劉 洋,賴紫輝

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,成都 610031)

1 概述

在以往的路基接口設(shè)計中,適用于設(shè)計時速160 km及以下的《鐵路路基設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：通信、信號、電力等各種光、電纜溝槽應(yīng)從路堤坡腳或路塹側(cè)溝平臺上通過,必須從路肩或路堤邊坡上通過時,應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,并采取有效措施,保證路基的完整和穩(wěn)定[1]。適用于設(shè)計時速200 km及以上的客貨共線和客運(yùn)專線相關(guān)暫行規(guī)定均要求：路基上的各種設(shè)備宜與路基同步修建,并不得因其設(shè)置而損壞和危及路基的穩(wěn)固與安全[2]。德國DB836行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《路基工程設(shè)計、施工與維護(hù)》規(guī)定：路基附屬工程(電纜槽溝、防噪聲保護(hù)措施、軌道電路等)一般應(yīng)在填筑路基保護(hù)層(基床表層)之前施工,過軌管道“橫穿”路基,應(yīng)滿足靜力學(xué)和構(gòu)造方面的要求[3]。無砟軌道客運(yùn)專線要求路基作為結(jié)構(gòu)物設(shè)計,必須保證路基的完整和穩(wěn)定,路基接口設(shè)計顯得尤為重要。

2 路基工程接口相關(guān)專業(yè)及主要內(nèi)容

與路基工程接口有關(guān)的站后專業(yè)主要有：通信(包括有線和無線通信)、信號、電力、接觸網(wǎng)、環(huán)境工程等。主要接口工程包括以下內(nèi)容：

(1)通信、信號、電力電纜槽及手孔設(shè)置；

(2)綜合接地貫通地線在路基地段的敷設(shè)方式；

(3)通信、信號、電力、綜合接地貫通地線的橫向連接線(以下簡稱“接地電纜”)及接觸網(wǎng)PW線的橫向過軌管道敷設(shè)方式；

(4)電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式；

(5)通信、信號、電力電纜引入通信基站或信號中繼站；

(6)接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)；

(7)聲屏障立柱基礎(chǔ)。

上述各類接口工程應(yīng)與路基主體工程同步施工,在鋪軌以前全部完成。

3 路基接口工程主要設(shè)計原則及參數(shù)

3.1 電纜槽及手孔

3.1.1 電纜槽及手孔的布置及功能

按照強(qiáng)、弱電分槽設(shè)置、就近使用的原則,結(jié)合路肩上護(hù)肩的設(shè)置,一般情況下,通信和信號電纜合槽鋪設(shè),電纜槽拉通設(shè)置在路肩上,電力電纜槽拉通設(shè)置在路堤坡腳或側(cè)溝平臺上。在橋隧之間路基很短時,為避免電力電纜頻繁上下穿梭于路肩與坡腳之間,電力電纜槽可與通信信號電纜槽并行設(shè)置于路肩上,但二者之間須保持一定的距離(一般不小于50 cm)。

在橋頭,隧道洞門處,通信、信號、電力、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線需要橫向過軌和檢修的位置設(shè)置手孔。通信信號手孔對稱設(shè)置在兩側(cè)路肩上,電力手孔對稱設(shè)置在兩側(cè)路堤坡腳或側(cè)溝平臺上。除了專門供接觸網(wǎng)PW線過軌設(shè)置的手孔外,路肩上的手孔位置應(yīng)避開聲屏障立柱基礎(chǔ)。

各類電纜槽及手孔的規(guī)格及功能見表1。

3.1.2 電纜槽及手孔的材料及規(guī)格

電纜槽及手孔采用C25鋼筋混凝土或無機(jī)復(fù)合板預(yù)制構(gòu)件(手孔為現(xiàn)澆)。電纜槽每50 cm一節(jié),手孔為單節(jié),電纜槽內(nèi)及手孔內(nèi)均鋪設(shè)中粗砂。為避免電纜在通過手孔時下垂彎曲,在手孔側(cè)壁上設(shè)角鋼支架,高度同電纜槽底部高程。為防止鼠害及孔內(nèi)中粗砂流失,在外側(cè)隔板的泄水孔處設(shè)置一層φ2 mm鋼絲網(wǎng)(網(wǎng)距1.0 cm×1.0 cm),預(yù)制混凝土?xí)r一并埋入。電纜槽采用橫向排水措施,在中間隔板和外側(cè)隔板底部間隔2.0 m設(shè)置泄水孔,采用φ50 mm PVC塑料管制作。

