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新建鐵路穿越特高壓輸電線走廊增設防護棚洞方案探討

 GXF360 2019-09-20

劉泊濤

摘 要:針對新建電氣化鐵路三電遷改工程復雜,、費用高,、協(xié)調(diào)難度大,、影響鐵路運輸安全等問題,提出在輸電線路走廊下方增設防護棚洞方案,,介紹了防護棚洞設計思路,、結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)設計及其他相關(guān)設計,,為新建電氣化鐵路電力遷改模式提供了新思路,。

關(guān)鍵詞:電力走廊;遷改,;棚洞遮護,;斷線

0 引言

目前我國新建高速鐵路的首要工作是征地拆遷和三電遷改,目的是為站前專業(yè)的路基施工,、橋梁架設和運梁通道創(chuàng)造前行條件,同時為站后四電工程接觸網(wǎng)支柱吊裝組立,、承導線展放等預留出足夠的工程實施空間,,并保證輸電線路和接觸網(wǎng)的安全距離。三電遷改工程中,,35 kV以上電力輸電線路必須滿足跨越鐵路“耐-耐”,、“耐-直-耐”等獨立耐張段的跨越型式,,防止因輸電線路倒塔或?qū)Ь€斷裂造成鐵路供電故障,影響鐵路運輸安全,。電力遷改路徑不但要滿足當?shù)匾?guī)劃要求,,還要滿足電力部門的運維需求,若為多條特高壓輸電線路走廊,,則遷改方案復雜,、遷改費用高、遷改停電計劃協(xié)調(diào)難度大,。

修整部分主要針對文件破損,、字跡模糊或褪色、裝訂材料易銹蝕氧化及文件幅面過大等問題,,這些問題不利于檔案的長期保存,,也會影響檔案的真實性。增加修整內(nèi)容既是基于檔案工作的實際,,也是基于保護檔案的需要,。

鑒于此,在特高壓輸電線路走廊下方采用增設棚洞遮護的方案,,避免遷改,,不但能節(jié)約工程建設資金,在最不利條件下如果發(fā)生特高壓輸電線路導線斷裂還能保障鐵路運營的安全,。本文就新建商合杭鐵路特高壓輸電線路下增設棚洞遮護方案進行探討,。

1 特高壓輸電線路走廊與商合杭鐵路交叉基本情況

新建商合杭鐵路在安徽省廣德縣境內(nèi)與特高壓電力走廊交叉的3條輸電線路分別為淮南至上海1 000 kV輸電線(湖安I/II線同塔合架)、錦屏至蘇南±800 kV輸電線(錦蘇線),、向家壩至上?!?00 kV輸電線(復奉線),3條特高壓輸電線路在2010—2013年間陸續(xù)建成投產(chǎn),,均不滿足電力線路跨越高速鐵路應采用“獨立耐張段”的要求,,需要進行遷改。

從我國地方院校的招生和就業(yè)情況來看,,近年來理工科學生的就業(yè)行情普遍較好,,而財經(jīng)管理法律類的本科生就業(yè)情況則壓力較大,學校從優(yōu)勢學科優(yōu)先發(fā)展的角度,,對于理工科等優(yōu)勢學科優(yōu)勢專業(yè)的投入明顯大于一般的人文社科類專業(yè)學科,。由于外語和法律類人才的培養(yǎng)很難從直接的實驗結(jié)果、機器成品等直接的物質(zhì)形式表現(xiàn)出來,,往往不受學校重視,。國際貿(mào)易法律復合人才培養(yǎng)需要優(yōu)秀的師資力量和硬件設施保障,離不開教學投入的增加,,而事實上,,目前的人文社科類專業(yè)的投入顯然不足,,不僅極大地限制了專業(yè)發(fā)展,而且影響了人才培養(yǎng)質(zhì)量,。

