500 kV 输电线路跨越高速铁路施工实践

孙伟军， 吴尧成， 姚耀明， 张 弓， 汪国林

（1.浙江省送变电工程公司，杭州 310016； 2.浙江省电力公司，杭州 310007）

电力施工

500 kV 输电线路跨越高速铁路施工实践

孙伟军1， 吴尧成1， 姚耀明2， 张 弓1， 汪国林1

（1.浙江省送变电工程公司，杭州 310016； 2.浙江省电力公司，杭州 310007）

嘉兴电厂—汾湖 500 kV 输电线路工程建设中需跨越已运营的沪杭高速铁路， 施工单位浙江省送变电工程公司根据跨越档参数，在分析不同跨越架适用条件的基础上，进行跨越架和封顶网形式设计及强度计算，制定了封网施工程序与安全技术措施。通过创新应用自立式跨越架并结合全封闭绝缘封顶网方案， 顺利完成了浙江省首例 500 kV 输电线路在高速铁路的跨越施工。

输电线路；高速铁路；跨越；自立式跨越塔架；全封闭绝缘封顶网；施工技术

嘉兴电厂—汾湖 500 kV 输电线路工程是嘉兴电厂三期送出工程，与已建成投运的嘉王5418 线同杆 双回路 建 设 ， 导 线 选 用 4×JL/G1A-400/35。 线路架设过程中需在浙江嘉兴境内跨越已运营的沪杭高速铁路， 跨越点里程 K95+137。沪杭高速铁路设计时速 350 km， 行车密度平均约 5 min 一趟， 与普通铁路相比， 行车速度快、发车密度大、安全要求高，社会关注度大。铁路线采用全封闭、全立交设计，铁路部门只允许电力部门在每天 0∶00～4∶00 进行施工， 跨越施工难度非常大。因此，如何安全、顺利地完成对高速铁路的跨越，是工程能否如期投运的关键。

1 跨越断面参数

跨越档为 131 号-132 号塔， 跨越档距 432m，与铁路交叉角 77°， 跨越点处铁路轨顶高 6.3 m，全高 14.3m， 宽 14.6m， 跨越断面参数见图1。

2 跨越架形式的确定

输电线路跨越高速铁路在浙江尚属首次，既无国家或行业技术标准可循，也无成熟的施工经验，因此必须借助跨越架空输电线路、普通铁路、高速公路方面的经验进行研究分析。

（1）无跨越架形式是利用跨越档的两基跨越塔作支承，在两基跨越塔之间架设封顶网，技术和经济上有明显优势，理论上应优先采用。但由于本工程两基跨越塔为已建成投运的铁塔，因高度限制不满足无跨越架封网要求，故无法采用。

（2）金属结构架形式的架体稳定完全依赖四侧拉线，无论采用整体起立还是分解吊装，在架体组立过程中理论上存在倒杆的可能，因此架体距高速铁路的距离必须大于倒杆距离。受现场地形限制，不满足拉线打设条件，也无法采用。

（3）小钢管、毛竹跨越架在跨越小电压等级线路时比较常用，架体由许多小钢管、毛竹组合而成，单根构件的抗弯和抗压能力均较小，跨越架整体强度与稳定性较低， 当搭设高度超过 20 m、 跨距超过 60 m 时， 跨越成本与安全风险倍增，故不宜采用。

（4）自立式跨越塔架由专业单位设计和加工，主要优点有：稳定性好，机械强度高；可根据跨距的大小和跨越线路的长度自由调节铁塔高度和横担长度；可在不打设反向拉线的情况下承受恶劣气候条件（大风、 覆冰）和施工意外时的叠加载荷；可重复多次利用，安全性好。

为确保高速铁路运行的安全，经综合分析，最终选用自立式跨越塔架形式。

3 自立式跨越塔架结构及封顶网形式

自立式跨越塔架呼称高度可在 18～45 m 之间调节，横担长度可在 24～32m 之间调节。本工程选用的A，B两基跨越塔架具体结构参数见图2。 B 型跨越塔结构与 A 型完全相同，安装时只需将塔头整体翻转 180°即可。

封顶网由承载索、绝缘网、滑轮、撑杆、拉网绳和封网绳等组成，施工布置如图3所示。4根承载索均选用 Φ14mm×65m 的迪尼玛绳， 绝缘网由 8m×8m 的标准网组合而成，每5张标准网组成 1 张 40m×8m 的大网， 每隔 2m 设 1 只承网滑轮，将网挂到承载索上。每隔8m设1根Φ50的绝缘撑杆， 撑杆连同绝缘网通过承杆滑轮挂在承载索上。撑杆由玻璃钢材料制作，其作用是保持封顶网的有效宽度，防止封顶网中间出现缩拢现象。绝缘网利用端角上的2根拉网绳和2根封网绳固定在跨越塔架上，约束绝缘网纵向滑移。 6根拉网绳和 6根封网绳均选用 Φ14的锦纶绳， 长度分别为 75m 和 15m。

