大型高架車站信號(hào)電纜過軌方案研究

何 堅(jiān)

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 湖北武漢 430063)

1 引言

我國(guó)鐵路樞紐客運(yùn)站基本上都處于特大、大城市內(nèi)，大型樞紐客運(yùn)站大多采用高架站方式，具有鐵路交通可與市內(nèi)交通無縫銜接、節(jié)省土地資源、避免和其他線路平面交叉等優(yōu)點(diǎn)[1]。如武廣客專廣州南站、廣珠城際珠海站、廣州樞紐佛山西站等均為高架站。鑒于上述已運(yùn)營(yíng)大型高架站電纜過軌存在的弊端，研究大型高架站不同橋梁、軌道形式下電纜過軌方案，以便指導(dǎo)后續(xù)大型高架車站信號(hào)電纜過軌設(shè)計(jì)，利于信號(hào)施工[2]。

2 大型高架站信號(hào)電纜過軌需求分析

高架站由不同橋梁梁體構(gòu)建而成，由于信號(hào)設(shè)備(軌道電路、信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍設(shè)備等)在站場(chǎng)布局范圍內(nèi)分布較廣，導(dǎo)致其可能坐落于不同的橋梁梁面。從節(jié)省投資的角度考慮，同一種信號(hào)設(shè)備的電纜應(yīng)就近合纜設(shè)計(jì)，而由于需合纜的信號(hào)設(shè)備可能處于不同梁面，此時(shí)應(yīng)考慮電纜過軌問題；即便要合纜的信號(hào)設(shè)備處于同一梁面，但電纜需跨越不同股道進(jìn)行匯集，此時(shí)也需考慮過軌條件的預(yù)留[3]。如在設(shè)計(jì)階段站前專業(yè)未預(yù)留好信號(hào)過軌條件，則電纜敷設(shè)可能采取遠(yuǎn)距離繞行，或是不合理的應(yīng)急措施，導(dǎo)致工程投資增加、施工及后期設(shè)備接管單位維護(hù)困難的情況[4-6]。本文針對(duì)上述情況，借鑒相關(guān)工程實(shí)例[7]，提出大型高架站信號(hào)電纜過軌方案。

3 不同橋梁制式下過軌方案

3.1 梁面內(nèi)預(yù)埋過軌方案

梁面內(nèi)預(yù)埋過軌方案如圖1所示，原則上不采用該方案。橋梁頂板較薄，頂板頂面及底面均布置有縱橫向鋼筋網(wǎng)，若在頂板預(yù)埋過軌管，會(huì)導(dǎo)致其鋼筋保護(hù)層難以保證，且頂板處于受壓狀態(tài)，預(yù)埋管道必然削弱其有效截面積，造成局部應(yīng)力過大，不利于結(jié)構(gòu)安全。此種方案箱梁與T梁情況類似。

3.2 橋梁梁端過軌方案

3.2.1 箱梁

相鄰兩孔梁的梁端翼緣板設(shè)置鋸齒形槽口，同時(shí)在梁體外輪廓邊緣設(shè)置槽式預(yù)埋件，電纜通過鋸齒形槽口[8]后沿箱梁外輪廓經(jīng)墩頂位置或經(jīng)墩身由另外一側(cè)通過槽口進(jìn)入橋面信號(hào)電纜槽，完成過軌。電纜槽可放置于橋墩平臺(tái)固定，亦可在橋墩側(cè)面設(shè)置L型電纜支架(荷載根據(jù)電纜數(shù)量確定)固定。箱梁梁端過軌如圖2所示。

為便于電纜敷設(shè)及后期維護(hù)，站內(nèi)橋墩可增設(shè)吊籃及墩身爬架。

3.2.2 T梁

電纜從信號(hào)電纜槽開口處經(jīng)T梁外輪廓到橋墩頂帽，橫向沿墩頂由另一側(cè)電纜槽開口進(jìn)入，完成過軌。T梁梁端過軌如圖3所示。

站內(nèi)T梁同箱梁一樣可設(shè)置吊籃及墩身爬架，便于信號(hào)電纜的敷設(shè)及后期維護(hù)。

3.3 梁縫處過軌方案

一般梁體間最小伸縮縫為10 cm，在信號(hào)電纜尺寸較小的前提下，可在梁體頂板處設(shè)置PPR管防護(hù)，PPR管伸入梁端不小于30 cm。電纜通過橋梁伸縮縫時(shí)，應(yīng)在電纜槽斷開處增加防護(hù)槽，防護(hù)槽應(yīng)與原電纜槽道單邊固定(防竄動(dòng))。當(dāng)梁縫設(shè)有伸縮裝置時(shí)，可不設(shè)防護(hù)槽。此種方案箱梁與T梁情況類似。

