铁路隧道内接触网预埋槽道的质量问题及整治方案

邓 刚

(中国铁路总公司 工程质量监督管理局，北京 100844)

随着我国电气化铁路建设发展，隧道内接触网埋设件的安装方式、锚固材质、施工质量等对铁路运营安全影响越来越大[1]。隧道内接触网预埋槽道施工后，在四电施工时常发现预埋槽道存在大量的质量问题，须经过整治方能满足接触网设备安装要求。

1 接触网埋设件设置方式及应用情况

1.1 接触网埋设件设置方式

目前在建电气化铁路隧道内接触网埋设件设置主要有预埋槽道、后植化学锚栓2种方式。

预埋槽道根据设计提供的几何尺寸和受力条件在衬砌施工时一起完成，与隧道衬砌形成整体结构，保证接触网的受力及振动安全。工艺相对简单、质量可靠，可调整设备安装位置，使用寿命长，运营后易于维护调整，但是造价高，且增加了工程接口，易出现衔接问题，如出现预埋位置或型号错误、偏差超标等问题。

后植化学锚栓与预埋槽道相比造价低，一般由接触网专业人员施工。后植化学锚栓施工工艺复杂，施工质量控制难度大，在隧道二次衬砌浇筑完成后施工，对二次衬砌混凝土、钢筋存在破坏和冲突问题，耐久性、安全可靠性相对较差[2]。同时不便于接触网设备安装调整，运营部门反映化学锚栓易出现松脱问题。

1.2 应用情况

目前国内客运专线铁路隧道内普遍采用预埋槽道，普速铁路和既有电气化铁路隧道较多采用化学锚栓。据统计:在建铁路45%以上采用了预埋槽道，55%采用了化学锚栓，其中客运专线铁路83%采用了预埋槽道；正在设计中的铁路78%采用预埋槽道，22%采用化学锚栓，其中客运专线铁路全部采用预埋槽道。

在TB 10009—2016《铁路电力牵引供电设计规范》[3]中要求“隧道内安装基础宜采用安全、可靠、耐受动荷载、防火、经济、便于调整和接地的预埋结构”。随着对铁路工程质量和运营安全的要求越来越高，综合预埋槽道、后植化学锚栓二者优劣以及运营经验，新建电气化铁路隧道埋设件将优先选用预埋槽道。

2 预埋槽道质量问题及原因分析

2.1 质量问题的分布

在高速铁路建设初期，隧道内预埋槽道施工工艺不成熟，报废比例达30%左右。随着近年来施工工艺的不断改进，预埋槽道合格率达到90%以上。以在建昌赣铁路为例，隧道内预埋槽道共计7287处，有问题594处，合格率92%。预埋槽道质量问题类型及所占比例分别是间距超标(28%)、槽道与施工缝距离不满足设计要求(8%)、槽道偏斜(8%)、位置错误(11%)、型号错误(4%)、槽道嵌入深度超标(12%)、槽道被混凝土覆盖(23%)和槽道遗漏(6%)。有些问题还是系统性的，如部分隧道槽道与二次衬砌施工缝距离连续不满足设计要求；有的隧道因设计不同步，导致区段性未预埋槽道。

2.2 质量问题产生的原因

1)接口工程管理不到位。

预埋槽道作为隧道与四电接口工程，容易被忽视，工程技术管理不到位。槽道安装人员对技术要求不清楚，技术培训不到位，对预埋槽道的安装精度及用途没有掌握，对预埋槽道不合格的危害认识不足。

常见问题：未按设计位置预埋槽道；槽道漏埋；槽道的型号与设计不符；槽道在隧道左右方向错误；槽道与隧道二次衬砌施工缝距离不满足要求等。

2)预埋槽道施工工艺不成熟，操作空间小，施工精度要求高。

预埋槽道需要使用新技术。隧道二次衬砌浇筑时预埋槽道施工工艺不成熟，与衬砌施工未能有效结合。预埋槽道定位时需与二次衬砌钢筋连接固定并与综合接地系统可靠焊接。由于衬砌台车与衬砌钢筋网之间的间隙狭小，安装操作不便，造成槽道定位不准、不牢固、接地焊接质量差，二次衬砌浇筑时槽道发生移位、偏斜等。加之预埋槽道施工精度要求高，施工允许偏差小，如预埋槽道组2根槽道平行间距偏差不能超过±5 mm，垂直度偏差不能超过5‰L(L为槽道长度)[4-5]。接触网设备安装可调整范围在10 mm以内，一旦预埋超标就需要整改。

