滬杭高速鐵路綜合接地系統施工方案研究

何建林

(滬杭鐵路客運專線股份有限公司，上海 200237)

1 概況

滬杭高速鐵路于2009年4月開工建設，正線長度約160 km，設計時速350 km。本段線路上海虹橋站至杭州東站正線橋梁占本次新建線路總長度的90.3%。

滬杭高速鐵路站前工程自開工建設以來，公司一直十分重視全線綜合接地系統的建設工作，結合通號［2009］－9301號通用圖組織召開了綜合接地技術專題交底、培訓會以及全線的站前站后技術交底會等，為規范滬杭高速鐵路綜合接地系統的工程實施和監理，確保350 km/h高速鐵路綜合接地系統的技術性能，對滿足全線電子、電氣設備安全可靠運行和人身安全防護方面提出了具體的實施要求。

綜合接地系統采用沿鐵路全線上、下行敷設2根貫通地線方式，正線貫通地線采用截面為70 mm2的耐腐蝕并符合環保要求的導電高分子銅纜。與滬杭高速鐵路銜接的上海南聯絡線和筧橋聯絡線、虹橋動車走行線、101專用線，貫通地線采用截面為35 mm2的耐腐蝕并符合環保要求的導電高分子銅纜。

2 具體做法

2.1 路基

2.1.1 路基地段貫通地線埋設

(1)一般路基地段沿線路兩側各設1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，接地裝置充分利用接觸網支柱基礎。

(2)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～－40 cm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20 cm，溝中回填細粒土。

(3)有聲屏障及橋、隧之間短路基地段的貫通地線敷設在通信信號電纜槽內，并采取砂防護措施。

(4)貫通地線縱向通過手孔時，應從手孔下約20 cm通過，在手孔施做時，應避免機械對貫通地線的損傷。縱向通過涵洞時沿涵洞頂呈蛇形通過，并采用10 cm厚的細砂作為保護層。橋梁、路基過渡段處，需將貫通地線從兩側分別引入橋臺尾路基兩側通信、信號電纜手孔中進行連接;隧道、路基過渡段處，貫通地線通過隧道洞門外通信、信號手孔相連。

2.1.2 分支引接線的埋設

(1)至通信信號電纜槽的分支引接線埋設

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入電纜槽靠線路側內壁位置，與電纜槽靠線路側內壁預留的接地端子引接線相連接。

路基地段通信信號電纜槽側壁預制接地端子應與接觸網支柱同坐標;由地下貫通地線引出的分支引接線，應在通信信號電纜槽外分別與接觸網支柱基礎接地端子和電纜槽側壁預制接地端子尾端連接線相連接。

(2)至電力電纜槽的分支引接線埋設

貫通地線通過分支引接線側向水平引至路基邊坡，沿邊坡往下從側溝底部穿過至電力電纜槽與電力電纜槽靠線路側內壁預留的接地端子引接線相連接。

分支引接線以1 000 m間隔設置，小于1 000 m的路基不考慮，大于1 000 m的路基等分設置，間隔以不大于1 000 m為原則;接地端子及分支引接線應選在電力手孔處。

2.1.3 貫通地線的主要埋設工序和工藝

(1)路堤、土質及軟質巖路塹地段

路基填筑并壓實至高于貫通地線埋設深度約60 mm的同時，預留出60 mm深、寬度略大于貫通地線直徑的“小槽”，以敷設貫通地線;先向“小槽”內回填40 mm厚粒徑不大于5 mm的土壤，敷設貫通地線，再次回填40 mm厚粒徑不大于5 mm的土壤后，進行人工夯實;人工夯實后，必須在“小槽”上方覆蓋厚度不少于100 mm、粒徑不大于5 mm的土壤，才能進行正常的路基填筑和機械壓實作業。

貫通地線的分支引接線采用與貫通地線相同的工序和工藝埋設，施工邊坡防護前，將引接線埋設于邊坡防護層下并與灌注在電纜槽中的接地端子引接線連接。

(2)硬質巖路塹地段

在硬質巖路塹地段切割安裝電纜槽時，同時切割0.2 m×0.2 m的小槽，鋪設貫通地線，槽內回填細粒土并人工夯實;在需要橫向連接的位置，同時橫向切割出0.2 m×0.2 m的小槽，鋪設橫向連接線，槽內回填細粒土并人工夯實。

(3)橋隧之間短路基地段(不大于30 m)

