高速鐵路隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道施工質(zhì)量缺陷及預(yù)防措施

張浩然

（中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司，天津 300000）

杭紹臺(tái)鐵路隧道施工前期，預(yù)埋槽道報(bào)廢率高達(dá)32%，加強(qiáng)隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道質(zhì)量控制，降低預(yù)埋槽道報(bào)廢率尤為重要。文章通過對(duì)隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道缺陷種類判別、產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，從而提出解決缺陷的預(yù)防措施。

1 接觸網(wǎng)埋件設(shè)置方式及應(yīng)用情況

1.1 接觸網(wǎng)埋件設(shè)置方式

現(xiàn)階段我國(guó)鐵路工程在隧道內(nèi)接觸網(wǎng)埋件的設(shè)置上主要有兩種方式，分別是預(yù)埋槽道和后植化學(xué)錨栓。其中預(yù)埋槽道需要參照施工設(shè)計(jì)時(shí)提供的尺寸以及受力條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在襯砌施工時(shí)一起完成，以此確保與隧道襯砌形成整體的結(jié)構(gòu)。該埋設(shè)方式工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟扎實(shí)，使用壽命長(zhǎng)，后期的安裝維護(hù)也十分簡(jiǎn)便。但該方式也存在明顯的缺陷，包括工程造價(jià)高、建設(shè)周期長(zhǎng)、工程銜接問題增多，進(jìn)而影響工程整體的匹配性和協(xié)調(diào)性。如出現(xiàn)預(yù)埋位置錯(cuò)誤、型號(hào)錯(cuò)誤、偏差超范圍等。

相比預(yù)埋槽道，后植化學(xué)錨栓則具有很大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，該設(shè)置方式造價(jià)低廉。但后植化學(xué)錨栓設(shè)置對(duì)操作人員的專業(yè)水平有很高的要求，設(shè)置工藝流程復(fù)雜，科技含量密集，施工難度大。同時(shí)，后植化學(xué)錨栓開始施工后很難人為控制施工的各項(xiàng)進(jìn)站，影響二次襯砌使用的混凝土與鋼筋，在實(shí)際的使用過程中也存在壽命短、可維護(hù)性差、安全標(biāo)準(zhǔn)低等相關(guān)問題。

1.2 接觸網(wǎng)埋件應(yīng)用情況

上述兩種方法各有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，適用范圍也不盡相同。普通低速鐵路和電氣化鐵路隧道更適合應(yīng)用后植化學(xué)錨栓設(shè)置方式。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在貨運(yùn)鐵路中45%以上的鐵路在建設(shè)中采用后植化學(xué)錨栓。而在客運(yùn)專線鐵路中83%的鐵路在建設(shè)中使用了預(yù)埋槽道設(shè)置方式?？梢姡涍\(yùn)更重視整體的運(yùn)輸成本，而客運(yùn)更重視運(yùn)輸安全與穩(wěn)定性。我國(guó)相關(guān)管理部門在TB 10009—2016文件中，呼吁鐵路建設(shè)部門，在接觸網(wǎng)預(yù)埋工藝的選擇中應(yīng)充分考慮其在投入使用后的荷載承受能力、防火標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)型以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還應(yīng)充分考慮鐵路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行穩(wěn)定性與安全性，倡議選擇預(yù)埋槽道作為主要工藝。

