丁晉春

(中鐵電氣化局第一工程有限公司,100070,北京∥高級工程師)

防止雜散電流的產(chǎn)生和預防雜散電流危害的工程,即為防迷流工程。通過對雜散電流的監(jiān)測為防迷流提供數(shù)據(jù)依據(jù),是雜散電流防護的基礎工程。我處自施工上海軌道交通3號線和5號線防迷流工程開始,一直注重防迷流工程監(jiān)測系統(tǒng)設備的安裝和測試研究,總結出了一套施工方法,包括參比電極的安裝、接線盒的安裝、電位測量箱的安裝等。

對于軌道交通線雜散電流的防護,我國現(xiàn)階段還沒有施工和設計標準。因此,在確定參比電極的形狀和大小時,施工單位應依據(jù)現(xiàn)場實際情況,充分考慮軌道交通線高架橋、隧道盾構、地下車站等位置結構的不同,向設計方提供現(xiàn)場安裝位置的結構情況,一起研究符合現(xiàn)場安裝的參比電極,保證施工時能順利地安裝操作。

1 工法特點

(1)該工藝方法具有系統(tǒng)性,適用于城市軌道交通系統(tǒng)地面段區(qū)間、高架橋區(qū)間、隧道區(qū)間、車站等的參比電極、電位測量箱、接線盒的安裝。

(2)使用專項工具(水鉆),對工程質(zhì)量有較高的保證。

(3)施工作業(yè)面大,在參比電極、接線盒等設備安裝時,可合理安排人員、工機具的使用,提高工程效率,保證施工安全。

2 使用范圍

(1)使用于城市軌道交通直流供電系統(tǒng)中,對雜散電流防護監(jiān)測系統(tǒng)中高架橋區(qū)間、隧道盾構區(qū)間、車站等位置的雜散電流的監(jiān)測電極(Cu-CuSO2參比電極)的施工安裝。

(2)使用于城市軌道交通直流供電系統(tǒng)中,對雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)軌道電位測試端子、排流銅端子、結構鋼筋端子的接線電連接,接線盒、電位測量箱的安裝。

3 工藝原理

(1)在采用直流供電制式的城市軌道交通雜散電流防護系統(tǒng)中,利用參比電極對軌道電位測試端子、排流銅端子、結構鋼筋端子等位置的電位進行測量,確定雜散電流的多少,可為雜散電流的防護提供依據(jù)。雜散電流監(jiān)測是電位分析法的具體應用。電位分析法是利用化學電池內(nèi)電極電位與周圍溶液或環(huán)境中某種組分濃度的對比關系,實現(xiàn)電位的定量測定。在測量電位時,選取的一支電極電位值恒定的、提供測量電位標準的電極稱為參比電極。

(2)本工藝介紹的參比電極(Cu-CuSO2參比電極),在上海市城市軌道交通中已廣泛應用。參比電極本身具有吸水能力,一次吸水后可連續(xù)正常工作3個月,在自然環(huán)境中一般依靠自然雨水來滿足工作需要。因此,在安裝時依據(jù)參比電極的安裝位置,采取了相應的措施。高架橋參比電極一般安裝在高架區(qū)間走行軌的外側橋面,在安裝時采用降阻材料填充底部和細紗填充縫隙,使參比電極在有雨水時充分吸水,保證自然環(huán)境中的正常工作。地下車站一般安裝在走行軌道外的側墻上。隧道盾構一般安裝在走行軌道的外側的管片灌漿孔內(nèi),保證參比電極的吸水孔(離子交換通道)安裝在管片和連續(xù)墻外側的土壤中,保證了參比電極的正常工作環(huán)境。

(3)在車站連續(xù)墻上安裝參比電極時,由于要鑿穿車站連續(xù)墻及其防護層,容易產(chǎn)生流沙和滲水。采用速凝混凝土凝固鋼質(zhì)預埋件與連續(xù)墻安裝孔壁的縫隙、鉆孔時不打穿防護層的方法,可最大限度地防止不利情況出現(xiàn)。

(4)在隧道盾構安裝參比電極,鉆孔時不打穿防護層,最大限度地防止出現(xiàn)流沙和滲水現(xiàn)象。

(5)在接線盒與參比電極、軌道電位測試端子、排流銅端子、結構鋼筋端子等連接時,要保證接線位置的距離和二次接線質(zhì)量,減少測量數(shù)值的誤差。

4 操作要點

4.1 施工準備

完成對施工人員的崗前培訓、施工用工機具的合格檢查、工程安裝設備的質(zhì)量檢查等工作,保證工程實施時的所有工作順利開展。

4.2 施工測量

(1)依據(jù)設計圖紙,對參比電極的安裝位置進行定測,保證定測位置的準確性。依據(jù)參比電極的位置,定測接線盒的安裝位置,確定監(jiān)測點結構鋼筋、排流端子和軌道扼流變壓器等的位置,其中扼流變壓器由信號專業(yè)施工安裝。