交叉范圍內(nèi)3條特高壓輸電線走廊導線走向相互平行,,平行間距分別為85、80 m,。鐵塔外緣至鐵路線路中心的最小水平距離,,商丘側(cè)湖安I/II線、錦蘇線,、復奉線跨越檔鐵塔均滿足塔高加3.1 m要求,,杭州側(cè)分別為122.49 m(塔高109.48 m)、49.91 m(塔高68.75 m),、42.49 m(塔高62.18 m),,均滿足困難情況下不小于40 m的要求。交叉處實測導線至地面的最小距離,,1 000 kV湖安I/II線為48.7 m,,±800 kV錦蘇線為48.1 m,±800 kV復奉線為43.8 m(圖1),。

智慧交通公共數(shù)據(jù)與服務支撐平臺,,違章違停數(shù)據(jù)已有30多萬條,公交車位置數(shù)據(jù)有3206萬條,,虛擬卡口過車數(shù)據(jù)約有1.6億條,,路邊停車次數(shù)有50多萬次。隨著各項數(shù)據(jù)的積累,,未來的吉首將運用大數(shù)據(jù)分析平臺提升吉首市的現(xiàn)代化水平,,建立健全的大數(shù)據(jù)輔助科學決策和社會治理機制,推進政府管理和社會治理模式的創(chuàng)新,,實現(xiàn)政府決策科學化,、社會治理精準化和公共服務高效化。

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防護棚洞結(jié)構(gòu)形式:DK661+470~DK661+930范圍棚洞平面尺寸460 m×16.5 m,,屋面水平投影面積8 528.5 m2,,結(jié)構(gòu)高度10.600(距軌頂),采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系,。橫軌柱跨為16.5 m,,順軌主要柱距7.5、8 m,。

圖1 特高壓輸電線路走廊與商合杭鐵路交叉基本情況

2 特高壓輸電線路跨越鐵路的技術(shù)要求

根據(jù)《±800 kV直流架空輸電線路設計規(guī)范》(GB 50790-2013),、《1 000 kV架空輸電線路設計規(guī)范》(GB 50665-2011)、《關(guān)于特高壓交直流輸電線路跨越鐵路有關(guān)標準的函》(鐵建設函[2009]327號)相關(guān)規(guī)定,,特高壓輸電線路跨越鐵路的有關(guān)技術(shù)要求主要包括以下內(nèi)容:

(1)輸電線路跨越鐵路時,,導線至軌頂?shù)拇怪本嚯x:交流1 000 kV不應小于27.0 m,直流±800 kV不應小于21.5 m,;當輸電線路跨越擬建鐵路橋梁地段,,考慮鐵路架橋機施工情況,為保證架橋機上作業(yè)人員安全,,不應小于24.0 m,。

(2)輸電線路交叉跨越鐵路時,桿塔外緣至軌道中心的水平距離不應小于塔高加3.1 m,,考慮到跨越地點的地質(zhì)條件及周邊環(huán)境等客觀因素,,當無法滿足該要求時,可適當縮小距離,,但在任何情況下,,交流1 000 kV和直流±800 kV輸電線路桿塔外緣至軌道中心水平距離均不得小于40 m。

(3)輸電線路跨越鐵路處的加強措施:基本風速,、基本覆冰重現(xiàn)期應按100年一遇設計,;桿塔結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應取1.2;跨越鐵路時采用獨立耐張段,,跨越檔導線,、地線不得設有任何接頭;跨越鐵路時輸電線路與鐵路交叉角不應小于45°,,困難情況下協(xié)商確定,,但不得小于30°;為提高特高壓線路跨越鐵路的抗冰能力,,突出鐵路安全,,在覆冰區(qū)段,特高壓輸電線路跨越鐵路時,,導線最大設計驗算覆冰厚度應較同區(qū)域常規(guī)線路增加10 mm,,地線設計驗算覆冰厚度增加15 mm;跨越段絕緣子串采用雙掛點,、雙聯(lián)“I”串或“V”串型式,;導線最大弧垂溫度按照國家標準執(zhí)行,且不應小于+70 ℃,;跨越鐵路的特高壓輸電線路鐵塔處應設置醒目的標志牌,,并標明如下信息:電壓等級、走廊寬度,、軌頂?shù)膶Ь€最低點高度,、相對軌頂?shù)脑O施限高、安全絕緣距離等,。

