并联法测试双块式无砟轨道道床板钢筋绝缘电阻

高 祁 刘镇华

中交四航局珠海工程有限公司

1 前言

目前我国钢轨中的电路采用交流供电，双块式无砟轨道结构布置中钢轨距离无砟轨道道床板钢筋网的距离较近，如果道床板中钢筋网存在闭合回路，则钢轨的感应电磁场会在此钢筋闭合环中造成磁通量的变化，形成钢筋闭合回路电流。最终影响钢轨中轨道电路的传输距离。

本文以珠机城际铁路前山水道特大桥CRTS I型双块式无砟轨道道床板施工为依托，技术人员为缩短道床板钢筋的绝缘测试时间，提高工效。通过对道床板钢筋网绝缘测试技术及绝缘电阻测试仪进行认真研究，最终提出用并联法对道床板钢筋网绝进行测试。希望以后能对类似无砟轨道工程道床板施工起到借鉴作用。

2 工程概况

珠机城际前山水道特大桥CRTS I型双块式无砟轨道标准道床板长宽高6.4m×2.8m×0.26m，由上下两层钢筋网片组成，纵向钢筋采用Φ20钢筋，其中底层10根，顶层9根。横向采用Φ16，底层横向钢筋30根，顶层横向钢筋26根，限位凸台处采用14根Φ12钢筋。

3 CRTS I型双块式无砟轨道道床板钢筋绝缘绑扎及测量要求

3.1 无砟轨道道床板钢筋绝缘绑扎

道床板结构内纵横向钢筋节点采用小型绝缘塑料卡绝缘,在道床板混凝土浇筑前应进行轨道电路传输距离的测试检查,以满足轨道电路传输距离的要求。

无砟轨道道床板顶层钢筋中三根纵向钢筋和一根横向钢筋作为接地钢筋，其它钢筋为非接地钢筋。接地钢筋与非接地钢筋及其它非接地钢筋之间交叉时均应进行绝缘处理。双块式无砟轨道道床板钢筋绑扎采用的绝缘卡扣的体积电阻率不小于1.0×1014Ω·cm，在绑扎钢筋时将绝缘卡的上下卡口卡入尺寸相对应的钢筋上，再将卡带收紧，剪掉多余的部分，即完成绑扎。如图1所示。

图1 道床板底层钢筋绝缘绑扎图

3.2 无砟轨道道床板钢筋绝缘测试要求

待所有钢筋绑扎完成后，采用绝缘电阻测试仪对每一钢筋绑扎点进行测量，在500V电压下测量结果均不小于2MΩ。

4 传统电阻测量方法

4.1 测量方法

将绝缘电阻测试仪的正负极测试夹子分别与道床板的每一横纵钢筋绑扎点两侧进行夹紧，根据仪表数据是否≥2MΩ判断该绑扎点是否绝缘。

4.2 传统测量道床板电阻存在的缺陷

在高速铁路无砟轨道绝缘测试施工过程中，以6.4m 长标准板为例，如果按照传统方法测绝缘电阻要每一板都要测量788次，需要耗费大量的时间及人力。如图2（R1、R2、R3、R4……代表纵横钢筋绑扎点电阻值）。

图2 传统法测试钢筋绝缘电阻示意图

5 并联法测试绝缘电阻

5.1 测量方法

5.1.1 准备工作

准备好的7m、3m带测试夹子的铜测试线（测试线直径、材质规格与绝缘电组测试仪测试线相同）各1条、电阻测试记录本、绝缘电阻测试仪（兆欧表）1台。

5.1.2 测量结果要求

使用绝缘电阻测试表分别与7m、3m长铜测试线及纵横向钢筋可靠连接，如能使绝缘电阻测试仪测得结果达到设计要求≥2MΩ时，则证明各层钢筋的绝缘性能符合要求。

5.1.3 测试方法

按钢筋布置间距设置测试夹子分别使上层纵向钢筋、上层横向钢筋并联，上层钢筋测试结束后调整铜测试线依次测试上层纵向钢筋与下层横向钢筋并联、下层纵向钢筋与上层横向钢筋并联、下层横向钢筋与下层纵向钢筋进行并联进行测试。在并联过程中注意两根铜测试线之间要有效绝缘处理，不能有任何搭接。

当所测得的电阻值不满足要求时，则进行钢筋绝缘排查并相应地拆掉一个测试夹子，把一根钢筋排出并联系统，再次进行测试，若满足≥2MΩ的要求，则在被排出的钢筋上去寻找绝缘不到位的地方。依次这样循环几次，直到找到所有纵横钢筋绝缘绑扎不到位之处。