2 現(xiàn)階段施工缺陷比例及種類

我國(guó)高速鐵路研究起步較晚，各方面技術(shù)相對(duì)西方先進(jìn)國(guó)家還不夠成熟，其中預(yù)埋槽道技術(shù)更是存在較大的差距，報(bào)廢比例極高，超過30%。但近年來(lái)我國(guó)逐漸認(rèn)識(shí)到預(yù)埋槽道技術(shù)對(duì)于鐵路交通發(fā)展的重要性，逐步加強(qiáng)了對(duì)預(yù)埋槽道技術(shù)的研究力度，也取得了相應(yīng)的成果。隨著施工工藝的提高，措施的不斷加強(qiáng)，現(xiàn)階段預(yù)埋槽道安裝合格率大概為90%。主要質(zhì)量缺陷類型如下：（1）間距超標(biāo)；（2）槽道被混凝土覆蓋；（3）槽道嵌入深度超標(biāo)；（4）位置錯(cuò)誤；（5）槽道與施工縫距離不滿足設(shè)計(jì)要求；（6）槽道偏斜；（7）槽道遺漏；（8）型號(hào)錯(cuò)誤；（9）槽道表面鍍鋅損壞；（10）槽體及錨腿分離。其中間距超標(biāo)問題占比最高，約占總質(zhì)量問題比例的28%；槽道被混凝土覆蓋或存在影響的問題成為第二大質(zhì)量問題，占總質(zhì)量問題比例約為23%；剩余問題占總質(zhì)量問題比均為6%～10%，但許多問題存在連鎖效應(yīng)，部分問題的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致一系列質(zhì)量問題的出現(xiàn)。

2.1 問題原因分析

（1）預(yù)埋槽道接口管理不到位，作業(yè)人員對(duì)設(shè)計(jì)要求不清楚，技術(shù)交底不到位，常常出現(xiàn)槽道預(yù)埋位置、方向錯(cuò)誤，漏埋，型號(hào)使用錯(cuò)誤，槽道與隧道二次襯砌施工縫距離不足1m等。

（2）預(yù)埋槽道組成品運(yùn)輸保存困難，一組槽道現(xiàn)場(chǎng)焊接不規(guī)范，無(wú)有效的工裝保證焊接質(zhì)量，易造成預(yù)埋槽道組2根槽道不平行，間距偏差超標(biāo)。

（3）二襯施工對(duì)預(yù)埋槽道的安裝不重視，保護(hù)不到位，易造成預(yù)埋槽道組偏斜，接觸網(wǎng)補(bǔ)償下錨裝置用槽道不水平，槽道與隧道中心線垂直度超標(biāo)，槽道嵌入襯砌深度超標(biāo)，槽道未與綜合接地系統(tǒng)連接等。

（4）隧道二次襯砌施工不規(guī)范，造成槽道無(wú)法使用。尤為常見有預(yù)埋槽道處混凝土質(zhì)量差、不密實(shí)，背后空洞。

（5）預(yù)埋槽道與二襯臺(tái)車進(jìn)行焊接，導(dǎo)致表面涂層損壞，槽道防腐性能無(wú)法保證。焊接過程破壞槽體內(nèi)的填充條，導(dǎo)致槽體內(nèi)漏入混凝土砂漿，影響后期T型螺栓安裝。脫模過程生拉硬拽，很容易將槽體從混凝土中拔出，或發(fā)生槽體與錨腿分離現(xiàn)象，導(dǎo)致槽道后期無(wú)法使用。

（6）二襯施工臺(tái)車加工過程中為了保證隧道凈空要求，往往需要外擴(kuò)5cm，導(dǎo)致臺(tái)車面板半徑與預(yù)埋槽道半徑不匹配。另外，由于預(yù)埋槽現(xiàn)場(chǎng)施工的誤差，T型螺栓擰緊后槽口無(wú)錨板約束，不利于疲勞受力，兩側(cè)槽口受力不平均，導(dǎo)致一側(cè)槽口更容易發(fā)生破壞，各種因素導(dǎo)致很難滿足槽口與混凝土表面完全在一個(gè)平面上。

