职称论文
摘要：凭借运量大、速度快、安全性高、舒适可靠、节能环保等技术优势，城市轨道交通在缓解地面交通压力方面发挥的作用越来越重要，已经成为我国城市交通体系发展与建设的重点。天津地铁6号线选取宜宾道站至鞍山西道站隧道区间作为试验段，尝试在地铁隧道区间盾构管片内预埋哈芬槽道，用于悬挂刚性接触网零部件，并针对这种刚性接触网悬挂方式进行了现场实际安装应用，改变了传统地铁刚性接触网施工方法，对于提高地铁刚性接触网工程施工效率，缩短工程建设周期，延长工程使用寿命，消除运营安全隐患，降低运营维护成本做出了一定的贡献。
关键词：地铁刚性接触网; 哈芬槽道; 安全性高;
0 引言
目前我国城市轨道交通事业快速发展，大部分城市地铁刚性接触网工程在修建时都采用预埋化学锚栓或者高强度后扩底锚栓的施工方法进行作业安装，这两种安装形式都需要在隧道上进行钻孔作业，施工中难免会遇到结构钢筋，损伤盾构管片的整体结构，影响结构耐久性。另外，锚栓本身寿命有限，在地铁阴湿的环境下容易腐蚀，一般使用15年就要进行大修更换，远远达不到地铁百年工程的要求。天津地铁6号线选取宜宾道站至鞍山西道站隧道区间作为试验段，取消刚性接触网在隧道顶部钻孔作业的施工方法，提出了一种新型刚性接触网的安装型式———在盾构管片内预埋哈芬槽道，良好地保护了盾构管片的整体结构，缩短了接触网工程安装工期，提升了地铁运营安全稳定性，延长了工程使用寿命，为城市轨道交通接触网工程实施提供了一项新技术。
1 传统的刚性悬挂安装方式
刚性接触网主要由接触悬挂、支持和定位装置、绝缘部件以及架空地线等部分组成。接触悬挂的支持和定位装置安装在隧道顶或隧道壁上，通过打孔预埋化学锚栓或者高强度后扩底锚栓固定安装接触悬挂，按照区间隧道净空高度主要分为4 400 mm以下、4 400～4 600 mm、4 600～4 800 mm、4 800 mm以上等安装型式，例如圆形隧道（4 400 mm<净空<4 600 mm）直线区段悬挂安装如图1所示。
图1 圆形隧道（4 400 mm<净空<4 600 mm）直线区段悬挂安装
传统钻孔预埋化学锚栓型式的刚性悬挂劣势主要表现在以下方面：
(1）钻孔作业过程中可能碰到结构钢筋，对结构本身造成一定的损伤，影响结构耐久性。
(2）由于悬吊底座尺寸固定，不可调节，施工误差造成部分孔距尺寸不符合要求，以及混凝土内孔不垂直，造成预埋螺杆后螺杆歪斜，都需要重新定位打孔，造成悬挂定位处存在多处废孔。
(3）人工钻孔效率非常低下，长期的封闭区间作业产生的噪声、灰尘对工人的健康影响也很大，施工质量完全取决于工人自身的技术水平。
(4）预埋化学试剂需要等待试剂凝固，固化时间要严格按照厂家提供的作业指导书执行，达到要求后进行拉拔试验。由于地铁施工技术标准要求高，每个化学锚栓凝固后都需要进行拉拔试验，作业工序多、各工序技术标准要求高，造成施工效率低下，作业时间长。
2 预埋哈芬槽道安装方式
预埋哈芬槽道安装方式发源于德国，哈芬槽道由于具有非常高的防腐能力、优秀的动载荷能力、安装与检修方便、安全稳定可靠性高，而且螺栓位置在槽钢内可调整等特点，在欧美等发达国家的各项隧道接触网工程中得到了良好的应用，隧道内接触网都会考虑预埋哈芬槽道安装型式，哈芬槽道在中国也已经应用到地铁隧道的建设中。接触网的固定是一项非常重要的技术，使用哈芬槽道代替膨胀螺栓固定接触网，首先应将预埋槽道准确固定在管片模板上，使预埋槽道开口端截面紧贴管片模板，这样浇筑完成后的槽道才能够满足使用要求。地铁的实际建设中，有时候会用到弧形的哈芬槽道，弧形哈芬槽道的定位需要很准确，现有的弧形哈芬槽道在安装时基本都是采用电焊焊接在钢锯架笼上，这种方法固定得比较稳定，但是一旦定位发生错误，则不好拆卸。
哈芬槽道由C型带弧度的槽钢预埋件和布置在槽钢背面的锚杆组成，C形槽预埋在地铁盾构管片内，表面与混凝土平齐，使用带齿螺栓及相配的螺母、垫圈，可以在槽钢内固定任何结构部件，安装方便并且可以调整间距尺寸。槽道预埋时采用聚苯乙烯泡沫进行填充保护，在设备安装时去除，如图2所示。