電纜槽及手孔的關(guān)系如圖1所示。

表1 電纜槽、手孔規(guī)格及功能一覽

圖1 電纜槽、手孔及過軌管道平面關(guān)系(單位：cm)

3.2 綜合接地貫通地線敷設(shè)方式

路基地段的綜合接地貫通地線采用兩側(cè)對稱設(shè)置方式,埋設(shè)于路肩以下,通信信號電纜槽下方,距離基床底層頂面30 cm。在設(shè)置手孔位置從手孔內(nèi)穿過。根據(jù)軌道、通信、信號、電力、接觸網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)的需求,在適當(dāng)里程分別預(yù)留接地線,連接電纜槽內(nèi)的引接線端子排。間隔一定距離采用與貫通地線同材質(zhì)、同規(guī)格的銅纜進(jìn)行橫向等電位連接,要求綜合接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)不大于1 Ω。

3.3 橫向過軌管道及敷設(shè)方式

有橫向過軌需求的電纜包括通信、信號、電力、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線,在路堤基底或路基基床通過開槽或預(yù)埋穿管敷設(shè)實現(xiàn)過軌目的。為避免電磁干擾,在同一里程位置強(qiáng)電電纜(電力及接觸網(wǎng)PW線)與弱電電纜(通信、信號和接地電纜)原則上不能同時過軌或共溝(槽)埋設(shè),間距不小于1.0 m,分別從手孔的大小里程端引出。

過軌管道全長采用內(nèi)徑100 mm的高密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管(PE100)或無縫鋼管,管內(nèi)預(yù)埋2根φ2 mm鋼絲用于穿管。

在路堤、路塹及橋隧之間短路基地段,各種過軌管道的敷設(shè)方式如下。

3.3.1 路堤地段橫向過軌管道

(1)通信、信號、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過軌管道

通信、信號、接地電纜或接觸網(wǎng)PW線從甲型手孔側(cè)面引出,過軌位置在路基基床底層上部,過軌管道頂部距離路基面不小于820 mm。

(2)電力電纜過軌管道

電力電纜從乙型手孔側(cè)面或底部引出,過軌位置位于路堤填方基底,管道在地面、擋土板及排水溝等結(jié)構(gòu)物以下最小埋深不小于0.3 m。

路堤地段過軌管道的敷設(shè)方式如圖2所示。

圖2 路堤地段過軌管線埋設(shè)布置設(shè)計(單位：mm)

3.3.2 路塹地段橫向過軌管道

(1)通信、信號、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過軌管道

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹同路堤地段。

硬質(zhì)巖路塹地段的通信、信號、接地電纜或接觸網(wǎng)PW線從甲型手孔側(cè)面引出,過軌位置在路基基床底層上部,過軌管道頂部距離路基面不小于820 mm。

(2)電力電纜過軌管道

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段的電力電纜從乙型手孔底部引出,過軌位置位于路塹基床底層換填中部,管道在側(cè)溝以下埋深不小于0.1 m,過軌管道頂部距離路基面不小于2 164 mm。

電力電纜在硬質(zhì)巖路塹地段原則上不過軌,特殊情況下個別設(shè)計。

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段過軌管道的敷設(shè)方式如圖3所示。

圖3 土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段過軌管線埋設(shè)布置設(shè)計(單位：mm)

3.3.3 橋隧之間短路基地段橫向過軌管道

在橋隧之間短路基地段,包括電力電纜在內(nèi)的幾乎所有電纜都位于路肩上,通信、信號、電力、接地電纜或接觸網(wǎng)PW線從丙型手孔側(cè)面引出,過軌位置在路基基床表層內(nèi),過軌管道頂部距離路基面不小于300 mm。

3.4 電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式

當(dāng)電力電纜需要從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換時,電力電纜管道從丙型手孔側(cè)面引出,通過路堤邊坡和排水溝底部,引入路堤坡腳外的乙型手孔。管道在地面及排水溝溝底以下最小埋深不小于0.3 m,在邊坡坡面上埋深不小于0.4 m。

3.5 通信、信號、電力電纜引入通信基站或信號中繼站

3.5.1 路堤地段

通信、信號電纜管道從甲型手孔側(cè)面引出,通過路堤邊坡和排水溝底部,電力電纜從乙型手孔引出,同時引入路堤坡腳外通信基站或信號中繼站。電力電纜與通信、信號電纜不應(yīng)共溝(槽)埋設(shè)。

