有軌電車(chē)四電綜合管溝技術(shù)方案研究

龐磊磊　馬金池

摘 要：為了解決有軌電車(chē)常規(guī)設(shè)計(jì)將線纜布設(shè)在路基支撐層下部，帶來(lái)管溝反開(kāi)挖破壞基床整體性、路基不均勻沉降、路基支撐層下無(wú)敷設(shè)條件、電纜井施工影響路基施工進(jìn)度、電纜井積水淤積、電纜穿線過(guò)程中損傷保護(hù)層、線纜維護(hù)難度大等難題，通過(guò)理論研究，結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)現(xiàn)澆側(cè)墻預(yù)制蓋板、整體現(xiàn)澆、預(yù)制拼裝、特殊路段等四種方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，得出將四電綜合管溝敷設(shè)在路基支撐層上部的可行性。并進(jìn)一步對(duì)電纜檢查井、車(chē)站站臺(tái)設(shè)置電纜夾層，解決線纜檢修及冗余問(wèn)題進(jìn)行探討，對(duì)同類(lèi)工程設(shè)計(jì)施工具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：有軌電車(chē);四電;綜合管溝;技術(shù)方案

中圖分類(lèi)號(hào)：U213.1+4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）4-0061-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.04.013

Research on the Technical Scheme of the Four Electricity Integrated Pipe Trenches for Tram

PANG Leilei? ? MA Jinchi

（Power China Construction Railway Construction Investment Group Co.， Ltd.， Beijing 100000，China）

Abstract： In order to solve the conventional design of trams， the cables are laid under the subgrade support layer， which causes the reverse excavation of pipe trenches to destroy the integrity of the subgrade， uneven settlement of the subgrade， no laying conditions under the subgrade support layer， and the construction of the cable wells affect the subgrade The construction progress， water accumulation in the cable well， damage to the protective layer during the cable threading process， and the difficulty of cable maintenance. Through theoretical research， combined with test section verification， the prefabricated cover of the cast-in-place side wall， integral cast-in-place， prefabricated assembly， optimized design and technical and economic analysis were carried out on the four options for special road sections， and the feasibility of laying the four-electric integrated pipe trench on the upper part of the subgrade support layer was obtained. In addition， it will further discuss the installation of cable interlayers in cable inspection wells and station platforms to solve cable maintenance and redundancy problems， which has a certain guiding significance for the design and construction of similar projects.

Keywords： tram; four electric; integrated pipe trench; technical scheme

0 引言

國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家學(xué)者對(duì)有軌電車(chē)的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì)進(jìn)行了深入研究[1-2]。19世紀(jì)初，有軌電車(chē)在世界各地競(jìng)相發(fā)展。就英國(guó)而言，到1927年，共有173條有軌電車(chē)線路，線路總長(zhǎng)達(dá)4 100 km[3]。但隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，有軌電車(chē)因其早期車(chē)輛乘坐舒適性不高、運(yùn)營(yíng)靈活性較差及線路投資昂貴等原因，從20世紀(jì)30年代開(kāi)始走向衰落。直到20世紀(jì)70年代，為解決汽車(chē)交通擁堵以及環(huán)境污染等問(wèn)題，有軌電車(chē)又重新出現(xiàn)復(fù)興局面[4]。

為有效解決交通擁堵、環(huán)境污染問(wèn)題，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在《關(guān)于加強(qiáng)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的通知》（發(fā)改基礎(chǔ)〔2015〕49號(hào)）中提出“堅(jiān)持量力而行、有序發(fā)展的方針，按照統(tǒng)籌銜接、經(jīng)濟(jì)適用、便捷高效和安全可靠的原則，科學(xué)編制規(guī)劃，有序發(fā)展地鐵，鼓勵(lì)發(fā)展輕軌、有軌電車(chē)等高架或地面敷設(shè)的軌道交通制式”的總體要求，為我國(guó)有軌電車(chē)的有序、健康、持續(xù)發(fā)展明確了方向，掀起有軌電車(chē)的建設(shè)熱潮。

