商偉

（中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津　300250）

城市軌道交通工程接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道的應(yīng)用及要求

商偉

（中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300250）

城市軌道交通憑借運(yùn)量大、速度快、安全可靠、準(zhǔn)點(diǎn)舒適、節(jié)能環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢，在緩解地面交通壓力方面發(fā)揮了日益重要的作用，已成為我國各大中型城市交通體系的發(fā)展重點(diǎn)和建設(shè)熱點(diǎn)。截至2015年底，我國大陸有40座城市獲批建設(shè)城市軌道交通，其中有26座城市已開通運(yùn)行，運(yùn)營線路總長度3000多公里，位居世界前列。本文介紹了預(yù)埋槽道技術(shù)在城市軌道交通工程中的優(yōu)勢及使用情況，對(duì)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道的結(jié)構(gòu)形式、安裝要求、受力大小、技術(shù)要求、設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述。

預(yù)埋槽道接觸網(wǎng)應(yīng)用

城市軌道交通工程中的接觸網(wǎng)以往采用現(xiàn)場打錨栓的方式，在設(shè)計(jì)上相對(duì)簡單，但具有很大的局限性：這種方式需要在既有結(jié)構(gòu)上鉆孔，鉆孔的過程中可能碰到結(jié)構(gòu)鋼筋，對(duì)結(jié)構(gòu)本身造成一定的損傷，影響結(jié)構(gòu)耐久性；人工鉆孔效率非常低下，長期的封閉區(qū)間作業(yè)產(chǎn)生的噪音、灰塵對(duì)工人的健康也產(chǎn)生很大的影響，施工質(zhì)量完全取決于工人自身的技術(shù)水平，工程整體的施工質(zhì)量無法保證。另外，錨栓本身壽命有限，在地鐵陰濕的環(huán)境下容易腐蝕，一般使用不超過15年就要進(jìn)行維護(hù)或更換，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到地鐵100年耐久性要求。如何縮短安裝工期、減少對(duì)隧道主體結(jié)構(gòu)的破壞、提升地鐵運(yùn)營安全、延長工程壽命現(xiàn)在已經(jīng)成為全國城市軌道交通行業(yè)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。

1　預(yù)埋槽道的結(jié)構(gòu)形式

預(yù)埋槽道是由一條C形槽鋼（帶齒）和至少兩個(gè)布置在槽鋼背面的錨釘組成。槽預(yù)埋在混凝土中，表面與混凝土平齊。使用帶齒螺栓及相配的螺母、墊圈，可以在槽鋼內(nèi)固定任何結(jié)構(gòu)部件。槽道預(yù)埋時(shí)采用聚乙烯填充條或聚苯乙烯泡沫進(jìn)行填充，在設(shè)備安裝時(shí)去除。預(yù)埋槽及配套螺栓的固定原理，如圖1所示。

2　預(yù)埋槽道在接觸網(wǎng)工程中的安裝要求

剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)不再需要在隧道壁上打孔安裝錨栓，僅需用T型頭螺栓代替原來的錨栓。具體方式是將T型頭螺栓插入槽道內(nèi)，旋轉(zhuǎn)90度后即完成安裝。

接觸網(wǎng)的懸掛安裝主要涉及到懸掛支持裝置和架空地線安裝，接觸網(wǎng)懸掛支持裝置預(yù)埋槽道要求的范圍為隧道中心線左右兩側(cè)各500mm范圍對(duì)應(yīng)的上部隧道結(jié)構(gòu)；架空地線安裝預(yù)埋槽道的范圍為距離隧道中心線行車方向右側(cè)600～1000mm范圍對(duì)應(yīng)的上部隧道結(jié)構(gòu)。架空剛性懸掛的平均跨距約為7～8m，即宜按平均7.5m間隔預(yù)埋一處剛性懸掛懸吊點(diǎn)所需的槽道。特殊處（如接觸網(wǎng)關(guān)節(jié)錨段關(guān)節(jié)處），按2m間隔預(yù)埋一處剛性懸掛懸吊點(diǎn)所需的槽道。架空地線安裝宜按平均15m間隔預(yù)埋一處架空地線安裝所需的槽道。隧道內(nèi)接觸網(wǎng)安裝形式，如圖2所示。

