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關鍵詞:高鐵;電力施工;問題;措施
Abstract: along with the further development of China's economy, China's railway transportation present supply situation, therefore, in recent years our country begins to develop high speed railway passenger line. This paper introduces the high iron power supply system composition, the common problems of electric power construction process are analyzed, and measures are put forward.
Keywords: high iron; Electric power construction; Problem; measures
中圖分類號:F530.32 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
前言
高鐵的突出特點是列車速度高、密度大,列車功率大。目前,列車最高運營速度已達300-350km/h,伴隨速度的提高,列車功率也顯著增加。列車功率最大已達1800kw左右,列車電流最大達900A以上.列車密度大也是客運專線的特點之一,目前最小列車運行間隙已達3min以內。
一、高鐵電力供電系統(tǒng)概述
高鐵電力供電系統(tǒng)為除列車牽引供電以外的所有鐵路設施供電。高鐵電力系統(tǒng)的組成主要有:外電源供電線路、10KV配電所、貫通線電纜(綜合負荷貫通線、一級負荷貫通線)、電力遠動箱變、箱式開關站、車站及區(qū)間低壓饋出回路、SCADA系統(tǒng)等組成。
1、外電源供電線路
外電源供電線路系指從地方變電站不同主變回路上所引出的兩路10KV供電線路,高速鐵路為了增加供電系統(tǒng)的高可靠性一般采取全電纜敷設方式。
2、10KV配電所
高速鐵路一般每40KM左右設一座10KV配電所,配電所由10KV高壓柜、高壓調壓器、動力配電變、400V低壓柜、控制柜等組成,主要負責車站及沿線售檢票、照明、通信、信號、泵房等負荷用電。
3、貫通線電纜
貫通線電纜主要為10KV高壓電纜,從10KV配電所饋出引至區(qū)間電力遠動箱變及箱式開關站,主要分為一級負荷貫通線及綜合負荷貫通線。
4、電力遠動箱變及箱式開關站
電力遠動箱變主要由高壓環(huán)網柜、聯(lián)絡柜、單相(三相)變壓器、低壓開關柜、UPS電源、SCADA通信系統(tǒng)及部分電纜所組成,主要為區(qū)間牽引變電所照明及控制、隧道照明、通信基站、信號中繼站、接觸網隔離開關等負荷提供低壓電源。 箱式開關站主要負責通斷通往區(qū)間牽引變電所的10KV電源。
5、SCADA系統(tǒng)
SCADA系統(tǒng)指遠動系統(tǒng),SCADA系統(tǒng)由控制站、被控站以及傳輸通道構成。控制主站設于調度中心,被控站設在牽引變電所、分區(qū)所、開閉所、AT所、接觸網開關控制站、電力配電所、箱式變電站等地。遠動系統(tǒng)應用遠程通信技術,對遠方處于分散的運行設備進行監(jiān)視和控制以實現(xiàn)遙測、遙信、遙控的系統(tǒng)。
