■ 石瑞霞

石瑞霞：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，工程師，湖北 武漢，430063

攝影 胡山 董海偉

為保證隧道襯砌不被接觸網(wǎng)的疲勞振動等破壞，達到高速接觸網(wǎng)的精細安裝要求，新建設計速度超過250 km/h的高速鐵路，如韓國KTX、德國紐倫堡—英戈爾施塔特、法國和西班牙高速鐵路，國內(nèi)的武廣高速鐵路、鄭西高速鐵路、廣深港客運專線、廣珠城際等，隧道內(nèi)接觸網(wǎng)懸掛均采用了槽道預埋方案。

1 槽道預埋方案的必然性及技術(shù)優(yōu)勢

1.1 必然性

高速鐵路隧道內(nèi)接觸網(wǎng)懸掛采用槽道預埋方案是由接觸網(wǎng)的荷載要求、安全要求和安裝要求決定的。

（1）根據(jù)1991年編制的《國外高速鐵路試驗研究》，列車運行速度超過140 km/h時，需考慮風動力對隧道內(nèi)設備影響的強度檢驗；列車速度為250 km/h時，應考慮41 m/s的風速；列車速度為350 km/h時，應考慮49 m/s的風速。隧道內(nèi)需根據(jù)最大結(jié)構(gòu)設計風速49 m/s計算每個螺栓處的最大拉力和剪力。預埋槽道有利于在襯砌表層內(nèi)形成加強的整體線形結(jié)構(gòu)，不是單點受力，受力均勻。

（2）2005—2015年，歐洲鐵路每年有5～10座長度超過1 km的隧道投入運營，過去15年來的隧道事故引起各國鐵路對隧道安全的高度重視。2005年6月頒布的歐洲鐵路運營兼容性指令（TSI）中的鐵路隧道安全法規(guī)（SRT）強制性執(zhí)行指令規(guī)定，歐洲新建和提速改建鐵路隧道必須重點防范火災，所有隧道內(nèi)的設計材料應采用阻燃、防止火災蔓延、低煙、無毒氣的物質(zhì)。對于長度大于5 km的隧道，應能保證火災發(fā)生后15 min的列車運行能力。因此隧道內(nèi)禁止采用化學物質(zhì)錨栓的方案。

（3）350 km/h客運專線最大外軌超高達170 mm。為適應不同工況下的安裝，尤其是關(guān)節(jié)及下錨安裝，曲線上接觸網(wǎng)吊柱線需在距隧道中心線0～300 mm范圍可調(diào)整，才能保證正常安裝，減少特殊設計。

沿江沿海鐵路，近期實設外軌超高最大85 mm，但遠期客運專線情況下，外軌超高最大125 mm。遠期改造時，為同時滿足運營要求，給予接觸網(wǎng)和軌道工程調(diào)整的時間非常有限。因此，曲線上接觸網(wǎng)吊柱線需結(jié)合近遠期要求，在距隧道中心線0～500 mm范圍內(nèi)可調(diào)整，同時還需研究部分困難地段的特殊安裝，如關(guān)節(jié)、分相等。預埋槽道方案有利于接觸網(wǎng)的調(diào)整和精細安裝。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

（1）有利于確定加強鋼筋的位置，不破壞隧道襯砌，且在襯砌表層內(nèi)形成加強的整體線形結(jié)構(gòu)，受力均勻；能夠承受動態(tài)的疲勞荷載；火災高溫時承載變化小，等級高。

（2）有利于接觸網(wǎng)的精確安裝、調(diào)整，施工方便簡單無灰塵；有利于構(gòu)成綜合接地系統(tǒng)的可靠連接。

（3）預埋施工采用隧道襯砌臺車模板開二次定位孔螺栓定位法，確保與隧道襯砌的密切配合；有利于隧道機械化施工預留的工藝要求，滿足施工誤差精度要求，有利于控制新建線路的總工期。

（4）設計、施工及設備管理均為國際高速鐵路的先進技術(shù)；產(chǎn)品已經(jīng)國產(chǎn)化，有利于控制總投資。

2 接觸網(wǎng)槽道設計

2.1 接觸網(wǎng)懸掛預埋槽道設計方案

考慮高速列車風動力對隧道內(nèi)安裝設備及埋入基礎的強度要求，為保證接觸網(wǎng)的受力及振動等不破壞隧道襯砌，同時滿足高速接觸網(wǎng)的精細安裝要求，采用在隧道頂二次襯砌內(nèi)預埋槽道方案（在襯砌表層內(nèi)形成加強的受力均勻的線形結(jié)構(gòu)）。

隧道內(nèi)接觸網(wǎng)懸掛安裝采用旋轉(zhuǎn)平腕臂結(jié)構(gòu)，安裝在懸掛吊柱上，吊柱法蘭底板通過T頭螺栓安裝在隧道頂?shù)念A留槽道上。

預埋槽道的預留施工誤差控制包括嵌入施工誤差、槽道間的平行精度、槽道與臺車邊縫的平行精度、槽道與襯砌表面的傾斜精度、槽道進入襯砌表面的精度、槽道組間距施工誤差等。

2.2 隧道襯砌加強設計方案

根據(jù)接觸網(wǎng)荷載要求和吊柱底板螺栓分布，計算每個螺栓的最大拉力，對于C35的隧道素襯砌內(nèi)預埋非下錨懸掛點，由于其分散應力均勻分布，對風洞引起的疲勞效應適應性好，可不設置加強鋼筋。但對于下錨的點（全補償下錨等），為保證接觸網(wǎng)系統(tǒng)斷線的破壞荷載，隧道襯砌局部需要設置加強鋼筋。

