既有铁路电气化改造工程接触网立柱探讨

既有铁路电气化改造工程接触网立柱探讨

项金志

中铁二院工程集团有限公司 成都 610031

摘要：通过对既有铁路上各类型桥梁、路基、挡墙等构筑物上接触网立柱生根方案的对比和阐述，总结出既有铁路接触网立柱方案要点和关键点，为既有铁路电气化改造工程接触网立柱提供参考。

关键词：既有铁路，接触网立柱，桥梁，路基，挡墙

目前国内既有铁路电气化改造工程仍将占有铁路建设的相当比例，一些新建铁路工程中也会伴随有局部既有桥、路基、挡墙等需进行电气化改造。新建电气化铁路桥一般在桥梁、挡墙浇筑时同步预留接触网支柱基础，以满足接触网立柱要求，而大部分既有铁路桥梁、挡墙未预留接触网基础，本文通过对常见既有桥梁、路基、挡墙上接触网立柱设计方案的阐述，总结了既有铁路接触网立柱设计方案选择中的一些关键点和经验。

1. 既有桥墩顶帽处设置接触网基础方式

既有桥梁在何处生根组立接触网支柱一直是一个比较值得探讨的问题，在梁上植筋钻孔生根的方式一则容易造成梁体预应力钢筋损伤，二则一般既有桥梁面较窄，梁面立柱难以满足接触网限界要求。目前，比较常见是在桥墩顶帽处设置接触网基础，一般由植筋固定转换底座立柱和加宽桥墩顶帽的方式。

1.1 既有桥墩顶帽处设置接触网转换底座方式

常见的既有桥类型根据桥墩材料分类有混凝土桥和钢结构桥。混凝土桥一般在桥墩顶帽处采用化学植筋的方式固定转换底座，再用钢底座连接接触网支柱，确保接触网支柱伸出桥梁栏杆外缘，有电缆槽附挂于栏杆外缘时还应考虑不能与之冲突。此种基础设置方式需要逐个墩台评估混凝土基材状态并由桥梁专业检算荷载是否满足接触网立柱要求，之后按接触网立柱底部受力计算确定化学植筋锚栓规格和埋深。转换底座一边开孔与桥墩上化学植筋锚栓配套，另一边开孔与桥钢柱匹配，转换底座一般采用热浸镀锌钢管和钢管焊接成型。兴泉线、兰渝线的部分既有桥就是采用此种立柱方式，如图1所示。

图1

1.2 既有桥墩顶帽植筋加宽预埋基础螺栓方式

还有一种比较特殊的情况是既有桥梁下面分布有市政道路、燃气管道、自来水管、高压埋地电缆、电信光缆等众多管线，不具备在桥下设置接触网独立基础，采用在既有桥墩顶帽及托盘上植筋设置接触网立柱悬臂板的方式。此种方式通过后置一定数量的钢筋后浇筑混凝土，新浇筑的混凝土要保证足够的尺寸预埋接触网立柱基础螺栓。兴泉线海滨村2号大桥就是由于桥梁下地面空间无法使用采用的此方案，如图2所示。

图2

2.既有桥梁底地面处设置接触网基础方式

当桥墩立柱空间尺寸不够或混凝土基材状态较差无法承载接触网立柱时，可采用在桥梁底地面处设置独立墩基础或较高接触网立柱的方式。

2.1既有桥梁底地面处设置独立墩基础方式

此种方式需初步确定接触网立柱位置后进行初步地质勘探，再根据地质资料详细设计独立墩及其基础。此种方式一般适用于桥墩较高、桥梁底地质条件较差和需设置接触网锚柱等情况，独立墩的顶部预埋用于固定接触网支柱的地脚螺栓，标高与桥墩顶帽或梁面一致。如兴泉线菱溪大桥24米跨距的桥墩顶帽处尺寸太小，无法设置接触网钢底座，经现场踏勘桥下有季节性河流，无法采用地面设置较高接触网立柱的方式，后经过多方讨论采用独立墩基础，如图3所示。