二、高鐵電力施工中常見問題分析
(一)用電設備接零和接地保護不安全問題
用電設備采取接零和接地保護都存在有不安全的缺陷問題,這些問題可以通過裝設漏電保護器的方式來加以解決,使之更安全、可靠。
1、漏電保護裝置簡稱(RCD)作為一種低壓安全保護電器,通過檢測異常電流或電壓信號(國內外漏電保護裝置均以電流漏電保護為主),經信號處理,促使執(zhí)行機構動作,借助開關設備切斷電源,是用來防止電氣事故的一種安全技術措施。我國高速鐵路低壓供電系統(tǒng)采用TN供電方式,掌握漏電保護裝置的類型、工作原理及應用常識,對于提高鐵路供電部門有著積極的現(xiàn)實意義。
2、漏電保護裝置的原理
高速鐵路低壓供電系統(tǒng)一般采取TN供電方式,當被保護的電路發(fā)生接地故障時,由于漏電電流的存在,TA一次側各相電流的向量和不再等于零,二次側線圈就有感應電動勢產生,經中間環(huán)節(jié)進行處理和比較,當達到預定值時,使主開關分勵脫扣器線圈TL通電,GF自動跳閘,迅速切斷電源。
3、漏電保護裝置的選用
選擇漏電保護裝置,是實施漏電保護措施的關鍵,主要看其合適的技術參數。一般而言,要根據保護對象的不同,考察漏電動作電流和漏電動作時間兩個基本參數,同時要考慮極線數。漏電保護裝置的安裝應符合生產廠家產品說明書的要求,并充分考慮供電線路、供電方式、系統(tǒng)接地類型和用電設備特征等因素。安裝前,應檢查電氣線路和電氣設備的泄漏電流值和絕緣電阻值,額定不動作電流應不小于電氣線路和設備正常泄漏電流最大值的2倍。安裝時,要分清裝置的電源側和負載側,不要接反,并嚴格區(qū)分中性線和保護線,經過漏電保護裝置的中性線不得作為保護線或重復接地。
(二)變電所施工中的問題
1、變壓器基礎未按要求預埋槽鋼。
補置槽鋼,其位置由電力安裝部門按規(guī)定劃定
2、變壓器室高壓電纜護管固定支架預埋方向錯位,造成電纜護管無法固定。由土建部門負責調整高壓電纜護管支架的方向,以保證護管能夠正常固定。
3、變壓器室大門不是防火門,并未留通風口。按照規(guī)范要求,設在車間內的變壓器室及變壓器室之間的門、變壓器室通向配電室的門,應為甲級防火門。大門未留通風口將造成整個變電所通風不暢,影響設備運行安全。決定換置帶有通風孔的防火門,以保證供電設備的安全運行。
4、低壓間電纜溝跨越房屋地基圈梁,影響電纜敷設。因低壓間占用了房屋走廊的面積,同時也占壓了東西向的地基圈梁,對電纜敷設造成了一定的影響。因地基圈梁是在房屋整體土建施工前已澆注完成,如發(fā)生變動,則將影響幢建筑的穩(wěn)固和安全,決定在圈梁下部實土層中預埋電纜護管2根,并在管中放置穿管鐵絲,以保證電纜能夠順利敷設。
5、變壓器室及低壓間進門處未設置防鼠板支架,變壓器室未設警告標志欄桿的支架,無法進行相應設施的安裝。因地基圈梁是在房屋整體土建施工前已澆注完成,如發(fā)生變動,則將影響幢建筑的穩(wěn)固和安全,決定在圈梁下部實土層中預埋電纜護管2根,并在管中放置穿管鐵絲,以保證電纜能夠順利敷設。
(三)貫通線電纜問題
1、導線對建筑物安全距離不足
10kv電力貫通線所經地段鄉(xiāng)村較多,當地居民安全意識較為淡薄。在電力線路附近修建違章建筑物,造成建筑物侵限現(xiàn)象較多。同時存在安全隱患和施工放炮、施工機械碰線等電線路故障,以及人為偷盜變壓器、電抗器、導線、金具、拉線(棒)等現(xiàn)象。
