大型高架車站信號電纜過軌方案研究

何 堅

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司 湖北武漢 430063)

1 引言

我國鐵路樞紐客運站基本上都處于特大、大城市內，大型樞紐客運站大多采用高架站方式，具有鐵路交通可與市內交通無縫銜接、節省土地資源、避免和其他線路平面交叉等優點[1]。如武廣客專廣州南站、廣珠城際珠海站、廣州樞紐佛山西站等均為高架站。鑒于上述已運營大型高架站電纜過軌存在的弊端，研究大型高架站不同橋梁、軌道形式下電纜過軌方案，以便指導后續大型高架車站信號電纜過軌設計，利于信號施工[2]。

2 大型高架站信號電纜過軌需求分析

高架站由不同橋梁梁體構建而成，由于信號設備(軌道電路、信號機、轉轍設備等)在站場布局范圍內分布較廣，導致其可能坐落于不同的橋梁梁面。從節省投資的角度考慮，同一種信號設備的電纜應就近合纜設計，而由于需合纜的信號設備可能處于不同梁面，此時應考慮電纜過軌問題；即便要合纜的信號設備處于同一梁面，但電纜需跨越不同股道進行匯集，此時也需考慮過軌條件的預留[3]。如在設計階段站前專業未預留好信號過軌條件，則電纜敷設可能采取遠距離繞行，或是不合理的應急措施，導致工程投資增加、施工及后期設備接管單位維護困難的情況[4-6]。本文針對上述情況，借鑒相關工程實例[7]，提出大型高架站信號電纜過軌方案。

3 不同橋梁制式下過軌方案

3.1 梁面內預埋過軌方案

梁面內預埋過軌方案如圖1所示，原則上不采用該方案。橋梁頂板較薄，頂板頂面及底面均布置有縱橫向鋼筋網，若在頂板預埋過軌管，會導致其鋼筋保護層難以保證，且頂板處于受壓狀態，預埋管道必然削弱其有效截面積，造成局部應力過大，不利于結構安全。此種方案箱梁與T梁情況類似。

3.2 橋梁梁端過軌方案

3.2.1 箱梁

相鄰兩孔梁的梁端翼緣板設置鋸齒形槽口，同時在梁體外輪廓邊緣設置槽式預埋件，電纜通過鋸齒形槽口[8]后沿箱梁外輪廓經墩頂位置或經墩身由另外一側通過槽口進入橋面信號電纜槽，完成過軌。電纜槽可放置于橋墩平臺固定，亦可在橋墩側面設置L型電纜支架(荷載根據電纜數量確定)固定。箱梁梁端過軌如圖2所示。

為便于電纜敷設及后期維護，站內橋墩可增設吊籃及墩身爬架。

3.2.2 T梁

電纜從信號電纜槽開口處經T梁外輪廓到橋墩頂帽，橫向沿墩頂由另一側電纜槽開口進入，完成過軌。T梁梁端過軌如圖3所示。

站內T梁同箱梁一樣可設置吊籃及墩身爬架，便于信號電纜的敷設及后期維護。

3.3 梁縫處過軌方案

一般梁體間最小伸縮縫為10 cm，在信號電纜尺寸較小的前提下，可在梁體頂板處設置PPR管防護，PPR管伸入梁端不小于30 cm。電纜通過橋梁伸縮縫時，應在電纜槽斷開處增加防護槽，防護槽應與原電纜槽道單邊固定(防竄動)。當梁縫設有伸縮裝置時，可不設防護槽。此種方案箱梁與T梁情況類似。

由于電纜位于梁縫處，后期檢修困難，同時梁體在列車運行等因素作用下伸縮縫會出現縮小的狀況，可能會對電纜產生擠壓甚至破壞。故不建議在梁縫處進行電纜過軌。如確需在梁縫過軌，選擇小管徑PPR管，給梁縫留有適當的收縮空間。

3.4 橋梁梁體過軌方案

3.4.1 箱梁

(1)從梁體輪廓外邊緣過軌方案

在具體指定的橋面翼緣板預留鋸齒形槽口(不含橋梁梁端)處，并在指定位置設置槽式預埋件(采用U形支架固定信號電纜槽)，電纜由預埋件沿梁體外輪廓由另外一側通過槽口進入橋面電纜槽，完成過軌。箱梁梁體外輪廓過軌如圖4所示。

(2)從箱內穿越方案

考慮到箱梁箱內孔空間較大，在需過軌處電纜槽預留鋸齒孔，從鋸齒孔沿梁體側面設置槽式預埋件(采用U形支架固定信號電纜槽)，在梁體兩側高于箱內孔底面10 cm處預留電纜出入口，箱內底面預留信號電纜槽。電纜從鋸齒孔沿電纜槽架經箱內電纜槽過軌。電纜出入口孔徑最大暫按20 cm設計，根據電纜實際數量確定開孔數量，電纜出入孔之間要有一定間距。電纜出入孔數量要滿足后期大修改造需求。箱梁梁體內過軌如圖5所示。

3.4.2 T梁

電纜從信號電纜槽開口處經T梁外輪廓線由另外一側通過槽口進入橋面信號電纜槽，完成過軌。T梁外輪廓過軌如圖6所示。

綜上所述，四種過軌方案主要優缺點對比如表1所示。

表1 橋梁過軌方案優缺點對比

4 不同軌道制式下過軌方案

4.1 有砟軌道制式下過軌方案

橋梁地段有砟軌道典型橫斷面如圖7所示。

為避免機械化設備作業對過軌管造成損傷，影響信號設備正常運營，有砟軌道線路不宜在軌道結構內預埋過軌，應優先考慮橋梁過軌方案。困難條件下橋梁無法過軌時，可允許少量管線在有砟軌道道床內過軌，但需滿足以下條件:過軌管最大外徑不得超過10 cm，垂直線路設置于相鄰的軌枕空檔之間，緊貼橋梁梁面穿過道床，避免過軌管位于軌枕正下方，應分散過軌，每個軌枕間僅允許1根過軌管。過軌管應采取保護措施并固定于橋面，過軌管處做好標記，過軌管處搗固應使用人工方式，避免大機搗固對管線造成損傷。