根據(jù)接觸網(wǎng)專業(yè)的荷載要求，對隧道襯砌結(jié)構(gòu)、風動荷載及抗疲勞性能進行研究計算，對于IV、V級圍巖區(qū)段，襯砌內(nèi)設計的非預應力結(jié)構(gòu)鋼架均滿足強度要求，可不設置加強鋼筋。

II、III級圍巖區(qū)段，一般懸掛點不需在素混凝土層內(nèi)接觸網(wǎng)槽道區(qū)域預埋二次襯砌加強配筋，而對側(cè)壁下錨的槽道則需作局部加強配筋設計。加強配筋采用二襯預埋格柵鋼架方式，鋼架間縱向連接采用Φ20 mm鋼筋。加強鋼筋具體布置位置依據(jù)接觸網(wǎng)下錨預埋件布置位置確定，連接方式為焊接，加強鋼筋應與接觸網(wǎng)預埋槽道的錨桿牢固焊接。接觸網(wǎng)預埋件應盡量布置在加強鋼筋中部（即鋼架中間位置）或?qū)ΨQ布置。

3 槽道預埋施工方法

槽道預埋施工方法采用襯砌臺車模板開二次定位孔螺栓定位法。

3.1 槽道定位前準備

（1）檢查槽道內(nèi)發(fā)泡填充物的完整狀態(tài)，如有殘缺，應進行填補。

（2）對于兩根一組的槽道，應根據(jù)設計要求的槽道平行間距，用鋼筋或型鋼焊接牢固。

（3）根據(jù)臺車模板上槽道的設計要求位置，在模板臺車上開螺栓二次定位安裝長孔，每根槽道上固定點建議為兩處（槽道兩端各一處）。

（4）二次定位安裝長孔應遵循以下開孔原則：結(jié)合所有槽道預留臺車模板布置圖進行統(tǒng)籌優(yōu)化，減少開孔數(shù)量；應避開臺車模板的加固支撐、頂升固定點及各種連接結(jié)構(gòu)；應嚴格按圖控制槽道距臺車邊緣的距離。

3.2 槽道一次定位

（1）隧道結(jié)構(gòu)鋼筋及接地鋼筋綁扎焊接完成后，精確測量槽道布置位置，在襯砌內(nèi)側(cè)鋼筋上將事先焊接好的成組槽道就位。

（2）在槽道后部錨桿處，垂直槽道方向，間隔綁扎幾根短筋，長約30 mm，將錨桿和短筋綁扎固定在隧道結(jié)構(gòu)鋼筋上。

（3）根據(jù)接地要求，將槽道錨桿與相應的接地鋼筋可靠焊接。

（4）將槽道與模板固定點位置（開孔位置）的發(fā)泡填充物摳除。

3.3 槽道二次定位

（1）臺車移動到指定位置后，油缸頂升拱頂、拱腰模板到位，與隧道襯砌鋼筋上固定的槽道貼住后，通過二次定位孔來固定及微調(diào)。

（2）將T形螺栓穿過鋼模板上的二次定位長孔，放入槽道，水平旋轉(zhuǎn)90°，可參考T形螺栓安裝外部檢查標準。

（3）將開孔封堵鋼板安裝在二次定位孔的T形螺栓上，扭緊螺母，使槽道緊貼模板，進行精確的二次定位。

（4）模板上開的二次定位孔需進行可靠的封堵，封堵鋼板可用鉚釘與臺車模板固定，確保局部不會出現(xiàn)漏漿，脫模后不會造成外觀缺陷。

3.4 澆筑及脫模

（1）臺車模板封堵完后，進行二次襯砌澆注。

（2）襯砌脫模T形螺栓螺母松開后，打開開孔封堵，旋轉(zhuǎn)T形螺栓90°將其取出，收回模板脫模。T形螺栓、螺母可重復使用。

（3）將槽道固定點處重新填補發(fā)泡填充物，做好后序養(yǎng)護工作。

4 相關(guān)工程經(jīng)驗及展望

（1）從技術(shù)性能、安全性能、使用性能、施工工藝、控制工程總工期等各方面，預埋槽道方案具有充分優(yōu)勢，是隧道內(nèi)接觸網(wǎng)懸掛方案中的姣姣者。

（2）槽道的設計應結(jié)合隧道斷面尺寸及接觸網(wǎng)的特殊要求，如標準隧道斷面和開挖隧道斷面、供電方式、下錨方式等。

（3）為節(jié)約槽道的材料成本，可根據(jù)線路的不同等級設計各種類型槽道的長度，使之適用于所在線路。

（4）槽道預埋技術(shù)已在武廣高速鐵路、鄭西高速鐵路等工程中實施，獲得成功的運營經(jīng)驗，并將形成高速鐵路隧道內(nèi)接觸網(wǎng)懸掛方案的成功模式。

[1]鐵道第四勘察設計院．新建時速300~350公里客運專線鐵路設計暫行規(guī)定[S]．北京：中國鐵道出版社，2005