4 承载索强度计算

4.1 正常工作状态张力

封顶网安装后，在空载的承载索上附加绝缘网、网撑、滑轮等，其水平张力也相应地由空载张力 H1过渡至正常工作张力 H2。

对斜抛物线状态方程式作简化处理后，得到H2的计算式如下：

式中： H2为绝缘网安装后的承载索水平张力； l为档距； ω1是承载索单位长度重力， 为 1.51 N/m；S 为承载索的净截面面积， 取 118.557mm2； E 为承 载 索 迪 尼 玛 绳 的 弹 性 模 量 ， 取H1为承载索未安装绝缘网时的水平张力， 取3 600 N； K2为挂置封顶网后封顶网对跨越档承载索长度 的 增 大系数，2和 K21按式（2）、 式（3）计算。

图1 跨越档断面参数

式中： a1为自承载索悬挂点至封顶网起点的距离， 取 18m； a2为自承载索悬挂点至封顶网终点的距离， 取 58m； ω2为承载索叠加绝缘网及附件后单位长度的重力， 经计算， ω2=24.3 kg/m。

将已知条件代入式（1）-（3）后，利用 Excel程序渐次逼近法， 可计算得到 H2为 9 050 N。

4.2 事故状态张力

当导线落到封顶网上时，封顶网将增加导线的匀布载荷，此时状态方程式为：

图2 自立式跨越塔架结构

图3封网施工布置

式中：H3为导线落于封顶网上时承载索的水平张力； K3为导线落于封顶网时， 封顶网长度范围内导线重力对跨越档承载索长度的增加系数，K3= K32-K31， K32和 K31计算式为式（5）和（6）；K4为导线落于封顶网时，封顶网起止点导线集中荷载对跨越档承载索长度的增大系数， K4=K41+K42，K41和K42的计算式为式（7）和（8）。

式中： ω23= ω2+ ω3， ω3为承载索 承 载落 于封 顶 网范围内的导线单位长度自重力， 取 13.23 N/m； p1为封顶网起点处导线的集中荷载， 取 529 N； p2为封顶网终点处导线的集中荷载， 取 529 N。

将已知条件代入式（4）-（8）后， 利用 Excel程序渐次逼近法，可计算得到事故状态承载索的水平张力 H3为 14 140 N。

4.3 安全系数

载承索的安全系数 KZ为：

式中： TP为 φ14 迪尼玛绳的破断拉力， 取 180 000 N。

由式（9）可判定封顶网承载索抗拉强度符合要求。

5 封网施工及跨越架线

5.1 封网施工程序

（1）确认被跨高速铁路接触网已停电后方可进行封网作业。首先用抛绳器横跨高速铁路临空放通 1根 φ2韩国丝， 由 φ2韩国丝牵引 1根 φ4迪尼玛绳，再由 φ4迪尼玛绳牵引 2根 φ8迪尼玛绳，放通后为作为循环绳使用。

（2）利用循环绳来回牵引， 完成 6 根拉网绳的展放，放通后两端临时锚固在跨越塔架上。用相同的方法展放4根承载索，放通后B塔端用40 kN 卸扣锁入铁塔挂孔， A 塔端用卸扣连接φ15×50 m 钢丝绳， 经过 50 kN 支承滑车引至地面， 与 50 kN 链条葫芦、 160 kN 钢板地锚连接。

（3）承载索锚固后开始挂网，绝缘网在地面完成组装后，吊至B塔横担上并展开，绝缘网首端两个边角连接拉网绳，然后将承网滑轮逐个安装到承载索上，同时在A塔侧同步牵引6根拉网绳，使并排的3张网同步向A塔方向移动。当所有滑轮安装完毕后，在网的末端两边角连接封网绳，然后将网拉至铁路正上方，并用拉网绳和封网绳将网锚固在A，B塔横担上。

5.2 跨越架线程序

（1）跨越高速铁路的放线段为 129 号-132 号塔， 长度 1.172 km。 张力场设在 129 号塔小号侧，牵引场设在 132 号塔大号侧。 导线采用“1 牵 4”张力放线形式。

（2）为提高放线效率， 在高速铁路完成封网前， 用小牵引机将□20牵引绳从张力场牵至 B塔并临时锚固， 再人工将□13导引绳从牵引场放至 A 塔并留足 80m 余线。

（3）高速铁路封网完成后， 利用 φ8 迪尼玛循环绳将□13导引绳的余线引过封顶网， 然后与 B塔处的□20牵引绳连接并升空。

（4）用大牵引机将□20 牵引绳牵至牵引场，最后利用□20牵引绳牵引 4根导线。

6 施工照明方案

由 于 跨 越 施 工 安 排 在 凌 晨 0∶00～4∶00 进 行 ，因此跨越点与整个放线段须设计周密、可靠的照明方案，确保各施工操作点都有足够的照明。

（1）施工照明由专业小组负责布置、 维护与管理，所有照明设备在封网施工前完成安装、调试。

（2）两基跨越塔架顶分别设置 4 盏 400W 投光灯， 塔架下方地面上分别设置 1盏 4 kW 全方位移动照明灯塔（灯杆高度达 10m）， 用于封网施工照明，跨越档照明灯布置见图5。

