赵正路

0 引言

高速铁路四电与土建工程接口包括接触网基础、隧道槽道、电缆槽、电缆上桥锯齿孔、桥梁及桥墩槽道、电缆过轨、综合地线接地端子等7类，四电预埋件一般由土建单位施工，其工程质量直接影响到四电工程的施工及工程质量。四电专业施工前，须对土建施工单位预留接口进行检查，发现接触网基础存在的问题，主要有基础型号和位置错误、基础顶面标高超标、基础扭转、锚栓间距超标、锚栓外露尺寸超标、锚栓防腐措施不合格、锚栓倾斜扭曲、基础混凝土不合格等。在京津城际铁路验收中虽发现接触网支柱限界小于3 m的现象，但未引起足够重视。在京沪高铁和杭甬高铁的验收中，接触网基础限界小于3 mm问题再次显现，且数量比较大，因此引起各方高度关注。京沪高铁线路全长 1318 km，桥梁占线路全长 80%，正线支柱52720根，限界小于3 m的6202处，超限比例为11.8%；杭甬高铁线路全长149.8 km，桥梁占线路全长86.6%，正线支柱5259根，限界小于3 m的760处，超限比例为14.4%。

1 原因分析

收集杭甬高铁、京沪高铁支柱限界超标情况相关数据，整理如表1所示。

表1 杭甬高铁、京沪高铁支柱限界超标（小于3 m）统计表

经分析研究发现限界超标规律如下：桥梁比路基区段多，且曲线区段多于直线区段。按照 ABC质量管理方法，桥梁区段问题属于 A类问题，须进行重点分析研究，根据限界超标的规律，首先从桥梁结构进行分析，从京沪高铁开始，包括杭甬高铁均采用《时速350 km客运专线铁路无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（预制、双线、跨度32 m）》[通桥（2008）2322A-Ⅱ]，电力电缆槽仍保留，通信和信号2个电缆槽合并为1个，接触网支柱基础由原来位于通信电缆槽中部，外移到电力电缆槽的线路外侧，桥梁断面宽度为12 m，如图1和图2所示。

1.1 直线桥梁结构分析

高铁接触网采用的 H形支柱类型一般有GH240型、GH260型、GH280型、GH300型、GHT240型等，H形支柱垂直线路方向尺寸分别为240，260，280，300和270 mm，支柱垂直线路尺寸按照边界300 mm考虑。直线桥梁支柱限界（CX）计算采用式（1）（见图1）：

通过计算可知，在施工误差为0的情况下，支柱限界为3 m，考虑土建施工存在误差，部分支柱限界必然小于3 m。

1.2 曲线桥梁结构分析

高速铁路运行速度高，曲线区段超高大，最大达到175 mm，轨面最大倾斜角度7°，在曲线区段如果线路按桥梁中心和桥墩重合布置，则必然出现曲线内侧支柱侵入限界的情况，为此，曲线上桥梁的平面系以梁体中心线平分弦长（等于桥墩中心距或桥台胸墙面至桥墩中心）之中矢为原则布置。如图3所示。

图1 直线上无砟轨道桥面布置示意图（单位：mm）

图2 曲线上无砟轨道桥面布置示意图（单位：mm）

图3 曲线上梁体平面布置示意图（单位：mm）

图3中：

式中，f为中矢值；R为线路曲线半径；L为桥墩中心线距离。

锚柱基础与拉线基础处于同一箱梁，否则将出现温度变化、桥梁伸缩变化引起拉线变松或拉过紧拉断的情况，且支柱基础不宜位于桥梁中间位置，接触网基础一般距桥梁端部8 m，由于线路曲线走向造成接触网基础限界的变化：