貫通地線直接敷設在電纜槽內，在水平和高程方向與兩端橋隧結構物內貫通地線順接。

2.1.4 兩側貫通地線間的橫向連接

(1)長度超過1 000 m的路基地段，每間隔500 m左右將上下行貫通地線連接1次。

(2)長度為500～1 000 m的路基地段，在路基段中間將上下行貫通地線連接1次。

(3)長度小于500 m的路基地段，不考慮貫通地線的橫向連接。

(4)橫向連接線的規格、埋設深度、埋設工序及工藝與貫通地線相同。

2.1.5 路基地段接地極、接地端子設置等

(1)路基地段利用接觸網支柱基礎作為接地極使用。在施作接觸網支柱基礎時，在基礎向小里程方向側面預制接地端子，接地端子的連接鋼筋要求與基礎內結構鋼筋可靠焊接;接地端子供軌旁設備及無砟軌道板等設施接地，并通過不銹鋼連接線與電纜槽內接地端子連接。

(2)在通信信號電纜槽內側壁預制接地端子，接地端子尾端與貫通地線分支引接線壓接，設置里程與接觸網基礎中心里程相同，供基礎連接及通信信號軌旁設備接地;在設置分支引接線的電力電纜槽側壁預制接地端子，供電力設備接地。

(3)接觸網支柱基礎上的接地端子采用橋隧型接地端子，電纜槽內的接地端子采用路基型接地端子。

(4)安裝在電纜槽內的接地端子有條件時應直接灌注在電纜槽側壁上，為方便電纜槽預制，也可在槽壁上預留或后鉆孔徑不小于80 mm的圓孔，將接地端子以1∶2水泥砂漿或膨脹水泥砂漿固定在孔內，接地端子應在現場集中安裝或在出廠前安裝在電纜槽上。

(5)在工程允許的情況下，接地端子也可根據設備、設施的接地需要來確定預埋的里程，以達到最佳接地性能并方便工程實施和管理。

2.1.6 路基地段聲屏障綜合接地

(1)鋼筋混凝土聲屏障單元板頂部設置縱向接地鋼筋，貫通整個單元板，縱向接地鋼筋外緣距離混凝土表面不大于70 mm;單元板兩端縱向接地鋼筋處設置接地端子。

(2)在聲屏障單元板一端的基礎內預埋接地端子，并通過結構鋼筋與上部的縱向接地鋼筋連接。在基礎內通過連接鋼筋將接地端子與基礎錨桿連接(接地極)，以增強接地效果。

(3)聲屏障與貫通地線T形連接根據聲屏障設計結構確定，原則上T形連接間距應不超過100 mm。

2.2 橋梁

2.2.1 橋梁地段貫通地線

貫通地線鋪設在兩側的通信信號電纜槽內，并采取沙防護措施，接地裝置充分利用橋墩基礎設置。綜合接地均采用橋隧型接地端子。接地端子直接澆筑在混凝土結構內，表面與結構面齊平，并做好端子頭部的防護措施。

2.2.2 橋梁體接地設置

(1)無砟軌道橋梁接地設置要求:應在梁體上表面(或防水層的保護層)設縱向接地鋼筋，縱向接地鋼筋設于防撞墻下部和上、下行無砟軌道板間的1/3和2/3處并貫通整片梁;軌道板間的縱向接地鋼筋距混凝土表面的距離應小于100 m，并與梁端的橫向結構鋼筋連接。

(2)有砟軌道橋梁接地設置要求:應利用梁端的橫向結構鋼筋作為接地鋼筋并與梁底的接地端子連接，道砟厚度小于0.3 m的梁體上表面適當位置處應設縱向接地鋼筋。

2.2.3 樁基礎橋梁接地設置

(1)在每根樁中應有1根通長接地鋼筋，樁中的接地鋼筋在承臺中應環接，橋墩中應有2根接地鋼筋，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，以上接地鋼筋均可用樁、承臺、橋墩中的結構鋼筋;

