（上海申铁建设管理有限公司上海200003）
摘要：上海市轨道交通机场联络线是时速160km/h的市域铁路，采用25kV交流制式，开行市域动车组。该工程区间隧道采用盾构法施工，通过调研相关工程经验，对后置锚栓、预埋槽道等现有技术解决方案利弊进行分析。同时，根据隧道管片拼装规律，提出利用盾构管片纵向连接螺栓，设计新型槽道，对接触网吊柱与新型槽道连接固定的新思路进行探讨，倘若可行，可推广在国铁盾构隧道中应用。
关键字：市域铁路机场线；盾构隧道；接触网吊柱悬挂方式；
1、项目概况
上海市轨道交通机场联络线是上海市市域网规划中的东西主轴，整合两大机场、三大铁路客站的对外交通资源，与国铁网络互联互通，实现长三角一体化的重要项目。该工程正线全长68.6km，采用交流制式即牵引供电系统采用25kV交流制，采用带回流线的直接供电方式，车辆采用市域动车组。其中隧道长56.7km，区间隧道主要采用盾构法施工，Ø13.6m单洞双线隧道长约35.54km（单延米），设有中隔墙，Ø9m单洞单线隧道长约14.16km（双延米）。
2、现有隧道内接触网吊柱悬挂方式调研
2.1隧道内接触网悬挂方式比选
接触网刚性悬挂的主要优点是对土建资源利用要求较低，但隧道刚性悬挂运行速度一般不允许超过120km/h。柔性悬挂的主要优点是对速度、线路适应性强。地铁运营速度为100km/h及以下，隧道内接触网一般选择刚性悬挂，铁路运行速度按普速80-160km/h、城际120-200km/h、高铁为250-350km/h，隧道内接触网一般选择柔性悬挂。由于机场线最高允许速度为160km/h，故全线采用对速度、线路适应性强且工程投资经济的全补偿简单链形悬挂。
2.2铁路隧道
铁路隧道一般以山岭隧道为主，接触网采用交流25kV供电，柔性悬挂为主，吊柱安装采用后置锚栓和预埋槽道两种方式。
铁路隧道进入繁华城市地区会采用盾构法施工，比如在建的京张高铁清华园隧道、京沈高铁望京隧道、佛莞城际长龙隧道，采用后置化学锚栓方式，刚建成的广深港高铁狮子洋隧道采用后置锚栓（后置槽道）方式，这几条国铁盾构隧道均未采用预埋槽道方式。
2.3地铁隧道
地铁隧道一般采用盾构法施工，接触网一般采用直流1500V或750V，采用刚性悬挂，吊柱安装采用后置锚栓和预埋槽道两种方式。
3、后置锚栓与预埋槽道对比分析
3.1后置锚栓
锚栓可分机械锚栓和化学锚栓两大类。机械锚栓是利用锚栓与锚孔之间的摩擦作用或锁键作用形成锚固的锚栓，按照其工作原理分为两类：扩底型锚栓、膨胀锚栓。因为接触网需承受受电弓通过时产生的振动，机械锚栓长期受振动影响性能下降，锚固的质量直接影响到接触网的运营安全，所以一般不采用机械锚栓，均采用化学锚栓。
化学锚栓由金属锚杆和锚固胶组成，可分为普通胶粘型锚栓和力矩控制式胶粘型锚栓两类。普通胶粘型锚栓的锚杆一般是全螺纹锚杆，锚固胶采用改性环氧树脂，其锚栓的工作原理是靠锚固胶与混凝土基材及锚杆间的粘接力来获得承受荷载的能力。近些年出现铁路隧道内化学锚栓松脱事故，为此中国铁路总公司运输局和工程管理中心发布《关于南昆客专隧道接触网吊柱化学锚栓松脱故障的通报》（运供供电电〔2017〕1556号）、《中国铁路总公司关于进一步做好隧道接触网吊柱化学锚栓隐患排查整治的通知》（铁总运电〔2017〕155号）文件，要求在隧道内供电设备安装基础设计中，应严格控制后置锚栓使用范围，具备条件的应采用预埋结构。
3.2槽道
对于采用盾构法施工的地铁隧道中，最先采用预埋槽道技术是深圳地铁9号线，由于盾构管片错缝拼装，故采用了全环预埋方式，将刚性接触网吊柱、强弱电管线、给排水管等管线利用槽道安装，取得的较好的效果，该技术在全国开始全面推广应用。对于盾构管片通缝拼装的地铁工程，可以采用精确定位预埋槽道，可节约工程投资。
对于预埋槽道技术，在铁路山岭隧道中应用较多。对于采用矿山法、明挖等隧道掘进方式的隧道，接触网预埋槽道一般与复合式衬砌同步施工，在施工二次衬砌时，使用台车模板固定槽道，在完成钢筋焊接和绑扎之后，灌注混凝土。预埋槽道的技术要求按照《电气化铁路接触网隧道内预埋槽道》（TB/T3329-2013）执行。