要解決上述問題,應采取以下改進措施。(1)導線對房屋安全距離,要依據《電力法》、《電力設施保護條例》等有關法律條例向沿線居民做好宣傳工作,取得當地各級政府、公安部門、沿線單位和居民的支持,加強宣傳(包括安裝、懸掛警示牌)、巡查和打擊力度,確保電線路安全。(2)在部分特殊區(qū)段,可以考慮將裸導線更換為絕緣導線,以保證人身與電線路設備的安全。
2、雷擊問題
由于一般對電力貫通線路防雷保護考慮較小,僅對電線路中變壓器、戶外負荷開關進行了防雷設計,并且一般用閥式避雷器。所以如果所經地區(qū)大多為山區(qū),特別是重雷區(qū)段,在雷雨季節(jié)經常遭受雷擊,導致避雷器和瓷瓶炸裂,甚至燒損變壓器、戶外負荷開關及用電設備等。同時,避雷器炸裂后,引下線極易掉在避雷器支架橫擔上,引起接地短路故障。
可采取以下措施:(1)提高電線路本身的抗雷水平。在山區(qū)和雷電活動頻繁地段的10kv電力線路,懸式絕緣子由2片增至3片,針式絕緣子由P一15T更換成P一20T。利用降阻劑或加鹽降低山區(qū)土壤電阻率,同時增加接地極來降低接地電阻。(2)選用線路保護避雷器保護10kv電力線路,每隔6~8km選擇一高處裝設線路保護避雷器,對于電線路上的變壓器、負荷開關、電纜頭等選擇氧化鋅避雷器進行保護。(3)在避雷器支架橫擔上安裝引下線支柱絕緣子,即使避雷器炸裂,引下線也不會掉落在橫擔上造成接地短路故障。(4)上述各種避免雷擊跳閘的防雷措施意味著較大的投入。“疏導”型防雷思路則是在電網結構合理、1也不會掉落在橫擔上造成接地短路故障。(4)上述各種避免雷擊跳閘的防雷措施意味著較大的投入?!笆鑼А毙头览姿悸穭t是在電網結構合理、10kv配電所使用性能優(yōu)良的斷路器和普遍使用重合閘的前提下,允許一定的雷擊跳閘率,確保雷擊跳閘為瞬時故障,從而保障電網安全穩(wěn)定運行。
結束語
高鐵電力日益向著自動化、無人化方向發(fā)展,經過國內多條重要鐵路干線的實際應用,鐵路電力施工技術也漸趨完善,在今后的發(fā)展中應不斷探討,加強對施工中的問題的交流,建設更加適合國內鐵路實情的電力系統(tǒng)。
參考文獻
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關鍵詞:樁板結構 病害 工藝 措施
中圖分類號:TB21 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)04(a)-0092-02
隨著我國鐵路開發(fā)及加大基礎建設的實施,隧道群施工越來越多,隧群間設計其技術也不斷提高,方法多種多樣,樁板結構作為過渡段新型設計單元,發(fā)生病害后如何整治及如何避免病害發(fā)生有效保證施工質量一直是我們所探討的。本文就針對鄭西線案例從病害發(fā)生原因、整治措施,及設計理念和施工控制做一介紹。
1 工程概況
鄭西客專樁板結構位于賀家莊隧道與富村2#隧道連接處,先期發(fā)現(xiàn)該處靠近橋臺兩側路肩封閉層及水溝外側變壓器處封閉層有下沉開裂現(xiàn)象,經過多個雨季后,發(fā)現(xiàn)與橋臺連接的路基樁板結構下部土體出現(xiàn)脫空;臺后樁板結構靠臺背節(jié)段下部土體沉陷,脫空區(qū)間3×10 m左右,脫空厚度北側30 cm左右,南側60 cm左右。另一側臺后樁板結構靠臺背節(jié)段下部土體沉陷,脫空區(qū)間3×10 m左右,脫空厚度平均30 cm左右。
2 原因分析