3　接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道的受力分析

對(duì)于剛性接觸網(wǎng)懸掛點(diǎn)而言，除自身重力外，其受力主要有三方面：一是匯流排架設(shè)及拉出值調(diào)整過程中受到的垂直于線路方向的水平力；二是接觸線架設(shè)過程中，放線小車的張力；三是放線過程中或開通運(yùn)營后，可能存在因匯流排卡滯而產(chǎn)生的順線路方向的集中應(yīng)力。下面對(duì)這三種力進(jìn)行簡要分析如下：

（1）垂直線路方向的水平力。由于需要對(duì)懸掛點(diǎn)進(jìn)行拉出值的調(diào)整，故懸掛點(diǎn)處受到垂直線路方向的水平力。根據(jù)拉出值的變化范圍和匯流排的彈性模量、橫向慣性矩，就可以計(jì)算出該水平力大小。事實(shí)上由于一個(gè)錨段內(nèi)匯流排可以簡化為連續(xù)的柔性梁，因此在如此小的撓度下，計(jì)算出的垂直線路方向的水平力是非常小的，幾乎可忽略不計(jì)。

（2）順線路方向的接觸線放線張力。剛性懸掛接觸線架設(shè)時(shí)是通過放線小車在前方進(jìn)行牽引，根據(jù)現(xiàn)場反饋的情況不是一個(gè)定值，一般在1kN～2kN。因此懸掛點(diǎn)處會(huì)受到順線路方向的滑動(dòng)荷載，順線路方向的張力按最大考慮，為2kN。

（3）匯流排卡滯力。匯流排存在卡滯主要是由于施工過程中強(qiáng)行掰動(dòng)匯流排，沒有實(shí)現(xiàn)拉出值變化的平滑調(diào)整。另外運(yùn)營過程中也可能因隧道污穢積塵和溫度變化引起的熱脹冷縮，導(dǎo)致個(gè)別懸掛點(diǎn)出現(xiàn)匯流排無法自由伸縮串動(dòng)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)一般最大考慮為5 kN。

4　接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道的技術(shù)要求

針對(duì)城市軌道交通中預(yù)埋槽道的使用范圍、安裝要求及受力情況，筆者根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過計(jì)算提出如下技術(shù)要求：

（1）材質(zhì)要求。1）制造槽道的材料為熱軋型鋼，其技術(shù)要求、試驗(yàn)方法及檢驗(yàn)規(guī)則應(yīng)滿足GB/T706-2008標(biāo)準(zhǔn)。槽道材質(zhì)采用強(qiáng)度高且耐腐蝕性好的不銹鋼（牌號(hào)為06Cr17Ni12Mo2Ti）。2）錨桿材質(zhì)采用牌號(hào)為Q235B的碳素結(jié)構(gòu)鋼。3）配套T型螺栓采用牌號(hào)為A4、性能等級(jí)≥80級(jí)的不銹鋼；螺母采用牌號(hào)為A 4、性能等級(jí)≥80級(jí)的不銹鋼。

（2）防腐要求。1）槽道應(yīng)能通過150h銅鹽加速醋酸鹽霧試驗(yàn)或滿足1200h中性鹽霧試驗(yàn)，不出現(xiàn)紅銹。2）錨桿采用Q235B的碳素結(jié)構(gòu)鋼，錨桿及與槽道的連接表面均要求進(jìn)行防腐處理。

（3）結(jié)構(gòu)要求。槽道選用帶齒結(jié)構(gòu)，能夠承受垂直拉力、平行于線路方向的剪力、垂直于線路方向的滑動(dòng)荷載三方向力同時(shí)作用，且適用于隧道內(nèi)長期動(dòng)荷載的產(chǎn)品。預(yù)埋槽道及配套的T型螺栓緊固件需能滿足區(qū)間隧道上需要安裝的接觸網(wǎng)各種設(shè)備及其振動(dòng)的承載力要求。1）雙槽道布置方式。根據(jù)盾構(gòu)區(qū)間設(shè)計(jì)資料，槽道設(shè)置在距離每個(gè)管片中心120mm的位置，環(huán)與環(huán)沿線路方向的縱向間距為1.5m?？紤]避開管片中心線上的吊裝孔，槽道在管片中心線兩側(cè)對(duì)稱布置，順線路方向的平行間距為240mm。2）單槽道布置方式。單槽道布置方式，為單根槽道垂直于線路中心線正上方布置。根據(jù)盾構(gòu)區(qū)間設(shè)計(jì)資料，槽道設(shè)置在距離每個(gè)管片中心120mm的位置，環(huán)與環(huán)沿線路方向的縱向間距為1.5m。3）槽道成品由一根型鋼加工而成，由于在圓形隧道內(nèi)應(yīng)用，需作弧度處理。帶弧度的槽道不允許有明顯的扭轉(zhuǎn)，其半徑公差、彎曲度和扭轉(zhuǎn)度應(yīng)符合TB/T3329-2013要求。4）槽道與錨桿的連接采用焊接方式。焊接質(zhì)量要求達(dá)到一級(jí)，焊接后應(yīng)對(duì)焊接處表面進(jìn)行應(yīng)力消除。5）配套T型螺栓選用帶齒型式，與槽道的燕尾勾具備連接齒牙構(gòu)造，以確保機(jī)械咬合性能實(shí)現(xiàn)，防止槽鋼縱向受力時(shí)發(fā)生滑移。6）T型螺栓與槽道采取螺紋連接時(shí)應(yīng)有防松措施。