在對有著不良行為學生的教育過程中我也感到,,這些孩子更需要老師更多的呵護,。每一個孩子,都應是一個值得讓人疼愛的幼苗,。不管是優(yōu)秀的也好,,是有缺點的也罷,都應得到我們的關(guān)愛,?!靶《苟埂笔切腋5模m然我們不能都像《窗邊的小豆豆》中的小林校長那樣,,給每一個孩子一座“巴學園”,,但我們都會用自己的誠心、愛心和關(guān)心去鼓勵每一個孩子,,在他們心靈的深處為他們筑起一座“巴學園”,。

3 特高壓輸電線路下防護棚洞設計思路

以上3處特高壓線路遷改按最優(yōu)設計方案均需對本線3座基塔進行改造,按“耐-直-耐”跨越方式,,塔基需要重新定測開挖,,塔材全部按照結(jié)構(gòu)安全系數(shù)1.2選取,跨越段拆除舊線,,展放新線,,施工工期約1.5個月,遷改費用估算約6 000萬,,超設計概算較多,。且1 000 kV湖安I/II雙回路同塔合架,年度停電計劃需向國家電網(wǎng)公司申報,,協(xié)調(diào)難度大,,停電計劃批復困難;即使停電計劃得到批復也不能保證雙回路同時停電,,且停電時間僅為15天左右,,無法滿足遷改工期要求,勢必造成新建高速鐵路站前專業(yè)整體工程推進受阻,。

為了不影響站前施工,,避免電力遷改,且滿足電力線路斷線脫落不影響高鐵運行安全的要求,,擬在電力走廊通道邊線外延至少50 m范圍內(nèi)采用棚洞遮護方案,,以上問題將迎刃而解,工程費用估算約2 700萬元,,較電力遷改節(jié)約3 300萬元左右,。

參考目前在建鄭萬高鐵采用的棚架方案對電力走廊下方鐵路進行遮蔽,本次防護設計擬采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在最不利條件下如果特高壓電力線路導線發(fā)生斷裂,,導線將落在本次設計的防護結(jié)構(gòu)上,,防護結(jié)構(gòu)可有效保護鐵路設施和動車組的運行安全。

3.1 防護棚洞實施的前置條件

地形地貌:交叉范圍位于崗地及坳谷,,崗地自然坡度5o~25o,,主要為林場,道路交錯,,交通較便利。

現(xiàn)代教育家陶行知先生說:“發(fā)明千千萬,,起點是一問……智者問得巧,,愚者問得笨?!痹谛抡n改背景下,,要真正提高教學實效,課堂提問是一個重要環(huán)節(jié),。巧妙的課堂提問能激發(fā)學生的學習興趣,,引領(lǐng)學生快速走進文本,獲得知識,;同時還能培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力,,使其思維能力得到提高。

地層巖性及工程地質(zhì)條件:交叉范圍地表層為Q4al+pl沖洪積粉質(zhì)黏土,、粗圓礫土,。粉質(zhì)黏土,褐黃色,、灰褐色,,軟塑~硬塑,層厚約5~10 m,;粗圓礫土,,褐黃色,飽和,,中密,,層厚1.3~7.4 m。下伏基巖為K1q礫巖,,褐紅色,,泥質(zhì)膠結(jié);巖石為軟質(zhì)巖,,風化帶發(fā)育,,分全、強2個風化帶,全風化層厚2.1~8.0 m,。

水文地質(zhì)條件:主要為第四系孔隙潛水及基巖裂隙水,,穩(wěn)定水位埋深1.5~14.2 m,地下水及環(huán)境土對混凝土結(jié)構(gòu)無侵蝕性,。

