哈芬槽道在地鐵剛性接觸網施工中的應用研究

摘? 要：憑借運量大、速度快、安全性高、舒適可靠、節能環保等技術優勢，城市軌道交通在緩解地面交通壓力方面發揮的作用越來越重要，已經成為我國城市交通體系發展與建設的重點。天津地鐵6號線選取宜賓道站至鞍山西道站隧道區間作為試驗段，嘗試在地鐵隧道區間盾構管片內預埋哈芬槽道，用于懸掛剛性接觸網零部件，并針對這種剛性接觸網懸掛方式進行了現場實際安裝應用，改變了傳統地鐵剛性接觸網施工方法，對于提高地鐵剛性接觸網工程施工效率，縮短工程建設周期，延長工程使用壽命，消除運營安全隱患，降低運營維護成本做出了一定的貢獻。

關鍵詞：地鐵剛性接觸網;哈芬槽道;安全性高

0? ? 引言

目前我國城市軌道交通事業快速發展，大部分城市地鐵剛性接觸網工程在修建時都采用預埋化學錨栓或者高強度后擴底錨栓的施工方法進行作業安裝，這兩種安裝形式都需要在隧道上進行鉆孔作業，施工中難免會遇到結構鋼筋，損傷盾構管片的整體結構，影響結構耐久性。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15年就要進行大修更換，遠遠達不到地鐵百年工程的要求。天津地鐵6號線選取宜賓道站至鞍山西道站隧道區間作為試驗段，取消剛性接觸網在隧道頂部鉆孔作業的施工方法，提出了一種新型剛性接觸網的安裝型式——在盾構管片內預埋哈芬槽道，良好地保護了盾構管片的整體結構，縮短了接觸網工程安裝工期，提升了地鐵運營安全穩定性，延長了工程使用壽命，為城市軌道交通接觸網工程實施提供了一項新技術。

1? ? 傳統的剛性懸掛安裝方式

剛性接觸網主要由接觸懸掛、支持和定位裝置、絕緣部件以及架空地線等部分組成。接觸懸掛的支持和定位裝置安裝在隧道頂或隧道壁上，通過打孔預埋化學錨栓或者高強度后擴底錨栓固定安裝接觸懸掛，按照區間隧道凈空高度主要分為4 400 mm以下、4 400～4 600 mm、4 600～4 800 mm、4 800 mm以上等安裝型式，例如圓形隧道（4 400 mm<凈空<4 600 mm）直線區段懸掛安裝如圖1所示。

傳統鉆孔預埋化學錨栓型式的剛性懸掛劣勢主要表現在以下方面：

（1）鉆孔作業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。

（2）由于懸吊底座尺寸固定，不可調節，施工誤差造成部分孔距尺寸不符合要求，以及混凝土內孔不垂直，造成預埋螺桿后螺桿歪斜，都需要重新定位打孔，造成懸掛定位處存在多處廢孔。

（3）人工鉆孔效率非常低下，長期的封閉區間作業產生的噪聲、灰塵對工人的健康影響也很大，施工質量完全取決于工人自身的技術水平。

（4）預埋化學試劑需要等待試劑凝固，固化時間要嚴格按照廠家提供的作業指導書執行，達到要求后進行拉拔試驗。由于地鐵施工技術標準要求高，每個化學錨栓凝固后都需要進行拉拔試驗，作業工序多、各工序技術標準要求高，造成施工效率低下，作業時間長。

2? ? 預埋哈芬槽道安裝方式

預埋哈芬槽道安裝方式發源于德國，哈芬槽道由于具有非常高的防腐能力、優秀的動載荷能力、安裝與檢修方便、安全穩定可靠性高，而且螺栓位置在槽鋼內可調整等特點，在歐美等發達國家的各項隧道接觸網工程中得到了良好的應用，隧道內接觸網都會考慮預埋哈芬槽道安裝型式，哈芬槽道在中國也已經應用到地鐵隧道的建設中。接觸網的固定是一項非常重要的技術，使用哈芬槽道代替膨脹螺栓固定接觸網，首先應將預埋槽道準確固定在管片模板上，使預埋槽道開口端截面緊貼管片模板，這樣澆筑完成后的槽道才能夠滿足使用要求。地鐵的實際建設中，有時候會用到弧形的哈芬槽道，弧形哈芬槽道的定位需要很準確，現有的弧形哈芬槽道在安裝時基本都是采用電焊焊接在鋼鋸架籠上，這種方法固定得比較穩定，但是一旦定位發生錯誤，則不好拆卸。

哈芬槽道由C型帶弧度的槽鋼預埋件和布置在槽鋼背面的錨桿組成，C形槽預埋在地鐵盾構管片內，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，安裝方便并且可以調整間距尺寸。槽道預埋時采用聚苯乙烯泡沫進行填充保護，在設備安裝時去除，如圖2所示。

