有軌電車四電綜合管溝技術方案研究

龐磊磊　馬金池

摘 要：為了解決有軌電車常規設計將線纜布設在路基支撐層下部，帶來管溝反開挖破壞基床整體性、路基不均勻沉降、路基支撐層下無敷設條件、電纜井施工影響路基施工進度、電纜井積水淤積、電纜穿線過程中損傷保護層、線纜維護難度大等難題，通過理論研究，結合試驗驗證，對現澆側墻預制蓋板、整體現澆、預制拼裝、特殊路段等四種方案進行優化設計、技術經濟分析，得出將四電綜合管溝敷設在路基支撐層上部的可行性。并進一步對電纜檢查井、車站站臺設置電纜夾層，解決線纜檢修及冗余問題進行探討，對同類工程設計施工具有一定的指導意義。

關鍵詞：有軌電車;四電;綜合管溝;技術方案

中圖分類號：U213.1+4 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：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

國內外許多專家學者對有軌電車的發展歷史、現狀及趨勢進行了深入研究[1-2]。19世紀初，有軌電車在世界各地競相發展。就英國而言，到1927年，共有173條有軌電車線路，線路總長達4 100 km[3]。但隨著汽車工業的發展，有軌電車因其早期車輛乘坐舒適性不高、運營靈活性較差及線路投資昂貴等原因，從20世紀30年代開始走向衰落。直到20世紀70年代，為解決汽車交通擁堵以及環境污染等問題，有軌電車又重新出現復興局面[4]。

為有效解決交通擁堵、環境污染問題，國家發展和改革委員會在《關于加強城市軌道交通規劃建設管理的通知》（發改基礎〔2015〕49號）中提出“堅持量力而行、有序發展的方針，按照統籌銜接、經濟適用、便捷高效和安全可靠的原則，科學編制規劃，有序發展地鐵，鼓勵發展輕軌、有軌電車等高架或地面敷設的軌道交通制式”的總體要求，為我國有軌電車的有序、健康、持續發展明確了方向，掀起有軌電車的建設熱潮。

1 工程概況及管溝初步設計

1.1 工程概況

保山中心城市有軌電車板橋至辛街（T1）線項目，采用政府和社會資本合作模式（PPP模式）建設，特許經營期32.5 a，其中建設期2.5 a，運營期30 a。本項目是貫通保山中心城區南北向的有軌電車骨干線路。線路起自板橋鎮北津街和梅花大道交叉口處，止于辛街東站，全長21.042 km，其中高架線長4.129 km，地下線長0.55 km，其余為地面線。全線設23座車站、1座車輛段和1座停車場。

1.2 電纜溝、管溝初步設計

本項目初步設計區間四電排管，沿線路中心路基支撐層以下埋管敷設，混凝土包封。根據電纜敷設要求，每隔50～80 m設置一座電纜井，供強電電纜維護施工使用，全線共設置強電電纜井526處。區間電纜排管包封截面、電纜井平面剖面圖見圖1，主要工程量見表1。

1.3 初步設計方案存在的主要問題

經廣泛調研廣州海珠、深圳龍華、成都蓉2線、武漢光谷、紅河、德令哈有軌電車管線布設，發現初步設計方案存在的主要問題有以下7個方面。

1.3.1 管溝反開挖破壞基床整體性。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行反開挖施工。開挖量大，破壞400 mm基床表層（5%水泥穩定級配碎石）、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，存在支撐層斷板風險。

1.3.3 路基支撐層下無敷設條件。鑒于本項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、藕塘區域，水網密布，管涵較多。為避免有軌電車修建對農業生產及周邊居民出行產生影響，以低填路基方案通過。涵洞基本無覆土，鋼筋混凝土支撐層下無敷設電纜溝條件。若以繞行方式通過，則事實上形成路側敷設方案，征地拆遷量大。

1.3.4 電纜井施工影響路基施工進度。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個檢查井分割，無法形成連續工作面，嚴重影響路基施工進度和質量。

1.3.5 無法有效解決電纜井積水淤積問題。本項目線路走向基本為新建線路，沿線無市政管網，且地下水位較高。電纜井積水無法排放，只能設置自動抽水泵解決，但水泵維保和電纜井淤積問題將困擾整個運營期。

1.3.6 電纜穿線過程中損傷保護層。本項目電纜為103 mm，彎折角度有限。在電纜井口須以38°彎折，在穿線施工中，對電纜保護層損傷較大，對后期維保埋下隱患。

1.3.7 線纜維護難度大。在運營階段，有軌電車作為公共交通工具一旦線纜出現故障，需及時排除，在短期內恢復運營。電纜井內作業空間有限，線纜埋設于200 mm鋼筋混凝土路基支撐層以下，無法開膛施工，運營維護難度大。且運營期施工隊伍已退場，維保隊伍不具備穿線能力，需運營公司招標采購，故障解決周期長。

2 優化設計方案

2.1 優化設計基本思路

經與各地有軌電車運營公司深入交流，借鑒中鐵四院集團西南勘察設計有限公司的實用新型專利《軌道交通的線纜管溝和路基基底》，本項目在軌行區最小線間距3 800 mm工況下，路基支撐層上方有1 515 mm×500 mm空間具備敷設線纜綜合管溝條件。

