地鐵低凈空盾構隧道接觸網(wǎng)通過方案研究

代洪宇，錢 琳

0 引言

地鐵盾構隧道施工過程中，受施工質量、地質條件等各種主觀及客觀因素的影響，盾構隧道局部侵限時常發(fā)生，故需要在鋪軌工程開始前進行調線調坡設計。若侵限較小，則調整線路的空間位置即可滿足相關專業(yè)的要求；若嚴重侵限，線路、結構、軌道、接觸網(wǎng)等相關專業(yè)應充分溝通配合，盡量使得縱斷面線型對各相關專業(yè)綜合最優(yōu)[1]。

為配合線路專業(yè)進行調線調坡，結構專業(yè)可采取洞內(nèi)底部注漿抬升管片的措施，或對隧道頂部個別管片拆除后現(xiàn)澆處理[2]；軌道專業(yè)可減小道床厚度；接觸網(wǎng)專業(yè)可從采用特殊懸掛安裝結構及優(yōu)化平面布置等方面進行配合。

1 接觸網(wǎng)通過低凈空區(qū)段的控制因素

接觸網(wǎng)設計應參照相關的標準。GB 50157—2013《地鐵設計規(guī)范》、CJJ/T 288—2018《城市軌道交通架空接觸網(wǎng)技術標準》、TB 10623—2014《城際鐵路設計規(guī)范》等標準對剛性架空接觸網(wǎng)作了如下要求：（1）直流1 500 V 接觸網(wǎng)帶電部分與混凝土結構體、軌旁設備、車體之間的最小靜態(tài)凈距應不小于150 mm；（2）隧道內(nèi)接觸線距軌面高度不應小于4 040 mm；（3）懸掛點的跨距宜為6～10 m，相鄰兩跨距之比不宜大于1.25∶1。

考慮匯流排撓度以及施工誤差引起接觸線距軌面高度的變化，懸掛點處接觸線距軌面高度常取4 050 mm。

EN 50119—2020、IEC 60913—2013 以及GB/T 32578—2016《軌道交通 地面裝置 電力牽引架空接觸網(wǎng)》中規(guī)定，直流1 500 V 供電制式接觸網(wǎng)所需最小靜態(tài)凈距為100 mm。GB/T 32578—2016 中提到，根據(jù)買方/用戶技術規(guī)格書要求，直流架空接觸網(wǎng)系統(tǒng)的電氣絕緣間隙值可依據(jù)GB 50157—2013 的相關規(guī)定。

2 懸掛裝置通過低凈空區(qū)段方案分析

盾構隧道出現(xiàn)低凈空時，為配合土建、結構及軌道等專業(yè)上序工程整改，接觸網(wǎng)專業(yè)可通過采用特殊懸掛安裝結構降低懸掛裝置所需高度、優(yōu)化接觸網(wǎng)平面布置等方式進行配合。

2.1 接觸網(wǎng)平面布置優(yōu)化

盾構隧道通常為局部侵限，可結合線路實測凈空數(shù)據(jù)，以相鄰跨距比不超過1.25∶1 為原則，對局部侵限區(qū)段附近跨距在6～10 m 范圍內(nèi)進行調節(jié)，將懸掛裝置布置在凈空較大處，以避開局部低凈空區(qū)段。

懸掛裝置順線路方向移動時，應保證非懸掛點處匯流排對地絕緣要求。匯流排+接觸線總厚度為120 mm，絕緣距離為150 mm，則非懸掛點處最低凈空應不小于4 050 + 120 + 150 = 4 320 mm。

2.2 特殊懸掛安裝結構

盾構隧道內(nèi)接觸網(wǎng)常規(guī)安裝方式如圖1 所示，主要由化學錨栓、單支懸吊槽鋼/角鋼、絕緣子、定位線夾及緊固件等組成，所需最低安裝凈空為4 410 mm。

圖1 盾構隧道內(nèi)接觸網(wǎng)常規(guī)安裝方式

對于輕微侵限情況，可采取鑿除單支懸吊槽鋼端部附近部分隧道壁或對單支懸吊槽鋼端部進行切角處理的方式。槽鋼切角部分應做好防腐措施。

對于侵限較嚴重區(qū)段，為了滿足接觸網(wǎng)系統(tǒng)安裝要求，應采用特殊懸掛安裝結構，以降低懸掛裝置對安裝凈空的要求。通常有兩種特殊懸掛安裝結構，分別為絕緣橫撐安裝與U 形支架安裝。

2.2.1 絕緣橫撐安裝

絕緣橫撐安裝方式如圖2 所示，主要由化學錨栓、絕緣橫撐、定位線夾及緊固件等組成，絕緣橫撐本體拉出值調節(jié)范圍為-182～182 mm。經(jīng)實際尺寸放樣分析，在滿足150 mm 絕緣距離時，所需最低安裝凈空為4 400 mm。

圖2 絕緣橫撐安裝方式

若安裝凈空進一步減小，則會犧牲拉出值調節(jié)范圍或絕緣距離，具體見表1。

表1 不同安裝凈空絕緣橫撐安裝分析 mm

為了充分利用受電弓滑板的有效工作范圍，普通地鐵線路接觸網(wǎng)最大拉出值通常取250 mm。為滿足該拉出值調節(jié)范圍，絕緣橫撐可采用偏移線路中心線的安裝方式（表2）。經(jīng)放樣分析，滿足最大拉出值250 mm 調節(jié)時，所需最低安裝凈空為4 408 mm。