1 工程概況及管溝初步設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

保山中心城市有軌電車(chē)板橋至辛街（T1）線項(xiàng)目，采用政府和社會(huì)資本合作模式（PPP模式）建設(shè)，特許經(jīng)營(yíng)期32.5 a，其中建設(shè)期2.5 a，運(yùn)營(yíng)期30 a。本項(xiàng)目是貫通保山中心城區(qū)南北向的有軌電車(chē)骨干線路。線路起自板橋鎮(zhèn)北津街和梅花大道交叉口處，止于辛街東站，全長(zhǎng)21.042 km，其中高架線長(zhǎng)4.129 km，地下線長(zhǎng)0.55 km，其余為地面線。全線設(shè)23座車(chē)站、1座車(chē)輛段和1座停車(chē)場(chǎng)。

1.2 電纜溝、管溝初步設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)區(qū)間四電排管，沿線路中心路基支撐層以下埋管敷設(shè)，混凝土包封。根據(jù)電纜敷設(shè)要求，每隔50～80 m設(shè)置一座電纜井，供強(qiáng)電電纜維護(hù)施工使用，全線共設(shè)置強(qiáng)電電纜井526處。區(qū)間電纜排管包封截面、電纜井平面剖面圖見(jiàn)圖1，主要工程量見(jiàn)表1。

1.3 初步設(shè)計(jì)方案存在的主要問(wèn)題

經(jīng)廣泛調(diào)研廣州海珠、深圳龍華、成都蓉2線、武漢光谷、紅河、德令哈有軌電車(chē)管線布設(shè)，發(fā)現(xiàn)初步設(shè)計(jì)方案存在的主要問(wèn)題有以下7個(gè)方面。

1.3.1 管溝反開(kāi)挖破壞基床整體性。為避免路基施工破壞電纜溝，管溝施工須路基填筑完成后進(jìn)行反開(kāi)挖施工。開(kāi)挖量大，破壞400 mm基床表層（5%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石）、600 mm基床底層（A、B組填料）的整體性。

1.3.2 路基不均勻沉降。路基鋼筋混凝土支撐層下，施做一條1 450 mm×950 mm鋼筋混凝土包封管溝，且在路基中心布設(shè)，存在支撐層斷板風(fēng)險(xiǎn)。

1.3.3 路基支撐層下無(wú)敷設(shè)條件。鑒于本項(xiàng)目岱官村站至線路末端CK10+073.3-CK21+542.2近11.5 km，線路穿行水田、藕塘區(qū)域，水網(wǎng)密布，管涵較多。為避免有軌電車(chē)修建對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及周邊居民出行產(chǎn)生影響，以低填路基方案通過(guò)。涵洞基本無(wú)覆土，鋼筋混凝土支撐層下無(wú)敷設(shè)電纜溝條件。若以繞行方式通過(guò)，則事實(shí)上形成路側(cè)敷設(shè)方案，征地拆遷量大。

1.3.4 電纜井施工影響路基施工進(jìn)度。電纜井2 230 mm×2 230 mm×3 300 mm，須先于路基填筑或同步施工，16 km路基被426個(gè)檢查井分割，無(wú)法形成連續(xù)工作面，嚴(yán)重影響路基施工進(jìn)度和質(zhì)量。

1.3.5 無(wú)法有效解決電纜井積水淤積問(wèn)題。本項(xiàng)目線路走向基本為新建線路，沿線無(wú)市政管網(wǎng)，且地下水位較高。電纜井積水無(wú)法排放，只能設(shè)置自動(dòng)抽水泵解決，但水泵維保和電纜井淤積問(wèn)題將困擾整個(gè)運(yùn)營(yíng)期。

1.3.6 電纜穿線過(guò)程中損傷保護(hù)層。本項(xiàng)目電纜為103 mm，彎折角度有限。在電纜井口須以38°彎折，在穿線施工中，對(duì)電纜保護(hù)層損傷較大，對(duì)后期維保埋下隱患。