管道在地面及排水溝溝底以下最小埋深不小于0.3 m,在邊坡坡面上埋深不小于0.4 m。

3.5.2 路塹地段

通信、信號電纜管道從甲型手孔底部引出,從側(cè)溝溝底混凝土中穿過,電力電纜從乙型手孔引出,同時引入路塹外通信基站或信號中繼站。電力電纜與通信、信號電纜不應(yīng)共溝(槽)埋設(shè)。

管道距離溝底高程不小于0.1 m,在地面以下最小埋深不小于0.3 m。

3.6 接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)

接觸網(wǎng)立柱位于電纜槽內(nèi)側(cè),距離左右線的距離為3.0 m。

3.7 聲屏障立柱基礎(chǔ)

聲屏障立柱位于電纜槽內(nèi)側(cè),距離左右線的距離不小于4.60 m。

4 施工方法及施工技術(shù)要求

4.1 電纜槽及手孔

4.1.1 施工順序

(1)基床表層級配碎石填筑到設(shè)計高程、經(jīng)過觀測已經(jīng)滿足沉降要求,并且接觸網(wǎng)立柱的鋼筋混凝土基礎(chǔ)已經(jīng)施工完畢后,在兩側(cè)路肩上把接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)以外級配碎石全部切除。

(2)在現(xiàn)場預(yù)制電纜槽。

(3)在基床底層上現(xiàn)澆C15混凝土底座,同時安裝電纜槽及現(xiàn)場澆筑手孔(丙型手孔為預(yù)制),采用M7.5瀝青水泥砂漿連接成一個整體；電纜槽與接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)之間的空隙也采用M7.5瀝青水泥砂漿封閉。

(4)預(yù)留電纜槽泄水孔后,砌筑漿砌片石護(hù)肩。

4.1.2 施工注意事項

(1)電纜槽及手孔的安裝應(yīng)在接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)施工完成后進(jìn)行。

(2)級配碎石采用專用機(jī)械無水切割。

(3)在預(yù)埋接地線的位置,C15混凝土底座與電纜槽底部均預(yù)留φ50 mm綜合接地孔,安裝時接入預(yù)埋的接地線后,采用M7.5水泥砂漿封閉。

4.2 綜合接地貫通地線

綜合接地貫通地線可采取預(yù)埋或切割開槽方式。

4.2.1 預(yù)埋方式

在基床底層填筑壓實至倒數(shù)第2層時,采取壓痕方式預(yù)埋貫通地線,在壓路機(jī)上臨時焊接角鋼立模(寬2 cm,高6 cm)或直接在地面鋪設(shè)鋼條,形成凹槽后鋪設(shè)貫通地線,同時在相關(guān)接地需求的里程位置引出引接線和引接端子,槽內(nèi)回填相同填料并人工夯實。

4.2.2 切割開槽方式

基床表層級配碎石填筑壓實、采用機(jī)械切割后,安裝電纜槽之前,在基床底層頂面切割開槽(寬度0.2 m),敷設(shè)貫通地線,在相關(guān)接地需求的里程位置引出引接線和引接端子,槽內(nèi)回填相同填料并人工夯實。

4.3 橫向過軌管道

4.3.1 路堤地段橫向過軌管道施工技術(shù)要求

(1)通信、信號、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過軌管道

在路基基床底層填筑壓實后,采取機(jī)械切割開槽埋管的施工方法,開槽深度0.6 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過軌的管道數(shù)量確定),鋪設(shè)過軌管道后回填相同填料并人工夯實。

(2)電力電纜過軌管道

在路堤填筑前,在基底采取機(jī)械切割或人工開槽埋管的施工方法,開槽深度及寬度均為0.3 m,鋪設(shè)過軌管道后回填相同填料并人工夯實。需要穿越擋墻或排水溝等結(jié)構(gòu)物時,在擋土板與排水溝結(jié)構(gòu)物底部的最小埋深不小于0.3 m。需要穿越重力式路肩墻時,管道直接與擋墻混凝土一并澆筑。

4.3.2 路塹地段橫向過軌管道

(1)通信、信號、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過軌管道

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段敷設(shè)方式同路堤。

硬質(zhì)巖路塹地段在基床表層超挖換填0.1 m厚的C25混凝土墊層前,采取機(jī)械切割開槽埋管的施工方法,開槽深度0.3 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過軌的管道數(shù)量確定),鋪設(shè)過軌管道后槽內(nèi)回填C15混凝土。

