鐵路隧道內接觸網預埋槽道的質量問題及整治方案

鄧 剛

(中國鐵路總公司 工程質量監督管理局，北京 100844)

隨著我國電氣化鐵路建設發展，隧道內接觸網埋設件的安裝方式、錨固材質、施工質量等對鐵路運營安全影響越來越大[1]。隧道內接觸網預埋槽道施工后，在四電施工時常發現預埋槽道存在大量的質量問題，須經過整治方能滿足接觸網設備安裝要求。

1 接觸網埋設件設置方式及應用情況

1.1 接觸網埋設件設置方式

目前在建電氣化鐵路隧道內接觸網埋設件設置主要有預埋槽道、后植化學錨栓2種方式。

預埋槽道根據設計提供的幾何尺寸和受力條件在襯砌施工時一起完成，與隧道襯砌形成整體結構，保證接觸網的受力及振動安全。工藝相對簡單、質量可靠，可調整設備安裝位置，使用壽命長，運營后易于維護調整，但是造價高，且增加了工程接口，易出現銜接問題，如出現預埋位置或型號錯誤、偏差超標等問題。

后植化學錨栓與預埋槽道相比造價低，一般由接觸網專業人員施工。后植化學錨栓施工工藝復雜，施工質量控制難度大，在隧道二次襯砌澆筑完成后施工，對二次襯砌混凝土、鋼筋存在破壞和沖突問題，耐久性、安全可靠性相對較差[2]。同時不便于接觸網設備安裝調整，運營部門反映化學錨栓易出現松脫問題。

1.2 應用情況

目前國內客運專線鐵路隧道內普遍采用預埋槽道，普速鐵路和既有電氣化鐵路隧道較多采用化學錨栓。據統計:在建鐵路45%以上采用了預埋槽道，55%采用了化學錨栓，其中客運專線鐵路83%采用了預埋槽道；正在設計中的鐵路78%采用預埋槽道，22%采用化學錨栓，其中客運專線鐵路全部采用預埋槽道。

在TB 10009—2016《鐵路電力牽引供電設計規范》[3]中要求“隧道內安裝基礎宜采用安全、可靠、耐受動荷載、防火、經濟、便于調整和接地的預埋結構”。隨著對鐵路工程質量和運營安全的要求越來越高，綜合預埋槽道、后植化學錨栓二者優劣以及運營經驗，新建電氣化鐵路隧道埋設件將優先選用預埋槽道。

2 預埋槽道質量問題及原因分析

2.1 質量問題的分布

在高速鐵路建設初期，隧道內預埋槽道施工工藝不成熟，報廢比例達30%左右。隨著近年來施工工藝的不斷改進，預埋槽道合格率達到90%以上。以在建昌贛鐵路為例，隧道內預埋槽道共計7287處，有問題594處，合格率92%。預埋槽道質量問題類型及所占比例分別是間距超標(28%)、槽道與施工縫距離不滿足設計要求(8%)、槽道偏斜(8%)、位置錯誤(11%)、型號錯誤(4%)、槽道嵌入深度超標(12%)、槽道被混凝土覆蓋(23%)和槽道遺漏(6%)。有些問題還是系統性的，如部分隧道槽道與二次襯砌施工縫距離連續不滿足設計要求；有的隧道因設計不同步，導致區段性未預埋槽道。

2.2 質量問題產生的原因

1)接口工程管理不到位。

預埋槽道作為隧道與四電接口工程，容易被忽視，工程技術管理不到位。槽道安裝人員對技術要求不清楚，技術培訓不到位，對預埋槽道的安裝精度及用途沒有掌握，對預埋槽道不合格的危害認識不足。

常見問題：未按設計位置預埋槽道；槽道漏埋；槽道的型號與設計不符；槽道在隧道左右方向錯誤；槽道與隧道二次襯砌施工縫距離不滿足要求等。

2)預埋槽道施工工藝不成熟，操作空間小，施工精度要求高。

預埋槽道需要使用新技術。隧道二次襯砌澆筑時預埋槽道施工工藝不成熟，與襯砌施工未能有效結合。預埋槽道定位時需與二次襯砌鋼筋連接固定并與綜合接地系統可靠焊接。由于襯砌臺車與襯砌鋼筋網之間的間隙狹小，安裝操作不便，造成槽道定位不準、不牢固、接地焊接質量差，二次襯砌澆筑時槽道發生移位、偏斜等。加之預埋槽道施工精度要求高，施工允許偏差小，如預埋槽道組2根槽道平行間距偏差不能超過±5 mm，垂直度偏差不能超過5‰L(L為槽道長度)[4-5]。接觸網設備安裝可調整范圍在10 mm以內，一旦預埋超標就需要整改。