（3）高速铁路两侧分别布置 2 盏 2 kW 全方位自动泛光灯（灯杆高度达 4.5m）， 用于监测封顶网对铁路的净空距离。

图5 跨越档照明灯布置

（4）129 号-132 号铁塔和高速公路跨越架各布置 2 盏 400W 投光灯， 用于登高和高处作业照明。

（5）放线段沿线每 100 m 设置 1 盏 2 kW 全方位自动泛光灯，用于放线和巡线照明。

（6）牵引场和张力场各设置 6 盏 400W 投光灯，用于场地和牵张设备的照明。

（7）所有夜间施工人员在安全帽上配置微型头灯，用于个人移动照明； 现场配备 6台 35W泛光灯（由蓄电池供电）， 作为应急照明。

7 主要安全技术措施

（1）封网作业过程中，保证所有索绳不磨及高速铁路接触网。封网完成后，承载索的地面锚固点设专人 24 h不间断看护。

（2）封顶网的支承滑车和链条葫芦均打设保险，当日未完成挂线的导线在临时锚固点打设保险，直线塔附件安装和耐张塔挂线过程中必须打设保险。

（3）为尽可能缩短跨越施工时间， 合理选择牵、张场地，避免在放线过程中出现转向或环形而影响施工效率。

（4）导线定长制作， 减少放线过程中导线换盘与液压操作的环节，提高放线效率。

（5）为使放线作业更加安全可靠， 将导线牵引网套改成液压牵引管连接；牵引走板涂反光漆，以便夜间监测。为更好地消除感应电，在跨越档两端放线滑车上装设特制接地滑车。

（6）为减少锚线、 升空等环节， 导线耐张线夹的压接操作直接在耐张塔上进行。压接前在铁塔上设置压接平台，为夜间施工人员的安全提供可靠保障，并确保液压连接质量。

（7）为减轻施工人员夜间疲劳， 应保证作业人员白天有充足的休息时间。

8 结语

在我国，高速铁路投运时间还不长，高速铁路的安全备受社会关注，输电线路跨越高速铁路的施工尚无国家或行业标准可循。电力施工单位在跨越方案设计中坚持“安全第一”原则，创新应用自立式跨越塔架结合全封闭绝缘封顶网方案，完成了浙江省首例 500 kV 输电线路的高速铁路跨越施工，经现场检验，效果良好。

[1]TB 10621-2009 高 速 铁 路 设 计 规 范 （试 行 ）[S]．北 京 ： 中国铁道出版社，2010.

[2]GB 50090-2006 铁路 线 路 设 计 规 范[S]．北 京 ：中 国 计 划出版社，2006.

[3]TB 10008-2006 铁 路 电 力 设 计 规 范[S]．北 京 ：中 国 铁 道出版社，2007.

[4]DL 5009.2-2004 电 力 建 设 安 全 工 作 规 程 ，第 2 部 分 ： 架空电力线路[S]．北京：中国电力出版社，2005.

[5]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京：中国电力出版社，1999.

[6]李庆林.架空送电线路跨越放线施工工艺设计手册[M].北京：中国电力出版社，2010.

[7]张 弓 ， 孙 伟 军. 特 高 压 工 程 安 全 管 理 创 新 与 实 践[J].电力建设，2009，30（S）∶143-145.

（本文编辑：龚 皓）

Construction Practice of 500 kV Transm ission Line Crossing Over High Speed Railway

SUNWei-jun1， WU Yao-cheng1， YAO Yao-ming2， ZHANG Gong1， WANG Guo-lin1
（1.Zhejiang Electric Transmission and Transformation Engineering Corporation， Hangzhou 310016， China；2.Zhejiang Electric Power Corporation， Hangzhou 310007， China）

Jiaxing Power Plant-Fenhu 500 kV transmission line project under construction needs to cross over Shanghai-Hangzhou high speed railway in service.Based on the analysis of the applicable conditions of different crossing structures， the construction enterprise carries out the form design and strength calculation of crossing structures and crossing protection nets according to the parameters of crossing span， and stipulates the protection net construction procedures and safety technologymeasures.Innovative combined application of the self-supporting crossing tower and the fully enclosed insulated crossing protection net is implemented to complete the first 500 kV overhead transmission line crossing over the high speed railway successfully in Zhejiang province.

transmission line； high speed railway； crossing； self-supporting crossing tower； fully enclosed insulated crossing protection net； construction technology

TM752

： B

： 1007-1881（2011）12-0083-05

2011-06-09

孙伟军（1977-）， 男， 浙江青田人， 工程师， 一级注册建造师，注册安全工程师，从事输电线路施工技术管理工作。