圖1　預(yù)埋槽及配套螺栓的固定原理

圖2　隧道內(nèi)接觸網(wǎng)安裝形式

5　預(yù)埋槽道在接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)、維護(hù)過程中的注意事項(xiàng)

預(yù)埋槽道作為一種新型的接觸網(wǎng)安裝裝置，在設(shè)計(jì)和維護(hù)過程中筆者認(rèn)為需要注意以下幾個(gè)問題：

（1）隧道盾構(gòu)管片預(yù)留的位置由于具體預(yù)留模數(shù)每個(gè)工程存在不同，在初步設(shè)計(jì)階段過程中預(yù)埋槽道可以按照1.2米的模數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）因預(yù)埋槽道與接觸網(wǎng)連接的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了接觸網(wǎng)的安裝凈空有所降低，在施工后期經(jīng)過調(diào)線調(diào)坡后，在某些低凈空區(qū)段可能導(dǎo)致接觸網(wǎng)無法安裝，需要采用傳統(tǒng)打錨栓的形式進(jìn)行安裝。

（3）盾構(gòu)區(qū)間部分懸掛點(diǎn)的設(shè)計(jì)距離不能完全與預(yù)埋槽道的預(yù)留間距吻合，故在設(shè)計(jì)過程中注意需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如接觸網(wǎng)中心錨結(jié)底座需要設(shè)置在距離懸掛點(diǎn)370～525mm的范圍內(nèi)，不能匹配1.2米的預(yù)留模數(shù)。接觸網(wǎng)在設(shè)計(jì)過程中，需在線路條件穩(wěn)定的情況下，直接進(jìn)行準(zhǔn)確定位，管片預(yù)制單位按照系統(tǒng)專業(yè)的要求預(yù)埋相應(yīng)槽道?；蛘咧话凑占扔心?shù)預(yù)留一道懸掛點(diǎn)的安裝槽道，后期接觸網(wǎng)施工時(shí)再根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行打孔安裝。

（4）因管片預(yù)埋槽道過程屬于隱蔽工程，槽道的預(yù)埋水平將直接影響到整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的安裝效果及安全性，如預(yù)埋過程中質(zhì)量控制不好，可能會(huì)造成預(yù)埋槽道的扭面、彎曲等問題，這種情況在其他工程中已經(jīng)暴露出來了。所以在預(yù)埋過程中需要廠家、施工、監(jiān)理各方嚴(yán)格控制質(zhì)量水平，保證產(chǎn)品安全可靠。

（5）隧道內(nèi)在長期運(yùn)營過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，隧道內(nèi)也有出現(xiàn)滲水的情況，造成污物進(jìn)入槽道內(nèi)，會(huì)損壞削弱槽道的齒牙構(gòu)造，運(yùn)營單位在日常維護(hù)過程中需注意觀察和清潔保護(hù)。

［1］于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)［M］.西南交通大學(xué)出版社，2003

［2］門漢文，郎鵬英等.適用于隧道預(yù)埋的軌槽形懸掛支柱基礎(chǔ)［J］.電氣化鐵道，2000（3）.

［3］單圣雄，許建國等.國內(nèi)外高速鐵路接觸網(wǎng)施工技術(shù)的現(xiàn)狀［J］.電氣化鐵道，2005（增刊）.

商偉（1983—），男，滿族，河北平泉人，本科，工程師，研究方向：接觸網(wǎng)。