2011年9月鄭西客專賀家莊隧道與富村2#隧道間樁板結構下土體在連續(xù)降雨(2011年9月4日至9月18日,三門峽地區(qū)遭遇連續(xù)不斷強降雨,降雨持續(xù)時間長、范圍廣、雨量大,為三門峽市1957年有氣象降雨量記載以來最大一次,最大降雨量311.2 mm)后出現(xiàn)流失,隧道出口至臺前坡腳發(fā)生開裂、下沉變形,邊溝開裂下沉,雨水無法有效排入自然溝壑,大量雨水下滲到樁板下土體流失直至板下脫空。
3 病害整治方案
(1)首先立即對樁板結構及軌道板錐體和擋墻進行連續(xù)沉降及變形觀測。沉降觀測工作持續(xù)至施工完成后沉降穩(wěn)定。在施工期間的出現(xiàn)突然變化立即報告有關部門。(2)及時對開裂及破損的防排水設施及坡面進行修補,保證排水暢通,降雨期間鋪設彩條布作為臨時排水措施,保證汛期臨時排水的通暢,不因施工期間的降水造成新的病害或已有病害的破壞加??;接長排水溝,將降水迅速引排如自然溝渠,避免造成板下積水。(3)施工前與各專業(yè)部門簽訂安全協(xié)議并進行梳理該段范圍內各類電纜并臨時挪移、遷改、割接安放加以保護,保證安全及保證行車。(4)設置臨時隔離網和防護網。于施工范圍內側(樁板結構承臺板外邊緣)設置臨時隔離柵欄,臨時隔離柵欄設置與鄭州鐵路局工務部門協(xié)調,保證運營及施工安全;按照鐵路規(guī)定和警務區(qū)要求在施工范圍外側設置臨時防護柵欄,設置作業(yè)門,24 h防護,做好施工進出網登記。(5)清理樁板結構板下軟弱土體,及時對脫空部位進行粗骨料或吹沙填充處理,在填充層中部埋設花管注入M30水泥砂漿,盡可能保證樁板下全斷面密實;注漿壓力為0.1 MPa。第一次注漿完成7天后檢查板下注漿效果,當板底還有空隙時,應在板底進行靜壓補注漿。(6)在橋臺臺前下半坡設計一排錨固樁,錨固樁截面采用1.5 m×1.75 m的矩形截面,樁長14 m。樁間跑(中~中)5.0 m,樁身采用C30混凝土灌注。鎖口、護壁采用C20混凝土澆注。錨固樁施工完畢后,對原拱形骨架護坡局部破損地段及時進行修復,并按原施工圖紙做好截排水工程。待抗滑樁樁身混凝土到達設計強度30 MPa后,對路基邊坡和錐體進行注漿加固。(7)利用天窗時間將電纜槽及隧道內預留的光電纜拉出至隧道外橋上,將水害橋上的光纜移到臨時搭成的安全支架位置,并用鋪鋼筋混凝土槽進行防護。待站前專業(yè)鐵路兩側光電纜恢復后,再把各光電纜回遷至電纜槽內;對板下路基填土進行注漿加固處理,注漿實施前應進行適應性工藝試驗。
4 主要施工工藝及方法
4.1 抗滑樁的施工
(1)抗滑樁開挖前的準備工作。
抗滑樁平面位置應按圖紙放樣,開挖中心應核對畫面情況,如其實際位置與圖紙出入較大時,通過變更設計處理,實際樁底高程報監(jiān)理工程師會同設計單位現(xiàn)場檢查確定。整平孔口地面,做好樁區(qū)地表截、排水及防滲工作。孔口地面上加筑30 cm以上的圍埂。設置好對滑坡變形,移動的觀測設施。
(2)開挖。
分節(jié)開挖,每節(jié)高度控制在0.6~2.0 m,挖一節(jié)立即支護一節(jié),分節(jié)不設在土石變化和滑床面處??紫虏僮魅藛T不超過兩人,必須戴安全帽。
(3)護壁支護用就地灌注混凝土,灌注前清除浮土。護壁厚度按圖紙規(guī)定執(zhí)行。護壁混凝土模板的支架于灌注后24h拆除,開挖在上一節(jié)護壁混凝土終凝以后進行。在圍巖松軟破碎和有滑動面的節(jié)段,在護壁內順滑坡方向用臨時橫撐加強支護,并注意觀察其受力情況,及時進行加固;當發(fā)現(xiàn)橫撐受力變形,破損失效時,孔下施工人員必須立即撤離。
