接觸網(wǎng)制式有軌電車工程地面區(qū)間強弱電管線布置設計方法探討

占 俊

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 ，湖北武漢 430063）

0 引言

隨著城市軌道交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，有軌電車工程作為城市軌道交通客運的補充已經(jīng)在國內諸多城市得到大范圍推廣。有軌電車工程主要在地面實施，為保證有軌電車線路建成后正常運營，在區(qū)間內需要沿線路敷設供電環(huán)網(wǎng)電纜、供電控制電纜、區(qū)間照明電纜、區(qū)間維修電纜、通信電纜、信號電纜等，其地面線路區(qū)間強弱電管線繁多，埋管斷面形式變化頻繁、布置復雜、施工難度大，還涉及與既有市政道路管網(wǎng)的交叉和沖突，成為有軌電車工程設計的重點和難點。本文以蘇州有軌電車?2?號線地面區(qū)間綜合管線布置工程為設計實例，對有軌電車工程地面區(qū)間強弱電管線的布置設計方法進行探討。

1 現(xiàn)有技術特點分析

有軌電車工程地面區(qū)間強弱電管線是指沿區(qū)間線路貫通布置的供電環(huán)網(wǎng)電纜、供電控制電纜、區(qū)間照明電纜、區(qū)間維修電纜、通信電纜、信號電纜等。通過對國內已建成的廣州海珠有軌電車、江蘇淮安有軌電車、沈陽渾南有軌電車、蘇州高新區(qū)有軌電車?1?號線等工程項目進行調研和研究可知，有軌電車工程線路主要利用既有或規(guī)劃道路中分帶采用地面敷設，其沿線區(qū)間強弱電管線一般采用兩線路之間設置埋管通道或在兩線路外側設置埋管通道?2?種方法進行敷設布置。下面對?2?種既有設計方法進行詳細介紹。

1.1 既有設計方法一

在兩線之間采用埋管穿過接觸網(wǎng)支柱基礎的布置方法，該方法主要將強弱電管線敷設在兩條線路中間。為保證路基和軌道結構的完整性，埋管斷面外側與線路中心線的距離按照?1??250??mm（考慮施工誤差）控制，即不侵入軌道結構半寬和路基水泥碎石穩(wěn)定層。強弱電管線穿過接觸網(wǎng)基礎時，不破壞接觸網(wǎng)上階基礎（寬約?1?000??mm），敷設在接觸網(wǎng)支柱上階基礎的兩側，可提供的埋管截面空間的寬度僅為?250??mm。

該方法雖然在不增加有軌電車工程地面區(qū)間用地面積的條件下保證了軌行區(qū)綠化種植土壤厚度，但強弱電管線數(shù)量多且埋管斷面受接觸網(wǎng)支柱基礎內配筋制約，接觸網(wǎng)支柱基礎內預埋管斷面與一般區(qū)段埋管斷面難以保持一致，管道連接難度大，可供敷設的截面寬度受限，施工敷設困難。此外，由于接觸網(wǎng)支柱基礎一般點式布置于兩線之間，且相鄰兩支柱之間的距離一般不大于?40??m，埋管斷面形式變化頻繁，施工難度大。有軌電車軌道結構和路基典型埋管橫斷面示意圖如圖1所示。

圖1 既有設計方法一埋管斷面示意圖（單位：mm）

1.2 既有設計方法二

在線路外側設置埋管通道的布置方法，有軌電車軌道結構和路基典型埋管橫斷面如圖?2?所示。該方法主要將強弱電管線敷設在兩線路外側，為滿足軌道結構安全保護距離要求，考慮施工誤差，埋管斷面內側與線路中心線的距離按照?1??700??mm?控制，即不侵入軌道結構外側半寬和路基水泥碎石穩(wěn)定層，兩側的埋管截面寬度約為?400??mm。

本設計方法避免了在兩線路中穿越，且不會影響接觸網(wǎng)支柱上階基礎，同時保證了軌行區(qū)綠化種植土壤厚度，但將有軌電車工程區(qū)間用地范圍拓寬了約800??mm，占用了緊缺的城市土地資源。

