石武客運專線鄭武段站前工程信號接口預留研究

池春玲

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司通號處,武漢 430063)

石武客運專線鄭武段正線大、中橋梁共計167座,長度總計為330.107km,占本段線路長度69.95%;全線隧道共38座,長度總計38.931km,占本段線路長度8.25%。為了滿足站前工程施工完后不二次開挖的要求,信號專業需要在站前工程綜合考慮預留條件。主要介紹信號專業在橋梁、隧道及路基地段電纜槽、手孔預留,過軌預埋,綜合接地貫通地線、分支引接線及接地端子等的預埋,橋梁地段電纜上下橋的條件預留等。

1 橋梁地段接口預留

1.1 電纜槽與過軌的預留

橋梁范圍內要求沿線路兩側預留信號電纜槽,區間一般采用通信、信號電纜合槽方式,電纜槽凈寬度為350mm,電纜槽設蓋板。若車站在橋梁范圍,由于到了站內,信號設備電纜較多,站內信號電纜槽宜單設,具體的寬度需根據站場規模確定。不同線路形式的電纜槽應平順連接,彎曲角度不小于120°。電纜槽的排水由橋梁專業統一考慮。

橋梁地段區間一般可不設過軌,上下行線信號設備電纜分別置于線路兩側預留的電纜槽內,但對于設在橋上的車站,則需要考慮過軌鋼管的預埋,可采用利用梁端預留孔及梁腹板通風孔過軌的方案。橋梁應預留人孔,施工時,人員可通過人孔進入箱內。

1.2 電纜上下橋槽道預埋

鄭武客運專線橋梁占本段線路長度69.95%,本線有中繼站2、中繼站3、中繼站5、中繼站8、中繼站9、中繼站10～17、中繼站20、中繼站 30及中繼站 31分布在橋梁地段,這些中繼站信號設備用房位于橋下。為此要求橋梁在指定橋墩(信號提供橋墩號及里程)正面大小里程側,各預埋2行滑型槽道,槽道間距1.5 m,對應梁面預留鋸齒形缺口。槽道型號:29/20,長5 cm;T型螺栓型號:29/20M12。預埋槽道可采用鋼筋定位法,即將槽道固定連接在定位鋼筋網上(允許與錨釘點焊連接);混凝土脫模后,剔除待安裝部位的填充泡沫;安裝T型螺栓,水平旋轉90°安裝被固定結構,扭緊螺母,標準扭矩鎖緊;最后采用高標號砂漿封堵其余外露。槽道大樣如圖1所示。

圖1 槽道大樣(單位:mm)

1.3 道岔區段橋面加寬

普通梁的寬度不滿足道岔轉轍機的安裝限界,對于橋梁范圍內出現道岔的情況,應將橋面系加寬。防撞墻應在轉轍機出現的位置斷開,以保證轉轍機的正常安裝。橋面系加寬的寬度以及范圍、防撞墻斷開的位置由站場和信號專業根據道岔布置圖確定,并提供給橋梁專業,橋梁專業將預留要求反映在施工圖中。

1.4 綜合接地

橋梁及橋墩上綜合接地需要在站前完成的主要是貫通地線在梁體及橋墩接地極的設置(結構鋼筋的焊接等)、接地端子的預留、橋梁和橋墩之間的接地鋼筋連接(用200mm2不銹鋼接地連接導線)。

1.4.1 橋墩綜合接地

樁基礎橋墩在每根樁中應有一根通長結構鋼筋作為接地鋼筋,在承臺中應環接,橋墩中應有2根結構鋼筋作為接地鋼筋,一端與承臺中的環接鋼筋相連,另一端與墩帽處的接地端子相連。

擴大基礎橋墩在基底底面設一層鋼筋網作為水平接地極,水平接地極應滿布基底底面;鋼筋網格間距宜按照1m×1m設置,中部“十字”交叉處2根鋼筋網格節點應施以“L”形焊接,外圍鋼筋應閉合焊接,其他節點綁扎;水平接地極鋼筋網格的外緣距承臺混凝土底面不大于70mm。橋墩中應有2根接地鋼筋,一端與基底水平接地極(鋼筋網)中的鋼筋相連,另一端與墩帽處的接地端子相連,以上接地鋼筋均可用基底、橋墩中的結構鋼筋代替。橋墩綜合接地安裝如圖2、圖3所示。

圖2 樁基礎橋墩綜合接地正立面(單位:cm)

圖3 擴大基礎橋墩綜合接地正立面(單位:cm)

不管是哪一種基礎的橋墩,橋墩墩帽處需設置2個接地端子,用于與梁底接地端子連接。

1.4.2 橋梁綜合接地

橋梁地段貫通地線鋪設在兩側的通信信號電纜槽內。梁部一共設置8個橋隧型接地端子,分別為梁部兩側防撞墻上2個、通信信號電纜槽內2個、聲屏障基礎上2個、梁體底部2個。

無砟軌道橋梁和道砟厚度小于0.3m的有砟軌道橋梁,在梁體上表層(或保護層)設縱向接地鋼筋,分別設于兩側防護墻下部及上、下行無砟軌道底座板間的1/3、2/3處,并縱向貫通整片梁。有砟軌道橋梁應利用梁端的橫向結構鋼筋作為接地鋼筋。橫向接地鋼筋利用梁體中的橫向結構鋼筋,并要求縱向接地鋼筋與梁端的橫向結構鋼筋連接,實現兩側貫通地線的橫連。

