樁、基坑開挖深度、基坑尺寸等進(jìn)行基坑開挖。

（2）根據(jù)支柱基礎(chǔ)露出路基面高度設(shè)置基礎(chǔ)模板，復(fù)測(cè)基礎(chǔ)中心距線路中心限界，打墊層、置鋼筋，進(jìn)行基礎(chǔ)澆筑、養(yǎng)護(hù)及拆模。

（3）支柱組立、整正，通過灌水軟管和線路中心樁高程，在支柱表面標(biāo)記紅線，即在一條軟管中灌入一定量的水，軟管一端緊靠支柱表面，另一端緊靠線路中心樁并豎直上下調(diào)節(jié)軟管，待軟管內(nèi)液面與線路中心樁頂端平齊時(shí)，用紅色記號(hào)筆配合水平尺在緊靠支柱側(cè)軟管液面與支柱表面平齊處畫上一條水平線，即為支柱紅線，如圖3所示。

圖3 支柱紅線標(biāo)記

（4）在門型架支柱間拉測(cè)量尺，定測(cè)門型橫梁長(zhǎng)度，復(fù)測(cè)支柱中心距線路中心距離。

（5）根據(jù)腕臂裝配技術(shù)要求，結(jié)合無軌道條件下確定的支柱線路中心、側(cè)面限界、支柱傾斜率、外軌超高、軌面標(biāo)高等各項(xiàng)參數(shù)，編制腕臂計(jì)算公式，坐標(biāo)法計(jì)算支柱裝配可以達(dá)到精確定位以及精確分析的目的［8］。

（6）計(jì)算出每一組懸掛平腕臂、斜腕臂、定位管、定位管支撐、腕臂支撐等各零部件安裝長(zhǎng)度，在計(jì)算表格中依據(jù)長(zhǎng)度及支柱編號(hào)進(jìn)行分類編制。

（7）根據(jù)腕臂各零部件計(jì)算數(shù)據(jù)及門型橫梁定測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行材料訂貨。

4.4 門型橫梁架設(shè)、腕臂安裝、承力索架設(shè)及高度測(cè)量

地鐵柔性接觸網(wǎng)門型橫梁架設(shè)、腕臂安裝、承力索架設(shè)及高度測(cè)量操作要點(diǎn)如下：

（1）在地面通過橫梁連接套管進(jìn)行門型橫梁之間的拼接，采用汽車吊吊起門型橫梁，電焊工在吊籃內(nèi)進(jìn)行門型橫梁之間及門型橫梁與門型架支柱間的焊接，完成門型橫梁架設(shè)。

（2）根據(jù)腕臂計(jì)算結(jié)果及裝配型式、定位型式，對(duì)腕臂進(jìn)行預(yù)配、安裝及復(fù)核，即在支柱上安裝懸掛裝置，而后，從懸掛裝置中的雙線支撐線夾豎直下垂一個(gè)線墜，線墜與懸掛裝置中的定位線夾位于同一條豎直線上，線墜、定位線夾與線路中心樁的水平間距即為拉出值，同時(shí)，用測(cè)量尺測(cè)量出線墜從雙線支撐線夾豎直下垂至線路中心樁的豎直高度，即為承力索高度，均要滿足設(shè)計(jì)要求，如圖4所示。

圖4 地鐵柔性接觸網(wǎng)支柱腕臂安裝及復(fù)核

（3）無軌道條件下，采用汽車及平板車對(duì)承力索進(jìn)行帶張力架設(shè)，承力索架設(shè)、超拉、安裝及固定完畢后，針對(duì)曲線區(qū)段建立數(shù)學(xué)模型，通過對(duì)路基面至承力索底面高度、水準(zhǔn)點(diǎn)高程、軌面高程、外軌超高、側(cè)面限界、懸掛點(diǎn)跨距等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出吊弦計(jì)算長(zhǎng)度并進(jìn)行預(yù)制，需滿足懸掛點(diǎn)處接觸線距軌面高度的允許偏差應(yīng)為±30 mm［9］，其中承力索距軌面高度及承力索距支柱中心長(zhǎng)度計(jì)算如下（見圖5）。