表2 偏移線路中心線安裝分析 mm

根據(jù)既有線工程案例，為滿足拉出值調節(jié)范圍而導致絕緣距離不足時，可采用在絕緣橫撐上方隧道壁加裝絕緣板的處理方式[3]。

2.2.2 U 形支架安裝

U 形支架安裝根據(jù)單支懸吊支架不同可分為3種形式，如圖3 所示。圖3（a）中單支懸吊支架采用20 mm 厚扁鋼一體沖壓成型；圖3（b）中單支懸吊支架通常采用槽鋼經(jīng)切割焊接而成，工序較為復雜；圖3（c）中單支懸吊支架采用12 mm 厚扁鋼一體沖壓成型。

圖3 U 形支架安裝形式

由于圖3（a）、圖3（c）中單支懸吊支架本體較厚，與絕緣子上方螺桿的防松緊固方式由常規(guī)雙螺母防松改為雙疊自鎖墊圈防松。

圖3（a）、（b）中單支懸吊支架本體拉出值調節(jié)范圍為-250～250 mm，但考慮到定位線夾（帶電體）與化學錨栓（接地體）絕緣要求，拉出值僅能在-230～230 mm 范圍內(nèi)調節(jié)。圖3（c）中單支懸吊支架本體為單孔，不能進行拉出值調節(jié)，對施工精度要求高，且不便于運營后期運維，目前已不采用。

經(jīng)放樣分析，在滿足最大拉出值調節(jié)范圍及絕緣距離要求時，圖3 所示3 種形式所需最低安裝凈空分別為4 374、4 373、4 381 mm。

在懸掛裝置沿線路中心對稱安裝情況下，圖3（a）形式凈空限制點為絕緣子上部錨桿，圖3（b）形式凈空限制點為絕緣子上部錨桿及單支懸吊支架本體，如圖4 所示。則圖3（a）形式可在拉出值調節(jié)范圍減小時進一步降低安裝凈空要求，如表3 所示。

圖4 凈空限制點

表3 不同拉出值調節(jié)范圍對應安裝凈空 mm

為滿足-250～250 mm 范圍拉出值調節(jié)，懸掛裝置采用偏移線路中心線安裝方式，但會犧牲安裝凈空。經(jīng)放樣分析，圖3（a）、圖3（b）形式偏移線路中心20 mm 安裝所對應最小安裝凈空分別為4 376、4 375 mm。

2.2.3 特殊懸掛安裝結構方案對比

在滿足帶電體與接地體150 mm 絕緣距離的前提下，特殊懸掛安裝結構對應的拉出值調節(jié)范圍及最低安裝凈空要求如表 4 所示。為滿足-250～250 mm 范圍拉出值調節(jié)，3 種安裝方式可通過偏移線路中心線的安裝方式實現(xiàn)，但會犧牲安裝凈空或絕緣距離。

表4 特殊懸掛安裝結構最低安裝凈空要求 mm

經(jīng)以上分析，與U 形支架安裝相比，絕緣橫撐安裝在拉出值調節(jié)范圍及最低安裝凈空需求方面均不占優(yōu)勢，且絕緣橫撐本體采用復合材料絕緣子，壽命與瓷絕緣子相差較大。

U 形支架本體分別采用扁鋼與槽鋼時，在最大拉出值處對最低安裝凈空需求相同。由于兩者凈空限制點不同，U 形支架（扁鋼）在減小拉出值調節(jié)范圍時能進一步降低最低安裝凈空需求，且U 形支架（扁鋼）本體加工較容易，較U 形支架（槽鋼）安裝方式優(yōu)勢大。

3 中心錨結在低凈空區(qū)段安裝方案分析

低凈空（＜4 400 mm）盾構隧道內(nèi)接觸網(wǎng)中心錨結安裝方式如圖5 所示，主要由中心錨結線夾、絕緣棒、調整螺桿、下錨底座及緊固件等組成。

圖5 中心錨結安裝方式

中心錨結的安裝應在保證絕緣棒端部金屬部分（接地體）與匯流排上表面（帶電體）150 mm絕緣距離的前提下，使絕緣棒安裝角度保持在30?～45?范圍內(nèi)。

當中心錨結安裝位置處于隧道侵限區(qū)段時，可將其安裝位置配合跨距調節(jié)左右移動1～2 個懸掛點。若仍不能滿足安裝要求，則應采取相應措施。

參照北京地鐵接觸網(wǎng)工程相關驗收標準，困難情況下，上述絕緣距離不應小于115 mm，深圳地鐵該值取120 mm。結合工程實際案例，可在帶電體與非帶電體之間添加絕緣介質[3]，如在絕緣棒端部金屬部分涂覆絕緣漆（廣州7 號線）、在中心錨結定位點兩端各加裝0.5 m 匯流排防護罩（佛山3號線）等。

4 結語

地鐵盾構隧道施工過程中，受施工質量、地質條件等各種主觀及客觀因素影響導致隧道侵限，解決此類問題應從土建及軌道等上序工程的控制和整改入手，并作為主要的解決手段。為配合上序工程，本文對接觸網(wǎng)平面布置優(yōu)化、采用特殊懸掛安裝結構、中心錨結處加裝絕緣介質等方案進行了分析研究。

采用零部件實際尺寸放樣分析的方法，對絕緣橫撐安裝、U 形支架安裝（扁鋼/槽鋼）兩種特殊懸掛安裝結構進行了深入分析，得出了不同工況下的最低安裝凈空要求，并進行了對比，對地鐵接觸網(wǎng)工程建設具有一定參考價值。