武廣鐵路客運(yùn)專線無(wú)砟軌道路基工程接口設(shè)計(jì)

劉 洋,賴紫輝

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,成都 610031)

1 概述

在以往的路基接口設(shè)計(jì)中,適用于設(shè)計(jì)時(shí)速160 km及以下的《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：通信、信號(hào)、電力等各種光、電纜溝槽應(yīng)從路堤坡腳或路塹側(cè)溝平臺(tái)上通過(guò),必須從路肩或路堤邊坡上通過(guò)時(shí),應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并采取有效措施,保證路基的完整和穩(wěn)定[1]。適用于設(shè)計(jì)時(shí)速200 km及以上的客貨共線和客運(yùn)專線相關(guān)暫行規(guī)定均要求：路基上的各種設(shè)備宜與路基同步修建,并不得因其設(shè)置而損壞和危及路基的穩(wěn)固與安全[2]。德國(guó)DB836行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《路基工程設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)》規(guī)定：路基附屬工程(電纜槽溝、防噪聲保護(hù)措施、軌道電路等)一般應(yīng)在填筑路基保護(hù)層(基床表層)之前施工,過(guò)軌管道“橫穿”路基,應(yīng)滿足靜力學(xué)和構(gòu)造方面的要求[3]。無(wú)砟軌道客運(yùn)專線要求路基作為結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì),必須保證路基的完整和穩(wěn)定,路基接口設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

2 路基工程接口相關(guān)專業(yè)及主要內(nèi)容

與路基工程接口有關(guān)的站后專業(yè)主要有：通信(包括有線和無(wú)線通信)、信號(hào)、電力、接觸網(wǎng)、環(huán)境工程等。主要接口工程包括以下內(nèi)容：

(1)通信、信號(hào)、電力電纜槽及手孔設(shè)置；

(2)綜合接地貫通地線在路基地段的敷設(shè)方式；

(3)通信、信號(hào)、電力、綜合接地貫通地線的橫向連接線(以下簡(jiǎn)稱“接地電纜”)及接觸網(wǎng)PW線的橫向過(guò)軌管道敷設(shè)方式；

(4)電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式；

(5)通信、信號(hào)、電力電纜引入通信基站或信號(hào)中繼站；

(6)接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)；

(7)聲屏障立柱基礎(chǔ)。

上述各類接口工程應(yīng)與路基主體工程同步施工,在鋪軌以前全部完成。

3 路基接口工程主要設(shè)計(jì)原則及參數(shù)

3.1 電纜槽及手孔

3.1.1 電纜槽及手孔的布置及功能

按照強(qiáng)、弱電分槽設(shè)置、就近使用的原則,結(jié)合路肩上護(hù)肩的設(shè)置,一般情況下,通信和信號(hào)電纜合槽鋪設(shè),電纜槽拉通設(shè)置在路肩上,電力電纜槽拉通設(shè)置在路堤坡腳或側(cè)溝平臺(tái)上。在橋隧之間路基很短時(shí),為避免電力電纜頻繁上下穿梭于路肩與坡腳之間,電力電纜槽可與通信信號(hào)電纜槽并行設(shè)置于路肩上,但二者之間須保持一定的距離(一般不小于50 cm)。

在橋頭,隧道洞門處,通信、信號(hào)、電力、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線需要橫向過(guò)軌和檢修的位置設(shè)置手孔。通信信號(hào)手孔對(duì)稱設(shè)置在兩側(cè)路肩上,電力手孔對(duì)稱設(shè)置在兩側(cè)路堤坡腳或側(cè)溝平臺(tái)上。除了專門供接觸網(wǎng)PW線過(guò)軌設(shè)置的手孔外,路肩上的手孔位置應(yīng)避開(kāi)聲屏障立柱基礎(chǔ)。

