城市軌道交通工程接觸網預埋槽道的應用及要求

商偉

（中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司，天津　300250）

城市軌道交通工程接觸網預埋槽道的應用及要求

商偉

（中鐵電氣化勘測設計研究院有限公司，天津300250）

城市軌道交通憑借運量大、速度快、安全可靠、準點舒適、節能環保等技術優勢，在緩解地面交通壓力方面發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展重點和建設熱點。截至2015年底，我國大陸有40座城市獲批建設城市軌道交通，其中有26座城市已開通運行，運營線路總長度3000多公里，位居世界前列。本文介紹了預埋槽道技術在城市軌道交通工程中的優勢及使用情況，對接觸網預埋槽道的結構形式、安裝要求、受力大小、技術要求、設計過程中的注意事項進行了闡述。

預埋槽道接觸網應用

城市軌道交通工程中的接觸網以往采用現場打錨栓的方式，在設計上相對簡單，但具有很大的局限性：這種方式需要在既有結構上鉆孔，鉆孔的過程中可能碰到結構鋼筋，對結構本身造成一定的損傷，影響結構耐久性；人工鉆孔效率非常低下，長期的封閉區間作業產生的噪音、灰塵對工人的健康也產生很大的影響，施工質量完全取決于工人自身的技術水平，工程整體的施工質量無法保證。另外，錨栓本身壽命有限，在地鐵陰濕的環境下容易腐蝕，一般使用不超過15年就要進行維護或更換，遠遠達不到地鐵100年耐久性要求。如何縮短安裝工期、減少對隧道主體結構的破壞、提升地鐵運營安全、延長工程壽命現在已經成為全國城市軌道交通行業共同關注的焦點。

1　預埋槽道的結構形式

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

2　預埋槽道在接觸網工程中的安裝要求

剛性接觸網系統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，旋轉90度后即完成安裝。

接觸網的懸掛安裝主要涉及到懸掛支持裝置和架空地線安裝，接觸網懸掛支持裝置預埋槽道要求的范圍為隧道中心線左右兩側各500mm范圍對應的上部隧道結構；架空地線安裝預埋槽道的范圍為距離隧道中心線行車方向右側600～1000mm范圍對應的上部隧道結構。架空剛性懸掛的平均跨距約為7～8m，即宜按平均7.5m間隔預埋一處剛性懸掛懸吊點所需的槽道。特殊處（如接觸網關節錨段關節處），按2m間隔預埋一處剛性懸掛懸吊點所需的槽道。架空地線安裝宜按平均15m間隔預埋一處架空地線安裝所需的槽道。隧道內接觸網安裝形式，如圖2所示。

3　接觸網預埋槽道的受力分析

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

（1）垂直線路方向的水平力。由于需要對懸掛點進行拉出值的調整，故懸掛點處受到垂直線路方向的水平力。根據拉出值的變化范圍和匯流排的彈性模量、橫向慣性矩，就可以計算出該水平力大小。事實上由于一個錨段內匯流排可以簡化為連續的柔性梁，因此在如此小的撓度下，計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。

（2）順線路方向的接觸線放線張力。剛性懸掛接觸線架設時是通過放線小車在前方進行牽引，根據現場反饋的情況不是一個定值，一般在1kN～2kN。因此懸掛點處會受到順線路方向的滑動荷載，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行掰動匯流排，沒有實現拉出值變化的平滑調整。另外運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，導致個別懸掛點出現匯流排無法自由伸縮串動，根據工程經驗一般最大考慮為5 kN。

4　接觸網預埋槽道的技術要求

針對城市軌道交通中預埋槽道的使用范圍、安裝要求及受力情況，筆者根據工程經驗經過計算提出如下技術要求：

（1）材質要求。1）制造槽道的材料為熱軋型鋼，其技術要求、試驗方法及檢驗規則應滿足GB/T706-2008標準。槽道材質采用強度高且耐腐蝕性好的不銹鋼（牌號為06Cr17Ni12Mo2Ti）。2）錨桿材質采用牌號為Q235B的碳素結構鋼。3）配套T型螺栓采用牌號為A4、性能等級≥80級的不銹鋼；螺母采用牌號為A 4、性能等級≥80級的不銹鋼。

（2）防腐要求。1）槽道應能通過150h銅鹽加速醋酸鹽霧試驗或滿足1200h中性鹽霧試驗，不出現紅銹。2）錨桿采用Q235B的碳素結構鋼，錨桿及與槽道的連接表面均要求進行防腐處理。

（3）結構要求。槽道選用帶齒結構，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荷載三方向力同時作用，且適用于隧道內長期動荷載的產品。預埋槽道及配套的T型螺栓緊固件需能滿足區間隧道上需要安裝的接觸網各種設備及其振動的承載力要求。1）雙槽道布置方式。根據盾構區間設計資料，槽道設置在距離每個管片中心120mm的位置，環與環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對稱布置，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。根據盾構區間設計資料，槽道設置在距離每個管片中心120mm的位置，環與環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，由于在圓形隧道內應用，需作弧度處理。帶弧度的槽道不允許有明顯的扭轉，其半徑公差、彎曲度和扭轉度應符合TB/T3329-2013要求。4）槽道與錨桿的連接采用焊接方式。焊接質量要求達到一級，焊接后應對焊接處表面進行應力消除。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造，以確保機械咬合性能實現，防止槽鋼縱向受力時發生滑移。6）T型螺栓與槽道采取螺紋連接時應有防松措施。

圖1　預埋槽及配套螺栓的固定原理

圖2　隧道內接觸網安裝形式

5　預埋槽道在接觸網設計、維護過程中的注意事項

預埋槽道作為一種新型的接觸網安裝裝置，在設計和維護過程中筆者認為需要注意以下幾個問題：

（1）隧道盾構管片預留的位置由于具體預留模數每個工程存在不同，在初步設計階段過程中預埋槽道可以按照1.2米的模數來進行設計。

（2）因預埋槽道與接觸網連接的結構形式決定了接觸網的安裝凈空有所降低，在施工后期經過調線調坡后，在某些低凈空區段可能導致接觸網無法安裝，需要采用傳統打錨栓的形式進行安裝。

（3）盾構區間部分懸掛點的設計距離不能完全與預埋槽道的預留間距吻合，故在設計過程中注意需要重新進行設計。比如接觸網中心錨結底座需要設置在距離懸掛點370～525mm的范圍內，不能匹配1.2米的預留模數。接觸網在設計過程中，需在線路條件穩定的情況下，直接進行準確定位，管片預制單位按照系統專業的要求預埋相應槽道?；蛘咧话凑占扔心殿A留一道懸掛點的安裝槽道，后期接觸網施工時再根據現場實際情況進行打孔安裝。

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

（5）隧道內在長期運營過程中會產生大量的粉塵，隧道內也有出現滲水的情況，造成污物進入槽道內，會損壞削弱槽道的齒牙構造，運營單位在日常維護過程中需注意觀察和清潔保護。

［1］于萬聚.高速電氣化鐵路接觸網［M］.西南交通大學出版社，2003

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

［3］單圣雄，許建國等.國內外高速鐵路接觸網施工技術的現狀［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。