地铁哈芬槽道接触网的安装方式主要是通过带齿装的T型头螺栓固定悬吊底座，再通过一个T型头螺栓安装垂直悬吊槽钢，进而悬挂绝缘子、汇流排，具体安装型式如图3所示。
这种安装方式主要优点表现在以下几个方面：
(1）哈芬槽道是浇筑在盾构管片内部，无需钻孔，对盾构管片无破坏，延长了整个工程使用年限。
(2）其安全性、稳定性高，带齿槽钢及带齿T型头螺栓能够防止松动，通过螺栓及槽钢将载荷传递到混凝土内部，具有高抗动载荷、冲击载荷以及地震载荷能力，都采用不锈钢材质，防腐性能好。
图2 预埋哈芬槽道示意图
图3 隧道预埋槽道区段悬挂安装
(3）安装型式简单，作业时间短，取消了传统钻孔预埋拉拔施工工序，施工效率高，操作简便，有效节约了工期，降低了施工成本。
(4）槽道式安装型式可以调节固定尺寸，可使用各种不同尺寸的悬吊底座，有效防止钻孔作业的施工误差导致不必要的浪费。
(5）由于结构简单，都是机械连接，可操作性强，后期运营维护检修方便；化学锚栓检查承载都需要做拉拔试验，检查检修时都需要拆除整个悬挂零件，作业繁琐复杂。
3 预埋哈芬槽道施工注意事项
预埋哈芬槽道安装施工过程中可能出现的问题：
(1）因为接触网安装型式是由轨面至隧道顶部的净空决定，经过调线调坡确定轨道施工完成面后，会出现某些低净空点位，可能导致预埋哈芬槽道无法安装，需要采用传统打锚栓的形式进行安装（圆形隧道4 400 mm以下安装型式）。刚性悬挂的中心锚结安装型式，也是由净空确定安装型式，下锚底座安装在450～1 000 mm可调，预埋槽道位置不确定，也需要采用传统锚栓的形式安装下锚底座。
(2）由于接触网跨距固定，对土建盾构管片排布施工精度要求高，土建单位在施工时易出现预埋滑槽被灰尘、水泥浆及其他杂物污染或固化，损坏连接齿牙构造，削弱其防滑能力的问题，需要做好成品保护。
(3）因管片预埋槽道过程属于隐蔽工程，槽道的预埋水平将直接影响整个设备系统的安装效果及安全性，如预埋过程中质量控制不好，可能会造成预埋槽道的扭面、弯曲等问题。所以，在预埋过程中，需要厂家、土建施工单位、监理各方严格控制质量水平，保证产品安全可靠。
(4）配套螺栓要求及安装方法。
配套螺栓要求：固定螺栓为T型螺栓，采用Q235A钢材。固定螺栓的抗疲劳性与刚性要求：每个连接螺栓的位置沿管片径向拉压承载力不小于10 kN，沿管片切向承载力不小于8 kN。预埋滑槽及连接螺栓必须满足一定的刚性要求，在拉、压承载力作用下，其变形要求不超过l.0 mm，在切向荷载作用下变形也不超过1.0 mm。
固定螺栓的防滑性能：一是预埋滑槽与配套连接T型螺栓具有齿牙构造，确保机械咬合性能，纵向传递荷载，防止受力点滑移；二是采用双碟锁紧垫片，其内侧斜齿面倾斜角度α大于螺栓螺纹倾斜角度β。装配时内侧斜齿面是相对的，垫圈外侧放射状凸纹面的摩擦系数要比内侧斜齿面的摩擦系数大，且与两端接触面呈咬合状态。
螺栓安装要求：根据埋件型号选择对应的螺栓型号。螺栓头沿开槽方向插入轨槽后顺时针旋转90°，T型螺栓头即卡在槽内。在槽内调整螺栓的位置，注意距埋件边缘25 mm内禁止放置螺栓。固定锚板（或连接件），按照扭矩要求固定螺母，并且保证安装完成后T型螺栓螺杆端头的“一字槽”与槽道方向相垂直。
4 结语
哈芬槽道在地铁刚性接触网施工中的应用，不仅提高了土建结构的耐久性，节省了资源，降低了施工成本，缩短了工期，安全系数高、节能环保、价格低廉，而且还提高了接触网的设备安装效率，使得隧道使用寿命、接触网使用寿命、后期地铁运营公司维管工作容易度同步提升。这种安装型式的优越性在于，只要是在隧道内打孔作业的施工都可以应用预埋哈芬槽道安装型式（例如强弱电电缆支架、疏散平台等），其不需用任何钻孔锚栓或焊接，只要将成品的带锚钉的槽钢预埋在结构里，就可把建筑物构件可靠连接至混凝土结构上。所以，在今后城市轨道交通建设中，哈芬槽道必将被广泛应用于刚性接触网施工。
参考文献
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