哈芬槽道在地鐵剛性接觸網(wǎng)施工中的應(yīng)用研究

摘? 要：憑借運(yùn)量大、速度快、安全性高、舒適可靠、節(jié)能環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，城市軌道交通在緩解地面交通壓力方面發(fā)揮的作用越來(lái)越重要，已經(jīng)成為我國(guó)城市交通體系發(fā)展與建設(shè)的重點(diǎn)。天津地鐵6號(hào)線選取宜賓道站至鞍山西道站隧道區(qū)間作為試驗(yàn)段，嘗試在地鐵隧道區(qū)間盾構(gòu)管片內(nèi)預(yù)埋哈芬槽道，用于懸掛剛性接觸網(wǎng)零部件，并針對(duì)這種剛性接觸網(wǎng)懸掛方式進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)地鐵剛性接觸網(wǎng)施工方法，對(duì)于提高地鐵剛性接觸網(wǎng)工程施工效率，縮短工程建設(shè)周期，延長(zhǎng)工程使用壽命，消除運(yùn)營(yíng)安全隱患，降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本做出了一定的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：地鐵剛性接觸網(wǎng);哈芬槽道;安全性高

0? ? 引言

目前我國(guó)城市軌道交通事業(yè)快速發(fā)展，大部分城市地鐵剛性接觸網(wǎng)工程在修建時(shí)都采用預(yù)埋化學(xué)錨栓或者高強(qiáng)度后擴(kuò)底錨栓的施工方法進(jìn)行作業(yè)安裝，這兩種安裝形式都需要在隧道上進(jìn)行鉆孔作業(yè)，施工中難免會(huì)遇到結(jié)構(gòu)鋼筋，損傷盾構(gòu)管片的整體結(jié)構(gòu)，影響結(jié)構(gòu)耐久性。另外，錨栓本身壽命有限，在地鐵陰濕的環(huán)境下容易腐蝕，一般使用15年就要進(jìn)行大修更換，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到地鐵百年工程的要求。天津地鐵6號(hào)線選取宜賓道站至鞍山西道站隧道區(qū)間作為試驗(yàn)段，取消剛性接觸網(wǎng)在隧道頂部鉆孔作業(yè)的施工方法，提出了一種新型剛性接觸網(wǎng)的安裝型式——在盾構(gòu)管片內(nèi)預(yù)埋哈芬槽道，良好地保護(hù)了盾構(gòu)管片的整體結(jié)構(gòu)，縮短了接觸網(wǎng)工程安裝工期，提升了地鐵運(yùn)營(yíng)安全穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了工程使用壽命，為城市軌道交通接觸網(wǎng)工程實(shí)施提供了一項(xiàng)新技術(shù)。

1? ? 傳統(tǒng)的剛性懸掛安裝方式

剛性接觸網(wǎng)主要由接觸懸掛、支持和定位裝置、絕緣部件以及架空地線等部分組成。接觸懸掛的支持和定位裝置安裝在隧道頂或隧道壁上，通過(guò)打孔預(yù)埋化學(xué)錨栓或者高強(qiáng)度后擴(kuò)底錨栓固定安裝接觸懸掛，按照區(qū)間隧道凈空高度主要分為4 400 mm以下、4 400～4 600 mm、4 600～4 800 mm、4 800 mm以上等安裝型式，例如圓形隧道（4 400 mm<凈空<4 600 mm）直線區(qū)段懸掛安裝如圖1所示。

傳統(tǒng)鉆孔預(yù)埋化學(xué)錨栓型式的剛性懸掛劣勢(shì)主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）鉆孔作業(yè)過(guò)程中可能碰到結(jié)構(gòu)鋼筋，對(duì)結(jié)構(gòu)本身造成一定的損傷，影響結(jié)構(gòu)耐久性。

（2）由于懸吊底座尺寸固定，不可調(diào)節(jié)，施工誤差造成部分孔距尺寸不符合要求，以及混凝土內(nèi)孔不垂直，造成預(yù)埋螺桿后螺桿歪斜，都需要重新定位打孔，造成懸掛定位處存在多處廢孔。

（3）人工鉆孔效率非常低下，長(zhǎng)期的封閉區(qū)間作業(yè)產(chǎn)生的噪聲、灰塵對(duì)工人的健康影響也很大，施工質(zhì)量完全取決于工人自身的技術(shù)水平。

