大秦铁路隧道漏水工电联合整治研究

【摘 要】大秦线作为国内首条双线电气化铁路，承担着西煤东运的艰巨使命。由于其穿越52座隧道，多数隧道冬季都存在漏水结冰隐患，导致接触网跳闸、断线；线路翻浆冒泥、钢轨锈蚀等问题，严重影响运输组织成为困扰大秦线的顽疾。通过分析漏水成因，总结既有整治漏水的经验，探索行之有效的方法提高整治成效，减少漏水对设备的影响。

【Abstract】As the first domestic double electrified railway，Datong Qinhuangdao line undertakes the arduous mission of the west east coal. Because it goes through 52 tunnels， and most tunnels in winter have water leakage icing hazards， which leads to contact line tripping， break line， mud pumping line and rail corrosion problems， seriously iaffecting the transportation organization become the ills of Daqin line.By analyzing the causes of water leakage， the experience of renovating water leakage is summed up， and effective methods are explored to improve the effect of regulation and reduce the influence of leakage on equipment.

【关键词】隧道漏水；因冰跳闸；建议措施

【Keywords】 the tunnel leakage；trip because of ice；suggest measures

【中图分类号】U457+.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0169-03

1 绪论

大秦铁路纵贯晋、冀、京、津四省市全长653千米，自1988年开通以來经过三次扩能技术改造年运量从设计1亿吨，到2014年运量突破4.6亿吨，以平均每秒14吨的速度将中国西部煤炭源源不断地输送到东部港口，成为世界上最繁忙的铁路干线。由于其自西向东穿越燕山山脉，沿途设有52座隧道。受施工、自然环境、运行维护等原因多数隧道存在不同程度渗漏水问题，在冬季最低温度-30度的条件下隧道漏水结冰问题比较普遍，由此导致供电设备跳闸、断线，线路翻浆冒泥问题时有发生。在狭长的隧道内一旦出现设备故障，抢修恢复难度极大[1]。在多年来的漏水整治实践中工务、供电分头治理，存在重复治理、相互制约问题。两个专业以前更多采用封堵、导流方式，没能将一二衬砌间存水排除，治标不治本。为此有效整合供电、工务资源联合整治，采用疏、堵结合提高整治效率。

2 国内研究现状

2.1 隧道漏水研究

行业里有句俗话“十洞九漏”，反映出隧道漏水问题普遍存在。出现隧道漏水原因很多，归纳起来主要有以下几方面[2]。

2.1.1 设计因素

设计不足导致隧道漏水主要有以下几点：①设计时对隧道所在山体的地质条件、水文条件调查研究不足。②在山体破碎带或斷裂带进行隧道设计时，未进行排水优化处理，使地表水大量补给地下水造成隧道漏水。③对设备运行环境预估不足，如大秦线按年1亿吨运量设计增加至年4.5亿吨，隧道基础日均承受130万吨轮轨冲击导致基础沉降造成隧道出现裂缝。

2.1.2 施工因素

施工质量不高是导致隧道漏水的主要原因，主要有以下几点：①施工未按设计配置防水混凝土、混凝土振捣不规范，导致洞壁出现蜂窝状渗漏。② 破坏防水层、水带出现折叠造成地表水穿过防水层在衬砌外形成积水，导致水位升高沿施工缝环状渗漏。③施工堵塞排水管（槽），造成积水无法排出长期浸泡渗漏。④环形衬砌间接缝处理不到位，造成施工缝渗漏水。

2.1.3 养护原因

日常养护不足也是造成隧道漏水的重要原因，主要有以下几点：①排水盲管破损、脱落未及时处理，导致排水管失效洞壁渗漏水，这种情况在大秦线很多，在延庆至下庄间大岭沟一号、桃园隧道曾出现过排水管脱落搭在接触网上。②隧道常年运行但两侧排水槽未进行定期清理，煤灰、步行板等堵塞排水孔造成衬砌背后地下水位上升出现渗漏水。

2.2 隧道供电设备防冰整治研究

供电为防止漏水结冰降低绝缘距离引发跳闸断线，线索覆冰坠断，接触线结冰造成硬点等。侧重于绝缘距离、线索覆冰整治。主要有普遍采取防、引、除三种方法[3]。

防：将隧道内铝钢绞正馈线更换成KBLGJ绝缘抗冰导线。优点是增加线索绝缘性能。大秦线隧道内更换抗冰导线后彻底消除了正馈线因冰跳闸、断线问题。缺点是需要在天窗停电点内大批量集中更换，施工时间受限。一次性经济投入大，每千米约150000元。使用寿命短约15～20年，大秦线自2000年更换抗冰导线运行16年后出现绝缘强度降低，因冰放电、绝缘层击穿情况。

引：采用绝缘挡板锚固在洞壁上将水流引至洞壁边墙，保证漏水结冰与供电设备的绝缘距离。优点是能够消除漏水绝缘隐患。缺点是需要在天窗停电点内借助作业车进行，施工时间受限施工进度慢。造价高，处理一处漏水点需要5-6块挡板造价约20000元。不能将漏水引至排水槽内[4]。