第一，根據各專業技術規范要求，線纜布設最小間距見圖2。

第二，根據本項目路基標準斷面圖，分普通路基地段、跨路口、道岔兩種情形對綜合管溝進行布設。

2.2 四電綜合管溝設計施工方案

根據鐵路、高速公路設計施工經驗，分別對現澆側墻預制蓋板、整體現澆、預制拼裝、特殊路段等四種方案優化設計如下。

2.2.1 現澆側墻預制蓋板方案。在路基支撐層施工時，預埋側墻鋼筋，立模板澆筑側墻及中隔墻，管道排管，吊裝蓋板。為避免蓋板吊環影響整體外觀效果，蓋板寬度每側延長50 mm，四角設10 mm企口，便于吊帶吊裝。如圖3所示。

2.2.2 整體現澆方案。在路基支撐層施工時，預埋側墻鋼筋，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 預制安裝方案。U型槽和蓋板分別預制，現場吊裝U型槽，管道排管，蓋板吊裝。如圖5所示。

2.2.4 特殊路段現澆方案。跨路口、道岔段，為便于路面鋪裝質量及不影響道岔鋪設，綜合管溝采取局部下穿方案布設。考慮直徑103 mm電纜穿線順暢，過渡段按照5°轉角設置。為防止下穿段積水影響電纜壽命，該段落預埋廠家訂制整根碳素波紋管。為保證整體線路外觀，過渡段頂面標高保持與軌面齊平。如圖6所示。

2.3 電纜檢查井設計方案

根據規范要求，每隔50～80 m設置簡易檢查井;站臺設置電纜夾層，解決線纜熱脹冷縮預留冗余問題。

2.3.1 電纜檢查井。電纜檢查井同樣敷設在軌行區，井位兩側不設置排水槽溝，沿整體道床間隙全寬布設，考慮檢修可行性長度為2 m。采取現澆側壁預制蓋板方案。

2.3.2 站臺電纜夾層。在站臺兩端設置大型電纜井，兩井間架空設置電纜夾層，布設線纜，預留線纜冗余。

2.4 各方案優缺點及經濟分析

根據施工組織設計，本項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。在首先滿足關鍵線路軌通的前提下，給后續電通創造良好條件，綜合管溝施工期必須控制在60 d內。經試驗段及產品預制測試，現澆側墻預制蓋板、整體現澆、預制安裝方案進行比較，各方案每延米技術指標及優缺點見表2。

根據現場測算，每延米工程造價不超過2 000元，總體工程造價不超過4 500萬元，可降低工程造價3 646萬元。結合工期、造價、施工管理等因素綜合考慮，首選整體現澆方案，次選預制安裝方案，電纜井部位采用現澆側墻預制蓋板方案。

3 四電綜合管溝方案可行性分析

經技術經濟分析，四電綜合管溝布設在路基支撐層上部軌行區方案，相比初步設計方案具有以下優點。

3.1 路基區段四電通道集成

結合軌道交通供電、電力、通信、信號管線布設需求，合理分配各專業管線布設空間，將其管線進行集成布設，提升了管線通道空間布局。

3.2 高架區間可作為緊急疏散通道

地鐵已要求在高架區間設置緊急疏散通道，有軌電車尚未有國標嚴格規定，但考慮一旦在高架區間車輛故障，旅客疏散應予以考慮。

3.3 有效解決積水、淤積問題

在普通路基段，管溝布設在路基支撐層200 mm鋼筋混凝土上部，不受地下水影響，大氣降水可通過兩側預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預埋，防止地下水進入電纜預埋管道。

3.4 可加快施工進度

現澆施工簡單易行，可有效節約工期;預制采取工廠化、模塊化、拼裝式生產施工工藝，具有施工時間短、速度快、質量易把控等優勢。

3.5 節約投資

工程造價可控制在2 000元/m以內。

3.6 便于線纜穿線及維保

穿線施工順線路方向，無須彎折。線纜維護利用晚間停運時間地面作業，簡捷便利。

4 結語

通過對綜合管溝整體現澆、預制安裝、現澆側墻預制蓋板方案進行優化設計、技術經濟比選，并對特殊路基地段、車站電纜夾層方案進行研究，探討確定四電綜合管溝敷設在軌行區的可行性，對同類工程具有一定的借鑒價值。

需要進一步研究的問題有：

①四電綜合管溝敷設在軌行區，受氣候影響大，特別在紫外線較強區域，比較地埋方案溫度上升對供電能耗的影響。

②軌行區無法綠化鋪裝，在提升城市形象、旅客舒適度方面，須進一步優化。

③軌道鋪設后，為移動模架施工提供天然的走行條件。移動模架設計及早強、自流平混凝土配合比設計，可實現施工機械化。

參考文獻：

[1] 臧宇，許廣鵬，關和寧，等.國內現代有軌電車車輛發展狀況綜述[J].現代城市軌道交通，2016（2）：1-6.

[2] 劉宇，樊佳慧，賀力霞，等.2016年中國城市軌道交通運營線路統計與分析[J].都市快軌交通，2017，30（1）：4-6.

[3] 王文華.低地板輕軌車輛動力學問題研究[D].長春：吉林大學，2015.

[4] 沈訓良，陸云，李俊，等.低地板有軌電車及其轉向架發展現狀[J].都市快軌交通，2013，5（26）：21-24.