4.2 無砟軌道制式下過軌方案

目前常用的無砟軌道類型有CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道，CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式無砟軌道，岔區軌枕埋入式、板式無砟軌道[9-10]。無砟軌道可能的電纜過軌方式有4種，具體分析如下。

4.2.1 軌道板內預埋過軌管

在軌道板內預埋電纜過軌管。為保證軌道結構承載力要求[11-12]，無砟軌道結構內不允許橫穿過軌管。該方案在實際工程中不可行，不做推薦。

4.2.2 軌道板預留過軌槽

參照道岔區轉轍機處預留拉桿槽方式預留電纜過軌槽，該方案在結構設計及施工中均不具備可行性，也不做推薦，原因如下:

(1)道岔區轉轍機處預留拉桿槽位置岔枕間距采取特殊設計，軌枕間距為650 mm，道岔區預制道岔板厚度240 mm，現澆道床板厚度320 mm，同時在拉桿槽處道床加強配筋設計。

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道為現澆結構，道床厚度240 mm，相比岔區現澆道床板厚度減少80 mm，采用預留軌道槽對軌道造成較大削弱，無法滿足結構強度要求；CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式軌道軌道板均為工廠預制結構，且為預應力鋼筋混凝土結構，軌道板厚度不大于200 mm，在局部設置預留槽無法滿足預應力鋼筋設置及結構強度要求。

(2)岔區板式無砟軌道道岔板為工廠預制結構，是與道岔配套的定型產品，采取預留槽方式需協調道岔板設計單位，提前明確留槽位置重新進行設計；岔區軌枕埋入式無砟軌道為現澆結構，如需預留軌道槽，應提前給出預留槽位置便于進行該部位結構加強設計，軌道槽寬度不大于150 mm，深度不大于100 mm。

4.2.3 無砟軌道伸縮縫處過軌

利用軌道伸縮縫處過軌，由軌道專業在伸縮縫處軌枕板內預埋電纜支架，電纜支架高于軌枕板底面5 cm以上，以保證排水通暢。無砟軌道板伸縮縫一般在10 cm左右，根據調查信號電纜直徑范圍在1.5～4.2 cm之間，考慮后期列車運行后軌道伸縮縫間距變小，信號電纜敷設后伸縮縫需預留3～4 cm間距，故伸縮縫敷設直徑最大為4.2 cm的電纜1根、直徑最小為1.5 cm的電纜6根，其余電纜根據直徑確定電纜根數，電纜敷設按并排考慮。根據過軌電纜數量，可考慮設置雙層電纜支架。

各種無砟軌道伸縮縫尺寸及信號電纜過軌可用寬度如表2所示。

表2 無砟軌道伸縮縫尺寸及電纜過軌可用寬度

4.2.4 鋼軌底面至軌道板板頂面間過軌

分支電纜可考慮在鋼軌底面至道床板板頂面間過軌。由于正線速度較高，此種方案在正線不建議采用。采用此種過軌方案時，應采取加固措施。

上述各種無砟軌道鋼軌底面至道床板高度及信號過軌可用高度如表3所示。

表3 軌道鋼軌底至板頂高度及信號過軌可用高度

綜上所述，不同軌道制式過軌方案優缺點對比如表4所示。

表4 不同軌道制式過軌方案優缺點對比

5 結論

(1)對于新建大型高架站，信號電纜過軌應結合橋梁及軌道型式、電纜數量等采取不同方案。

(2)如采用無砟軌道，建議采用下列方案過軌:①同一片梁分支電纜過軌可采用無砟軌道伸縮縫(僅限于CRTSⅠ型雙塊式、CRTSⅢ型板式、岔區軌枕埋入式和岔區板式無砟軌道)或鋼軌底面至道床板板頂面間縫隙過軌的方式。也可考慮在橋梁梁縫過軌。同一片梁的干線電纜建議采用橋梁梁端過軌方案。②不在同一片梁信號電纜過軌，分支或干線電纜建議采用橋梁梁端過軌方案。對于箱梁，也可采取從梁體外緣或梁身穿洞方式。

(3)如采用有砟軌道，建議采用下列方案過軌:

①經設備接管單位及軌道專業允許，同一片梁分支電纜可采取軌面道砟下預埋過軌管方式。如不允許在道砟下預埋過軌管，分支電纜少時可考慮在梁縫過軌。分支電纜較多時可采用橋梁梁端過軌。②不在同一片梁過軌，分支或干線電纜建議采用從橋梁梁端過軌。對于箱梁，也可采取從梁體外緣或梁身穿洞方式。

(4)對于改造工程、有擴建的橋梁工程，如采用有砟軌道，過軌方式參照結論第(3)點。如采用無砟軌道，過軌方式參照結論第(2)點。

(5)對于改造工程，站場規模無變化時，可考慮既有電纜過軌使用既有梁縫或軌道伸縮縫等。分支或干線電纜建議從橋梁梁端過軌。

(6)過軌鋼管、橋架、吊籃、孔洞等設施應有足夠余量，滿足后期改造和設備大修需求。

(7)設計時應結合工程特點，合理選用過軌方案。應加強與橋梁和軌道專業的設計溝通，必要時需聽取建設和運營部門的意見。

(8)大型高架車站其他管線過軌方式可參照本研究結論。