常見問題：預埋槽道組2根槽道平行間距偏差超標，產生喇叭口或鼓肚現象；單根槽道傾斜度超標,T形螺栓受力不均；槽道偏斜；接觸網補償下錨裝置用槽道不水平；槽道與隧道中心線垂直度超標；槽道嵌入隧道襯砌深度超標；槽道未與綜合接地系統連接等[6-7]。

3)隧道二次襯砌施工不規范，造成槽道無法使用。

常見問題：預埋槽道處隧道二次襯砌混凝土質量差，混凝土不密實、背后形成空洞造成槽道承載力不足；槽道本體、鍍鋅層受外力損壞；槽道被混凝土覆蓋無法安裝T形螺栓。

4)設計原因。

預埋槽道設計滯后，施工圖紙提供得不及時；專業之間溝通不到位，隧道專業人員設計的預埋槽道位置里程、型號與接觸網專業人員后期安裝設備時實際要求不符。

常見問題：隧道區段性未預埋槽道；預埋槽道位置與接觸網懸掛位置不一致，造成預埋槽道廢棄。

2.3 預埋槽道質量問題的危害

前述問題造成后續接觸網設備無法安裝，無論采用改變接觸網吊柱底板還是采用后置槽道及其他整治方案都造成經濟損失和工期延遲，即使整治仍然會留下缺陷和隱患。 改變接觸網吊柱底板會造成零部件不統一；后置槽道工程造價大于預埋槽道，且需后植大量化學錨栓，對隧道二次襯砌造成破壞；預埋槽道的整治施工在工程后期進行，交叉施工難度大；后置槽道在耐久性、防腐性能、安全性等方面均不能達到預埋槽道的性能，且運營后維護難度大。

3 預埋槽道質量問題預防措施和整治方案

3.1 預防措施

1)同步設計和施工

隧道內預埋槽道應與主體工程同步設計、同步施工，加強隧道專業與接觸網專業之間溝通協調，滿足工程進度和接口需求。

2)加強接口工程技術管理

嚴格技術交底，編制詳細的槽道預埋作業指導書，施工人員對安裝技術和精度要求應準確掌握。根據不同隧道對每組槽道按編號明確槽道類型、安裝方向、里程等進行技術交底，說明槽道的用途及安裝技術要求。

3)槽道二次定位

槽道二次定位的施工流程：

①槽道與臺車安裝定位前的準備工作。先選定槽道類型，然后利用模具把槽道組焊接成一體，焊接環向接地鋼筋。檢查槽道外觀、槽道內發泡填充物的完整狀態。在臺車模板上開定位孔，根據槽道類型、里程、安裝方向、二次襯砌臺車長度等確定開孔的位置、尺寸和數量。

②第一次定位。二次襯砌臺車移動到準備澆筑段，按照模板開孔位置將槽道組定位在隧道二次襯砌鋼筋網上設計位置，并與鋼筋網焊接固定，槽道接地線與二次襯砌環向接地鋼筋焊接。

③第二次定位。移動臺車退出澆筑段，綁扎、調整二次襯砌鋼筋。二次襯砌臺車再次就位，頂升模板到設計位置,T形螺栓穿過模板與槽道連接到一起，擰緊螺母保證槽道與臺車背面密貼[8]。

④二次襯砌澆筑和養護，拆模時將T形螺栓先松開再拆除，防止臺車移動拉壞槽道。

⑤脫模后，清理槽道表面附著的砂漿，封閉槽道表面便于二次襯砌混凝土養護。檢查槽道位置誤差并記錄。

3.2 整治方案

基于隧道內預埋槽道的安全可靠性能，預埋槽道質量問題整治原則是在不影響隧道結構安全的前提下盡量利用預埋槽道。整治的具體方案:

1)改變接觸網吊柱底板

隧道內預埋槽道平行間距與原設計標準相比，若尺寸偏差在-70～+70 mm，考慮到槽道本體機械性能滿足原設計標準，通過設計檢算后改變接觸網吊柱底板為特殊吊柱底板，對底板尺寸、開孔大小進行調整，充分利用預埋槽道。特殊吊柱底板采用長孔并進行加強，加筋板厚度12 mm。隧道內接觸網腕臂用特殊吊柱底板有2種尺寸,分別適用于槽道間距330～410，390～470 mm 2種工況。適用于槽道間距330～410 mm 特殊吊柱底板示意如圖1，其他類型吊柱底板可參照腕臂用特殊吊柱底板進行改造，在工程中應用時可調整吊柱底板的尺寸分檔。