圖4是無砟軌道箱梁綜合接地斷面圖,其他有砟箱梁、T形梁、連續梁及鋼桁梁等在此不一一附圖,可參見鐵道部經濟規劃研究所發布的“鐵路綜合接地系統”,圖號為通號(2009)9301參考圖。

2 隧道地段接口預留

2.1 電纜槽預留

區間采用通信、信號電纜合槽方式,電纜槽凈寬度為350mm,不同形式電纜槽之間應平順連接,彎曲角度不小于120°,電纜槽的排水由站前專業統一考慮。

2.2 電纜余長腔

圖4 無砟箱梁起點側接地斷面(單位:mm)

隧道長500～1000m時,在隧道中間設1處電纜余長腔,尺寸為1500mm×1500mm×500mm,余長腔設蓋板,能開啟防護;對長度大于1000m隧道,需在隧道中大避車洞內設電纜余長腔,每500m設置1處電纜余長腔。

電纜余長腔設置處需預留2根φ100mm的熱鍍鋅鋼管,管壁厚度不小于3mm,與線路兩側的電纜余長腔連通。過軌鋼管埋設后,管端兩頭應暫時封堵,以免異物進入,每根過軌鋼管內留 φ4mm的鐵絲以便穿孔。

隧道內過軌示意如圖5所示。

圖5 過軌預埋平面(單位:mm)

2.3 綜合接地

隧道綜合接地主要內容有:貫通地線的敷設;Ⅰ級～Ⅴ級圍巖隧道接地鋼筋的設置及連接;橋隧型接地端子的預留;接地鋼筋與貫通地線和接地端子間的連接。

2.3.1 貫通地線的敷設

隧道地段貫通地線鋪設在兩側的通信信號電纜槽內,并采取砂防護措施。

2.3.2 接地極的設置(圖6)

對于一般拱墻設防水板的襯砌隧道,應充分利用隧道的初期支護錨桿、鋼架、鋼筋網或底板鋼筋。Ⅰ、Ⅱ級圍巖有底板鋼筋的隧道及明洞地段,利用隧道底板下層的結構鋼筋作為接地極;Ⅲ級圍巖隧道,利用錨桿和專用環向接地鋼筋做為接地極;Ⅳ、Ⅴ級以上圍巖隧道,利用錨桿、鋼拱架(或鋼網片)作為接地極。

隧道底板接地極按照1m間隔選用底板結構鋼筋,即在隧道底板的底層形成一個1m×1m的單層鋼筋網,中部“十字”交叉的兩根鋼筋上的網格節點要求施以“L”形焊接,其他節點綁扎;底板接地鋼筋網按照1個臺車位的長度考慮,間隔1個臺車位設置1處。

錨桿接地極以約1個臺車長度為間隔設置,用作接地極的錨桿環向間距要求為2倍錨桿長度;接地錨桿與鋼網片、鋼拱架或專用環向接地鋼筋可靠焊接。

在兩側通信信號電纜槽的線路側外緣各設1根縱向接地鋼筋,每100m斷開1次。隧道內的錨桿接地極、底板接地極和二次襯砌內的接地鋼筋等接地裝置均應通過連接鋼筋與兩側電纜槽靠線路側外緣的縱向接地鋼筋連接。

圖6 隧道初期支護接地極斷面

2.3.3 接地端子的預置

從隧道進口2m處開始,在兩側通信信號電纜槽底部,每間隔100m設置1個接地端子,小于100m的隧道在中部設1處。接地端子供隧道接地裝置與貫通地線的連接。

從隧道進口2m處開始,在兩側通信信號電纜槽靠線路側壁上,每間隔50m設置1個接地端子,小于50m的隧道在中部設1處,接地端子供軌旁設備、設施接地。

在每個專用洞室兩側壁下部設置接地端子,供洞室內設備、設施接地。如圖7所示。

圖7 隧道接地端子設置局部(單位:mm)

3 路基地段接口預留

3.1 電纜槽預留

進站信號機外方(區間側)線路兩側均預留信號電纜槽,采用通信、信號電纜合槽方式,電纜槽凈寬度為350mm;進站信號機內方站場兩側均設置與區間貫通的通信信號主干道電纜槽,電纜槽尺寸根據站場大小單獨配合,要求信號槽靠近鋼軌側,站內通信信號分槽設置。不同形式電纜槽之間應平順連接,彎曲角度不小于120°,電纜槽的排水由站前專業統一考慮。電纜槽設蓋板,能開啟防護。

