硬横跨设计施工方案探讨

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摘要：通过对接触网软横跨改造为硬横跨2种方案的对比，阐明利用钢柱软横跨直接改为软索硬横跨设计施工方案的使用条件，为今后接触网改造设计提供借鉴。

关键词：软横跨；硬横跨；设计施工方案

2016年10月，滨洲铁路电气化改造工程哈齐段开通，至今已运营2年多。由于2017—2018年冬季比较寒冷，大庆湿地范围出现了接近最低极限-40℃温度，路基冻害严重，在春融过程中，出现了接触网软横跨支柱及基础向线路侧倾斜现象。经分析，一方面由于软横跨特殊结构使软横跨支柱向线路侧承受很大的恒定扭矩，另一方面因土壤中含水量较大，在春融过程中土壤由于液化丧失部分承载力，2方面同时作用造成了支柱及基础倾斜。由于滨洲线是老旧线路，已有110多年的历史，路基冻胀问题一直未得到很好的解决。针对该问题，一方面可增加排水设施降低地下水位，或换填基础周围土壤，这需要跨专业进行整治，且施工中对路基的稳定性影响较大；另一方面，从接触网专业入手，使支柱不再受扭矩作用，也可以实现接触网结构的稳定，即将软横跨改为硬横跨的结构形式。本文通过对接触网软横跨改造为硬横跨2种方案的对比，阐明利用钢柱软横跨直接改为软索硬横跨设计施工方案的使用条件，为今后接触网改造设计提供借鉴。

12种支持结构的特点

1.1软横跨。软横跨是由线路两侧的支柱和悬挂在支柱上的横向承力索、上下部定位索、绝缘器件以及定位装置组成（图1）。横向承力索将接触网线索的垂直负载转为水平负载作用在支柱上，使支柱受到向线路侧很大的扭矩。由于横向承力索为软性结构，致使支柱只能向一个方向受力。横向承力索受温度变化影响热胀冷缩，会造成接触网悬挂点的高低变化，因此软横跨只适用于速度160km/h以下线路。1.2软索硬横跨。软索式硬横跨由线路侧支柱和连接支柱的硬横梁、上下部定位索、绝缘器件以及定位装置组成（图2）。硬横梁将接触网线索的垂直负载以垂直力的形式作用在支柱上，同时硬横梁为硬性结构，不仅起到连接支柱的作用，还起到支撑支柱的作用，从而避免了支柱及基础发生线路方向的位移，增强了支柱的稳定性。硬横梁受温度变化热胀冷缩，只在水平方向长度发生变化，对接触网悬挂点高度影响甚微，不足以影响弓网关系。

2软横跨改造为软索硬横跨方案

2.1第一方案。在既有软横跨旁（3～5m）平行安装新硬横跨进行悬挂，拆除既有软横跨。该方案实施步骤：基础制作；硬横跨钢柱安装；硬横梁长度测量；硬横梁吊装（含组装）；悬挂点倒装；定位装置倒装；更换新吊弦；接触网调整（含电连接线、线岔等）；拆除软横跨；改移下锚装置等。2.2第二方案。利用既有软横跨钢柱直接安装硬横梁代替横向承力索（图3）。经承载计算，15m钢柱及基础能代替硬横跨支柱及基础，可满足承载要求。该方案实施步骤和注意事项：（1）硬横梁长度测量。不仅测量横梁总长，同时测量承力索悬挂点相对位置，并校核。（2）在钢柱上安装硬横梁固定法兰盘。认真核对计算图纸每一个尺寸，保证生产和安装正确。（3）各悬挂点承力索高度测量。点前测量为预制直吊线长度提供数据，点内再次测量为恢复承力索高度做准备。（4）硬横梁组装。在进货检验时，核对每一组横梁长度、孔位和外观，吊装到轨道平板前，按测量数据提前安装悬吊底座，V停天窗内再更换软横跨，组装横梁，确保连接螺栓紧固到位，需用时20～30min。（5）软横跨横向承力索拆除。与硬横梁吊装同步进行，先将横承力索慢慢卸下，待硬横梁安装到位，再将横承力索拆下落地，如果硬横梁安装出现问题，可及时恢复软横跨，移除硬横梁，需用时15～30min。（6）硬横梁吊装。点前吊车司机熟悉现场情况，确定停车位置，岔区横梁长度大于跨距时，可拆开软横跨节点8，以满足空间位置要求，需用时15～25min。（7）支柱整正。（8）悬挂点直吊线安装调整。利用特制挂梯悬挂在承力索悬挂点附近，安装悬吊绝缘子及吊线，保证接触线恢复原高度，需用时20～30min。1.格构式柱；2.硬横梁；3.上部定位索；4.下部定位索；5.钢柱基础。

3方案对比

通过现场实际调查及方案分析，第一方案具有以下特点：（1）施工较繁杂，施工难度大，工作量大，除承力索和接触线不更换外，其他设备材料需全部更换；（2）投资大，更换一组硬横梁综合成本约25万元；（3）报废量大，每组软横跨需报废基础、支柱，不利于环保；（4）过渡工作量大，为保证既有线路的正常运营，新硬横跨安装调整过程中既有软横跨不能拆除，存在安全风险高、工期长等问题。第二方案特点：（1）工程量相对较少，基础及支柱、软横跨上下部定位索、接触网吊弦、电连接线、下锚装置均不用更换，直接利旧使用，只需用硬横梁代替软横跨横向承力索；（2）软横跨拆除、硬横梁安装、支柱整正、直吊线安装、接触网调整必须在一个天窗点内完成，且硬横梁吊装需要垂直天窗点；（3）对硬横梁长度、连接法兰的精确度要求高。2种方案技术经济对比如表1所示，通过对比分析，第二方案为优选方案。

4方案实施

2018年7—9月，在滨洲线对大庆湿地冻害造成接触网软横跨支柱及基础向线路侧倾斜问题进行处理，实施了第二方案，将软横跨改造为软索硬横跨。一个作业队配一组安装列车（作业车+平板车+吊车+作业车），利用不少于30minV停和不少于60min垂停天窗叠加封锁施工，均顺利完成了一组硬横梁的更换任务。同时经过2018年冬季冻害验证，改为硬横跨后避免了高寒湿地路基冻害对接触网软横跨基础的影响，接触网各项参数稳定。

5结语

在高寒地区对存在冻害的路基区段进行接触网设计时，建议直接采用软索式硬横跨代替软横跨；在时速160km既有普速电气化铁路提速改造为200km时速时，如果运输条件允许停电天窗作业，则可利用既有软横跨钢柱，直接采用硬横梁代替横向承力索设计方案，避免冻害对接触网支柱及基础造成影响，危及铁路运输安全。

参考文献：

[1]中铁电气化局集团有限公司.电气化铁道施工手册[M].北京：中国铁道出版社，2015.

[2]中铁电气化局集团有限公司.接触网工程（普速）施工作业操作手册[M].北京：中国铁道出版社，2014.

作者:韩学军 刘杰 单位:中铁电气化局集团有限公司沈阳电气化工程分公司