常见问题：预埋槽道组2根槽道平行间距偏差超标，产生喇叭口或鼓肚现象；单根槽道倾斜度超标,T形螺栓受力不均；槽道偏斜；接触网补偿下锚装置用槽道不水平；槽道与隧道中心线垂直度超标；槽道嵌入隧道衬砌深度超标；槽道未与综合接地系统连接等[6-7]。

3)隧道二次衬砌施工不规范，造成槽道无法使用。

常见问题：预埋槽道处隧道二次衬砌混凝土质量差，混凝土不密实、背后形成空洞造成槽道承载力不足；槽道本体、镀锌层受外力损坏；槽道被混凝土覆盖无法安装T形螺栓。

4)设计原因。

预埋槽道设计滞后，施工图纸提供得不及时；专业之间沟通不到位，隧道专业人员设计的预埋槽道位置里程、型号与接触网专业人员后期安装设备时实际要求不符。

常见问题：隧道区段性未预埋槽道；预埋槽道位置与接触网悬挂位置不一致，造成预埋槽道废弃。

2.3 预埋槽道质量问题的危害

前述问题造成后续接触网设备无法安装，无论采用改变接触网吊柱底板还是采用后置槽道及其他整治方案都造成经济损失和工期延迟，即使整治仍然会留下缺陷和隐患。 改变接触网吊柱底板会造成零部件不统一；后置槽道工程造价大于预埋槽道，且需后植大量化学锚栓，对隧道二次衬砌造成破坏；预埋槽道的整治施工在工程后期进行，交叉施工难度大；后置槽道在耐久性、防腐性能、安全性等方面均不能达到预埋槽道的性能，且运营后维护难度大。

3 预埋槽道质量问题预防措施和整治方案

3.1 预防措施

1)同步设计和施工

隧道内预埋槽道应与主体工程同步设计、同步施工，加强隧道专业与接触网专业之间沟通协调，满足工程进度和接口需求。

2)加强接口工程技术管理

严格技术交底，编制详细的槽道预埋作业指导书，施工人员对安装技术和精度要求应准确掌握。根据不同隧道对每组槽道按编号明确槽道类型、安装方向、里程等进行技术交底，说明槽道的用途及安装技术要求。

3)槽道二次定位

槽道二次定位的施工流程：

①槽道与台车安装定位前的准备工作。先选定槽道类型，然后利用模具把槽道组焊接成一体，焊接环向接地钢筋。检查槽道外观、槽道内发泡填充物的完整状态。在台车模板上开定位孔，根据槽道类型、里程、安装方向、二次衬砌台车长度等确定开孔的位置、尺寸和数量。

②第一次定位。二次衬砌台车移动到准备浇筑段，按照模板开孔位置将槽道组定位在隧道二次衬砌钢筋网上设计位置，并与钢筋网焊接固定，槽道接地线与二次衬砌环向接地钢筋焊接。

③第二次定位。移动台车退出浇筑段，绑扎、调整二次衬砌钢筋。二次衬砌台车再次就位，顶升模板到设计位置,T形螺栓穿过模板与槽道连接到一起，拧紧螺母保证槽道与台车背面密贴[8]。

④二次衬砌浇筑和养护，拆模时将T形螺栓先松开再拆除，防止台车移动拉坏槽道。

⑤脱模后，清理槽道表面附着的砂浆，封闭槽道表面便于二次衬砌混凝土养护。检查槽道位置误差并记录。

3.2 整治方案

基于隧道内预埋槽道的安全可靠性能，预埋槽道质量问题整治原则是在不影响隧道结构安全的前提下尽量利用预埋槽道。整治的具体方案:

1)改变接触网吊柱底板

隧道内预埋槽道平行间距与原设计标准相比，若尺寸偏差在-70～+70 mm，考虑到槽道本体机械性能满足原设计标准，通过设计检算后改变接触网吊柱底板为特殊吊柱底板，对底板尺寸、开孔大小进行调整，充分利用预埋槽道。特殊吊柱底板采用长孔并进行加强，加筋板厚度12 mm。隧道内接触网腕臂用特殊吊柱底板有2种尺寸,分别适用于槽道间距330～410，390～470 mm 2种工况。适用于槽道间距330～410 mm 特殊吊柱底板示意如图1，其他类型吊柱底板可参照腕臂用特殊吊柱底板进行改造，在工程中应用时可调整吊柱底板的尺寸分档。