圖2 既有設計方法二埋管斷面示意圖（單位：mm）

2 接觸網(wǎng)供電制式地面區(qū)間強弱電管線布置方法

基于現(xiàn)有有軌電車區(qū)間強弱電管線布置設計背景，以蘇州有軌電車?2?號線的工程設計為實際案例，本文研究設計了一種采用接觸網(wǎng)供電制式的有軌電車工程地面區(qū)間強弱電管線布置方法。該方法將地面區(qū)間強弱電管線布置于有軌電車工程兩線路之間、接觸網(wǎng)支柱基礎兩側、軌道結構以下，接觸網(wǎng)支柱基礎采用“凸”形優(yōu)化設計，并按規(guī)范要求沿有軌電車線路走向，以一定間距點式布置于兩線之間。

2.1 接口與限界要求

參考現(xiàn)有地鐵設計規(guī)范和蘇州有軌電車?2?號線工程設計過程中路基、軌道、接觸網(wǎng)等專業(yè)的接口要求，將地面區(qū)間強弱電管線布置于有軌電車工程兩線路之間時，需滿足軌道結構安全保護距離要求，直線區(qū)段強弱電埋管通道距軌道中心線不宜小于軌道結構半寬，即不小于?1??250??mm。根據(jù)接觸網(wǎng)專業(yè)的相關設計要求，需保證接觸網(wǎng)上階基礎寬度不小于?800??mm，以滿足區(qū)間接觸網(wǎng)基礎強度要求。

參考地鐵限界標準并綜合考慮施工誤差，接觸網(wǎng)立柱位于兩線之間時，可推導有軌電車地面直線區(qū)段最小線間距計算式如下：

式（1）中，Amin為最小線間距；B為有軌電車車輛設備限界全寬量最大值（本工程車體寬參考《城市輕軌交通鉸接車輛通用技術條件》按?2?650?mm?設計，根據(jù)限界計算原理，B=?2×（2??650/2?+?325）mm，其中?325??mm?為國內主要廠家的低地板有軌電車車輛設備限界相對車輛輪廓的包容性限界加寬值）；L為接觸網(wǎng)立柱最小寬度（本工程設計實施的接觸網(wǎng)立柱寬度為?300??mm）；C為設備限界與建（構）筑物之間的最小安全間隙，根據(jù)地鐵設計規(guī)范（2013?版），一般條件下C取?200??mm。

如圖?3?所示，考慮接觸網(wǎng)立柱施工誤差?100??mm，根據(jù)計算公式，采用接觸網(wǎng)供電制式的有軌電車工程地面區(qū)間線間距應不小于?4??100??mm。

圖3 有軌電車區(qū)間直線地段限界示意圖（單位：mm）

2.2 埋管深度要求

將地面區(qū)間強弱電管線布置于兩線路之間的軌道結構下方時，為保證有軌電車區(qū)間路基和軌道結構的完整性，應避免強弱電管線埋管范圍侵入有軌電車路基水泥穩(wěn)定碎石層或軌道結構范圍內，并確保不同路基結構區(qū)段的埋管平滑過渡，同時預埋管施工宜在水穩(wěn)層施工之前進行。根據(jù)現(xiàn)場試驗結果，宜在預埋管上方增加不小于100??mm?的素混凝土防護層。根據(jù)強弱電管線埋管覆土要求，一般區(qū)段強弱電埋管通道頂距軌面最小距離=軌道結構高度+鋼筋混凝土板厚度?+?水穩(wěn)層厚度?+?素混凝土防護層厚度。