(4)樁身混凝土。
灌注前,檢查樁孔斷面尺寸,鑿毛護壁,做好安置鋼筋的放樣。鋼筋采取預制成籠,再樁孔內搭接,控制搭接不設在土石分界和滑動面處。鋼筋籠制作,搭接要求按技術規(guī)范的有關規(guī)定辦理。灌注混凝土必須連續(xù)作業(yè),保證符合技術規(guī)范有關規(guī)定,如因故中斷灌注,其接縫面作特殊處理,嚴禁施工縫在滑動面上。在施工中有滑動跡象,采取加快施工進度和采用速凝和早強混凝土的措施。樁柱上或樁間支擋結構與相鄰的擋土,排水、防滲等設施與抗滑樁正確連接,配套完成。
4.2 水泥土施工
三七灰土、級配碎石混合料采用人工或機械進行拌和,同時隨時消除土壤的土塊。按預定配合比在施工場地上拌制混合料?;旌狭习韬途鶆颍WC混合料中不含有大于10 mm的土塊,并使混合料的組成和含水率達到規(guī)定的要求。
整改采用人工作業(yè)方法,根據技術標準松鋪厚度,混合料先初平,后精平,混合料應全斷面均勻攤鋪,攤鋪完成后采用人工小夯機重新整平夯實,達到規(guī)定壓實度。
4.3 混凝土施工
采用商品混凝土,按設計厚度進行攤鋪或進行模內澆筑,振搗器搗固密實,表面壓光,對伸縮縫用瀝青浸制麻筋進行處理。
4.4 注漿施工
結合兩側橋臺后路基地形和高度情況,攪拌機、發(fā)電機、水車、注漿用材料分別放置于0號臺下及4號臺上平臺處,注漿泵及儲料筒放置于臺下及臺上平臺,水泥砂漿攪拌后傾倒于攪拌機前儲灰筒,通過泥漿泵及管道打入注漿泵儲料筒,按照注漿參數進行注漿,待護錐裂縫處水泥漿冒出后停止,待水泥漿凝固后再反復循環(huán)進行注漿,待到注滿高度后,對空隙封閉,嚴格按照設計圖中的注漿孔布設要求進行布置,對注漿孔進行壓力注漿,待壓力達到0.3 MPa充滿空洞后注漿完畢,最后用C25混凝土填塞洞口密實,清理場地。
(1)注漿孔布置方式:左右兩側各布設4排,注漿的深度為路肩下10 m,寬度12 m,范圍約為15.5 m。在線路左線中線左側5.25 m處設置第一排孔,左線中線左側5.75 m處設置第二排孔,在左線中線左側6.25 m處第三、第四排孔;在線路右線右側5.25 m處設置第五排孔,右線中線右側5.75 m處設置第六排孔,在右線中線右側6.25 m處第七、第八排孔。每排孔中間距為0.5 m,保證板下路基范圍的空洞全部加固。
(2)注漿方法:路基樁板結構下脫空部分采用自流無壓注漿;板下路基采用滲透或壓密注漿工藝。
注漿原則;首先進行現(xiàn)場注漿工藝性試驗,注漿壓力控制在0.3 MPa以內,機械成孔;第一排注漿壓力采用0.1 MPa,第二排注漿壓力采用0.13 MPa,第三排0.24 MPa,第四排注漿壓力采用0.3 MPa。
(3)注漿材料及配合比:標號為摻入速凝劑的M30水泥砂漿,注漿材料為水泥、粉煤灰,水灰比0.9,水泥、粉煤灰質量比=1∶4,注漿液的凝固時間控制在20~30分鐘內凝結,第一排、第二排、第五排及第六排控制在15分鐘以內。
(4)注漿壓力控制:注漿范圍內于第一排、第五排預埋PVC管,并采用土工布封口,PVC管與注漿孔錯開布置,斜向70度施作,長7.5 m。注漿時,應加密觀測,嚴格控制注漿壓力,保證注漿質量,防止線路隆起,當預埋PVC管出現(xiàn)冒漿時,應停止注漿。
5 施工安全管理措施
5.1 確保人身安全的管理措施
