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新型電纜槽模具綜合介紹

  目前,設計時速200km及以上客貨共線鐵路和客運專線鐵路(含高速鐵路)區間路基範圍內設置的電纜槽模具普通采用鋼筋混凝土綜合電纜槽,該電纜槽整體預製,通信信號電纜共槽,電力電纜分槽,中間采用隔板隔離,設置於路肩上。既有普速鐵路:主要采用直埋方式敷設光電纜,部分不具備直埋條件的地段采用SMC複合材料電纜槽或鋼筋混凝土電纜槽進行電纜防護,橋梁區段一般采用SMC複合材料電纜槽或鋼槽。“既有線綜合管溝建設方案及實施規劃研究”課題中研製了一種新型鐵路綜合電纜槽,該電纜槽采用新材料、新工藝,整體預製,使用年限長、強度高,可在既有線鐵路改造中使用,也適用於設計時速200km及以上客貨共線鐵路和客運專線鐵路。

1、設計思路和原則。根據鐵路的發展趨勢,結合當前鐵路電纜槽的應用經驗,在新型電纜槽的研究過程中,主要考慮以下原則和思路。

  (1)提高設計荷載。由於既有鐵路經曆多年運營和多次改造,線路兩側均已敷設了大量光電纜,且大部分鐵路路肩外移至防護柵欄,相關維護單位均要求電纜不得敷設於防護柵欄之外。在有砟軌道區段,線路大修時可能將軌枕、鋼軌堆放於電纜槽上,若電纜槽設計荷載不足,容易造成電纜槽損壞甚至損傷電纜。因此,新型電纜槽的設計荷載應滿足其在路肩上設置要求,不僅需考慮線路養護維修人員通行及放置小型養路機械的需求,還應考慮承載軌枕和鋼軌的重量。

  (2)提高設計使用年限。適當提高電纜槽的設計使用年限不僅可以減少線路改造時反複開挖電纜溝的次數,減小對鐵路運營的幹擾,還可與路基防護結構和排水結構的使用年限相匹配,有利於其同步更新改造。《鐵路混凝土結構耐久性設計規範》中對混凝土結構設計使用年限的要求如表1所示。

表1 鐵路混凝土結構設計使用年限

  由表1可知,電纜溝槽設計使用年限僅為30年,路基防護結構和200km/h及以上鐵路路基排水結構使用年限為60年。因此,新型鐵路電纜槽設計使用年限提高至60年有利於電纜槽與路基防護結構及路基排水結構同步安排更新改造,還可減少通信、信號、電力各專業更新改造反複開挖電纜溝的次數。

  (3)完善電纜槽和蓋板間的防鬆防盜設計。目前廣泛應用的電纜槽與蓋板之間未設置鎖扣類的防鬆、防盜裝置,蓋板較容易鬆開或被掀起,要實現防鬆、防盜隻能采取水泥砂漿封閉的措施,而電纜槽封閉後不利於電纜的維護和更換。因此,新型鐵路電纜槽需完善電纜槽和蓋板間的防鬆、防盜設計。

2、新型鐵路電纜槽材質的研究

  鋼筋混凝土材質的電纜槽主要通過使用更高強度等級的混凝土、加大鋼筋截麵、增加鋼筋保護層厚度等方式提高設計荷載和設計使用年限,並完善電纜槽和蓋板間的防鬆、防盜設計,但采用該方式致使電纜槽非常笨重,不利於運輸和施工安裝。本課題研究結合現狀和市場調研,借鑒複合材料的加工思路,研製了一種新型材料。該材料以特種高強水泥、石英粉、活性粉末和矽質材料為主材,以多種無機礦物纖維經嚴格配比後作為增強材料,並添加一定量的外加劑複合而成。該材料在纖維增強體高強水泥高密板材加工工藝基礎上,開拓性地引入造紙浸潤、抄取工藝,以及製藥企業的壓濾、脫水和二次粉碎工藝,並采用鋼鐵企業連鑄連軋工藝中連續模壓成型工藝。通過以上全新工藝,實現強度高、質量輕、抗滲、防火、高塑性等性能。

  由於新材料具備更為優良的抗滲、抗凍融能力,在電纜槽體中通過增加鋼筋以增加設計荷載時,不需要加厚鋼筋保護層就可實現不小於60年的設計使用年限。新材料的性能已通過第三方檢驗驗證。根據新材料的性能、主材和製作工藝,該材料命名為高強輕質水泥複合材料。普通混凝土(按C30強度等級考慮)密度約為2500kg/m3,高強輕質水泥複合材料密度不超過2300kg/m3,質量輕於混凝土。同時該材料強度高,經測試,20mm厚的高強輕質水泥複合材料板材可以達到60mm厚普通鋼筋混凝土板材的強度。

3、新型鐵路電纜槽模具結構設計

  新型鐵路綜合電纜槽模具結構的設計在充分借鑒鐵路工程建設通用參考圖《鐵路路基電纜槽》(通路[2017]8401)的基礎上,對電纜槽的型號、結構尺寸以及防鬆防盜設計等多方麵進行了改進。

3.1電纜槽模具型號

  新型鐵路綜合電纜槽模具根據既有鐵路的現狀、站間距和車站規模等因素分為多種型號,便於不同地段根據實際情況選用適用的型號,在滿足現場使用條件的前提下減小現場施工安裝的難度。圖1為I型鐵路綜合電纜槽斷麵圖。

圖1 I型鐵路綜合電纜槽斷麵

  I型鐵路綜合電纜槽模具適用於區間路基地段; II型鐵路綜合電纜槽模具適用於中小規模車站站內路基地段,與I型槽相比電力電纜槽尺寸不變,通信信號電纜槽寬度增加到450mm;I型鐵路綜合電纜槽適用於較大規模車站站內路基地段,與I型槽相比電力電纜槽尺寸不變,通信信號電纜槽寬度增加到550mm。

3.2電纜槽模具結構尺寸

  新型鐵路綜合電纜槽采用通信信號電纜共槽、電力電纜分槽,中間用隔板隔離的結構形式。為提高電纜槽的設計荷載,槽體內增加鋼筋,鋼筋經過鍍鋅防腐處理;為提高設計荷載同時不影響電纜槽容量,新型鐵路綜合電纜槽稍微降低槽體高度並將通信信號電纜槽適當加寬;為減輕電纜槽整體重量,便於運輸和施工安裝,非承重部分做成凹麵,如圖2所示。

圖2 鐵路綜合電纜槽結構

4、總結

  既有普速鐵路沿線敷設有大量直埋路內外光電纜,在鐵路的更新改造施工中,挖斷在用光電纜將對鐵路運輸造成重大影響。采用新型鐵路綜合電纜槽可有效減少電纜溝反複開挖的次數,也可大大減少開挖電纜溝的施工配合及安全防護成本。

  新型鐵路綜合電纜槽采用高強輕質水泥複合材料,使用年限長達60年,強度高、重量輕,設計荷載較大,可承受線路大修時堆放於電纜槽上的軌枕、鋼軌的重量,並進行了較為完善的防鬆防盜設計。按照鐵路技術改造的經驗,由於各專業更新改造周期不一致, 既有普速鐵路平均每5年進行一次技術改造,在高強輕質水泥複合材料電纜槽使用年限內大約需要進行12次電纜溝開挖。高強輕質水泥複合材料電纜槽的一次投資成本約等於9次電纜溝開挖的成本。因此,在既有普速鐵路建設高強輕質水泥複合材料電纜槽具有較高的必要性、可行性和經濟性。


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