石武客运专线郑武段站前工程信号接口预留研究

池春玲

(中铁第四勘察设计院集团有限公司通号处,武汉 430063)

石武客运专线郑武段正线大、中桥梁共计167座,长度总计为330.107km,占本段线路长度69.95%;全线隧道共38座,长度总计38.931km,占本段线路长度8.25%。为了满足站前工程施工完后不二次开挖的要求,信号专业需要在站前工程综合考虑预留条件。主要介绍信号专业在桥梁、隧道及路基地段电缆槽、手孔预留,过轨预埋,综合接地贯通地线、分支引接线及接地端子等的预埋,桥梁地段电缆上下桥的条件预留等。

1 桥梁地段接口预留

1.1 电缆槽与过轨的预留

桥梁范围内要求沿线路两侧预留信号电缆槽,区间一般采用通信、信号电缆合槽方式,电缆槽净宽度为350mm,电缆槽设盖板。若车站在桥梁范围,由于到了站内,信号设备电缆较多,站内信号电缆槽宜单设,具体的宽度需根据站场规模确定。不同线路形式的电缆槽应平顺连接,弯曲角度不小于120°。电缆槽的排水由桥梁专业统一考虑。

桥梁地段区间一般可不设过轨,上下行线信号设备电缆分别置于线路两侧预留的电缆槽内,但对于设在桥上的车站,则需要考虑过轨钢管的预埋,可采用利用梁端预留孔及梁腹板通风孔过轨的方案。桥梁应预留人孔,施工时,人员可通过人孔进入箱内。

1.2 电缆上下桥槽道预埋

郑武客运专线桥梁占本段线路长度69.95%,本线有中继站2、中继站3、中继站5、中继站8、中继站9、中继站10～17、中继站20、中继站 30及中继站 31分布在桥梁地段,这些中继站信号设备用房位于桥下。为此要求桥梁在指定桥墩(信号提供桥墩号及里程)正面大小里程侧,各预埋2行滑型槽道,槽道间距1.5 m,对应梁面预留锯齿形缺口。槽道型号:29/20,长5 cm;T型螺栓型号:29/20M12。预埋槽道可采用钢筋定位法,即将槽道固定连接在定位钢筋网上(允许与锚钉点焊连接);混凝土脱模后,剔除待安装部位的填充泡沫;安装T型螺栓,水平旋转90°安装被固定结构,扭紧螺母,标准扭矩锁紧;最后采用高标号砂浆封堵其余外露。槽道大样如图1所示。

图1 槽道大样(单位:mm)

1.3 道岔区段桥面加宽

普通梁的宽度不满足道岔转辙机的安装限界,对于桥梁范围内出现道岔的情况,应将桥面系加宽。防撞墙应在转辙机出现的位置断开,以保证转辙机的正常安装。桥面系加宽的宽度以及范围、防撞墙断开的位置由站场和信号专业根据道岔布置图确定,并提供给桥梁专业,桥梁专业将预留要求反映在施工图中。

1.4 综合接地

桥梁及桥墩上综合接地需要在站前完成的主要是贯通地线在梁体及桥墩接地极的设置(结构钢筋的焊接等)、接地端子的预留、桥梁和桥墩之间的接地钢筋连接(用200mm2不锈钢接地连接导线)。

1.4.1 桥墩综合接地

桩基础桥墩在每根桩中应有一根通长结构钢筋作为接地钢筋,在承台中应环接,桥墩中应有2根结构钢筋作为接地钢筋,一端与承台中的环接钢筋相连,另一端与墩帽处的接地端子相连。

扩大基础桥墩在基底底面设一层钢筋网作为水平接地极,水平接地极应满布基底底面;钢筋网格间距宜按照1m×1m设置,中部“十字”交叉处2根钢筋网格节点应施以“L”形焊接,外围钢筋应闭合焊接,其他节点绑扎;水平接地极钢筋网格的外缘距承台混凝土底面不大于70mm。桥墩中应有2根接地钢筋,一端与基底水平接地极(钢筋网)中的钢筋相连,另一端与墩帽处的接地端子相连,以上接地钢筋均可用基底、桥墩中的结构钢筋代替。桥墩综合接地安装如图2、图3所示。

图2 桩基础桥墩综合接地正立面(单位:cm)

图3 扩大基础桥墩综合接地正立面(单位:cm)

不管是哪一种基础的桥墩,桥墩墩帽处需设置2个接地端子,用于与梁底接地端子连接。

1.4.2 桥梁综合接地

桥梁地段贯通地线铺设在两侧的通信信号电缆槽内。梁部一共设置8个桥隧型接地端子,分别为梁部两侧防撞墙上2个、通信信号电缆槽内2个、声屏障基础上2个、梁体底部2个。

无砟轨道桥梁和道砟厚度小于0.3m的有砟轨道桥梁,在梁体上表层(或保护层)设纵向接地钢筋,分别设于两侧防护墙下部及上、下行无砟轨道底座板间的1/3、2/3处,并纵向贯通整片梁。有砟轨道桥梁应利用梁端的横向结构钢筋作为接地钢筋。横向接地钢筋利用梁体中的横向结构钢筋,并要求纵向接地钢筋与梁端的横向结构钢筋连接,实现两侧贯通地线的横连。