地質(zhì)構(gòu)造和不良地質(zhì):路基區(qū)無大的斷裂構(gòu)造,。地勢低洼處分布第四系新近堆積Q4al+pl軟塑狀粉質(zhì)黏土,層厚0.8~1.7 m,。區(qū)域內(nèi)未見膨脹土,、鹽漬土等其他特殊巖土,未見明顯不良地質(zhì),。

基本風壓:0.4 kN/m2(100年重現(xiàn)期),,地面粗糙度取B類。

我們挑選了精美的服裝,,搜集了各色道具,,將臺詞熟背于心,然后閃亮登場啦,!Look,,we are dancing at Christmas.The other group is performing the story of Lazy Billy to celebrate Christmas.What great fun!

基本雪壓:0.5 kN/m2(100年重現(xiàn)期),。

冗余分析及方差分解結(jié)果顯示,,水分因子和能量因子兩者能解釋科爾沁沙地物種豐富度65.5%的變異(圖5:a + b + c);水分和能量因子的單獨解釋率分別為2.1%和16.2%,。

抗震設防烈度:6度(0.05 g),,地震反應譜特征周期為0.35 s,場地類別Ⅱ,。

電力線路有關(guān)設計參數(shù):交叉處高壓線路走廊3條線路相關(guān)設計參數(shù)如表1所示,。

幼兒園主題教學當中的多媒體教學是當今時代火熱的一個領(lǐng)域,這個領(lǐng)域建設的成果,,將直接反饋到我國基礎教育事業(yè)當中,,對于我國未來的發(fā)展趨向都有著深遠的影響。但是,,從目前來看,,我們在這方面還存在著不小的問題,需要我們采取相應的措施進行解決,。只有保證多媒體設備和教學技術(shù)的完善,、實用和普及,我們才可以發(fā)揮出多媒體教學的巨大優(yōu)勢,,幫助開展幼兒教學活動,;反之,我們將會浪費巨額的多媒體設備建設費用和多媒體技術(shù)開發(fā)費用,并加大教師的負擔,,這種現(xiàn)象是任何一個人都不愿意看到的,。

主要荷載取值:頂面按不上人考慮活載0.5 kN/m2。

通過上述檢驗,,本文對初步構(gòu)建的43項指標進行篩選,,剔除x5、x9,、x11,、x14、x15,、x16,、x19、x23,、x25、x35,、x40,、x4312個指標,最終確定剩余的31個指標,。

表1 3條線路相關(guān)設計參數(shù)

交叉處鐵路里程線路名稱跨越檔桿塔編號距現(xiàn)有地面高度/m分裂導線數(shù)線徑/mm單位質(zhì)量/(kg·m-1)跨越檔檔距/m DK661+557交流1 000 kV湖安I/II線220#-221#SZC30448.7833.62.0576553 DK661+707直流±800 kV錦蘇線3877#-3878#ZC27104A-66ZC27103A-6348.1639.92.8181589 DK661+845直流±800 kV復奉線3284#-3285#ZC27102-57ZC27103-5743.8636.242.3971519

注:呼高66 m,,中相高85.8 m,上相高105.4 m,;則對應距現(xiàn)有地面/棚頂(防護棚洞洞頂距地面約10 m)高度依次為:48.7/38.7 m,,68.5/58.5 m,88.1/78.1 m,。

3.2 防護棚洞設計方案仿真分析

根據(jù)中國電力科學研究院有限公司《廣德縣境內(nèi)三趟特高壓電力線路導線斷裂沖擊力仿真分析計算報告》成果,,防護棚洞主體結(jié)構(gòu)需承受特高壓線斷裂落至結(jié)構(gòu)主體上的沖擊荷載,此荷載是考慮在導線斷線條件下仿真分析得出對防護棚洞的最不利沖擊荷載,,控制條件為1 000 kV湖安線導線考慮最大覆冰厚度,、在棚洞頂加設泡沫混凝土后的左端最大斷線荷載(表2)。因各相導線之間的懸掛高度差約為10 m,,仿真分析其斷線時不會同一時間落在防護棚洞頂上,,故僅考慮一相斷線荷載(圖2)。