除：根据温度变化人工利用绝缘杆进行隧道除冰。如此原始的处理方法需要投入大量的人力，仅延庆至下庄区间20座每年冬季4个月每天需投入40～50人进行专职除冰作业。利用列车运行间隔，操作人手持绝缘杆将与供电设备绝缘距离不足的冰柱敲掉。冰情严重时仅花果山隧道（总长3741米）一天除冰4次（每次除冰4小时），清除冰点900余处。优点是不需占用天窗停电时间，能够彻底解决结冰引发的设备隐患。缺点是利用列车运行间隔上线作业存在人身安全隐患。需要投入大量人力劳动强度大。

2.3 隧道工务设备防冰整治研究

工务侧重研究线路翻浆冒泥影响基础稳定，衬砌漏水反复冻融造成混凝土冻胀开裂，钢轨锈蚀等。普遍采取堵、引、疏三种方法。

堵：在漏水点钻孔高压灌注聚氨脂结构胶、止漏剂等，遇水膨胀后渗入裂缝填充漏水点，适用于隧道裂缝、蜂窝状漏水。优点是速度快一次成型，不受衬砌上部条件限制。缺点是聚氨脂等化学材料使用寿命短一般5～10年，单纯封堵不能解决排水问题，衬砌存水会从其他位置渗出。需要在天窗停电点内进行，施工时间受限。

引：在漏水点切梯形槽埋设导管引流，将存水引至边墙排水沟内。适用于环状、严重漏水点。优点是能够将存水排出彻底解决漏水问题。缺点是需要在天窗停电点内进行，施工时间受限。工作量大、工序烦琐，一处漏水点至少需要2个天窗点。

采用橡胶板锚固在洞壁上，将漏水引至边墙排水沟；适用于环状、片状及单点严重漏水。优点是施工速度快，覆盖面积大。缺点是需要在天窗停电点内进行，施工时间受限。橡胶板降低供电设备绝缘距离。弹性大，结冰易将橡胶板挤压变形危及供电设备安全[5]。

疏：定期疏通导流管、排水槽出口。优点是不需占用天窗停电时间。能够彻底解决衬砌间存水。缺点是部分导流管、排水槽堵死无法疏通。排水槽盖板上堆积大量煤灰最严重的厚度约30cm，疏通排水槽需先清理盖板上煤灰，工作量大耗时长。

除：根据温度变化人工利用绝缘杆进行隧道除冰。优点是不需占用天窗停电时间。能够彻底解决结冰引发的设备隐患。缺点是利用列车运行间隔上线作业存在人身安全隐患。需要投入大量人力，劳动强度大。

通过上述研究基本掌握了隧道漏水结冰的成因[6]，多数是由设计和施工养护原因引起。为此也进行了相关整治，确实降低了设备故障发生概率和人工劳动强度。如KBLGJ抗冰导线的应用彻底消除了正馈线因冰跳闸、断线隐患；绝缘挡板的应用解决了严重漏水、环状（片状）漏水隐患；灌注止漏胶解决了蜂窝状漏水等。多管齐下综合治理基本解决了小隧道漏水结冰问题。但对于漏水严重的长大隧道，投入巨大的人力、财力后效果并不十分明显。而且上述整治方法基本都要在天窗停电点内借助作业车、脚手架进行。在运量繁忙的铁路干线进行上述整治受制因素很多。目前依然要靠人工凭借经验彻底根除。为此，有必要针对上述方法进行梳理，通过资源整合提高整治效率，达到事半功倍的效果。

3 工务供电漏水联合整治分析

3.1 既有漏水整治存在问题

目前开展电气化铁路隧道漏水结冰整治研究的主要是工务、供电两个部门。因专业不同，侧重点不同差异较大。主要存在以下几方面问题。

①受天窗时间限制，通过上述分析，很多整治方法都需要在天窗停电点内进行。而大秦线作为西煤东运的重要运输通道，年度图定天窗一般在80个（11100分钟）左右，在有限的天窗时间内设备正常检修维护都不能保证的情况下，再投入精力开展漏水整治是极其困难的。

②整治方法受限，由于隧道的结构状况，上述整治方法多数都需利用轨道车辅助作业。而天窗内在同一條线路上工务、电务、供电各单位同步施工，工务要换轨、大机清筛、漏水整治，供电也要漏水整治、接触网检修，电务要信号调试，经常发生作业计划相互冲突取消现象，轨道车运行严重受限。即使轨道车能够正常运行，在120分钟天窗时间作业车往返运行会挤占作业时间，实际作业时间很短。尤其是地处长大区间中部的隧道，如延庆至下庄区间大岭沟一号隧道（区间长45公里，延庆站262KM515M，下庄站307KM692M，大岭沟一号隧道288KM300M）仅轨道车往返运行就需要80分钟，在40分钟时间内整治1处都很困难。诸多现实因素客观限制了很多整治方法的施行。