图1 适用于槽道间距330～410 mm的特殊吊柱底板 (单位：mm)

2)后置槽道

因槽道未按设计位置预埋致使偏差超标、型号与设计不符、槽道在隧道左右方向错误、槽道扭曲、间距严重超标、槽道与隧道二次衬砌施工缝距离不满足设计要求等原因造成预埋槽道无法利用时，经设计单位根据隧道结构现状检算后可采用后置槽道，如图2所示。

图2 后置槽道示意

具体要求如下：

①技术要求

后置槽道采用适用于裂缝混凝土的定型化学锚栓固定[9]，经受力计算锚栓规格为M16，锚固深度为145 mm，外露螺纹应满足设备安装要求,配备双螺母单垫圈。在条件困难的情况下可采用薄螺母,且应符合GB/T 6172.1—2016《六角薄螺母》[10]要求。采用螺纹锁固剂防松。化学锚栓各项性能应符合规范和设计要求，隧道后置槽道本体各项技术性能应符合预埋槽道标准及设计要求。槽道安装前应检查镀锌层、锚杆外封是否完好，焊接质量是否符合要求[11]。

后置槽道接地分2种情况：对于因遗漏而新增的后置槽道，接地采用铝绞线就近与接触网PW线或回流线、综合接地端子连接，用化学锚栓及地线卡在拱顶按要求将铝绞线固定牢靠。铝绞线两端预压接线鼻子，与槽道上安装固定件的T形螺栓副螺帽连接。对于槽道已预埋需整改的后置槽道，采用铝绞线与已接地的预埋槽道连接。铝绞线固定及其与槽道的连接方式同上。

②拉拔检测

所有后植化学锚栓施工完成后，逐个进行抗拉拔、抗剪切检测，结果应满足设计要求。

③其他要求

螺杆外露长度不超过钢板和槽钢总厚度。施工应避开施工缝及变形缝，严禁破坏止水带、防水板等防水结构；同时钻孔时应避开主筋，防止破坏结构。

在后植化学锚栓施工前，应对实施段隧道二次衬砌进行检测，避开裂纹、空洞、漏水等区段，确保实施段隧道二次衬砌的厚度、强度等满足设计要求。

3)拆除二次衬砌重新预埋槽道

针对预留槽道处隧道二次衬砌混凝土质量差，混凝土不密实、背后形成空洞，以及槽道漏埋的区段，可拆除二次衬砌重新预埋槽道。预埋槽道按照原设计标准执行。

具体步骤如下:

①拆除二次衬砌

根据确定的缺陷区段环向、纵向处理范围，拆除拱墙二次衬砌，合理选择一次拆换段落长度(一般不宜大于6 m)，采用机械切割或小型破碎锤等小型减振机械，避免隧道支护扰动过大。整个过程要加强监控量测，必要时加设临时支撑。

②设置钢筋

环向主筋采用螺纹钢筋，内外双排设置，植筋深度不小于30 cm。植筋后将同一环钢筋绑扎搭接接长，纵向钢筋及箍筋按要求连接。

③重新预埋槽道，浇筑二次衬砌混凝土

施工中确保钢筋保护层厚度和混凝土浇筑密实。二次衬砌按要求预留注浆孔，注浆孔采用φ42 mm厚3.5 mm热轧无缝钢管。待混凝土达到设计强度后，通过预留注浆孔压注水泥浆。注浆完毕后，注浆孔采用速凝水泥封孔。

在实际应用时，拆除二次衬砌对隧道影响较大，工期长、成本高且增加了隧道的安全质量风险，除因隧道二次衬砌本体存在质量问题外，还应慎重采用该措施。

4)其他整治措施

对于槽道被混凝土覆盖及槽道嵌入隧道衬砌深度超标问题，经设计确认后可采取凿除混凝土覆盖层、打磨隧道保护层等方法。如果混凝土覆盖厚度和槽道嵌入隧道衬砌深度严重超标，仍需后置槽道。

4 结语

在隧道预埋槽道施工环节，采取同步设计和施工、加强接口工程技术管理、槽道二次定位预防措施，加强预埋槽道施工质量控制，有效提高了隧道内预埋槽道合格率，减少了后续整治工作。

对于隧道预埋槽道施工后的质量问题，在尽量利用预埋槽道的原则下，根据实际情况在工程中可采用改变接触网吊柱底板、后置槽道、拆除隧道二次衬砌重新预埋槽道等整治方案。整治方案实施前，仍需经过设计方确认，以满足隧道结构、接触网设备安装要求。