2.2 預(yù)埋槽道質(zhì)量問題的危害

前文對(duì)預(yù)埋槽道中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題做出了闡述和分析，預(yù)埋槽道各類質(zhì)量問題都會(huì)引發(fā)一系列的后續(xù)問題，雖然高速鐵路建設(shè)企業(yè)針對(duì)上述質(zhì)量問題，采取了一些整改措施，但仍存在一定的缺陷和隱患。首先，對(duì)觸網(wǎng)吊柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改并安裝，但更改后的觸網(wǎng)吊柱結(jié)構(gòu)零件規(guī)格不再統(tǒng)一，工程造價(jià)也大幅度地提升，同時(shí)需要進(jìn)行大量的化學(xué)錨栓安裝，這對(duì)隧道的二次襯砌存在一定的影響和破壞，會(huì)導(dǎo)致高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)年限縮短，運(yùn)營(yíng)成本增加。其次，預(yù)埋槽道的整治施工在工程后期進(jìn)行，交叉施工難度大；后置槽道在耐久性、防腐性能、安全性等方面均不能達(dá)到預(yù)埋槽道的性能，且運(yùn)營(yíng)后維護(hù)難度大。

2.3 降低接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道報(bào)廢率的預(yù)防措施

為了能夠更好地解決隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道報(bào)廢率問題，降低后期“克缺”整改成本。從存放、運(yùn)輸、工裝、工藝等不同方面解決接觸網(wǎng)施工問題。

（1）槽道存放：預(yù)埋槽應(yīng)離地架空堆放，不得直接放置于地面。零散槽道應(yīng)分層碼放，且每層之間應(yīng)進(jìn)行架空。槽道堆放過程中，應(yīng)避免互相碰撞，避免槽道表面涂層破損及錨腿發(fā)生變形或破壞?；⌒尾鄱逊艖?yīng)避免受壓導(dǎo)致弧度發(fā)生變化。

（2）槽道選擇：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，建立隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道臺(tái)賬，結(jié)合相應(yīng)里程、位置，槽道類型選定如1.5m，2.5m，半徑大小，單槽雙槽等，同時(shí)檢查槽道外觀、槽道內(nèi)填充物的完整狀態(tài)。

（3）位置固定：根據(jù)設(shè)計(jì)位置，在二次襯砌臺(tái)車上開方形螺栓定位孔，1.5m以上單個(gè)槽道需要三點(diǎn)固定，兩端及中心位置，1.5m以下單個(gè)槽道需要兩點(diǎn)固定，兩端位置。同時(shí)應(yīng)注意保證T型螺栓穿過孔洞以及利用螺栓封堵的便利。

（4）槽道組拼裝、焊接：因槽道要求平行誤差小，為了解決誤差超標(biāo)問題，應(yīng)提前加工槽道焊接工作平臺(tái)，槽道組焊接前應(yīng)將槽道擺放至工作平臺(tái)上進(jìn)行初步固定，檢查槽道之間的間距。應(yīng)注意槽道焊接只能焊接槽道錨腿，不得焊接槽道本體，焊接后的槽道應(yīng)做表面涂層修復(fù)處理，并達(dá)到要求的防腐性能。焊接應(yīng)不能影響錨腿的受力性能。

（5）槽道安裝：將槽道移至二襯臺(tái)車相應(yīng)位置后，將槽道固定點(diǎn)的填充物摳出，放入T型螺栓，水平旋轉(zhuǎn)90°，鎖緊螺栓，初步固定槽道的位置，檢查槽道的各項(xiàng)誤差是否超標(biāo)，并檢查槽道組預(yù)留接地鋼筋預(yù)留長(zhǎng)度等是否符合要求。應(yīng)注意必須使用T型螺栓，禁止采用將槽道電焊至二襯臺(tái)車的方式進(jìn)行固定。

（6）槽道校核：嚴(yán)格執(zhí)行三次中心距校核工作。①在工作臺(tái)焊接成槽道組后，第一次檢查槽道組間距誤差。②在槽道組初步定位緊固后，第二次檢查槽道組間距誤差。③臺(tái)車頂升就位后，二襯混凝土澆筑前，第三次檢查槽道組間距誤差。