地鐵哈芬槽道接觸網的安裝方式主要是通過帶齒裝的T型頭螺栓固定懸吊底座，再通過一個T型頭螺栓安裝垂直懸吊槽鋼，進而懸掛絕緣子、匯流排，具體安裝型式如圖3所示。

這種安裝方式主要優點表現在以下幾個方面：

（1）哈芬槽道是澆筑在盾構管片內部，無需鉆孔，對盾構管片無破壞，延長了整個工程使用年限。

（2）其安全性、穩定性高，帶齒槽鋼及帶齒T型頭螺栓能夠防止松動，通過螺栓及槽鋼將載荷傳遞到混凝土內部，具有高抗動載荷、沖擊載荷以及地震載荷能力，都采用不銹鋼材質，防腐性能好。

（3）安裝型式簡單，作業時間短，取消了傳統鉆孔預埋拉拔施工工序，施工效率高，操作簡便，有效節約了工期，降低了施工成本。

（4）槽道式安裝型式可以調節固定尺寸，可使用各種不同尺寸的懸吊底座，有效防止鉆孔作業的施工誤差導致不必要的浪費。

（5）由于結構簡單，都是機械連接，可操作性強，后期運營維護檢修方便;化學錨栓檢查承載都需要做拉拔試驗，檢查檢修時都需要拆除整個懸掛零件，作業繁瑣復雜。

3? ? 預埋哈芬槽道施工注意事項

預埋哈芬槽道安裝施工過程中可能出現的問題：

（1）因為接觸網安裝型式是由軌面至隧道頂部的凈空決定，經過調線調坡確定軌道施工完成面后，會出現某些低凈空點位，可能導致預埋哈芬槽道無法安裝，需要采用傳統打錨栓的形式進行安裝（圓形隧道4 400 mm以下安裝型式）。剛性懸掛的中心錨結安裝型式，也是由凈空確定安裝型式，下錨底座安裝在450～1 000 mm可調，預埋槽道位置不確定，也需要采用傳統錨栓的形式安裝下錨底座。

（2）由于接觸網跨距固定，對土建盾構管片排布施工精度要求高，土建單位在施工時易出現預埋滑槽被灰塵、水泥漿及其他雜物污染或固化，損壞連接齒牙構造，削弱其防滑能力的問題，需要做好成品保護。

（3）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。所以，在預埋過程中，需要廠家、土建施工單位、監理各方嚴格控制質量水平，保證產品安全可靠。

（4）配套螺栓要求及安裝方法。

配套螺栓要求：固定螺栓為T型螺栓，采用Q235A鋼材。固定螺栓的抗疲勞性與剛性要求：每個連接螺栓的位置沿管片徑向拉壓承載力不小于10 kN，沿管片切向承載力不小于8 kN。預埋滑槽及連接螺栓必須滿足一定的剛性要求，在拉、壓承載力作用下，其變形要求不超過l.0 mm，在切向荷載作用下變形也不超過1.0 mm。

固定螺栓的防滑性能：一是預埋滑槽與配套連接T型螺栓具有齒牙構造，確保機械咬合性能，縱向傳遞荷載，防止受力點滑移;二是采用雙碟鎖緊墊片，其內側斜齒面傾斜角度α大于螺栓螺紋傾斜角度β。裝配時內側斜齒面是相對的，墊圈外側放射狀凸紋面的摩擦系數要比內側斜齒面的摩擦系數大，且與兩端接觸面呈咬合狀態。

螺栓安裝要求：根據埋件型號選擇對應的螺栓型號。螺栓頭沿開槽方向插入軌槽后順時針旋轉90°，T型螺栓頭即卡在槽內。在槽內調整螺栓的位置，注意距埋件邊緣25 mm內禁止放置螺栓。固定錨板（或連接件），按照扭矩要求固定螺母，并且保證安裝完成后T型螺栓螺桿端頭的“一字槽”與槽道方向相垂直。

4? ? 結語

哈芬槽道在地鐵剛性接觸網施工中的應用，不僅提高了土建結構的耐久性，節省了資源，降低了施工成本，縮短了工期，安全系數高、節能環保、價格低廉，而且還提高了接觸網的設備安裝效率，使得隧道使用壽命、接觸網使用壽命、后期地鐵運營公司維管工作容易度同步提升。這種安裝型式的優越性在于，只要是在隧道內打孔作業的施工都可以應用預埋哈芬槽道安裝型式（例如強弱電電纜支架、疏散平臺等），其不需用任何鉆孔錨栓或焊接，只要將成品的帶錨釘的槽鋼預埋在結構里，就可把建筑物構件可靠連接至混凝土結構上。所以，在今后城市軌道交通建設中，哈芬槽道必將被廣泛應用于剛性接觸網施工。

[參考文獻]

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收稿日期：2020-07-01

作者簡介：張亞軍（1987—），男，山西運城人，工程師，研究方向：供電。