地铁低净空盾构隧道接触网通过方案研究

代洪宇，钱 琳

0 引言

地铁盾构隧道施工过程中，受施工质量、地质条件等各种主观及客观因素的影响，盾构隧道局部侵限时常发生，故需要在铺轨工程开始前进行调线调坡设计。若侵限较小，则调整线路的空间位置即可满足相关专业的要求；若严重侵限，线路、结构、轨道、接触网等相关专业应充分沟通配合，尽量使得纵断面线型对各相关专业综合最优[1]。

为配合线路专业进行调线调坡，结构专业可采取洞内底部注浆抬升管片的措施，或对隧道顶部个别管片拆除后现浇处理[2]；轨道专业可减小道床厚度；接触网专业可从采用特殊悬挂安装结构及优化平面布置等方面进行配合。

1 接触网通过低净空区段的控制因素

接触网设计应参照相关的标准。GB 50157—2013《地铁设计规范》、CJJ/T 288—2018《城市轨道交通架空接触网技术标准》、TB 10623—2014《城际铁路设计规范》等标准对刚性架空接触网作了如下要求：（1）直流1 500 V 接触网带电部分与混凝土结构体、轨旁设备、车体之间的最小静态净距应不小于150 mm；（2）隧道内接触线距轨面高度不应小于4 040 mm；（3）悬挂点的跨距宜为6～10 m，相邻两跨距之比不宜大于1.25∶1。

考虑汇流排挠度以及施工误差引起接触线距轨面高度的变化，悬挂点处接触线距轨面高度常取4 050 mm。

EN 50119—2020、IEC 60913—2013 以及GB/T 32578—2016《轨道交通 地面装置 电力牵引架空接触网》中规定，直流1 500 V 供电制式接触网所需最小静态净距为100 mm。GB/T 32578—2016 中提到，根据买方/用户技术规格书要求，直流架空接触网系统的电气绝缘间隙值可依据GB 50157—2013 的相关规定。

2 悬挂装置通过低净空区段方案分析

盾构隧道出现低净空时，为配合土建、结构及轨道等专业上序工程整改，接触网专业可通过采用特殊悬挂安装结构降低悬挂装置所需高度、优化接触网平面布置等方式进行配合。

2.1 接触网平面布置优化

盾构隧道通常为局部侵限，可结合线路实测净空数据，以相邻跨距比不超过1.25∶1 为原则，对局部侵限区段附近跨距在6～10 m 范围内进行调节，将悬挂装置布置在净空较大处，以避开局部低净空区段。

悬挂装置顺线路方向移动时，应保证非悬挂点处汇流排对地绝缘要求。汇流排+接触线总厚度为120 mm，绝缘距离为150 mm，则非悬挂点处最低净空应不小于4 050 + 120 + 150 = 4 320 mm。

2.2 特殊悬挂安装结构

盾构隧道内接触网常规安装方式如图1 所示，主要由化学锚栓、单支悬吊槽钢/角钢、绝缘子、定位线夹及紧固件等组成，所需最低安装净空为4 410 mm。

图1 盾构隧道内接触网常规安装方式

对于轻微侵限情况，可采取凿除单支悬吊槽钢端部附近部分隧道壁或对单支悬吊槽钢端部进行切角处理的方式。槽钢切角部分应做好防腐措施。

对于侵限较严重区段，为了满足接触网系统安装要求，应采用特殊悬挂安装结构，以降低悬挂装置对安装净空的要求。通常有两种特殊悬挂安装结构，分别为绝缘横撑安装与U 形支架安装。

2.2.1 绝缘横撑安装

绝缘横撑安装方式如图2 所示，主要由化学锚栓、绝缘横撑、定位线夹及紧固件等组成，绝缘横撑本体拉出值调节范围为-182～182 mm。经实际尺寸放样分析，在满足150 mm 绝缘距离时，所需最低安装净空为4 400 mm。

图2 绝缘横撑安装方式

若安装净空进一步减小，则会牺牲拉出值调节范围或绝缘距离，具体见表1。

表1 不同安装净空绝缘横撑安装分析 mm

为了充分利用受电弓滑板的有效工作范围，普通地铁线路接触网最大拉出值通常取250 mm。为满足该拉出值调节范围，绝缘横撑可采用偏移线路中心线的安装方式（表2）。经放样分析，满足最大拉出值250 mm 调节时，所需最低安装净空为4 408 mm。