圖5 地鐵柔性接觸網(wǎng)承力索安裝計(jì)算模擬

式中，H2為承力索底部至曲線線路中心高度；H3為承力索底部至路基面高度；H4為路基面至曲線線路中心軌面高度；h1為路基面至低軌面高度；h為外軌超高高度；L為軌道間距1 435 mm；h2為曲線段軌面連線線路中心高程；h3為路基面高程；h4為外軌軌面高程；h5為內(nèi)軌軌面高程；a為拉出值；L1為支柱側(cè)面限界；h、L、a均為已知條件；h2、h3、h4、h5可通過高程水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)引入并計(jì)算得出；H3可通過激光測(cè)量?jī)x定測(cè)得出。

通過公式（3）、（4）、（5）可計(jì)算出承力索底部至曲線線路中心高度，通過公式（3）、（6）可計(jì)算出承力索距支柱中心距離。

5 施工情況及應(yīng)用效果

天津地鐵5號(hào)線雙街停車場(chǎng)柔性接觸網(wǎng)施工采用無軌道施工技術(shù)，在軌道鋪設(shè)前完成了基礎(chǔ)澆筑、支柱組立及整正、腕臂預(yù)制及安裝、承力索架設(shè)、吊弦預(yù)制等大部分接觸網(wǎng)施工工序，極大地縮短了工期，軌道精調(diào)完成之后，采用DJJ-8對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)高、拉出值等數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)，接觸網(wǎng)指標(biāo)均滿足施工技術(shù)要求，采用“一種可拆裝式冷滑檢測(cè)裝置”對(duì)柔性接觸網(wǎng)進(jìn)行了檢測(cè)，接觸網(wǎng)所需克服缺陷極少，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

6 其他有關(guān)事項(xiàng)說明

在軌道未鋪設(shè)時(shí)進(jìn)行地鐵柔性接觸網(wǎng)施工具有極大的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，需注意以下事項(xiàng)：

（1）加強(qiáng)與軌道專業(yè)溝通與交流，確保軌道交樁數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及最終性，軌道參數(shù)一旦發(fā)生變化，接觸網(wǎng)數(shù)據(jù)要及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整，避免接觸網(wǎng)返工或報(bào)廢。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備較多，需加強(qiáng)安全管理，施工工器具及機(jī)電設(shè)備的管理是施工高效進(jìn)行的保障，不規(guī)范的停放與使用都會(huì)對(duì)未知第三者產(chǎn)生機(jī)械傷害的危險(xiǎn)［10］。

（3）接觸網(wǎng)施工完成時(shí)，其他專業(yè)尚未完成，各種施工機(jī)械來回穿梭，要加強(qiáng)接觸網(wǎng)支柱、基礎(chǔ)、承力索等材料及設(shè)備的成品保護(hù)，避免遭受損失。

（4）接觸網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)要精確，減少誤差，相應(yīng)計(jì)算公式推導(dǎo)、刻畫要準(zhǔn)確。

（5）承力索實(shí)際高度在鋼軌不到位時(shí)測(cè)量較繁瑣，對(duì)吊弦的計(jì)算精度影響也較大［11］。

7 結(jié)束語

在總結(jié)目前地鐵柔性接觸網(wǎng)施工方法的基礎(chǔ)上，對(duì)無軌道施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述，通過本文的論述，在地鐵軌道鋪設(shè)前，地鐵柔性接觸網(wǎng)可以完成承力索架設(shè)、安裝及吊弦預(yù)制等大部分接觸網(wǎng)施工工序，經(jīng)過檢測(cè)，完全滿足接觸網(wǎng)相關(guān)技術(shù)要求。地鐵柔性接觸網(wǎng)無軌道施工關(guān)鍵技術(shù)適用于地鐵車輛段、停車場(chǎng)、地鐵高架站、城市輕軌等柔性接觸網(wǎng)施工，同時(shí)對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)無軌道施工具有借鑒作用。由于接觸線中存在大量的硬點(diǎn)，受電弓運(yùn)行至此處時(shí)，其接觸壓力會(huì)顯著增加［12］，“一種可拆裝式地鐵接觸網(wǎng)冷滑檢測(cè)裝置”的應(yīng)用，提高了接觸網(wǎng)檢測(cè)及調(diào)整精度，對(duì)柔性接觸網(wǎng)錨段關(guān)節(jié)、中心錨結(jié)、線岔、電分段等接觸網(wǎng)重難點(diǎn)部位具有顯著改善作用，值得推廣使用。