2.3 應用實例

蘇州有軌電車?2?號線區(qū)間綜合管線布置需滿足相關專業(yè)設計接口限制要求，將強弱電管線敷設于兩線之間時，埋深需滿足強弱電埋管通道頂距軌面最小距離不小于?1??200??mm?的要求（軌面標高為?0）；強弱電埋管通道距軌道中心線不宜小于?1??250??mm；接觸網(wǎng)上階基礎寬度不小于?800??mm。為保證接觸網(wǎng)支柱基礎區(qū)域與一般無接觸網(wǎng)基礎區(qū)段埋管斷面一致，預留出強弱電綜合管線的縱向通道，將接觸網(wǎng)支柱基礎優(yōu)化設計為“凸”形，如圖?4?所示。故線間距A一定的情況下，位于接觸網(wǎng)上階基礎兩側的埋管通道寬度B=?0.5×（線間距A-?軌道結構半寬×2?-?接觸網(wǎng)上階基礎寬度）=?0.5×（線間距A-1??250×2?-?800）?mm。實施后，區(qū)間線間距A取最小值?4??100??mm?時，位于接觸網(wǎng)上階基礎兩側的埋管通道寬度為?400??mm，用地紅線范圍為?6??600??mm。

圖4 應用實例典型斷面圖（單位：mm）

3 設計方案對比分析

綜合研究本文實施的設計方法與既有?2?種設計方法，對比分析?3?種區(qū)間強弱電管線布置的形式、接觸網(wǎng)上下階基礎寬度、埋管深度、線間距、埋管截面范圍、用地紅線等設計特征和指標，如表1?所示。

表1 不同設計方法實施數(shù)據(jù)對比 mm

由以上?3?種區(qū)間強弱電管線布置的設計方案實施數(shù)據(jù)，可得出以下結論。

（1）本文實施的設計方法相比于既有的?2?種設計方法，在保證接觸網(wǎng)支柱結構受力安全要求的前提下，保持接觸網(wǎng)支柱下階基礎寬度?1??700??mm?不變，對接觸網(wǎng)支柱的上階基礎寬度進行了合理的優(yōu)化（縮減至800??mm?寬），減少了接觸網(wǎng)上階混凝土量，降低了工程投資，有效保證了不同路基結構區(qū)段的埋管平滑過渡。

（2）對比于既有設計方法一，本文實施的設計方法在線間距一定的情況下，兩線間埋管范圍的截面寬度增加了?150??mm，為區(qū)間管線的敷設提供了更大的空間，有效地降低了施工難度。

（3）對比于既有設計方法二，本文實施的設計方法在保證埋管范圍截面寬度均為?400??mm?的前提下，其區(qū)間用地紅線寬度可縮減約?800??mm，降低了有軌電車工程土地征用范圍，不僅實現(xiàn)了緊張的城市土地資源的高效利用，也大大降低了工程費用的投入。

4 結語

接觸網(wǎng)制式有軌電車工程地面區(qū)間強弱電管線的布置設計方法基于有軌電車工程線路、路基、結構、軌道、供電、低壓配電、通信、信號等專業(yè)的設計資料，以有軌電車工程地面區(qū)間綜合管線施工圖的形式實現(xiàn)。本設計方法實施效果明顯，相對于現(xiàn)有設計方法，減少了有軌電車工程區(qū)間用地面積、工程投資以及對接觸網(wǎng)支柱基礎結構的影響，同時對敷設過程進行了簡化，降低了強弱電管線敷設的施工難度。

[1]舒冬，繆東，張浩，等.一種有軌電車工程地面區(qū)間強弱電管線布置結構[P].中國專利：CN106058779A，2016.

[2]施路，崔異.現(xiàn)代有軌電車在國內外的發(fā)展經(jīng)驗啟示[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2014（4）.

[3]丁靜波.現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)軌道工程關鍵技術分析[J].鐵道標準設計，2015（8）.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50157-2013地鐵設計規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.CJJ96-2003地鐵限界標準[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[6]徐壽偉.沈陽市渾南新區(qū)現(xiàn)代有軌電車一期工程軌道系統(tǒng)設計評述[J].都市快軌交通，2013（6）.

[7]N.Cornet，李依慶，華凌晨.現(xiàn)代化有軌電車系統(tǒng)在中國城市的發(fā)展前景[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2008（6）.