城市轨道交通工程接触网预埋槽道的应用及要求

商伟

（中铁电气化勘测设计研究院有限公司，天津　300250）

城市轨道交通工程接触网预埋槽道的应用及要求

商伟

（中铁电气化勘测设计研究院有限公司，天津300250）

城市轨道交通凭借运量大、速度快、安全可靠、准点舒适、节能环保等技术优势，在缓解地面交通压力方面发挥了日益重要的作用，已成为我国各大中型城市交通体系的发展重点和建设热点。截至2015年底，我国大陆有40座城市获批建设城市轨道交通，其中有26座城市已开通运行，运营线路总长度3000多公里，位居世界前列。本文介绍了预埋槽道技术在城市轨道交通工程中的优势及使用情况，对接触网预埋槽道的结构形式、安装要求、受力大小、技术要求、设计过程中的注意事项进行了阐述。

预埋槽道接触网应用

城市轨道交通工程中的接触网以往采用现场打锚栓的方式，在设计上相对简单，但具有很大的局限性：这种方式需要在既有结构上钻孔，钻孔的过程中可能碰到结构钢筋，对结构本身造成一定的损伤，影响结构耐久性；人工钻孔效率非常低下，长期的封闭区间作业产生的噪音、灰尘对工人的健康也产生很大的影响，施工质量完全取决于工人自身的技术水平，工程整体的施工质量无法保证。另外，锚栓本身寿命有限，在地铁阴湿的环境下容易腐蚀，一般使用不超过15年就要进行维护或更换，远远达不到地铁100年耐久性要求。如何缩短安装工期、减少对隧道主体结构的破坏、提升地铁运营安全、延长工程寿命现在已经成为全国城市轨道交通行业共同关注的焦点。

1　预埋槽道的结构形式

预埋槽道是由一条C形槽钢（带齿）和至少两个布置在槽钢背面的锚钉组成。槽预埋在混凝土中，表面与混凝土平齐。使用带齿螺栓及相配的螺母、垫圈，可以在槽钢内固定任何结构部件。槽道预埋时采用聚乙烯填充条或聚苯乙烯泡沫进行填充，在设备安装时去除。预埋槽及配套螺栓的固定原理，如图1所示。

2　预埋槽道在接触网工程中的安装要求

刚性接触网系统不再需要在隧道壁上打孔安装锚栓，仅需用T型头螺栓代替原来的锚栓。具体方式是将T型头螺栓插入槽道内，旋转90度后即完成安装。

接触网的悬挂安装主要涉及到悬挂支持装置和架空地线安装，接触网悬挂支持装置预埋槽道要求的范围为隧道中心线左右两侧各500mm范围对应的上部隧道结构；架空地线安装预埋槽道的范围为距离隧道中心线行车方向右侧600～1000mm范围对应的上部隧道结构。架空刚性悬挂的平均跨距约为7～8m，即宜按平均7.5m间隔预埋一处刚性悬挂悬吊点所需的槽道。特殊处（如接触网关节锚段关节处），按2m间隔预埋一处刚性悬挂悬吊点所需的槽道。架空地线安装宜按平均15m间隔预埋一处架空地线安装所需的槽道。隧道内接触网安装形式，如图2所示。

3　接触网预埋槽道的受力分析

对于刚性接触网悬挂点而言，除自身重力外，其受力主要有三方面：一是汇流排架设及拉出值调整过程中受到的垂直于线路方向的水平力；二是接触线架设过程中，放线小车的张力；三是放线过程中或开通运营后，可能存在因汇流排卡滞而产生的顺线路方向的集中应力。下面对这三种力进行简要分析如下：

（1）垂直线路方向的水平力。由于需要对悬挂点进行拉出值的调整，故悬挂点处受到垂直线路方向的水平力。根据拉出值的变化范围和汇流排的弹性模量、横向惯性矩，就可以计算出该水平力大小。事实上由于一个锚段内汇流排可以简化为连续的柔性梁，因此在如此小的挠度下，计算出的垂直线路方向的水平力是非常小的，几乎可忽略不计。

（2）顺线路方向的接触线放线张力。刚性悬挂接触线架设时是通过放线小车在前方进行牵引，根据现场反馈的情况不是一个定值，一般在1kN～2kN。因此悬挂点处会受到顺线路方向的滑动荷载，顺线路方向的张力按最大考虑，为2kN。

（3）汇流排卡滞力。汇流排存在卡滞主要是由于施工过程中强行掰动汇流排，没有实现拉出值变化的平滑调整。另外运营过程中也可能因隧道污秽积尘和温度变化引起的热胀冷缩，导致个别悬挂点出现汇流排无法自由伸缩串动，根据工程经验一般最大考虑为5 kN。