(2)電力電纜過軌管道

在路塹基床底層換填壓實到距離軌面高程2.761 m時,采取機(jī)械切割或人工開槽埋管的施工方法,開槽深度及寬度均為0.3 m,鋪設(shè)過軌管道后回填相同填料并人工夯實。

4.3.3 橋隧之間短路基地段

在橋隧之間短路基地段,級配碎石摻水泥或C15混凝土等剛性材料填筑壓實或現(xiàn)場澆筑后,采取機(jī)械切割開槽埋管的施工方法。開槽深度0.4 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過軌的管道數(shù)量確定),鋪設(shè)過軌管道后槽內(nèi)回填C15混凝土。

4.4 電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式

電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換時,在路堤填筑成形、初步修整邊坡坡面后,采取人工開槽埋管的施工方法。開槽深度0.4 m,寬度0.3 m,鋪設(shè)管道后回填相同填料并人工夯實。

4.5 通信、信號、電力電纜引入通信基站或信號中繼站

4.5.1 路堤地段

通信、信號電纜管道從手孔引入通信基站或信號中繼站的施工方法與電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式相同。邊坡上開槽深度0.5 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過軌的管道數(shù)量確定)。在坡腳以外地面,通信、信號電纜管道開槽深度0.3 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過軌的管道數(shù)量確定),電力電纜管道開槽深度及寬度均為0.3 m。

4.5.2 路塹地段

通信、信號電纜管道在現(xiàn)場澆筑手孔時,采取機(jī)械切割或人工開槽埋管的施工方法,盡量與本段側(cè)溝同步施工,管道直接與本段側(cè)溝混凝土一并澆筑。在側(cè)溝以外地面,通信、信號電纜管道開槽深度0.3 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過軌的管道數(shù)量確定),電力電纜管道開槽深度及寬度均為0.3 m。

4.6 接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)

(1)基床表層級配碎石填筑到設(shè)計高程、經(jīng)過觀測已經(jīng)滿足沉降要求后,在路肩上采用旋挖鉆孔(干鉆)成孔。

(2)制作安裝鋼筋籠,一次連續(xù)灌注混凝土基礎(chǔ)。

(3)基礎(chǔ)頂面預(yù)留法蘭盤,與立柱采用螺栓連接。

(4)基礎(chǔ)周圍的空隙采用瀝青水泥砂漿填補(bǔ)。

(5)回填壓實瀝青混凝土防水層。

4.7 聲屏障立柱基礎(chǔ)

聲屏障立柱基礎(chǔ)在基床表層級配碎石填筑到設(shè)計高程、經(jīng)過觀測已經(jīng)滿足沉降要求后,砌筑漿砌片石護(hù)肩之前施工。采用旋挖鉆孔(干鉆)灌注施工,可以與通信信號電纜槽同時施工?；A(chǔ)頂面預(yù)留法蘭盤,與立柱采用螺栓連接?；A(chǔ)周圍的空隙采用瀝青水泥砂漿填補(bǔ)。

5 結(jié)語

目前,關(guān)于過軌管道的埋深還存在一定分歧。按照德國DB836行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定,為保證路基地段的剛度平順性,過軌管道的埋設(shè)深度應(yīng)不小于軌底以下1.5 m。考慮到目前四電集成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實施的困難程度,為不影響土建工程的施工進(jìn)度,將埋設(shè)過軌管道的施工周期盡量向后推延,在武廣、鄭西和京津城際3條已建成無砟軌道客運(yùn)專線建設(shè)中,要求將過軌管道的埋設(shè)深度減小為無砟軌道的道床板頂面以下不小于600 mm。根據(jù)武廣鐵路客運(yùn)專線的軌道結(jié)構(gòu)形式和路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計圖計算,要滿足過軌管道能夠在蓋板以下進(jìn)入手孔,其埋設(shè)深度最小為道床板頂面以下不小于700 mm。筆者認(rèn)為,過軌管道最好埋置于同一種路基填料中,埋于基床底層上部為宜。究竟埋深多大合適,經(jīng)過武廣、鄭西和京津城際3條客運(yùn)專線的建設(shè)實踐,包括過軌管道最佳埋深在內(nèi)的無砟軌道客運(yùn)專線諸多路基接口設(shè)計原則和參數(shù)都將形成中國特色的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] TB10001—2005,J447—2005,鐵路路基設(shè)計規(guī)范[S]．

[2] 鐵建設(shè)[2004]157號,京滬高速鐵路設(shè)計暫行規(guī)定[S]．

[3] DB836行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),路基工程設(shè)計、施工與維護(hù)[S]．