表2 載荷分析

位置編號撞擊力/t等效應力峰值/MPa撞擊區(qū)域面積/mm2發(fā)生時刻/s 177.32.036 28504.035 216.52.690 8604.035 38.92.1362 8504.035 47.32.0181 4254.050 510.10.9171 9854.065 64.62.2362 2354.065 73.91.5362 2354.065 87.00.888 5004.080 910.00.988 5004.080 1024.61.4442 5004.080

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圖2 仿真分析

由表2可知,,t = 4.035 s時,,合力F1 = 102.7 t;t = 4.050 s時,,合力F2 = 7.3 t,;t = 4.065 s時,合力F3 = 18.6 t;t = 4.080 s時,,合力F4 = 41.6 t,。max(F1、F2,、F3,、F4)= 102.7 t,按最保守的結(jié)構(gòu)設計考慮,,取同一時刻合力的最大值作為棚洞結(jié)構(gòu)強度設計的依據(jù),。通過仿真,得出以下結(jié)論:

(1)跨越檔內(nèi)導線中間位置斷裂的可能性極低,,遠小于導線兩端絕緣子串與鐵塔連接處位置,。因為當懸垂串斷一聯(lián),即可發(fā)生卸載,,另一聯(lián)不會同時斷裂,,在另一聯(lián)的支持作用下,導線近似單擺下落過程,。

(2)基于棚洞在跨越檔的位置不是中心對稱的,,確定了本數(shù)值計算報告的3個計算工況:a.導線左側(cè)絕緣子根部斷裂,導線右側(cè)正常連接,,左側(cè)導線和絕緣子串在重力作用下跌落沖擊棚洞,;b.導線右側(cè)絕緣子根部斷裂,導線左側(cè)正常連接,,右側(cè)導線和絕緣子串在重力作用下跌落沖擊棚洞,;c.基于工況a和b的計算結(jié)果,選擇對棚洞沖擊力較大的工況,,在棚洞結(jié)構(gòu)頂部增加一層泡沫混凝土,,有助于吸收導線的沖擊荷載,使導線沖擊荷載更加均勻,,減小局部被撞擊位置的沖擊荷載,。

3.3 防護棚洞結(jié)構(gòu)選型和設置范圍

從運營期養(yǎng)護維修、工程造價,、防護效果等方面對鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防護棚洞進行綜合比選,,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防護棚洞具有養(yǎng)護維修簡單、對鐵路線路保護全面,、綜合造價低等明顯優(yōu)勢,。在風力作用下,導線高空墜落時的飄移工況將控制防護棚洞的設置范圍,,經(jīng)仿真計算,,需在460 m范圍內(nèi)設置防護棚洞,。

3.4 防護棚洞結(jié)構(gòu)主要技術(shù)標準

建筑結(jié)構(gòu)安全等級:一級,結(jié)構(gòu)及構(gòu)件重要性系數(shù)γ0 = 1.1,;

主體結(jié)構(gòu)設計使用年限:100年,;

基礎設計等級:丙級,;

抗震設防類別:重點設防類(乙類),;

框架抗震等級:三級。

從J社區(qū)的拆遷案例可以看出,,地方政府在回應有權(quán)勢的釘子戶抗爭時,,為了維持基層社會的穩(wěn)定有序,,總是在有限的范圍內(nèi)盡可能以“妥協(xié)讓步”的方式尋求與釘子戶的一致約定,這和以往的“硬策略”形成鮮明對比,。因此,,為了“避免出事”,地方政府在應對釘子戶抗爭上付出的成本和代價是高昂的,。