③ 漏水整治的矛盾，工务、供电为了消除设备隐患都开展漏水整治，在相同目的下整治没有形成合力，有时甚至会出现相互影响对方设备的问题。如，a工务锚固的橡胶板减小了电气设备的净空距离，给供电设备检修维护设置了障碍；供电锚固的绝缘挡板出水滴落在路肩上，影响了道床基础。b工务用橡胶板处理环状漏水时，因橡胶板规格限制会甩掉个别点状漏水点，而这些点状漏水点恰巧在线索正上方，当供电整治时绝缘挡板无处锚固，只能采用其他临时措施造成同一漏水点重复整治。c两个单位各自整治时会挤占对方的检修力量。如工务整治时，一个作业组需要8名供电人员配合（两侧行车防护、地线监护、地线操作各1人，驻站1人，现场盯控1人）；供电整治时，一个作业组需要3名工务人员配合。d由于工务、供电分属两个系统因施工编号、名称不同，有时两个单位在同一个区间的两个隧道同时进行漏水整治，供电则需要采取两组安全措施，造成了极大的人员浪费。

④ 整治方法重堵轻疏，通过分析不难发现，不管是钻孔灌注止漏胶还是锚固橡胶板、绝缘挡板，都没能解决存水疏导问题。结果是水还在那里越积越多，只是改变了流向。经常出现这里刚注胶止漏后旁边又出现漏水点，或者这里锚固橡胶板、绝缘板后反而不漏水了。

3.2 工务供电联合整治提高整治效率

①发挥专业特点形成优势互补，工务作为隧道主管部门熟悉隧道构造、了解漏水成因，具有专业漏水整治经验。利用其专业优势，牵头与供电成立漏水联合整治小组。供电作为接触网主管部门熟悉供电设备绝缘距离，具有办理停电作业手续权限。两家联合能够形成优势互补，提高整治效率。

②定期协调沟通制定整治方案，双方定期召开协调会制定整治计划。根据计划现场调查、测量。工务提供隧道施工图纸、导流盲管及排水槽（孔）位置、衬砌及防水混凝土尺寸。供电提供设备现有绝缘距离、最小净空距离、施工注意事项。各自采用的方法、材料进行技术交底，共同制定整治方案。双方整治时兼顾对方设备，这样即可避免相互冲突、重复整治，又可达到事半功倍的效果。

③先疏后堵标本兼治，双方应加强沟通，分析不同处所渗漏水原因，坚持先疏通后封堵整治一处消灭一处的原则协同整治。如锚固橡胶板、绝缘板作业时，先判断合适位置钻通衬砌混凝土将存水导出后再锚固挡板。这样可彻底将存水排空、打通排水通道，有效防护设备。在钻孔注胶作业时，同样先钻通砼衬砌将存水导出后，在出水口埋设导流管后再进行注胶作业。对于双方都需整治的处所协调分工，供电负责整治上部，工務负责整治下部。双方紧密沟通协作，不仅标本兼职还可事半功倍[7]。

④整编组联合作业提高整治效率。同一区间漏水整治时工务、供电整编成一个作业组，供电在区间两端封挂地线。划分各自作业范围并做好安全措施后双方同步整治，提高整治效率。

⑤定期联合检查，工务供电对已进行整治的处所定期利用作业车平台联合检查，重点检查橡胶板、绝缘板锚固螺栓有无松脱、锈蚀；排水管（槽）有无松脱。对现场发现的问题逐一商榷解决方案。

4 结论

针对大秦线运量重、天窗时间少的现状，整合工务、供电资源优势开展隧道漏水联合整治，科学制定整治方案有效避免给对方设备形成设备隐患。共同坚持先疏后堵、先上后下的顺序彻底将渗水通道打通提高整治成效。采用联合作业、联合检查提高整治效率。

【参考文献】

【1】孙日升，万秀金，何乃铖.大秦线重载条件下隧道漏水病害整治方案研究[J].山西建筑，2010（34）：56.

【2】由利华，隧道渗漏水技术的讨论[J].山西建筑，2011（18）：40.

【3】刘会迎，宋宏伟.隧道渗漏水成因分析及治理措施研究[J].重庆交通大学学报，2007，26（4）：30.

【4】崔双杰，隧道渗漏水成因分析及治理措施研究[J].工程技术（文摘版），2016（38）：71.

【5】尧军峰，关于整治隧道漏水结冰降低牵引供电设备故障跳闸的对策研究分析[J].工程技术（全文版），2016（07）：90.

【6】周毅舶，高寒地区某公路隧道渗水结冰原因分析及处治[J].工程技术（引文版），2016（5）：78.

【7】张丽霞，大秦线隧道渗漏水病害原因分析及整治方案探讨[J].中小企业管理与科技，2016（7）：113-114.

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