5.2 并联测量原理

并联法测电阻依据的原理就是并联电路的总电阻一定比任何一个并联电阻的电阻值小。用两根不同长度的铜测试线把需要测的横纵向钢筋分别连接在一起，相当于把所有纵横钢筋的绑扎点绝缘卡扣并联，再将两根铜测试线上分别接至在500V电压下绝缘电阻测试仪（兆欧表）的正负极上，测出的就是所有绑扎点绝缘卡扣并联的电阻总阻值，只要绝缘电阻测试仪（兆欧表）显示的电阻值大于2MΩ，则表明每个并联线路中的绑扎绝缘卡扣的电阻值均≥2MΩ，满足设计要求。并联法测试钢筋绝缘电阻法示意如图3所示。

图3 并联法测试钢筋绝缘电阻示意图

以最简单的示例来阐述并联法的原理，纵横钢筋绑扎可看作是一个“井”字形钢筋网片，所有接点均用绝缘卡扣连接，用并联法测电阻，画出等效电路图如图4所示。

图4 等效电路图

由并联电阻计算公式可得：

用并联法测得的电阻为R总，根据并联电路计算公式得出R总小于R1、R2、R3、R4中的任何一个电阻值。因此，只要我们测得的电阻值R总大于2MΩ，则可以得出R1、R2、R3、R4每一个电阻值都大于2MΩ。

5.3 误差分析

并联法测试钢筋绑扎绝缘卡扣电阻对测试数据造成的误差影响大致有：道床板钢筋自身电阻、电阻测试仪铜测试线电阻、测试夹子和道床板钢筋的接触电阻。

根据电阻率与电阻阻值大小的有何关系：当电阻的长度和截面积相同时，电阻的阻值与电阻率成正比。导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比。

电阻计算公式：

其中：

R——电阻值，单位Ω；

p——电阻率，常数，根据材料不同而变化，单位Ω·m；

L——长度，单位m；

S——横截面积，单位m2；

5.3.1 道床板钢筋自身电阻影响。以长6.4m，宽2.8m 的标准板来计算其中所有钢筋的总阻值。通过《金属材料化学成分与力学性能手册》查表可知，钢筋的电阻率常数：

纵向钢筋总长125.4m，横向钢筋总长164.08m，Φ20 钢筋横截面积0.0003142m2，Φ16钢筋横截面积0.0002011m2。由此可计算出一块标准板中的钢筋最大电阻值为0.118Ω。

5.3.2 电阻测试仪铜测试线电阻影响查表可知铜的电阻率为：

直径为2.5mm的两根铜测试线的电阻：7m长的铜测试线为0.02425Ω，3m长的铜测试线为0.01039Ω。两根铜测试线的电阻之和为0.03464Ω。

5.3.3 测试夹子和道床板钢筋的接触电阻影响

根据GJB 101—86《小圆形快速分离耐环境电连接器总规范》可得铜测试线和钢筋接触电阻约为0.015Ω。

5.3.4 并联法测试电阻对测试数据误差分析

一块道床板如果出现有钢筋绑扎绝缘卡扣不达标的情况，则该条电路中最大电阻只考虑道床板钢筋电阻、电阻测试仪铜测试线电阻、测试夹子和道床板钢筋的接触电阻这三项电阻值之和（不考虑绝缘卡扣电阻），即：

R=0.118+0.03464+0.015=0.1676Ω

通过上述并联电阻计算公式得出该电路总阻值小于0.1676Ω，则绝缘电阻测试仪（兆欧表）显示电阻读数几乎为0Ω。（1MΩ=106Ω）

5.4 并联法测试道床板电阻相比传统测试方法的优点

5.4.1 缩短施工时效

根据现场统计，如使用传统方式进行电阻测试，以6.4m长标准板为例，如果按照传统方法测绝缘电阻要每一板至少需要1.5小时，而且因为测试点数目太多会存在漏测情况出现。如使用铜测试线（并联）法进行电阻测试时间将缩短至约为5分钟一块道床板，而且测试线会覆盖全部纵横钢筋的绑扎绝缘卡扣点。为下道工序施工节约大量时间。

5.4.2 减少施工人员及测试工装投入

并联法测试钢筋绝缘电阻较传统方法至少节约2～3 套工装。大大的减少施工技术人员及设备的投入。

5.4.3 提高了对成品钢筋的保护

使用并联法测试道床板钢筋电阻绝缘与传统测试方法相比，减少对钢筋骨架的踩踏及污染。

6 结论

本文对高速铁路CRTS I型双块式无砟轨道道床板施工采用传统钢筋绝缘电阻测试方法和并联测试钢筋绝缘电阻方法进行了较为详细的描述，通过对比指出传统测试方法的缺点，阐明并联测试道床板钢筋绝缘电阻方法的优势，为无砟轨道道床板钢筋绝缘测量工作提供了一个崭新的思路、方法，大大提高了双块式无砟轨道道床板施工工效。