各類電纜槽及手孔的規(guī)格及功能見(jiàn)表1。

3.1.2 電纜槽及手孔的材料及規(guī)格

電纜槽及手孔采用C25鋼筋混凝土或無(wú)機(jī)復(fù)合板預(yù)制構(gòu)件(手孔為現(xiàn)澆)。電纜槽每50 cm一節(jié),手孔為單節(jié),電纜槽內(nèi)及手孔內(nèi)均鋪設(shè)中粗砂。為避免電纜在通過(guò)手孔時(shí)下垂彎曲,在手孔側(cè)壁上設(shè)角鋼支架,高度同電纜槽底部高程。為防止鼠害及孔內(nèi)中粗砂流失,在外側(cè)隔板的泄水孔處設(shè)置一層φ2 mm鋼絲網(wǎng)(網(wǎng)距1.0 cm×1.0 cm),預(yù)制混凝土?xí)r一并埋入。電纜槽采用橫向排水措施,在中間隔板和外側(cè)隔板底部間隔2.0 m設(shè)置泄水孔,采用φ50 mm PVC塑料管制作。

電纜槽及手孔的關(guān)系如圖1所示。

表1 電纜槽、手孔規(guī)格及功能一覽

圖1 電纜槽、手孔及過(guò)軌管道平面關(guān)系(單位：cm)

3.2 綜合接地貫通地線敷設(shè)方式

路基地段的綜合接地貫通地線采用兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置方式,埋設(shè)于路肩以下,通信信號(hào)電纜槽下方,距離基床底層頂面30 cm。在設(shè)置手孔位置從手孔內(nèi)穿過(guò)。根據(jù)軌道、通信、信號(hào)、電力、接觸網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)的需求,在適當(dāng)里程分別預(yù)留接地線,連接電纜槽內(nèi)的引接線端子排。間隔一定距離采用與貫通地線同材質(zhì)、同規(guī)格的銅纜進(jìn)行橫向等電位連接,要求綜合接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)不大于1 Ω。

3.3 橫向過(guò)軌管道及敷設(shè)方式

有橫向過(guò)軌需求的電纜包括通信、信號(hào)、電力、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線,在路堤基底或路基基床通過(guò)開(kāi)槽或預(yù)埋穿管敷設(shè)實(shí)現(xiàn)過(guò)軌目的。為避免電磁干擾,在同一里程位置強(qiáng)電電纜(電力及接觸網(wǎng)PW線)與弱電電纜(通信、信號(hào)和接地電纜)原則上不能同時(shí)過(guò)軌或共溝(槽)埋設(shè),間距不小于1.0 m,分別從手孔的大小里程端引出。

過(guò)軌管道全長(zhǎng)采用內(nèi)徑100 mm的高密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管(PE100)或無(wú)縫鋼管,管內(nèi)預(yù)埋2根φ2 mm鋼絲用于穿管。

在路堤、路塹及橋隧之間短路基地段,各種過(guò)軌管道的敷設(shè)方式如下。

3.3.1 路堤地段橫向過(guò)軌管道

(1)通信、信號(hào)、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過(guò)軌管道

通信、信號(hào)、接地電纜或接觸網(wǎng)PW線從甲型手孔側(cè)面引出,過(guò)軌位置在路基基床底層上部,過(guò)軌管道頂部距離路基面不小于820 mm。

(2)電力電纜過(guò)軌管道

電力電纜從乙型手孔側(cè)面或底部引出,過(guò)軌位置位于路堤填方基底,管道在地面、擋土板及排水溝等結(jié)構(gòu)物以下最小埋深不小于0.3 m。

路堤地段過(guò)軌管道的敷設(shè)方式如圖2所示。

圖2 路堤地段過(guò)軌管線埋設(shè)布置設(shè)計(jì)(單位：mm)

3.3.2 路塹地段橫向過(guò)軌管道

(1)通信、信號(hào)、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過(guò)軌管道

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹同路堤地段。

硬質(zhì)巖路塹地段的通信、信號(hào)、接地電纜或接觸網(wǎng)PW線從甲型手孔側(cè)面引出,過(guò)軌位置在路基基床底層上部,過(guò)軌管道頂部距離路基面不小于820 mm。