由于電纜位于梁縫處，后期檢修困難，同時(shí)梁體在列車運(yùn)行等因素作用下伸縮縫會(huì)出現(xiàn)縮小的狀況，可能會(huì)對(duì)電纜產(chǎn)生擠壓甚至破壞。故不建議在梁縫處進(jìn)行電纜過軌。如確需在梁縫過軌，選擇小管徑PPR管，給梁縫留有適當(dāng)?shù)氖湛s空間。

3.4 橋梁梁體過軌方案

3.4.1 箱梁

(1)從梁體輪廓外邊緣過軌方案

在具體指定的橋面翼緣板預(yù)留鋸齒形槽口(不含橋梁梁端)處，并在指定位置設(shè)置槽式預(yù)埋件(采用U形支架固定信號(hào)電纜槽)，電纜由預(yù)埋件沿梁體外輪廓由另外一側(cè)通過槽口進(jìn)入橋面電纜槽，完成過軌。箱梁梁體外輪廓過軌如圖4所示。

(2)從箱內(nèi)穿越方案

考慮到箱梁箱內(nèi)孔空間較大，在需過軌處電纜槽預(yù)留鋸齒孔，從鋸齒孔沿梁體側(cè)面設(shè)置槽式預(yù)埋件(采用U形支架固定信號(hào)電纜槽)，在梁體兩側(cè)高于箱內(nèi)孔底面10 cm處預(yù)留電纜出入口，箱內(nèi)底面預(yù)留信號(hào)電纜槽。電纜從鋸齒孔沿電纜槽架經(jīng)箱內(nèi)電纜槽過軌。電纜出入口孔徑最大暫按20 cm設(shè)計(jì)，根據(jù)電纜實(shí)際數(shù)量確定開孔數(shù)量，電纜出入孔之間要有一定間距。電纜出入孔數(shù)量要滿足后期大修改造需求。箱梁梁體內(nèi)過軌如圖5所示。

3.4.2 T梁

電纜從信號(hào)電纜槽開口處經(jīng)T梁外輪廓線由另外一側(cè)通過槽口進(jìn)入橋面信號(hào)電纜槽，完成過軌。T梁外輪廓過軌如圖6所示。

綜上所述，四種過軌方案主要優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

表1 橋梁過軌方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

4 不同軌道制式下過軌方案

4.1 有砟軌道制式下過軌方案

橋梁地段有砟軌道典型橫斷面如圖7所示。

為避免機(jī)械化設(shè)備作業(yè)對(duì)過軌管造成損傷，影響信號(hào)設(shè)備正常運(yùn)營(yíng)，有砟軌道線路不宜在軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)預(yù)埋過軌，應(yīng)優(yōu)先考慮橋梁過軌方案。困難條件下橋梁無法過軌時(shí)，可允許少量管線在有砟軌道道床內(nèi)過軌，但需滿足以下條件:過軌管最大外徑不得超過10 cm，垂直線路設(shè)置于相鄰的軌枕空檔之間，緊貼橋梁梁面穿過道床，避免過軌管位于軌枕正下方，應(yīng)分散過軌，每個(gè)軌枕間僅允許1根過軌管。過軌管應(yīng)采取保護(hù)措施并固定于橋面，過軌管處做好標(biāo)記，過軌管處搗固應(yīng)使用人工方式，避免大機(jī)搗固對(duì)管線造成損傷。

4.2 無砟軌道制式下過軌方案

目前常用的無砟軌道類型有CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道，CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式無砟軌道，岔區(qū)軌枕埋入式、板式無砟軌道[9-10]。無砟軌道可能的電纜過軌方式有4種，具體分析如下。

4.2.1 軌道板內(nèi)預(yù)埋過軌管

在軌道板內(nèi)預(yù)埋電纜過軌管。為保證軌道結(jié)構(gòu)承載力要求[11-12]，無砟軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)不允許橫穿過軌管。該方案在實(shí)際工程中不可行，不做推薦。

4.2.2 軌道板預(yù)留過軌槽

參照道岔區(qū)轉(zhuǎn)轍機(jī)處預(yù)留拉桿槽方式預(yù)留電纜過軌槽，該方案在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工中均不具備可行性，也不做推薦，原因如下:

(1)道岔區(qū)轉(zhuǎn)轍機(jī)處預(yù)留拉桿槽位置岔枕間距采取特殊設(shè)計(jì)，軌枕間距為650 mm，道岔區(qū)預(yù)制道岔板厚度240 mm，現(xiàn)澆道床板厚度320 mm，同時(shí)在拉桿槽處道床加強(qiáng)配筋設(shè)計(jì)。

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，道床厚度240 mm，相比岔區(qū)現(xiàn)澆道床板厚度減少80 mm，采用預(yù)留軌道槽對(duì)軌道造成較大削弱，無法滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求；CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式軌道軌道板均為工廠預(yù)制結(jié)構(gòu)，且為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軌道板厚度不大于200 mm，在局部設(shè)置預(yù)留槽無法滿足預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)置及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