（7）澆筑施工：在二襯混凝土澆筑前，需在預(yù)埋槽道中間部位加設(shè)一個(gè)混凝土澆筑孔，避免因預(yù)埋槽道錨腿及鋼筋過密導(dǎo)致槽道背后、槽道距二次襯砌施工縫1m范圍內(nèi)混凝土不密實(shí)，出現(xiàn)空洞。對(duì)于多余的螺栓開孔應(yīng)進(jìn)行有效封堵，避免漏漿，形成混凝土蜂窩。二襯混凝土澆筑完成后，松開T型螺栓螺母，放下臺(tái)車，旋轉(zhuǎn)T型螺栓90°取出螺栓。脫模時(shí)一定要先將臺(tái)車與槽道組鎖緊時(shí)用的T形螺栓螺母取下，然后才可以脫模。

（8）改變接觸網(wǎng)吊柱底板。隧道內(nèi)預(yù)埋槽道平行間距與原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相比，若尺寸偏差在-70～+70mm，考慮到槽道本體機(jī)械性能滿足原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過設(shè)計(jì)檢算后改變接觸網(wǎng)吊柱底板為特殊吊柱底板，對(duì)底板尺寸、開孔大小進(jìn)行調(diào)整，充分利用預(yù)埋槽道。特殊吊柱底板采用長(zhǎng)孔并進(jìn)行加強(qiáng)，加筋板厚度12mm。隧道內(nèi)接觸網(wǎng)腕臂用特殊吊柱底板有2種尺寸，分別適用于槽道間距330～410mm和390～470mm兩種工況，而其他類型的吊住底板可以有更多的選擇，如使用腕臂用特殊吊柱底盤等，在工程應(yīng)用中也可以實(shí)時(shí)對(duì)吊住底板的尺寸進(jìn)行調(diào)整。

（9）其他整治措施。槽道安置工藝中容易出現(xiàn)混凝土覆蓋槽道，導(dǎo)致安置工藝無(wú)法進(jìn)行的問題，導(dǎo)致問題出現(xiàn)的原因是槽道切入襯砌深度較高，超過預(yù)定的范圍，該問題可以通過鑿取混凝土覆蓋層、打磨隧道保護(hù)層的方法進(jìn)行處理和緩解，但如果混凝土覆蓋層厚度和槽道如隧道襯砌層深度嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，則需要進(jìn)行后置槽道施工，以此徹底解決上述問題。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于隧道預(yù)埋槽道施工后的質(zhì)量問題，在盡量利用預(yù)埋槽道的原則下，根據(jù)實(shí)際情況在工程中可采用改變接觸網(wǎng)吊柱底板、后置槽道、拆除隧道二次襯砌重新預(yù)埋槽道等整治方案。整治方案實(shí)施前，仍需經(jīng)過設(shè)計(jì)方確認(rèn)，以滿足隧道結(jié)構(gòu)、接觸網(wǎng)設(shè)備安裝要求。同時(shí)質(zhì)量問題的控制方案以及改造方案在制訂時(shí)應(yīng)充分考慮制造成本以及改進(jìn)的安全性能，我國(guó)相關(guān)管理部門對(duì)高速鐵路建設(shè)工程有明確的指示和倡議，要在確保安全性能基礎(chǔ)上，完成各項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容。

隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道施工要求精確度高，而槽道的預(yù)埋往往因?yàn)槎ㄎ?、變形、二襯臺(tái)車固定等因素，影響預(yù)埋槽道預(yù)埋精度，造成質(zhì)量缺陷，隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道后期很難補(bǔ)救，僅僅依靠后期外植，這也難以保證預(yù)埋槽道的施工質(zhì)量。而預(yù)埋槽道施工質(zhì)量直接影響鐵路信號(hào)工程，影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全，因此必須加強(qiáng)人員培訓(xùn)，提高全體參建人員認(rèn)知，確保隧道內(nèi)接觸網(wǎng)預(yù)埋槽道施工質(zhì)量。