(2)電力電纜過(guò)軌管道

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段的電力電纜從乙型手孔底部引出,過(guò)軌位置位于路塹基床底層換填中部,管道在側(cè)溝以下埋深不小于0.1 m,過(guò)軌管道頂部距離路基面不小于2 164 mm。

電力電纜在硬質(zhì)巖路塹地段原則上不過(guò)軌,特殊情況下個(gè)別設(shè)計(jì)。

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段過(guò)軌管道的敷設(shè)方式如圖3所示。

圖3 土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段過(guò)軌管線埋設(shè)布置設(shè)計(jì)(單位：mm)

3.3.3 橋隧之間短路基地段橫向過(guò)軌管道

在橋隧之間短路基地段,包括電力電纜在內(nèi)的幾乎所有電纜都位于路肩上,通信、信號(hào)、電力、接地電纜或接觸網(wǎng)PW線從丙型手孔側(cè)面引出,過(guò)軌位置在路基基床表層內(nèi),過(guò)軌管道頂部距離路基面不小于300 mm。

3.4 電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式

當(dāng)電力電纜需要從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換時(shí),電力電纜管道從丙型手孔側(cè)面引出,通過(guò)路堤邊坡和排水溝底部,引入路堤坡腳外的乙型手孔。管道在地面及排水溝溝底以下最小埋深不小于0.3 m,在邊坡坡面上埋深不小于0.4 m。

3.5 通信、信號(hào)、電力電纜引入通信基站或信號(hào)中繼站

3.5.1 路堤地段

通信、信號(hào)電纜管道從甲型手孔側(cè)面引出,通過(guò)路堤邊坡和排水溝底部,電力電纜從乙型手孔引出,同時(shí)引入路堤坡腳外通信基站或信號(hào)中繼站。電力電纜與通信、信號(hào)電纜不應(yīng)共溝(槽)埋設(shè)。

管道在地面及排水溝溝底以下最小埋深不小于0.3 m,在邊坡坡面上埋深不小于0.4 m。

3.5.2 路塹地段

通信、信號(hào)電纜管道從甲型手孔底部引出,從側(cè)溝溝底混凝土中穿過(guò),電力電纜從乙型手孔引出,同時(shí)引入路塹外通信基站或信號(hào)中繼站。電力電纜與通信、信號(hào)電纜不應(yīng)共溝(槽)埋設(shè)。

管道距離溝底高程不小于0.1 m,在地面以下最小埋深不小于0.3 m。

3.6 接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)

接觸網(wǎng)立柱位于電纜槽內(nèi)側(cè),距離左右線的距離為3.0 m。

3.7 聲屏障立柱基礎(chǔ)

聲屏障立柱位于電纜槽內(nèi)側(cè),距離左右線的距離不小于4.60 m。

4 施工方法及施工技術(shù)要求

4.1 電纜槽及手孔

4.1.1 施工順序

(1)基床表層級(jí)配碎石填筑到設(shè)計(jì)高程、經(jīng)過(guò)觀測(cè)已經(jīng)滿足沉降要求,并且接觸網(wǎng)立柱的鋼筋混凝土基礎(chǔ)已經(jīng)施工完畢后,在兩側(cè)路肩上把接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)以外級(jí)配碎石全部切除。

(2)在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制電纜槽。

(3)在基床底層上現(xiàn)澆C15混凝土底座,同時(shí)安裝電纜槽及現(xiàn)場(chǎng)澆筑手孔(丙型手孔為預(yù)制),采用M7.5瀝青水泥砂漿連接成一個(gè)整體；電纜槽與接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)之間的空隙也采用M7.5瀝青水泥砂漿封閉。

(4)預(yù)留電纜槽泄水孔后,砌筑漿砌片石護(hù)肩。

4.1.2 施工注意事項(xiàng)

(1)電纜槽及手孔的安裝應(yīng)在接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)施工完成后進(jìn)行。

(2)級(jí)配碎石采用專用機(jī)械無(wú)水切割。

(3)在預(yù)埋接地線的位置,C15混凝土底座與電纜槽底部均預(yù)留φ50 mm綜合接地孔,安裝時(shí)接入預(yù)埋的接地線后,采用M7.5水泥砂漿封閉。