1.3.7 線纜維護(hù)難度大。在運(yùn)營(yíng)階段，有軌電車(chē)作為公共交通工具一旦線纜出現(xiàn)故障，需及時(shí)排除，在短期內(nèi)恢復(fù)運(yùn)營(yíng)。電纜井內(nèi)作業(yè)空間有限，線纜埋設(shè)于200 mm鋼筋混凝土路基支撐層以下，無(wú)法開(kāi)膛施工，運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度大。且運(yùn)營(yíng)期施工隊(duì)伍已退場(chǎng)，維保隊(duì)伍不具備穿線能力，需運(yùn)營(yíng)公司招標(biāo)采購(gòu)，故障解決周期長(zhǎng)。

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本思路

經(jīng)與各地有軌電車(chē)運(yùn)營(yíng)公司深入交流，借鑒中鐵四院集團(tuán)西南勘察設(shè)計(jì)有限公司的實(shí)用新型專(zhuān)利《軌道交通的線纜管溝和路基基底》，本項(xiàng)目在軌行區(qū)最小線間距3 800 mm工況下，路基支撐層上方有1 515 mm×500 mm空間具備敷設(shè)線纜綜合管溝條件。

第一，根據(jù)各專(zhuān)業(yè)技術(shù)規(guī)范要求，線纜布設(shè)最小間距見(jiàn)圖2。

第二，根據(jù)本項(xiàng)目路基標(biāo)準(zhǔn)斷面圖，分普通路基地段、跨路口、道岔兩種情形對(duì)綜合管溝進(jìn)行布設(shè)。

2.2 四電綜合管溝設(shè)計(jì)施工方案

根據(jù)鐵路、高速公路設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，分別對(duì)現(xiàn)澆側(cè)墻預(yù)制蓋板、整體現(xiàn)澆、預(yù)制拼裝、特殊路段等四種方案優(yōu)化設(shè)計(jì)如下。

2.2.1 現(xiàn)澆側(cè)墻預(yù)制蓋板方案。在路基支撐層施工時(shí)，預(yù)埋側(cè)墻鋼筋，立模板澆筑側(cè)墻及中隔墻，管道排管，吊裝蓋板。為避免蓋板吊環(huán)影響整體外觀效果，蓋板寬度每側(cè)延長(zhǎng)50 mm，四角設(shè)10 mm企口，便于吊帶吊裝。如圖3所示。

2.2.2 整體現(xiàn)澆方案。在路基支撐層施工時(shí)，預(yù)埋側(cè)墻鋼筋，立模板，管道排管，鋼筋綁扎，整體澆筑成型。如圖4所示。

2.2.3 預(yù)制安裝方案。U型槽和蓋板分別預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)吊裝U型槽，管道排管，蓋板吊裝。如圖5所示。

2.2.4 特殊路段現(xiàn)澆方案?？缏房凇⒌啦矶?，為便于路面鋪裝質(zhì)量及不影響道岔鋪設(shè)，綜合管溝采取局部下穿方案布設(shè)?？紤]直徑103 mm電纜穿線順暢，過(guò)渡段按照5°轉(zhuǎn)角設(shè)置。為防止下穿段積水影響電纜壽命，該段落預(yù)埋廠家訂制整根碳素波紋管。為保證整體線路外觀，過(guò)渡段頂面標(biāo)高保持與軌面齊平。如圖6所示。

2.3 電纜檢查井設(shè)計(jì)方案

根據(jù)規(guī)范要求，每隔50～80 m設(shè)置簡(jiǎn)易檢查井;站臺(tái)設(shè)置電纜夾層，解決線纜熱脹冷縮預(yù)留冗余問(wèn)題。

2.3.1 電纜檢查井。電纜檢查井同樣敷設(shè)在軌行區(qū)，井位兩側(cè)不設(shè)置排水槽溝，沿整體道床間隙全寬布設(shè)，考慮檢修可行性長(zhǎng)度為2 m。采取現(xiàn)澆側(cè)壁預(yù)制蓋板方案。