(1)加強對員工的安全教育,增強安全意識,提高防范能力。(2)嚴格按照有關勞動保護法律、法規(guī)和鐵道部有關勞動保護條例、規(guī)定及業(yè)主的有關安全生產的要求執(zhí)行,確保安全生產。(3)所有員工上崗前做到按規(guī)定進行崗前培訓,持證上崗,遵章守紀,嚴格按照操作規(guī)程、規(guī)則作業(yè),嚴禁違章指揮、違章作業(yè)。(4)特殊工種重點培訓,未經培訓合格的非專業(yè)人員不從事本崗位工作。復雜工序的作業(yè)做好組織工作,密切配合,統(tǒng)一指揮、協(xié)調。(5)對各班組簽定安全協(xié)議,實行安全風險抵押金制度,實現(xiàn)安全管理時時警惕,安全責任人人承擔。(6)施工現(xiàn)場設置醒目的安全警示標志和可靠的防護設施,必要時設專人防護,完工后未經專職安檢員檢查許可,任何人不準擅自撤掉安全防護標志、設施和人員。(7)所有作業(yè)人員崗前不許飲酒,酒后不準上崗。(8)加強對員工的勞動保護,配齊配足個人勞保用品,并定期進行全員體檢。(9)經常性進行安全知識的培訓、考核,不合格者不安排上崗,違章者嚴肅處理,并按照“三不放過”的原則進行操作。
5.2 進入網內安全措施
(1)嚴格遵守高鐵施工管理的各項要求,嚴格執(zhí)行進出網確認制度,嚴格按照當天的施工范圍和時間進行施工,嚴禁超范圍、無計劃作業(yè)。(2)施工機具及人員施工時要遠離四電設備1 m以上,保證施工地段工務及四電設備安全,嚴禁施工對設備造成損壞,一旦對四電設備及工務設備有損傷時要及時通知現(xiàn)場工務及四電防護人員及時進行處理。(3)按規(guī)定配備防護備品,由培訓合格的人員擔任防護員,否則不準施工。(4)進網前半小時必須及時通知警務區(qū)施工的時間、地點及內容,在警務區(qū)防護人員登記后,進入防護柵欄施工。在施工天窗點結束前半小時,將人員、機具、材料全部撤至防護柵欄以外,并派專人進行清點及看守,確保行車安全。(5)在施工前對所有人員進行安全教育和技術交底,要求參加施工全體成員明白此次施工中的安全要求和技術要求,對施工中的關鍵環(huán)節(jié)指派經過培訓合格的專業(yè)人員現(xiàn)場盯控,確保施工安全。(6)施工現(xiàn)場按照規(guī)定配備搶險機具和搶險車輛,配備有專業(yè)搶險隊伍,當發(fā)生危及行車安全的問題和隱患時必須保證機具、車輛狀態(tài)良好。(7)自覺遵守高鐵安全管理各項規(guī)定,按規(guī)定施工現(xiàn)場設置專職防護員,對參與施工的人員配備必須的勞動保護用品。(8)嚴格按照工務段要求,服從工務段現(xiàn)場人員指揮,嚴格遵守《鐵路營業(yè)線安全施工管理辦法》(第237號文)《鐵路營業(yè)線安全施工管理實施細則》(第165號文)的相關規(guī)定及要求。(9)施工時需要機械上場施工時,機械只能在線路安全保護區(qū)外進行施工,嚴禁進入安全保護區(qū)內施工,且所有作業(yè)材料、機具均嚴禁放置在道床板范圍內。(10)施工作業(yè)時,和工務段派駐現(xiàn)場防護人員一起做好防護工作,杜絕意外事故發(fā)生。
6 施工效果及體會
(1)對于高邊坡短隧道之間樁板結構設計病害治理是有效的,及時消除了洞口樁板結構對行車安全的隱患。(2)施工中必須嚴格按既有線相關規(guī)定組織施工是確保運營最有效的安全手段。(3)短隧道群樁板結構設計理念已經成為高速時代的產物,規(guī)避了大型機械作業(yè)風險,對施工便利、環(huán)境保護具有一定積極作用;但設計還需參考病害后補強設計進行加強,確保運營安全。
參考文獻