4.2 綜合接地貫通地線

綜合接地貫通地線可采取預(yù)埋或切割開(kāi)槽方式。

4.2.1 預(yù)埋方式

在基床底層填筑壓實(shí)至倒數(shù)第2層時(shí),采取壓痕方式預(yù)埋貫通地線,在壓路機(jī)上臨時(shí)焊接角鋼立模(寬2 cm,高6 cm)或直接在地面鋪設(shè)鋼條,形成凹槽后鋪設(shè)貫通地線,同時(shí)在相關(guān)接地需求的里程位置引出引接線和引接端子,槽內(nèi)回填相同填料并人工夯實(shí)。

4.2.2 切割開(kāi)槽方式

基床表層級(jí)配碎石填筑壓實(shí)、采用機(jī)械切割后,安裝電纜槽之前,在基床底層頂面切割開(kāi)槽(寬度0.2 m),敷設(shè)貫通地線,在相關(guān)接地需求的里程位置引出引接線和引接端子,槽內(nèi)回填相同填料并人工夯實(shí)。

4.3 橫向過(guò)軌管道

4.3.1 路堤地段橫向過(guò)軌管道施工技術(shù)要求

(1)通信、信號(hào)、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過(guò)軌管道

在路基基床底層填筑壓實(shí)后,采取機(jī)械切割開(kāi)槽埋管的施工方法,開(kāi)槽深度0.6 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過(guò)軌的管道數(shù)量確定),鋪設(shè)過(guò)軌管道后回填相同填料并人工夯實(shí)。

(2)電力電纜過(guò)軌管道

在路堤填筑前,在基底采取機(jī)械切割或人工開(kāi)槽埋管的施工方法,開(kāi)槽深度及寬度均為0.3 m,鋪設(shè)過(guò)軌管道后回填相同填料并人工夯實(shí)。需要穿越擋墻或排水溝等結(jié)構(gòu)物時(shí),在擋土板與排水溝結(jié)構(gòu)物底部的最小埋深不小于0.3 m。需要穿越重力式路肩墻時(shí),管道直接與擋墻混凝土一并澆筑。

4.3.2 路塹地段橫向過(guò)軌管道

(1)通信、信號(hào)、接地電纜及接觸網(wǎng)PW線過(guò)軌管道

土質(zhì)及軟質(zhì)巖路塹地段敷設(shè)方式同路堤。

硬質(zhì)巖路塹地段在基床表層超挖換填0.1 m厚的C25混凝土墊層前,采取機(jī)械切割開(kāi)槽埋管的施工方法,開(kāi)槽深度0.3 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過(guò)軌的管道數(shù)量確定),鋪設(shè)過(guò)軌管道后槽內(nèi)回填C15混凝土。

(2)電力電纜過(guò)軌管道

在路塹基床底層換填壓實(shí)到距離軌面高程2.761 m時(shí),采取機(jī)械切割或人工開(kāi)槽埋管的施工方法,開(kāi)槽深度及寬度均為0.3 m,鋪設(shè)過(guò)軌管道后回填相同填料并人工夯實(shí)。

4.3.3 橋隧之間短路基地段

在橋隧之間短路基地段,級(jí)配碎石摻水泥或C15混凝土等剛性材料填筑壓實(shí)或現(xiàn)場(chǎng)澆筑后,采取機(jī)械切割開(kāi)槽埋管的施工方法。開(kāi)槽深度0.4 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過(guò)軌的管道數(shù)量確定),鋪設(shè)過(guò)軌管道后槽內(nèi)回填C15混凝土。

4.4 電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式

電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換時(shí),在路堤填筑成形、初步修整邊坡坡面后,采取人工開(kāi)槽埋管的施工方法。開(kāi)槽深度0.4 m,寬度0.3 m,鋪設(shè)管道后回填相同填料并人工夯實(shí)。