(2)電位測量箱盡量安裝在軌道交通車站站臺兩面的車站配電室內(nèi)。一般情況下,設計圖紙對具體安裝位置很少說明,可依據(jù)現(xiàn)場的情況而定。

4.3 參比電極的安裝

以車站參比電極的安裝為例,其安裝方法圖示見圖1。

圖1 車站參比電極的安裝方法圖示

(1)安裝前先將參比電極浸泡在水中24 h,測量其原始電位,以便將來做為監(jiān)測電位的參考比較。

(2)測量參比電極安裝配套鋼質(zhì)預埋件的外徑,同時了解車站連續(xù)墻的厚度,以此來選取打孔水鉆的型號,保證安裝孔的內(nèi)徑比鋼質(zhì)預埋件的外徑大1 cm,安裝孔的深度比管片外水泥防護層的厚度少3～4 cm。一般情況下,管片外水泥防護層的厚度在1.4 m左右,在鉆孔時不打穿此防護層。

(3)鉆孔時盡量避開車站連續(xù)墻的主鋼筋,用鉆子撬出水鉆鉆出的水泥塊,清理孔內(nèi)的雜物,保證孔內(nèi)清潔。

(4)安裝鋼質(zhì)預埋件前,先取防水速凝混凝土把安裝孔的外面抹平,在孔內(nèi)壁抹少量的防水速凝混凝土,保證鋼質(zhì)預埋件安裝時,鋼質(zhì)預埋件與安裝孔壁之間、鋼質(zhì)預埋件法蘭盤與孔的外表面之間用防水速凝混凝土填實。

(5)用6個膨脹螺栓固定鋼質(zhì)預埋件,使混凝土凝固。

(6)依據(jù)鋼質(zhì)預埋件的深度,在參比電極體上安裝防水橡膠墊圈。在鋼質(zhì)預埋件法蘭盤的表面安裝防水橡膠墊圈。

(7)用鋼釬鑿穿車站連續(xù)墻和墻外的部分防護層,迅速把參比電極穿過鋼質(zhì)預埋件插入車站連續(xù)墻外的土質(zhì)層內(nèi),固定參比電極的固定螺栓,保證參比電極與鋼質(zhì)預埋件緊密固定。

(8)檢查參比電極的不銹鋼防護罩,接入監(jiān)測線。

4.4 導管和導線連接

(1)采用φ15的PVC(聚氯乙烯)管,從接線盒敷設到參比電極、軌道電位測試端子、排流網(wǎng)測試端子、主體結構鋼筋測試端子等位置,在橋面用Ω型卡子固定。

(2)導線ZRBV-(1X2.5)mm2通過導管敷設,電氣連接參比電極接線端子、軌道電位測試端子、排流網(wǎng)測試端子、主體結構鋼筋測試端子到接線盒。

4.5 電位測試

通過電位測量箱,可以直接用表監(jiān)測結構鋼筋、排流端子和軌道等各點的電位。也可以利用數(shù)據(jù)采集儀,通過微機處理顯示電位曲線,來分析雜散電流的實際情況,為區(qū)間防迷流系統(tǒng)工程提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

5 效益分析

(1)本工法在上海地區(qū)地下水和流沙較多的情況下,解決了隧道內(nèi)管片上和地下車站連續(xù)墻安裝參比電極時容易產(chǎn)生流沙和滲水的難題;一次安裝到位,基本解決了流沙和滲水情況的產(chǎn)生,具有較大的社會效益。

(2)解決了高架橋安裝的參比電極(Cu-CuSO2)容易少水而干死的難題;避免了定期加水的維修費用,每年可減少人工費4萬元(按3人工費)、停車干擾費用3萬元。

(3)此工法工藝流程合理,安裝精度高,可一次安裝到位;能合理安排人員施工和采用小面積作業(yè),減少了施工工時,降低工程費用。

[1]謝偉梁,郭建立.雜散電流防護系統(tǒng)的改造[J].城市軌道交通研究,2008(10):33.

[2]王兆安,張明勛.電力電子設備設計和應用手冊[M].3版.北京:機械工業(yè)出版社,2009.

[3]郝衛(wèi)國.城市軌道交通雜三點六的防護[J].城市軌道交通研究,2004(6):53.

[4]李威.地鐵雜散電流的監(jiān)測和防護[J].城市軌道交通研究,2003(4):48.