表2 偏移线路中心线安装分析 mm

根据既有线工程案例，为满足拉出值调节范围而导致绝缘距离不足时，可采用在绝缘横撑上方隧道壁加装绝缘板的处理方式[3]。

2.2.2 U 形支架安装

U 形支架安装根据单支悬吊支架不同可分为3种形式，如图3 所示。图3（a）中单支悬吊支架采用20 mm 厚扁钢一体冲压成型；图3（b）中单支悬吊支架通常采用槽钢经切割焊接而成，工序较为复杂；图3（c）中单支悬吊支架采用12 mm 厚扁钢一体冲压成型。

图3 U 形支架安装形式

由于图3（a）、图3（c）中单支悬吊支架本体较厚，与绝缘子上方螺杆的防松紧固方式由常规双螺母防松改为双叠自锁垫圈防松。

图3（a）、（b）中单支悬吊支架本体拉出值调节范围为-250～250 mm，但考虑到定位线夹（带电体）与化学锚栓（接地体）绝缘要求，拉出值仅能在-230～230 mm 范围内调节。图3（c）中单支悬吊支架本体为单孔，不能进行拉出值调节，对施工精度要求高，且不便于运营后期运维，目前已不采用。

经放样分析，在满足最大拉出值调节范围及绝缘距离要求时，图3 所示3 种形式所需最低安装净空分别为4 374、4 373、4 381 mm。

在悬挂装置沿线路中心对称安装情况下，图3（a）形式净空限制点为绝缘子上部锚杆，图3（b）形式净空限制点为绝缘子上部锚杆及单支悬吊支架本体，如图4 所示。则图3（a）形式可在拉出值调节范围减小时进一步降低安装净空要求，如表3 所示。

图4 净空限制点

表3 不同拉出值调节范围对应安装净空 mm

为满足-250～250 mm 范围拉出值调节，悬挂装置采用偏移线路中心线安装方式，但会牺牲安装净空。经放样分析，图3（a）、图3（b）形式偏移线路中心20 mm 安装所对应最小安装净空分别为4 376、4 375 mm。

2.2.3 特殊悬挂安装结构方案对比

在满足带电体与接地体150 mm 绝缘距离的前提下，特殊悬挂安装结构对应的拉出值调节范围及最低安装净空要求如表 4 所示。为满足-250～250 mm 范围拉出值调节，3 种安装方式可通过偏移线路中心线的安装方式实现，但会牺牲安装净空或绝缘距离。

表4 特殊悬挂安装结构最低安装净空要求 mm

经以上分析，与U 形支架安装相比，绝缘横撑安装在拉出值调节范围及最低安装净空需求方面均不占优势，且绝缘横撑本体采用复合材料绝缘子，寿命与瓷绝缘子相差较大。

U 形支架本体分别采用扁钢与槽钢时，在最大拉出值处对最低安装净空需求相同。由于两者净空限制点不同，U 形支架（扁钢）在减小拉出值调节范围时能进一步降低最低安装净空需求，且U 形支架（扁钢）本体加工较容易，较U 形支架（槽钢）安装方式优势大。

3 中心锚结在低净空区段安装方案分析

低净空（＜4 400 mm）盾构隧道内接触网中心锚结安装方式如图5 所示，主要由中心锚结线夹、绝缘棒、调整螺杆、下锚底座及紧固件等组成。

图5 中心锚结安装方式

中心锚结的安装应在保证绝缘棒端部金属部分（接地体）与汇流排上表面（带电体）150 mm绝缘距离的前提下，使绝缘棒安装角度保持在30～45范围内。

当中心锚结安装位置处于隧道侵限区段时，可将其安装位置配合跨距调节左右移动1～2 个悬挂点。若仍不能满足安装要求，则应采取相应措施。

参照北京地铁接触网工程相关验收标准，困难情况下，上述绝缘距离不应小于115 mm，深圳地铁该值取120 mm。结合工程实际案例，可在带电体与非带电体之间添加绝缘介质[3]，如在绝缘棒端部金属部分涂覆绝缘漆（广州7 号线）、在中心锚结定位点两端各加装0.5 m 汇流排防护罩（佛山3号线）等。

4 结语

地铁盾构隧道施工过程中，受施工质量、地质条件等各种主观及客观因素影响导致隧道侵限，解决此类问题应从土建及轨道等上序工程的控制和整改入手，并作为主要的解决手段。为配合上序工程，本文对接触网平面布置优化、采用特殊悬挂安装结构、中心锚结处加装绝缘介质等方案进行了分析研究。

采用零部件实际尺寸放样分析的方法，对绝缘横撑安装、U 形支架安装（扁钢/槽钢）两种特殊悬挂安装结构进行了深入分析，得出了不同工况下的最低安装净空要求，并进行了对比，对地铁接触网工程建设具有一定参考价值。