4.5 通信、信號(hào)、電力電纜引入通信基站或信號(hào)中繼站

4.5.1 路堤地段

通信、信號(hào)電纜管道從手孔引入通信基站或信號(hào)中繼站的施工方法與電力電纜從路肩向坡腳轉(zhuǎn)換方式相同。邊坡上開(kāi)槽深度0.5 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過(guò)軌的管道數(shù)量確定)。在坡腳以外地面,通信、信號(hào)電纜管道開(kāi)槽深度0.3 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過(guò)軌的管道數(shù)量確定),電力電纜管道開(kāi)槽深度及寬度均為0.3 m。

4.5.2 路塹地段

通信、信號(hào)電纜管道在現(xiàn)場(chǎng)澆筑手孔時(shí),采取機(jī)械切割或人工開(kāi)槽埋管的施工方法,盡量與本段側(cè)溝同步施工,管道直接與本段側(cè)溝混凝土一并澆筑。在側(cè)溝以外地面,通信、信號(hào)電纜管道開(kāi)槽深度0.3 m,寬度0.3～0.6 m(根據(jù)過(guò)軌的管道數(shù)量確定),電力電纜管道開(kāi)槽深度及寬度均為0.3 m。

4.6 接觸網(wǎng)立柱基礎(chǔ)

(1)基床表層級(jí)配碎石填筑到設(shè)計(jì)高程、經(jīng)過(guò)觀測(cè)已經(jīng)滿足沉降要求后,在路肩上采用旋挖鉆孔(干鉆)成孔。

(2)制作安裝鋼筋籠,一次連續(xù)灌注混凝土基礎(chǔ)。

(3)基礎(chǔ)頂面預(yù)留法蘭盤,與立柱采用螺栓連接。

(4)基礎(chǔ)周圍的空隙采用瀝青水泥砂漿填補(bǔ)。

(5)回填壓實(shí)瀝青混凝土防水層。

4.7 聲屏障立柱基礎(chǔ)

聲屏障立柱基礎(chǔ)在基床表層級(jí)配碎石填筑到設(shè)計(jì)高程、經(jīng)過(guò)觀測(cè)已經(jīng)滿足沉降要求后,砌筑漿砌片石護(hù)肩之前施工。采用旋挖鉆孔(干鉆)灌注施工,可以與通信信號(hào)電纜槽同時(shí)施工?；A(chǔ)頂面預(yù)留法蘭盤,與立柱采用螺栓連接?；A(chǔ)周圍的空隙采用瀝青水泥砂漿填補(bǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前,關(guān)于過(guò)軌管道的埋深還存在一定分歧。按照德國(guó)DB836行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定,為保證路基地段的剛度平順性,過(guò)軌管道的埋設(shè)深度應(yīng)不小于軌底以下1.5 m?？紤]到目前四電集成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的困難程度,為不影響土建工程的施工進(jìn)度,將埋設(shè)過(guò)軌管道的施工周期盡量向后推延,在武廣、鄭西和京津城際3條已建成無(wú)砟軌道客運(yùn)專線建設(shè)中,要求將過(guò)軌管道的埋設(shè)深度減小為無(wú)砟軌道的道床板頂面以下不小于600 mm。根據(jù)武廣鐵路客運(yùn)專線的軌道結(jié)構(gòu)形式和路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)圖計(jì)算,要滿足過(guò)軌管道能夠在蓋板以下進(jìn)入手孔,其埋設(shè)深度最小為道床板頂面以下不小于700 mm。筆者認(rèn)為,過(guò)軌管道最好埋置于同一種路基填料中,埋于基床底層上部為宜。究竟埋深多大合適,經(jīng)過(guò)武廣、鄭西和京津城際3條客運(yùn)專線的建設(shè)實(shí)踐,包括過(guò)軌管道最佳埋深在內(nèi)的無(wú)砟軌道客運(yùn)專線諸多路基接口設(shè)計(jì)原則和參數(shù)都將形成中國(guó)特色的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] TB10001—2005,J447—2005,鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[2] 鐵建設(shè)[2004]157號(hào),京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S]．

[3] DB836行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),路基工程設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)[S]．