图4是无砟轨道箱梁综合接地断面图,其他有砟箱梁、T形梁、连续梁及钢桁梁等在此不一一附图,可参见铁道部经济规划研究所发布的“铁路综合接地系统”,图号为通号(2009)9301参考图。

2 隧道地段接口预留

2.1 电缆槽预留

区间采用通信、信号电缆合槽方式,电缆槽净宽度为350mm,不同形式电缆槽之间应平顺连接,弯曲角度不小于120°,电缆槽的排水由站前专业统一考虑。

2.2 电缆余长腔

图4 无砟箱梁起点侧接地断面(单位:mm)

隧道长500～1000m时,在隧道中间设1处电缆余长腔,尺寸为1500mm×1500mm×500mm,余长腔设盖板,能开启防护;对长度大于1000m隧道,需在隧道中大避车洞内设电缆余长腔,每500m设置1处电缆余长腔。

电缆余长腔设置处需预留2根φ100mm的热镀锌钢管,管壁厚度不小于3mm,与线路两侧的电缆余长腔连通。过轨钢管埋设后,管端两头应暂时封堵,以免异物进入,每根过轨钢管内留 φ4mm的铁丝以便穿孔。

隧道内过轨示意如图5所示。

图5 过轨预埋平面(单位:mm)

2.3 综合接地

隧道综合接地主要内容有:贯通地线的敷设;Ⅰ级～Ⅴ级围岩隧道接地钢筋的设置及连接;桥隧型接地端子的预留;接地钢筋与贯通地线和接地端子间的连接。

2.3.1 贯通地线的敷设

隧道地段贯通地线铺设在两侧的通信信号电缆槽内,并采取砂防护措施。

2.3.2 接地极的设置(图6)

对于一般拱墙设防水板的衬砌隧道,应充分利用隧道的初期支护锚杆、钢架、钢筋网或底板钢筋。Ⅰ、Ⅱ级围岩有底板钢筋的隧道及明洞地段,利用隧道底板下层的结构钢筋作为接地极;Ⅲ级围岩隧道,利用锚杆和专用环向接地钢筋做为接地极;Ⅳ、Ⅴ级以上围岩隧道,利用锚杆、钢拱架(或钢网片)作为接地极。

隧道底板接地极按照1m间隔选用底板结构钢筋,即在隧道底板的底层形成一个1m×1m的单层钢筋网,中部“十字”交叉的两根钢筋上的网格节点要求施以“L”形焊接,其他节点绑扎;底板接地钢筋网按照1个台车位的长度考虑,间隔1个台车位设置1处。

锚杆接地极以约1个台车长度为间隔设置,用作接地极的锚杆环向间距要求为2倍锚杆长度;接地锚杆与钢网片、钢拱架或专用环向接地钢筋可靠焊接。

在两侧通信信号电缆槽的线路侧外缘各设1根纵向接地钢筋,每100m断开1次。隧道内的锚杆接地极、底板接地极和二次衬砌内的接地钢筋等接地装置均应通过连接钢筋与两侧电缆槽靠线路侧外缘的纵向接地钢筋连接。

图6 隧道初期支护接地极断面

2.3.3 接地端子的预置

从隧道进口2m处开始,在两侧通信信号电缆槽底部,每间隔100m设置1个接地端子,小于100m的隧道在中部设1处。接地端子供隧道接地装置与贯通地线的连接。

从隧道进口2m处开始,在两侧通信信号电缆槽靠线路侧壁上,每间隔50m设置1个接地端子,小于50m的隧道在中部设1处,接地端子供轨旁设备、设施接地。

在每个专用洞室两侧壁下部设置接地端子,供洞室内设备、设施接地。如图7所示。

图7 隧道接地端子设置局部(单位:mm)

3 路基地段接口预留

3.1 电缆槽预留

进站信号机外方(区间侧)线路两侧均预留信号电缆槽,采用通信、信号电缆合槽方式,电缆槽净宽度为350mm;进站信号机内方站场两侧均设置与区间贯通的通信信号主干道电缆槽,电缆槽尺寸根据站场大小单独配合,要求信号槽靠近钢轨侧,站内通信信号分槽设置。不同形式电缆槽之间应平顺连接,弯曲角度不小于120°,电缆槽的排水由站前专业统一考虑。电缆槽设盖板,能开启防护。