国内铁路盾构隧道中还未有使用过预埋槽道技术的案例。铁路大、超大直径盾构隧道管片环大多采用通用楔形环型式。衬砌环的拼装方式有错缝、通缝两种方式。错缝拼装的防水效果好，能使圆环接缝刚度分布趋于均匀，减小结构变形，可取得较好的空间刚度，但衬砌环较通缝拼装内力大，并且管片制作精度不高时容易在推进过程中顶裂、顶碎。通缝拼装施工难度小，衬砌环内力较错缝拼装小，可减少管片配筋数量，但变形较错缝拼装大，容易形成十字缝、T字缝，防水效果难以保证。因此，国内盾构隧道一般以错缝拼装居多。错缝拼装带来的问题是预埋槽道无法精确定位，导致需全环预埋。
3.3比选
预埋槽道在管片内形成加强的整体线性结构，受力均匀，安装的T型螺栓可移动到合理位置，调节方便，可减少对土建结构的破坏，管片预制代替现场打孔，节约工程时间，施工质量能更好的控制。对于机场线工程，盾构隧道错缝拼装，整环预埋槽道造价约3.56万元/处（每处2根、碳素钢700元/m；隧道内径8.1m，周长25.43m），采用不锈钢槽道造价约6.1万元/处。
盾构隧道接触网吊装安装若采用后置化学锚栓，具有施工简便，成本低，如采用力矩控制式胶粘型锚栓造价约880元/处（每处4根，220元/根）。但是对隧道结构造成破坏，降低隧道使用寿命。打孔还会产生大量扬尘，影响隧道内施工环境，对施工人员健康不利，较预埋方案工期增加。
由此可见，全环预埋与后置化学锚栓技术上都能满足要求，对预制装配式、文明施工要求越来越高的情况下，预埋槽道方案更优，但是与后置锚栓相比，工程投资增加很多。
4、利用纵向螺栓的探索
4.1纵向螺栓的规律性
盾构隧道管片按照管片所在位置和拼装顺序不同可以分为标准块、紧邻块、封顶块三种类型。一般一个环形断面由一个封顶块，两个紧邻块和若干个标准快组成。结合相似工程，机场线外径9m的盾构隧道管片形式为4+2+1分块，因盾构机姿态的不可预测性，导致封顶块的位置在实际拼装过程中不可预测，呈现随机性。但也有一定的规律，封顶块在圆周13个均匀分布的位置上随机出现，纵向螺栓对齐平行，且位置始终固定在圆周的13个位置。
4.2利用纵向螺栓固定槽道
设想设计出一种新型槽道，利用管片纵向螺栓固定，接触网吊柱及腕臂结构均保持不变，吊柱安装在新型槽道上。这个后置槽道的思路带来新的问题：（1）管片纵向螺栓的工况发生变化，原先只有静荷载，现需要考虑接触网传递过来的动荷载。（2）新型槽道只有2个固定点，与原先预埋在管片中的工况也有变化。（3）后期运营，如果接触网需要调整位置，如何拆卸纵向螺栓，会产生何种影响等。
4.3认证
根据《铁路产品认证管理办法》（铁科技[2012]95号）规定，国家对铁路产品认证采取强制性产品认证与自愿性产品认证相结合的方式。实行强制性产品认证管理的，依照国家有关强制性产品认证法律法规的规定执行。实行自愿性产品认证管理的，依照《铁路产品认证管理办法》的规定具体实施。实行自愿性产品认证管理的铁路产品认证采信目录，由铁路总公司制度、调整并公布。纳入强制性产品认证管理和列入采信目录的铁路产品，依法取得认证后，方可在铁路领域使用。
国家铁路局产品认证目录中，供电有16种；铁路总公司铁路专用产品认证采信目录中，供电有22种，较国家铁路局产品认证目录增加6种；自愿性认证目录中有9种。锚栓与槽道不在认证目录之列。
但是，考虑到新型槽道与管片纵向螺栓属于重要器材，建议认证，为今后推广使用提供技术支撑。
5、结论
通过对盾构隧道内接触网吊柱安装方式的分析，得出适用于上海机场线的结论：
（1）继续深化研究利用管片纵向螺栓固定新型槽道的方案。
（2）现阶段推荐采用全环预埋槽道方案，个别特殊地方采用力矩控制式胶粘型锚栓作为备选方案。
（3）利用管片纵向螺栓的思路可推广到悬挂隧道内通信、电力照明电缆等静态荷载。
参考文献
[1]Q/CR570-2017.电气化铁路接触网用力矩控制式胶粘型锚栓[S].北京：中国铁路总公司，2017.
[2]铁科技[2012]95号.铁路产品认证管理办法[S].北京：铁道部、国家认监委，2012.