4 防護棚洞結(jié)構(gòu)設計

基于上述研究,,形成防護棚洞結(jié)構(gòu)形式,防護棚洞平面尺寸460 m×16.5 m,,屋面水平投影面積8 528.5 m2,,結(jié)構(gòu)高度為10.600 m(距離軌頂),地上1層,,采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系。橫軌柱跨為16.5 m,,順軌主要柱距7.5,、8 m。防護棚洞標準斷面如圖3所示,。為緩沖斷線沖擊荷載,,防護棚架頂面覆蓋厚度為500 mm的泡沫混凝土,以延長沖擊時間,。圖4為防護棚洞三維圖,。

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圖3 防護棚洞標準段斷面

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圖4 防護棚洞三維圖

5 防護棚洞其他設計

防護棚洞梁、板,、柱,、樁基、承臺,、基礎梁均采用C35混凝土,。鋼筋采用HPB300、HRB400,,其強度標準值應具有不小于95%的保證率,,框架梁,、柱鋼筋牌號帶E。其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時,,鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25,;鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3;鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%,。

鋼構(gòu)件采用Q345-B鋼材,。鋼材應具有抗拉強度、伸長率,、屈服強度和硫,、磷、碳含量的合格保證,;鋼材應具有明顯的屈服臺階,,鋼材的伸長率不應小于20%,屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值應不大于0.85,。鋼材應有良好的可焊性和常溫沖擊韌性的合格保證,。所有管件及構(gòu)件成品不得小于母材物理性能要求。

HPB300級鋼筋,、Q235-B鋼材焊接采用E43焊條,;Q345-B鋼材焊接采用E50焊條。

頂面防水等級為I級,。

增加防護棚洞后,,棚洞范圍內(nèi)樁基承臺與路基側(cè)溝外移至承臺外側(cè)。棚洞范圍內(nèi)排水管出口處對應位置設置C25混凝土排水槽,。

防護棚洞設計范圍內(nèi)接觸網(wǎng)原設計為隧外立H型鋼柱安裝接觸網(wǎng)懸掛與附加導線懸掛,,設計變更為增加防護棚洞地段接觸網(wǎng)采用棚洞結(jié)構(gòu)柱合建接觸網(wǎng)懸掛方案,棚洞預留吊柱懸掛接觸網(wǎng),,AF線在各結(jié)構(gòu)柱上進行懸掛固定,。距接觸網(wǎng)5 m內(nèi)設備設施需接地,接地電阻不大于10 W,。

特高壓輸電線路全線均架設雙地線,,桿塔上地線保護角應滿足交叉跨越區(qū)段防護棚洞區(qū)域的防直擊雷要求。防護棚洞設獨立接地體,,并與綜合地線相連,,接地電阻不大于1 W。

6 結(jié)語

新建電氣化鐵路下穿多條特高壓輸電線路走廊時,,增設棚洞遮護方案不但能夠避免電力線路的遷改,,減小對省、市級區(qū)域間供電能力的影響,,還能滿足電力線路斷線故障下對鐵路行車設備及列車的安全防護,,并且該方案能夠節(jié)約鐵路工程建設資金,,為新建電氣化鐵路工程中的電力遷改模式提供了新思路。

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Abstract: With regard to the problems of complicated reconstruction, higher costs and difficult coordination for demolition of electrified railway's communication lines, broadcasting & television lines and electric power transmission lines that may induce impact to the railway transportation safety, the paper puts forward a scheme for adding of protection shed under the electric power transmission line, introduces the thoughts of design, selection of structure, structure design of the protection shed added under the power transmission line and other relative design, providing a new way of thoughts for mode of electric power transmission line demolition for newly constructed electrified railway.

Key words: Electric power transmission line; demolition; shed protection; broken of line

中圖分類號:U227+.2

文獻標識碼:B

文章編號:1007-936X(2019)04-0072-05

DOI:10.19587/j.cnki.1007-936x.2019.04.021

收稿日期:2019-01-05

作者簡介:劉泊濤.京福鐵路安徽客運專線安徽有限責任公司,工程師,。

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