同時要求預留從信號樓電纜間與站臺電纜槽連通的電纜槽,尺寸需根據站場大小來定。

3.2 過軌預埋與手孔預留

3.2.1 區間及中繼站過軌預埋與手孔預留

大于500m的路基,每500m設置1處過軌,預留2根φ100mm的熱鍍鋅鋼管,路基過軌處還設置1根橫向連接過軌防護管;對于長度大于1km的橋梁或隧道,需在橋隧兩端路基段各設置1處Ⅱ型電纜井,預留2根φ100mm的熱鍍鋅鋼管,并與兩側的Ⅱ型電纜井連通;對于中繼站,線路兩側路肩均應設置電纜井,中繼站一側坡腳也應設置電纜井。中繼站路肩手孔間預埋8根過軌管。從路肩手孔至坡腳手孔預埋10根過軌管。過軌管內徑為100mm,要求距電力過軌管凈距在600mm以上。過軌管埋深由路基專業確定。每處過軌管兩端均與電纜井連接。如圖8所示。

圖8 路堤及路塹地段過軌預埋示意(單位:m)

3.2.2 站內過軌預埋與手孔預留

站內過軌相對區間來說復雜些,需根據站場實際規模來確定過軌的位置和數量。每處過軌也是采用φ100mm的熱鍍鋅鋼管,與過軌鋼管連接的電纜手井分大型和小型兩種,其中與電纜槽連通的為大型手井,其余的為小型手井,手井要求采用C15混凝土現場澆筑,手井設蓋板,能開啟防護。

不管是區間還是站內,預留過軌鋼管的管壁厚度要求不小于3mm,每根防護管內均預留2根貫穿鐵絲(φ≥4mm)且在兩端預留一定的余量,同時在過軌管兩端應用泡沫填充劑或軟布等封堵。

3.3 綜合接地

區間路基部分綜合接地主要內容有:貫通地線埋設,分支引接線埋設,兩側貫通地線間的橫向連接及接地端子的設置。車站除上述內容外還有信號樓等建筑物接地與綜合接地系統的等電位連接。

3.3.1 貫通地線的敷設

一般路基地段沿線路兩側各設一根貫通地線,位于通信信號電纜槽外側內壁正下方的基床底層中,路堤、土質及軟質巖路塹地段的貫通地線埋深距基床底層頂面-30～-40cm處;硬質巖路塹地段,將貫通地線埋設于通信、信號電纜槽下約20cm,溝中回填細粒土。貫通地線的使用環境溫度應滿足-40～+60℃的要求,敷設時的環境溫度不低于-10℃,彎曲半徑不小于其直徑的20倍。

3.3.2 分支引接線埋設及接地端子預置

貫通地線通過分支引接線側向水平引至路基邊坡,沿護肩底以及電纜槽底引至通信信號電纜槽靠線路側內壁位置,與電纜槽側壁預留的接地端子引接線壓接。每個接觸網支柱處、跨線建筑物處及橋梁與路基、隧道與路基過渡段處各埋設一根分支引接線,材質同貫通地線。

在接觸網支柱基礎側面預制接地端子,接地端子的連接鋼筋要求與基礎內結構鋼筋和至少2根接觸網支柱基礎螺栓可靠焊接,在每個接觸網基礎處的通信信號電纜槽內側壁預制接地端子,電力電纜槽接地端子原則上約1000m設置1處,小于1000m的路基段不考慮,大于1000m的路基等分設置,間隔以不大于1000m為原則;接地端子與接觸網支柱間距應不小于20m。接地端子尾端應與分支引接線壓接。

通信、信號電纜槽及電力電纜槽接地端子和引接線局如圖9、圖10所示。

圖9 通信信號電纜槽局部斷面

圖10 電力電纜槽局部斷面

4 結語

在客運專線工程實施中,信號專業在站前工程的接口預留遠不止本文所述,就綜合接地系統來說,還有與軌道、站場及房建(站臺)等專業間的接口。另外信號設備用房需要與房建的接口預留也較多,如溝槽管洞及防雷要求等等。

在站前工程中合理地做好站后接口條件預留是一項非常關鍵的工作,在站前工程客觀、合理地做好接口預留,對優化設計、減少工程投資具有重大意義。

[1] 鐵運[2006]26號,鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護實施指導意見[S].

[2] 鐵集成[2006]220號,客運專線綜合接地技術實施辦法(暫行)[S].

[3] 工管[2006]18號文件,客運專線綜合接地系統設計原則(暫行)[S].

[4] 通號(2009)9301,鐵路工程建設通用參考圖鐵路綜合接地系統[S].

[5] 通路(2008)8401,鐵路路基電纜槽[S].

[6] 鐵建設[2007]39號,鐵路防雷、電磁兼容接地工程技術暫行規定[S].

[7] 鑒信[2007]96號,關于印發《鐵路防雷、接地工程設計專業分工及文件編制研討會議紀要》的通知[S].

[8] 運基信號(2008)362號,關于對鐵路信號設備雷電及電磁兼容綜合防護進行補充規定的通知[S].

[9] TB10007—2006,鐵路信號設計規范[S].

[10] TB10621—2009,高速鐵路設計規范(試行)[S].