图3

2.2既有桥梁底地面处设置较高接触网立柱方式

当既有桥墩不高时，可采用直接在地面设置较高的接触网立柱的方式。此种方式基础顶标高一般高出地面200mm，基础顶往上采用较高接触网钢柱，当钢柱高度不够时可采用接腿等方式增加高度，基础型式和深度需根据具体工点地质资料确定。如兴泉线林辋溪大桥桥墩高度约5米，就是采用在地面上开挖基础，组立较高的接触网钢柱的方案，如图4所示。

图4

3 既有钢结构桥梁上接触网安装方式

既有钢结构桥梁宽度一般无法满足接触网立柱要求，接触网及附加导线均需安装在钢结构桥的梁或柱上。接触网专业结合跨距布置要求和桥梁钢结构样式选择合适的悬挂点位置，并计算悬挂安装荷载提交桥梁专业进行检算。当钢桥净空、宽度等满足接触悬挂安装要求时，可在钢结构上设置接触网吊柱或直接在钢桥竖柱上固定腕臂底座的方式，附加导线可根据净空高度和桥梁断面选择单独架设或与吊柱合架。兰渝线朝阳嘉陵江大桥接触网悬挂就是采用外抱吊柱的方案，附加导线采用直接固定钢梁上的方案，如图5所示。

图5

4 既有路基上接触网立柱方式

既有路基电气化改造工程一般路基宽度均较窄，未考虑接触网立柱条件，在进行接触网支柱选型时需考虑基础的抗倾覆要求，当选用横腹杆等较宽截面支柱时势必需要大量的培土砌石护坡来满足支柱的抗倾覆要求，当选用H型支柱、等径圆杆支柱等小截面支柱时可显著减少基础的培土砌石护坡，具有较好的经济性。如兴泉线惠安至肖厝既有路基半宽只有3.5米，按常规普速铁路选择0.7米宽的横腹杆支柱势必造成大量的培土砌石工程，横腹式支柱采用的直埋基础与地下既有电缆、管沟等冲突，经综合考虑采用截面较小的钢管柱配套方形柱式基础的方案。此种方案可将基础加深或增加培土砌石护坡以保证接触网立柱基础的抗倾覆性能要求，如图6所示。

图6

5 既有挡墙上接触网立柱方式

既有挡墙一般为素混凝土结构，根据《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013的相关规定，素混凝土结构不能采用化学植筋的方式进行后锚固，挡墙素混凝土结构只能采用化学锚栓固定接触网支柱。既有挡墙外侧一般离铁路线路中心约3.9m，而挡墙顶宽度比接触网支柱法兰盘窄，接触网立柱又要满足铁路侧面限界的要求，无法采用全部后置化学锚栓固定在挡墙上。根据以上情况既有挡墙上一般采用半基半锚的型式固定接触网支柱，即一半基础采用预埋地脚螺栓于现浇混凝土中，另一半基础采用后置化学锚栓的方式固定于既有挡墙中，如图7所示。

图7

6 总结

综上，既有铁路电气化改造工程接触网立柱关键在于基础如何生根，在保证接触网安装条件的前提下确保基础生根稳固可靠。根据既有桥梁、路基、挡墙等构筑物型式，针对性的选择接触网立柱方案，既有桥梁上可根据具体工程情况选择化学植筋锚栓加转换底座立柱、植筋加宽悬臂板立柱、地面设置独立墩基础立柱、地面设置较高接触网立柱等方式。既有钢结构桥梁上可根据具体钢桥净空、宽度等选择悬挂吊柱、直接固定腕臂底座和外抱附加导线肩架等方式。既有路基宽度较小时，尽量选择小截面支柱配套柱式基础，可加深基础减少培土砌石护坡以达到更好的工程经济性。既有挡墙采用半基半锚的基础，可减少对既有挡墙的扰动，方便施工。

参考文献

[1]《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013

[2]《铁路电力牵引供电设计规范》TB 10009-2016

[3]《桥上接触网钢柱安装图》通化(2010)1002-Ⅰ

[4]《铁路路基设计规范》TB10001-2016

[5]《铁路电力牵引接触网设计手册》

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