(2)在每個橋墩垂直于線路方向的小里程側面、距地面－10 cm處，設1個不銹鋼接地端子(水中墩除外)，供測試用。

2.2.4 橋梁地段聲屏障綜合接地

(1)鋼筋混凝土聲屏障單元板頂部設置縱向接地鋼筋，貫通整個單元板，縱向接地鋼筋外緣距離混凝土表面不大于70 mm。

(2)在聲屏障單元板一端的基礎內預埋接地端子，并通過結構鋼筋與上部的縱向接地鋼筋連接。在基礎內通過結構鋼筋將接地端子與接地鋼筋網連接。

(3)聲屏障通過梁體上部的橫向接地鋼筋與貫通地線實現單點T形連接，連接點應統一選在橋梁體一端。

2.2.5 其他

(1)跨線橋、涵在墩內及梁體內設縱、橫向接地鋼筋，通過橋墩下部外聯接地端子與線路兩側貫通地線相連接;橋臺墩體內設置接地鋼筋，橋臺面接地鋼筋參照橋梁體的接地設置要求實施。

(2)框架橋的梁部需采取接地措施，下部側墻可不接入綜合接地系統。

(3)橋墩、梁體、承臺及樁基礎中用于接地的非預應力結構鋼筋之間均要求可靠焊接，保證電氣連接。

(4)每孔梁端截面的接地端子組設在橋梁小里程一端，橫向接地鋼筋A1、A8均需和梁頂縱向鋼筋A4在梁兩端焊接。

2.3 車站范圍綜合接地技術要求

2.3.1 車站咽喉區路基地段貫通地線埋設

(1)貫通地線埋設于干線電纜槽下方，施工工藝要求與區間路基地段相同。

(2)每個接觸網支柱處的通信信號電纜槽內設置2個路基型接地端子，端子間隔0.5 m，供與接觸網支柱基礎連接及軌旁信號等設備接地。

(3)車站咽喉區進站、出站信號機位置處的電力電纜槽側壁分別設置1個路基型接地端子，供電力設施接地。

(4)每個接觸網支柱基礎上預置2個橋隧型接地端子。供軌道板及附近金屬設施就近接地。

2.3.2 車站咽喉區路基地段分支引接線

車站咽喉區路基地段分支引接線的埋設工藝及要求同區間路基地段，詳細方案參見路基綜合接地。

2.3.3 站臺區綜合接地方案

(1)貫通地線及分支引接線的敷設

站臺范圍內的貫通地線與咽喉區貫通地線同徑路敷設，自站臺墻一側貫通整個站臺，在站臺兩端與咽喉區貫通地線相接。

分支引接線約每100 m設置1處，一端與貫通地線C形壓接，另一端與站臺墻內側預留的接地端子栓接。

(2)接地鋼筋及接地端子設置

在站臺墻內，站臺面上層靠線路側60 cm范圍內的縱向結構鋼筋需接入綜合接地系統，以解決車－地間的跨步電壓。通過站臺墻內的部分橫向、豎向結構鋼筋將其連接起來，約100 m分段，并接入綜合接地系統1次。每個用于接地的豎向結構鋼筋下端連接1個橋隧型接地端子。端子孔朝向貫通地線，供站臺墻內接地鋼筋與貫通地線的連接。不敷設貫通地線的站臺墻，可不設該接地端子及豎向接地鋼筋。

當正線為無砟軌道區段或線間有客車上水設施等金屬物時，在線間敷設1根鍍鋅扁鋼(規格50 mm×4 mm)，將線間接觸網基礎的接地端子等電位連接，無砟軌道板及相關金屬設施的接地均可就近與扁鋼連接。

(3)接觸網基礎接地

側線鋪軌前，在線間碎石層下方敷設鍍鋅扁鋼(規格50 mm×4 mm)，將接觸網基礎上的接地端子與站臺墻靠鋼軌側預留的接地端子連接起來。

當正線為無砟軌道區段或線間有客車上水設施等金屬物時，在線間敷設1根鍍鋅扁鋼(規格50 mm×4 mm)，將線間接觸網基礎的接地端子等電位連接，無砟軌道板及相關金屬設施的接地均可就近與扁鋼連接。

(4)信號樓(或綜合站房，下同)等建筑物接地與綜合接地系統的等電位連接

距鐵路20 m范圍內鐵路建筑物的接地裝置應與綜合接地系統的貫通地線可靠連接。貫通地線在信號樓上、下行兩端應分別與其環形接地體連接，每端設2根連接線，2根連接線的間隔為2～3 m。其他建筑物的地網應與貫通地線可靠連接。