(2)岔區(qū)板式無砟軌道道岔板為工廠預(yù)制結(jié)構(gòu)，是與道岔配套的定型產(chǎn)品，采取預(yù)留槽方式需協(xié)調(diào)道岔板設(shè)計(jì)單位，提前明確留槽位置重新進(jìn)行設(shè)計(jì)；岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，如需預(yù)留軌道槽，應(yīng)提前給出預(yù)留槽位置便于進(jìn)行該部位結(jié)構(gòu)加強(qiáng)設(shè)計(jì)，軌道槽寬度不大于150 mm，深度不大于100 mm。

4.2.3 無砟軌道伸縮縫處過軌

利用軌道伸縮縫處過軌，由軌道專業(yè)在伸縮縫處軌枕板內(nèi)預(yù)埋電纜支架，電纜支架高于軌枕板底面5 cm以上，以保證排水通暢。無砟軌道板伸縮縫一般在10 cm左右，根據(jù)調(diào)查信號(hào)電纜直徑范圍在1.5～4.2 cm之間，考慮后期列車運(yùn)行后軌道伸縮縫間距變小，信號(hào)電纜敷設(shè)后伸縮縫需預(yù)留3～4 cm間距，故伸縮縫敷設(shè)直徑最大為4.2 cm的電纜1根、直徑最小為1.5 cm的電纜6根，其余電纜根據(jù)直徑確定電纜根數(shù)，電纜敷設(shè)按并排考慮。根據(jù)過軌電纜數(shù)量，可考慮設(shè)置雙層電纜支架。

各種無砟軌道伸縮縫尺寸及信號(hào)電纜過軌可用寬度如表2所示。

表2 無砟軌道伸縮縫尺寸及電纜過軌可用寬度

4.2.4 鋼軌底面至軌道板板頂面間過軌

分支電纜可考慮在鋼軌底面至道床板板頂面間過軌。由于正線速度較高，此種方案在正線不建議采用。采用此種過軌方案時(shí)，應(yīng)采取加固措施。

上述各種無砟軌道鋼軌底面至道床板高度及信號(hào)過軌可用高度如表3所示。

表3 軌道鋼軌底至板頂高度及信號(hào)過軌可用高度

綜上所述，不同軌道制式過軌方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表4所示。

表4 不同軌道制式過軌方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

5 結(jié)論

(1)對(duì)于新建大型高架站，信號(hào)電纜過軌應(yīng)結(jié)合橋梁及軌道型式、電纜數(shù)量等采取不同方案。

(2)如采用無砟軌道，建議采用下列方案過軌:①同一片梁分支電纜過軌可采用無砟軌道伸縮縫(僅限于CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅢ型板式、岔區(qū)軌枕埋入式和岔區(qū)板式無砟軌道)或鋼軌底面至道床板板頂面間縫隙過軌的方式。也可考慮在橋梁梁縫過軌。同一片梁的干線電纜建議采用橋梁梁端過軌方案。②不在同一片梁信號(hào)電纜過軌，分支或干線電纜建議采用橋梁梁端過軌方案。對(duì)于箱梁，也可采取從梁體外緣或梁身穿洞方式。

(3)如采用有砟軌道，建議采用下列方案過軌:

①經(jīng)設(shè)備接管單位及軌道專業(yè)允許，同一片梁分支電纜可采取軌面道砟下預(yù)埋過軌管方式。如不允許在道砟下預(yù)埋過軌管，分支電纜少時(shí)可考慮在梁縫過軌。分支電纜較多時(shí)可采用橋梁梁端過軌。②不在同一片梁過軌，分支或干線電纜建議采用從橋梁梁端過軌。對(duì)于箱梁，也可采取從梁體外緣或梁身穿洞方式。

(4)對(duì)于改造工程、有擴(kuò)建的橋梁工程，如采用有砟軌道，過軌方式參照結(jié)論第(3)點(diǎn)。如采用無砟軌道，過軌方式參照結(jié)論第(2)點(diǎn)。

(5)對(duì)于改造工程，站場(chǎng)規(guī)模無變化時(shí)，可考慮既有電纜過軌使用既有梁縫或軌道伸縮縫等。分支或干線電纜建議從橋梁梁端過軌。

(6)過軌鋼管、橋架、吊籃、孔洞等設(shè)施應(yīng)有足夠余量，滿足后期改造和設(shè)備大修需求。

(7)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，合理選用過軌方案。應(yīng)加強(qiáng)與橋梁和軌道專業(yè)的設(shè)計(jì)溝通，必要時(shí)需聽取建設(shè)和運(yùn)營(yíng)部門的意見。

(8)大型高架車站其他管線過軌方式可參照本研究結(jié)論。