同时要求预留从信号楼电缆间与站台电缆槽连通的电缆槽,尺寸需根据站场大小来定。

3.2 过轨预埋与手孔预留

3.2.1 区间及中继站过轨预埋与手孔预留

大于500m的路基,每500m设置1处过轨,预留2根φ100mm的热镀锌钢管,路基过轨处还设置1根横向连接过轨防护管;对于长度大于1km的桥梁或隧道,需在桥隧两端路基段各设置1处Ⅱ型电缆井,预留2根φ100mm的热镀锌钢管,并与两侧的Ⅱ型电缆井连通;对于中继站,线路两侧路肩均应设置电缆井,中继站一侧坡脚也应设置电缆井。中继站路肩手孔间预埋8根过轨管。从路肩手孔至坡脚手孔预埋10根过轨管。过轨管内径为100mm,要求距电力过轨管净距在600mm以上。过轨管埋深由路基专业确定。每处过轨管两端均与电缆井连接。如图8所示。

图8 路堤及路堑地段过轨预埋示意(单位:m)

3.2.2 站内过轨预埋与手孔预留

站内过轨相对区间来说复杂些,需根据站场实际规模来确定过轨的位置和数量。每处过轨也是采用φ100mm的热镀锌钢管,与过轨钢管连接的电缆手井分大型和小型两种,其中与电缆槽连通的为大型手井,其余的为小型手井,手井要求采用C15混凝土现场浇筑,手井设盖板,能开启防护。

不管是区间还是站内,预留过轨钢管的管壁厚度要求不小于3mm,每根防护管内均预留2根贯穿铁丝(φ≥4mm)且在两端预留一定的余量,同时在过轨管两端应用泡沫填充剂或软布等封堵。

3.3 综合接地

区间路基部分综合接地主要内容有:贯通地线埋设,分支引接线埋设,两侧贯通地线间的横向连接及接地端子的设置。车站除上述内容外还有信号楼等建筑物接地与综合接地系统的等电位连接。

3.3.1 贯通地线的敷设

一般路基地段沿线路两侧各设一根贯通地线,位于通信信号电缆槽外侧内壁正下方的基床底层中,路堤、土质及软质岩路堑地段的贯通地线埋深距基床底层顶面-30～-40cm处;硬质岩路堑地段,将贯通地线埋设于通信、信号电缆槽下约20cm,沟中回填细粒土。贯通地线的使用环境温度应满足-40～+60℃的要求,敷设时的环境温度不低于-10℃,弯曲半径不小于其直径的20倍。

3.3.2 分支引接线埋设及接地端子预置

贯通地线通过分支引接线侧向水平引至路基边坡,沿护肩底以及电缆槽底引至通信信号电缆槽靠线路侧内壁位置,与电缆槽侧壁预留的接地端子引接线压接。每个接触网支柱处、跨线建筑物处及桥梁与路基、隧道与路基过渡段处各埋设一根分支引接线,材质同贯通地线。

在接触网支柱基础侧面预制接地端子,接地端子的连接钢筋要求与基础内结构钢筋和至少2根接触网支柱基础螺栓可靠焊接,在每个接触网基础处的通信信号电缆槽内侧壁预制接地端子,电力电缆槽接地端子原则上约1000m设置1处,小于1000m的路基段不考虑,大于1000m的路基等分设置,间隔以不大于1000m为原则;接地端子与接触网支柱间距应不小于20m。接地端子尾端应与分支引接线压接。

通信、信号电缆槽及电力电缆槽接地端子和引接线局如图9、图10所示。

图9 通信信号电缆槽局部断面

图10 电力电缆槽局部断面

4 结语

在客运专线工程实施中,信号专业在站前工程的接口预留远不止本文所述,就综合接地系统来说,还有与轨道、站场及房建(站台)等专业间的接口。另外信号设备用房需要与房建的接口预留也较多,如沟槽管洞及防雷要求等等。

在站前工程中合理地做好站后接口条件预留是一项非常关键的工作,在站前工程客观、合理地做好接口预留,对优化设计、减少工程投资具有重大意义。

[1] 铁运[2006]26号,铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见[S].

[2] 铁集成[2006]220号,客运专线综合接地技术实施办法(暂行)[S].

[3] 工管[2006]18号文件,客运专线综合接地系统设计原则(暂行)[S].

[4] 通号(2009)9301,铁路工程建设通用参考图铁路综合接地系统[S].

[5] 通路(2008)8401,铁路路基电缆槽[S].

[6] 铁建设[2007]39号,铁路防雷、电磁兼容接地工程技术暂行规定[S].

[7] 鉴信[2007]96号,关于印发《铁路防雷、接地工程设计专业分工及文件编制研讨会议纪要》的通知[S].

[8] 运基信号(2008)362号,关于对铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护进行补充规定的通知[S].

[9] TB10007—2006,铁路信号设计规范[S].

[10] TB10621—2009,高速铁路设计规范(试行)[S].