與接地網連接的接地干線，可用銅排或熱鍍鋅扁鋼埋地敷設，銅排的截面積不小于50 mm2，熱鍍鋅扁鋼的截面積不小于200 mm2。厚度均不小于4 mm。

2.3.4 其他接地

站臺范圍內的金屬雨棚、支柱等接入信號樓或站房共用接地系統，按照原有車站綜合防雷接地系統設計的專業分工完成設計、施工。

2.4 無砟軌道綜合接地方案

(1)無砟軌道板的接觸網閃絡保護接地應充分利用軌道板結構鋼筋，并在結構物內預埋接地端子。

(2)原則上按每100 m與線路兩側預埋的接地端子單點T形連接，從而實現與貫通地線的連接。

(3)每100 m段落內的軌道板之間進行等電位連接。T形連接及等電位連接均采用不銹鋼連接線。

(4)無砟軌道接地參考通線(2008)2301號《時速300～350 km客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道》。

2.5 工藝要求

(1)接地端子應直接灌注在電纜槽或其他混凝土制品中。接地端子采用不銹鋼制造，按照IEC 62305－3的規定，不銹鋼材料的成分應滿足:Cr≥16%、Ni≥5%、Mo≥2%、C≤0.08%，如 GBOOCr17Ni14Mo2。接地端子的端子孔規格為M16，并應配置防異物堵塞的孔塞，方便開啟。

(2)接地連接線宜采用不銹鋼連接線，由鋼絲繩、2個線鼻以及2個配套的防盜螺栓(每個螺栓上應配2個平墊圈和1個彈簧墊圈)組成。鋼絲繩采用直徑不大于1 mm的不銹鋼絲制造，總截面不小于200 mm2(Ik＞25kA)或120mm2(Ik≤25kA)。線鼻與鋼絲繩的連接處應能承受5 kN的拉力且3 min不得松動和斷股。如接地設備有特殊規定，應根據相關設備要求選用接地連接線。

(3)貫通地線的接續和“T”形分支引接，采用銅質“C”形壓接件進行連接，貫通地線與接地端子間的連接采用壓接并栓接。壓接壓力不小于120 kN，并且地下連接處應采取防腐措施。

(4)橋墩、樁基礎、承臺、梁體內等用于接地的鋼筋間應采用搭接焊工藝。焊接要求:雙邊焊搭接長度不小于55 mm;單邊焊搭接長度不小于100 mm;焊縫厚度不小于4 mm。鋼筋間十字交叉時采用直徑14 mm(Ik≤25 kA)或16 mm(Ik＞25 kA)的“L”形鋼筋進行焊接(焊接長度同前)。

(5)對施工中外露的接地鋼筋進行防腐處理，采用外涂瀝青，外包聚氯乙烯，聚苯乙烯帶的方式。安裝有避雷器的接觸網支柱，通信、信號等弱電系統設備不與其共用接地點，強、弱電設備接地點間隔要求不小于20 m。

3 結語

滬杭高速鐵路綜合接地系統路基、橋梁、站房等施工按照上述方法基本完成，經全面測試橋梁段接地電阻小于10 Ω，路基地段基本小于1 Ω，滿足四電系統集成對于綜合接地系統的要求，實現了全線電子、電氣設備安全可靠運行和人身安全防護方面的需求。

對于綜合接地能否建好關鍵是站前施工單位接地端子的預埋是否按照標準，對于橋、路基地段綜合接地系統的核心問題是非預應力鋼筋、接地端子、接地極之間的連通，以及連接鋼筋、貫通地線的防腐處理和連接的焊接技術。

綜合接地系統是客運專線尤其是350 km/h高速鐵路站后設備穩定、可靠工作的基礎和防雷工程的前提，綜合接地系統的工作優良與否直接影響了客運專線能否安全、可靠、穩定的運營。因此，必須從源頭上高度重視綜合接地系統的施工，確保各項指標滿足設計要求。

［1］鐵道部經濟規劃研究院.通號［2009］—9301號 鐵路綜合接地系統通用參考圖［S］.北京:2009.

［2］中華人民共和國鐵道部.鐵集成［2006］220號 客運專線綜合接地技術實施辦法(暫行)［S］.北京:2006.

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵建設［2007］39號 鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術暫行規定［S］.北京:2007.

［4］中華人民共和國鐵道部.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］.北京:2006.

［5］鐵道部工程設計鑒定中心.鑒信［2007］96號 鐵路防雷、接地工程設計專業分工及研討會議紀要［S］.北京:2007.

［6］劉立峰，周南駿.武廣鐵路客運專線綜合接地標準化設計［J］.鐵道標準設計，2010(1):169-172.

［7］劉洋，賴紫輝.武廣鐵路客運專線無砟軌道路基工程接口設計［J］.鐵道標準設計，2010(1):192-196.