城市轨道交通刚性接触网对预埋槽道的预埋要求及建议

2018-05-24刘晓光

商品与质量 2018年48期

刘晓光

中铁第六勘察设计院集团有限公司电气化设计院分公司天津 300250

刚性悬挂接触网的防灾、抗灾能力强、运营成本低、可靠性高、维修简单、事故状态失效破坏范围小，刚性悬挂非常适合在长大隧道内使用。目前国内广州、深圳、北京、上海、郑州、成都、济南等大部分新建线路地下段采用架空刚性接触网方案。

目前国内隧道内刚性接触网、电缆支架等管线及设备一般采用后锚固方式现场钻孔安装，现场作业过程中会对混凝土结构造成损伤，并且会产生噪音及粉尘，对施工作业人员构成健康威胁。由于施工质量及锚栓自身质量无法保证，曾多次出现锚栓脱落等事故，对线路运营安全构成较大隐患。

预埋槽道作为一种固定设备与器材的产品，在国外诸多项目已应用多年，不仅能够消除施工过程中对隧道的损伤，具有技术先进性，而且在全生命周期内具有成本优势。预埋槽道技术的应用，是提高我国城市轨道交通建设水平的一个重要里程碑。

1 刚性接触网典型安装形式及受力分析

目前刚性接触网根据隧道净空采用不同的安装方式，低净空（净空＜4600mm）处采用两根M20锚栓悬吊安装，高净空（净空≥4600mm）处采用4根M16（或M20）锚栓悬吊安装，典型安装示意图如图1、图2所示。

图1 低净空段典型安装方式

图2 高净空段典型安装方式

刚性接触网受力主要为铅垂方向、垂直线路方向、顺线路方向。以下针对三个方向受力进行简要分析：

铅垂方向：悬挂点处铅垂方向受力主要为汇流排、接触线、绝缘子、悬吊结构等的自身重力，约为5kN。

垂直线路方向：因汇流排按拉出值安装，悬挂点处受汇流排弯曲及曲线超高处产生的垂直方向受力，其垂直方向受力较小，最大约1kN。

顺线路方向：接触网施工及后期维护过程中，放线作业过程中拉动放线小车产生的纵向拉力；受电弓与接触线之间的摩擦力；高净空隧道内还需考虑活塞风产生的风压荷载；综合考虑，顺线路方向受力约为3kN。

另外隧道内空气潮湿，经长时间运营后，汇流排定位线夹、汇流排表面容易产生锈蚀，造成摩擦系数增大，汇流排在线夹内卡住无法纵向移动，俗称卡滞，在纵向和横向产生很大内力，导致悬吊螺栓弯曲或绝缘子破坏。以下为汇流排卡滞后现场照片：

图3 汇流排卡滞后现场照片

2 国内地铁工程预埋槽道应用方案

深圳地铁9号线是我国城市轨道交通领域第一次引入、设计预埋槽道的线路，预埋槽道钢材为热轧形式，材质要求为Q235和Q275钢，设计标准要求每个连接螺栓位置沿管片径向拉压承载力不小于10kN，沿切向承载力不小于8kN。

图4 深圳9号线预埋槽道大样图

图5 深圳9号线预埋槽道产品示意图

目前国内其他城市如长沙、上海、兰州、济南等多城市已开始采用预埋槽道方案，简要统计如下表：

序号项目名称盾构内径（mm）接触网安装处槽道形式备注5900 双槽道管片通缝布置8 上海17号线 5900 双槽道管片通缝布置9 济南R3线 5800 双槽道管片错缝布置1 深圳9号线 5400 单槽道2 长沙4号线一期 5400 单槽道3 兰州1号线 5500 单槽道4 宁波3号线 5500 单槽道5 上海9号线三期 5900 双槽道管片通缝布置6 上海13号线二、三期 5900 双槽道管片通缝布置7 上海5号线南延伸

采用单槽道预埋方案时，接触网可采用4根M12型T形头螺栓加转换底座的悬吊方案；采用双槽道预埋方案时，接触网可采用8根M12型T形头螺栓加吊柱的悬吊方案，不同工况下，接触网典型安装方式如图6、图7所示：

图6 单槽道时接触网典型安装方案

图7 双槽道时接触网典型安装方案

3 槽道受力分析

目前国内各地槽道产品技术要求及相关标准规范中一般只要求径向拉压荷载及切向荷载，均未见抗弯指标，如深圳地铁9号线预埋槽道设计标准中要求预埋槽道应能承受“每个连接螺栓位置沿管片径向拉压承载力不小于10kN，沿切向承载力不小于8kN”；《上海城市轨道交通网络建设标准化技术文件》中规定“每个连接螺栓位置沿任何方向的设计承载力不小于11.2kN”。根据槽道厂家提供试验资料，30/20槽道可承受的最大弯矩为1.09kN·m。

刚性接触网荷载示意如下：