4　接触网预埋槽道的技术要求

针对城市轨道交通中预埋槽道的使用范围、安装要求及受力情况，笔者根据工程经验经过计算提出如下技术要求：

（1）材质要求。1）制造槽道的材料为热轧型钢，其技术要求、试验方法及检验规则应满足GB/T706-2008标准。槽道材质采用强度高且耐腐蚀性好的不锈钢（牌号为06Cr17Ni12Mo2Ti）。2）锚杆材质采用牌号为Q235B的碳素结构钢。3）配套T型螺栓采用牌号为A4、性能等级≥80级的不锈钢；螺母采用牌号为A 4、性能等级≥80级的不锈钢。

（2）防腐要求。1）槽道应能通过150h铜盐加速醋酸盐雾试验或满足1200h中性盐雾试验，不出现红锈。2）锚杆采用Q235B的碳素结构钢，锚杆及与槽道的连接表面均要求进行防腐处理。

（3）结构要求。槽道选用带齿结构，能够承受垂直拉力、平行于线路方向的剪力、垂直于线路方向的滑动荷载三方向力同时作用，且适用于隧道内长期动荷载的产品。预埋槽道及配套的T型螺栓紧固件需能满足区间隧道上需要安装的接触网各种设备及其振动的承载力要求。1）双槽道布置方式。根据盾构区间设计资料，槽道设置在距离每个管片中心120mm的位置，环与环沿线路方向的纵向间距为1.5m。考虑避开管片中心线上的吊装孔，槽道在管片中心线两侧对称布置，顺线路方向的平行间距为240mm。2）单槽道布置方式。单槽道布置方式，为单根槽道垂直于线路中心线正上方布置。根据盾构区间设计资料，槽道设置在距离每个管片中心120mm的位置，环与环沿线路方向的纵向间距为1.5m。3）槽道成品由一根型钢加工而成，由于在圆形隧道内应用，需作弧度处理。带弧度的槽道不允许有明显的扭转，其半径公差、弯曲度和扭转度应符合TB/T3329-2013要求。4）槽道与锚杆的连接采用焊接方式。焊接质量要求达到一级，焊接后应对焊接处表面进行应力消除。5）配套T型螺栓选用带齿型式，与槽道的燕尾勾具备连接齿牙构造，以确保机械咬合性能实现，防止槽钢纵向受力时发生滑移。6）T型螺栓与槽道采取螺纹连接时应有防松措施。

图1　预埋槽及配套螺栓的固定原理

图2　隧道内接触网安装形式

5　预埋槽道在接触网设计、维护过程中的注意事项

预埋槽道作为一种新型的接触网安装装置，在设计和维护过程中笔者认为需要注意以下几个问题：

（1）隧道盾构管片预留的位置由于具体预留模数每个工程存在不同，在初步设计阶段过程中预埋槽道可以按照1.2米的模数来进行设计。

（2）因预埋槽道与接触网连接的结构形式决定了接触网的安装净空有所降低，在施工后期经过调线调坡后，在某些低净空区段可能导致接触网无法安装，需要采用传统打锚栓的形式进行安装。

（3）盾构区间部分悬挂点的设计距离不能完全与预埋槽道的预留间距吻合，故在设计过程中注意需要重新进行设计。比如接触网中心锚结底座需要设置在距离悬挂点370～525mm的范围内，不能匹配1.2米的预留模数。接触网在设计过程中，需在线路条件稳定的情况下，直接进行准确定位，管片预制单位按照系统专业的要求预埋相应槽道。或者只按照既有模数预留一道悬挂点的安装槽道，后期接触网施工时再根据现场实际情况进行打孔安装。

（4）因管片预埋槽道过程属于隐蔽工程，槽道的预埋水平将直接影响到整个设备系统的安装效果及安全性，如预埋过程中质量控制不好，可能会造成预埋槽道的扭面、弯曲等问题，这种情况在其他工程中已经暴露出来了。所以在预埋过程中需要厂家、施工、监理各方严格控制质量水平，保证产品安全可靠。

（5）隧道内在长期运营过程中会产生大量的粉尘，隧道内也有出现渗水的情况，造成污物进入槽道内，会损坏削弱槽道的齿牙构造，运营单位在日常维护过程中需注意观察和清洁保护。

［1］于万聚.高速电气化铁路接触网［M］.西南交通大学出版社，2003

［2］门汉文，郎鹏英等.适用于隧道预埋的轨槽形悬挂支柱基础［J］.电气化铁道，2000（3）.

［3］单圣雄，许建国等.国内外高速铁路接触网施工技术的现状［J］.电气化铁道，2005（增刊）.

商伟（1983—），男，满族，河北平泉人，本科，工程师，研究方向：接触网。