（4）預(yù)埋化學(xué)試劑需要等待試劑凝固，固化時(shí)間要嚴(yán)格按照廠家提供的作業(yè)指導(dǎo)書執(zhí)行，達(dá)到要求后進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。由于地鐵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高，每個(gè)化學(xué)錨栓凝固后都需要進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，作業(yè)工序多、各工序技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高，造成施工效率低下，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。

2? ? 預(yù)埋哈芬槽道安裝方式

預(yù)埋哈芬槽道安裝方式發(fā)源于德國(guó)，哈芬槽道由于具有非常高的防腐能力、優(yōu)秀的動(dòng)載荷能力、安裝與檢修方便、安全穩(wěn)定可靠性高，而且螺栓位置在槽鋼內(nèi)可調(diào)整等特點(diǎn)，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的各項(xiàng)隧道接觸網(wǎng)工程中得到了良好的應(yīng)用，隧道內(nèi)接觸網(wǎng)都會(huì)考慮預(yù)埋哈芬槽道安裝型式，哈芬槽道在中國(guó)也已經(jīng)應(yīng)用到地鐵隧道的建設(shè)中。接觸網(wǎng)的固定是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，使用哈芬槽道代替膨脹螺栓固定接觸網(wǎng)，首先應(yīng)將預(yù)埋槽道準(zhǔn)確固定在管片模板上，使預(yù)埋槽道開口端截面緊貼管片模板，這樣澆筑完成后的槽道才能夠滿足使用要求。地鐵的實(shí)際建設(shè)中，有時(shí)候會(huì)用到弧形的哈芬槽道，弧形哈芬槽道的定位需要很準(zhǔn)確，現(xiàn)有的弧形哈芬槽道在安裝時(shí)基本都是采用電焊焊接在鋼鋸架籠上，這種方法固定得比較穩(wěn)定，但是一旦定位發(fā)生錯(cuò)誤，則不好拆卸。

哈芬槽道由C型帶弧度的槽鋼預(yù)埋件和布置在槽鋼背面的錨桿組成，C形槽預(yù)埋在地鐵盾構(gòu)管片內(nèi)，表面與混凝土平齊，使用帶齒螺栓及相配的螺母、墊圈，可以在槽鋼內(nèi)固定任何結(jié)構(gòu)部件，安裝方便并且可以調(diào)整間距尺寸。槽道預(yù)埋時(shí)采用聚苯乙烯泡沫進(jìn)行填充保護(hù)，在設(shè)備安裝時(shí)去除，如圖2所示。

地鐵哈芬槽道接觸網(wǎng)的安裝方式主要是通過(guò)帶齒裝的T型頭螺栓固定懸吊底座，再通過(guò)一個(gè)T型頭螺栓安裝垂直懸吊槽鋼，進(jìn)而懸掛絕緣子、匯流排，具體安裝型式如圖3所示。

這種安裝方式主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）哈芬槽道是澆筑在盾構(gòu)管片內(nèi)部，無(wú)需鉆孔，對(duì)盾構(gòu)管片無(wú)破壞，延長(zhǎng)了整個(gè)工程使用年限。

（2）其安全性、穩(wěn)定性高，帶齒槽鋼及帶齒T型頭螺栓能夠防止松動(dòng)，通過(guò)螺栓及槽鋼將載荷傳遞到混凝土內(nèi)部，具有高抗動(dòng)載荷、沖擊載荷以及地震載荷能力，都采用不銹鋼材質(zhì)，防腐性能好。

（3）安裝型式簡(jiǎn)單，作業(yè)時(shí)間短，取消了傳統(tǒng)鉆孔預(yù)埋拉拔施工工序，施工效率高，操作簡(jiǎn)便，有效節(jié)約了工期，降低了施工成本。

（4）槽道式安裝型式可以調(diào)節(jié)固定尺寸，可使用各種不同尺寸的懸吊底座，有效防止鉆孔作業(yè)的施工誤差導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)。

（5）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，都是機(jī)械連接，可操作性強(qiáng)，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)檢修方便;化學(xué)錨栓檢查承載都需要做拉拔試驗(yàn)，檢查檢修時(shí)都需要拆除整個(gè)懸掛零件，作業(yè)繁瑣復(fù)雜。

3? ? 預(yù)埋哈芬槽道施工注意事項(xiàng)