2.3.2 站臺(tái)電纜夾層。在站臺(tái)兩端設(shè)置大型電纜井，兩井間架空設(shè)置電纜夾層，布設(shè)線纜，預(yù)留線纜冗余。

2.4 各方案優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目軌通與電通之間只有45 d工期，綜合管溝施工，必須與鋪軌平行交叉施工。在首先滿足關(guān)鍵線路軌通的前提下，給后續(xù)電通創(chuàng)造良好條件，綜合管溝施工期必須控制在60 d內(nèi)。經(jīng)試驗(yàn)段及產(chǎn)品預(yù)制測(cè)試，現(xiàn)澆側(cè)墻預(yù)制蓋板、整體現(xiàn)澆、預(yù)制安裝方案進(jìn)行比較，各方案每延米技術(shù)指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算，每延米工程造價(jià)不超過(guò)2 000元，總體工程造價(jià)不超過(guò)4 500萬(wàn)元，可降低工程造價(jià)3 646萬(wàn)元。結(jié)合工期、造價(jià)、施工管理等因素綜合考慮，首選整體現(xiàn)澆方案，次選預(yù)制安裝方案，電纜井部位采用現(xiàn)澆側(cè)墻預(yù)制蓋板方案。

3 四電綜合管溝方案可行性分析

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，四電綜合管溝布設(shè)在路基支撐層上部軌行區(qū)方案，相比初步設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)。

3.1 路基區(qū)段四電通道集成

結(jié)合軌道交通供電、電力、通信、信號(hào)管線布設(shè)需求，合理分配各專(zhuān)業(yè)管線布設(shè)空間，將其管線進(jìn)行集成布設(shè)，提升了管線通道空間布局。

3.2 高架區(qū)間可作為緊急疏散通道

地鐵已要求在高架區(qū)間設(shè)置緊急疏散通道，有軌電車(chē)尚未有國(guó)標(biāo)嚴(yán)格規(guī)定，但考慮一旦在高架區(qū)間車(chē)輛故障，旅客疏散應(yīng)予以考慮。

3.3 有效解決積水、淤積問(wèn)題

在普通路基段，管溝布設(shè)在路基支撐層200 mm鋼筋混凝土上部，不受地下水影響，大氣降水可通過(guò)兩側(cè)預(yù)留水溝及整體道床間隙排水。局部下穿段，采用碳素波紋管全長(zhǎng)預(yù)埋，防止地下水進(jìn)入電纜預(yù)埋管道。

3.4 可加快施工進(jìn)度

現(xiàn)澆施工簡(jiǎn)單易行，可有效節(jié)約工期;預(yù)制采取工廠化、模塊化、拼裝式生產(chǎn)施工工藝，具有施工時(shí)間短、速度快、質(zhì)量易把控等優(yōu)勢(shì)。

3.5 節(jié)約投資

工程造價(jià)可控制在2 000元/m以內(nèi)。

3.6 便于線纜穿線及維保

穿線施工順線路方向，無(wú)須彎折。線纜維護(hù)利用晚間停運(yùn)時(shí)間地面作業(yè)，簡(jiǎn)捷便利。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)綜合管溝整體現(xiàn)澆、預(yù)制安裝、現(xiàn)澆側(cè)墻預(yù)制蓋板方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，并對(duì)特殊路基地段、車(chē)站電纜夾層方案進(jìn)行研究，探討確定四電綜合管溝敷設(shè)在軌行區(qū)的可行性，對(duì)同類(lèi)工程具有一定的借鑒價(jià)值。

需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題有：

①四電綜合管溝敷設(shè)在軌行區(qū)，受氣候影響大，特別在紫外線較強(qiáng)區(qū)域，比較地埋方案溫度上升對(duì)供電能耗的影響。

②軌行區(qū)無(wú)法綠化鋪裝，在提升城市形象、旅客舒適度方面，須進(jìn)一步優(yōu)化。

③軌道鋪設(shè)后，為移動(dòng)模架施工提供天然的走行條件。移動(dòng)模架設(shè)計(jì)及早強(qiáng)、自流平混凝土配合比設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)施工機(jī)械化。

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