圖1 適用于槽道間距330～410 mm的特殊吊柱底板 (單位：mm)

2)后置槽道

因槽道未按設計位置預埋致使偏差超標、型號與設計不符、槽道在隧道左右方向錯誤、槽道扭曲、間距嚴重超標、槽道與隧道二次襯砌施工縫距離不滿足設計要求等原因造成預埋槽道無法利用時，經設計單位根據隧道結構現狀檢算后可采用后置槽道，如圖2所示。

圖2 后置槽道示意

具體要求如下：

①技術要求

后置槽道采用適用于裂縫混凝土的定型化學錨栓固定[9]，經受力計算錨栓規格為M16，錨固深度為145 mm，外露螺紋應滿足設備安裝要求,配備雙螺母單墊圈。在條件困難的情況下可采用薄螺母,且應符合GB/T 6172.1—2016《六角薄螺母》[10]要求。采用螺紋鎖固劑防松。化學錨栓各項性能應符合規范和設計要求，隧道后置槽道本體各項技術性能應符合預埋槽道標準及設計要求。槽道安裝前應檢查鍍鋅層、錨桿外封是否完好，焊接質量是否符合要求[11]。

后置槽道接地分2種情況：對于因遺漏而新增的后置槽道，接地采用鋁絞線就近與接觸網PW線或回流線、綜合接地端子連接，用化學錨栓及地線卡在拱頂按要求將鋁絞線固定牢靠。鋁絞線兩端預壓接線鼻子，與槽道上安裝固定件的T形螺栓副螺帽連接。對于槽道已預埋需整改的后置槽道，采用鋁絞線與已接地的預埋槽道連接。鋁絞線固定及其與槽道的連接方式同上。

②拉拔檢測

所有后植化學錨栓施工完成后，逐個進行抗拉拔、抗剪切檢測，結果應滿足設計要求。

③其他要求

螺桿外露長度不超過鋼板和槽鋼總厚度。施工應避開施工縫及變形縫，嚴禁破壞止水帶、防水板等防水結構；同時鉆孔時應避開主筋，防止破壞結構。

在后植化學錨栓施工前，應對實施段隧道二次襯砌進行檢測，避開裂紋、空洞、漏水等區段，確保實施段隧道二次襯砌的厚度、強度等滿足設計要求。

3)拆除二次襯砌重新預埋槽道

針對預留槽道處隧道二次襯砌混凝土質量差，混凝土不密實、背后形成空洞，以及槽道漏埋的區段，可拆除二次襯砌重新預埋槽道。預埋槽道按照原設計標準執行。

具體步驟如下:

①拆除二次襯砌

根據確定的缺陷區段環向、縱向處理范圍，拆除拱墻二次襯砌，合理選擇一次拆換段落長度(一般不宜大于6 m)，采用機械切割或小型破碎錘等小型減振機械，避免隧道支護擾動過大。整個過程要加強監控量測，必要時加設臨時支撐。

②設置鋼筋

環向主筋采用螺紋鋼筋，內外雙排設置，植筋深度不小于30 cm。植筋后將同一環鋼筋綁扎搭接接長，縱向鋼筋及箍筋按要求連接。

③重新預埋槽道，澆筑二次襯砌混凝土

施工中確保鋼筋保護層厚度和混凝土澆筑密實。二次襯砌按要求預留注漿孔，注漿孔采用φ42 mm厚3.5 mm熱軋無縫鋼管。待混凝土達到設計強度后，通過預留注漿孔壓注水泥漿。注漿完畢后，注漿孔采用速凝水泥封孔。

在實際應用時，拆除二次襯砌對隧道影響較大，工期長、成本高且增加了隧道的安全質量風險，除因隧道二次襯砌本體存在質量問題外，還應慎重采用該措施。

4)其他整治措施

對于槽道被混凝土覆蓋及槽道嵌入隧道襯砌深度超標問題，經設計確認后可采取鑿除混凝土覆蓋層、打磨隧道保護層等方法。如果混凝土覆蓋厚度和槽道嵌入隧道襯砌深度嚴重超標，仍需后置槽道。

4 結語

在隧道預埋槽道施工環節，采取同步設計和施工、加強接口工程技術管理、槽道二次定位預防措施，加強預埋槽道施工質量控制，有效提高了隧道內預埋槽道合格率，減少了后續整治工作。

對于隧道預埋槽道施工后的質量問題，在盡量利用預埋槽道的原則下，根據實際情況在工程中可采用改變接觸網吊柱底板、后置槽道、拆除隧道二次襯砌重新預埋槽道等整治方案。整治方案實施前，仍需經過設計方確認，以滿足隧道結構、接觸網設備安裝要求。