曲线外侧接触网基础限界变化值为 f1-Δf，Δf为曲线原因造成接触网基础限界的变化，Δf =；曲线内侧接触网基础限界变化值为-（f1-Δf）。

对于31.5 m箱梁，不同曲线半径的跨中矢值f、f1、Δf、曲线外内侧限界变化值如表2所示。

表2 不同曲线中矢值f、f1、Δf、曲线外内侧限界变化值变化表

表2结果显示：曲线上桥梁的平面系以梁体中心线平分弦长布置（f1），减小到中矢值（f）的1/2，接触网基础顺线路方向的位置处曲线偏移（Δf）部分抵消桥梁等分弦长布置，使曲线区段接触网基础限界值变化为f1的1/2。曲线桥梁区段，曲线外侧支柱限界将加大3～6 mm，不考虑施工误差，满足3 m限界要求；曲线内侧支柱限界将减小3～6 mm，即使不考虑施工误差，也不满足3 m限界要求。

1.3 小结

从桥梁结构分析：直线桥梁，假设施工误差为0，能够满足3 m限界要求，考虑土建施工误差存在，必然出现部分支柱限界小于3 m；曲线桥梁结构上曲线内侧支柱不能够满足3 m限界要求，考虑土建施工误差存在，出现支柱限界小于3 m情况不可避免。

2 解决方案探讨

2.1 运营安全方面探讨

按照《高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》中5.4.8条规定，支柱侧面限界应符合设计要求，施工允许偏差符合如下规定，在任何情况下，严禁侵入基本建筑限界。《高速铁路设计规范（试行）》（TB 10621-2009）规定的基本建筑限界轮廓及基本尺寸（图略）中，区间及站内正线（无站台）建筑限界为2440 mm，曲线内侧建筑限界加宽计算点高度为4000 mm。

根据《铁路技术管理规程》（铁科技[2008]205号）规定，基本建筑限界轮廓及基本尺寸在曲线上需要考虑车辆在经过区段时，车辆两端、车辆中部超出基本尺寸的数值和由于线路超高引起车辆顶部超出基本尺寸的数量，基本建筑限界加宽计算公式见式（4）和式（5）。

曲线内侧加宽（mm）：

曲线外侧加宽（mm）：

式中，R为曲线半径，m；H为计算点自轨面算起的高度，mm；h为外轨超高，mm；(40500 / R)为曲线内侧车辆中部超出基本建筑限界轮廓及基本尺寸数值；(44000 / R)为曲线外侧车辆两端超出基本建筑限界轮廓及基本尺寸数值；[(H / 1500)h]为超高导致车辆顶端超出基本建筑限界轮廓及基本尺寸数值。

通过式（4）和式（5）分析，加宽最大值出现在曲线内侧，且超高最大175 mm时，曲线内侧建筑限界最大加宽值：

W1= 40500 / 5500 + (4000 /1500)×175 =474 mm

满足安全运营建筑限界值：

区间及站内正线（无站台）建筑限界+ W1=2440 + 474 = 2914 mm。

2.2 从接触网安装要求进行分析

对于京沪高速用接触网腕臂及定位装置型式，满足接触网正常安装要求所需的最小限界：直线2600 mm；曲线外侧 2800 mm；曲线内侧2950 mm。根据现场统计资料，京沪高速全线限界小于3000 mm的接触网支柱不连续，通过调整上下腕臂底座间距，适当减小拉出值或改变定位方式（如改为反定位）等，限界小于3000 mm的支柱可满足接触网的安装要求。现场接触网腕臂结构已经安装完成，且结构满足设计要求。

3 建议

京沪高速铁路公司发现该问题时已经开始联调联试，考虑到问题的复杂性和整改数量的巨大，采用满足安全运营建筑限界值2914 mm（适当考虑安全余量并取整2930 mm）进行控制，对68处限界小于2930 mm进行了整改，大于2930 mm且小于3000 mm，共计6102处，由该公司报铁道部备案。今后类似情况高速铁路中可参照执行。

高速铁路或客运专线直线基本建筑限界2440 mm可否适当减小，建议部相关部门研究确定，以便制订相应的整改方案。

[1]TB10621-2009 高速铁路设计规范（试行）[S].北京：中国铁道出版社.

[2]TB10758-2010 高速铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准[S]. 北京：中国铁道出版社.

[3]铁道部经济规划研究院.时速 350公里客运专线铁路无咋轨道后张力法预应力混凝土简支梁 通桥（2008）2322A.

[4]铁科技[2008]205号 铁路技术管理规程. 北京：中国铁道出版社.