預(yù)埋哈芬槽道安裝施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題：

（1）因?yàn)榻佑|網(wǎng)安裝型式是由軌面至隧道頂部的凈空決定，經(jīng)過(guò)調(diào)線調(diào)坡確定軌道施工完成面后，會(huì)出現(xiàn)某些低凈空點(diǎn)位，可能導(dǎo)致預(yù)埋哈芬槽道無(wú)法安裝，需要采用傳統(tǒng)打錨栓的形式進(jìn)行安裝（圓形隧道4 400 mm以下安裝型式）。剛性懸掛的中心錨結(jié)安裝型式，也是由凈空確定安裝型式，下錨底座安裝在450～1 000 mm可調(diào)，預(yù)埋槽道位置不確定，也需要采用傳統(tǒng)錨栓的形式安裝下錨底座。

（2）由于接觸網(wǎng)跨距固定，對(duì)土建盾構(gòu)管片排布施工精度要求高，土建單位在施工時(shí)易出現(xiàn)預(yù)埋滑槽被灰塵、水泥漿及其他雜物污染或固化，損壞連接齒牙構(gòu)造，削弱其防滑能力的問(wèn)題，需要做好成品保護(hù)。

（3）因管片預(yù)埋槽道過(guò)程屬于隱蔽工程，槽道的預(yù)埋水平將直接影響整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的安裝效果及安全性，如預(yù)埋過(guò)程中質(zhì)量控制不好，可能會(huì)造成預(yù)埋槽道的扭面、彎曲等問(wèn)題。所以，在預(yù)埋過(guò)程中，需要廠家、土建施工單位、監(jiān)理各方嚴(yán)格控制質(zhì)量水平，保證產(chǎn)品安全可靠。

（4）配套螺栓要求及安裝方法。

配套螺栓要求：固定螺栓為T型螺栓，采用Q235A鋼材。固定螺栓的抗疲勞性與剛性要求：每個(gè)連接螺栓的位置沿管片徑向拉壓承載力不小于10 kN，沿管片切向承載力不小于8 kN。預(yù)埋滑槽及連接螺栓必須滿足一定的剛性要求，在拉、壓承載力作用下，其變形要求不超過(guò)l.0 mm，在切向荷載作用下變形也不超過(guò)1.0 mm。

固定螺栓的防滑性能：一是預(yù)埋滑槽與配套連接T型螺栓具有齒牙構(gòu)造，確保機(jī)械咬合性能，縱向傳遞荷載，防止受力點(diǎn)滑移;二是采用雙碟鎖緊墊片，其內(nèi)側(cè)斜齒面傾斜角度α大于螺栓螺紋傾斜角度β。裝配時(shí)內(nèi)側(cè)斜齒面是相對(duì)的，墊圈外側(cè)放射狀凸紋面的摩擦系數(shù)要比內(nèi)側(cè)斜齒面的摩擦系數(shù)大，且與兩端接觸面呈咬合狀態(tài)。

螺栓安裝要求：根據(jù)埋件型號(hào)選擇對(duì)應(yīng)的螺栓型號(hào)。螺栓頭沿開槽方向插入軌槽后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，T型螺栓頭即卡在槽內(nèi)。在槽內(nèi)調(diào)整螺栓的位置，注意距埋件邊緣25 mm內(nèi)禁止放置螺栓。固定錨板（或連接件），按照扭矩要求固定螺母，并且保證安裝完成后T型螺栓螺桿端頭的“一字槽”與槽道方向相垂直。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

哈芬槽道在地鐵剛性接觸網(wǎng)施工中的應(yīng)用，不僅提高了土建結(jié)構(gòu)的耐久性，節(jié)省了資源，降低了施工成本，縮短了工期，安全系數(shù)高、節(jié)能環(huán)保、價(jià)格低廉，而且還提高了接觸網(wǎng)的設(shè)備安裝效率，使得隧道使用壽命、接觸網(wǎng)使用壽命、后期地鐵運(yùn)營(yíng)公司維管工作容易度同步提升。這種安裝型式的優(yōu)越性在于，只要是在隧道內(nèi)打孔作業(yè)的施工都可以應(yīng)用預(yù)埋哈芬槽道安裝型式（例如強(qiáng)弱電電纜支架、疏散平臺(tái)等），其不需用任何鉆孔錨栓或焊接，只要將成品的帶錨釘?shù)牟垆擃A(yù)埋在結(jié)構(gòu)里，就可把建筑物構(gòu)件可靠連接至混凝土結(jié)構(gòu)上。所以，在今后城市軌道交通建設(shè)中，哈芬槽道必將被廣泛應(yīng)用于剛性接觸網(wǎng)施工。

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收稿日期：2020-07-01

作者簡(jiǎn)介：張亞軍（1987—），男，山西運(yùn)城人，工程師，研究方向：供電。