高速铁路桥梁地段综合接地系统工程设计的探讨

铁道通信信号

RAILWAY SIGNAI丄ING & COMMUNICATION

January 2020

Vol. 56 No. 1

高速铁路桥梁地段综合接地系统工程设计的探讨

关怀君

合新建安庆至九江铁路实绩•针对高速铁路桥梁地段综合接地系统在工程设计过程中

摘要：结

的设置原则、设计方案，及施工配合过程中遇到的问题.探讨解决方案。

关键词

：高速铁路；桥梁地段；综合接地；设计方案

Abstract ： The setting principle, design scheme and the problems encountered in the construction

of the comprehensive grounding system for the high-speed railway bridge section of the newly- built Anqing-Jiujiang railway are discussed and solutions are explored.

Key words： High-speed railway； Bridge section； Comprehensive grounding； Design scheme DOI： 10. 13879/j. issnl000-7458. 2020-01. 19334

随着我国高速铁路网建设的加快，机车牵引功 率加大、行车密度也不断提高。在降低钢轨电位、 接触网闪络保护、设备等电位接地、接触网防雷等 方面，综合接地系统起到了重要作用。综合接地系 统是以在铁路两侧敷设的贯通地线为接地干线，将 铁路沿线各专业电气、电子信息设备•建、构筑物 内结构钢筋和金属构件等，以等电位连接的方式连 接成一体的共用接地系统，用于保证人身安全和设 备正常运行。随着社会经济发展，造价相对高昂的 跨既有公路铁路桥梁在铁路线路总长中占比越来越 大，甚至超过70%以上，因此桥梁地段的综合接3 2*

地系统在整个综合接地系统中.起到了举足轻重的 作用。本文结合新建安庆至九江铁路线，针对桥梁 地段综合接地系统在工程设计过程中的解决方案， 以及在施工过程中遇到的问题进行探讨。

桥梁地段综合接地工程主要包括：贯通地线的 敷设、桥墩基础接地体和梁上接触网闪络保护接地 装置的设置。现结合安九铁路的典型特点，重点对 桥墩、梁体综合接地.以及桥上电缆槽内贯通地线 的敷设、接地端子设置及接地装置之间的等电位连 接方案进行探讨。

1

关怀君：中铁第五勘察设计院集团有限公司工程师102600

北京

收稿日期：2019-06-25

桥梁综合接地系统结构

桥梁一般由桥墩与梁体两部分构成。桥墩根据

参考文献

speed railway[J]. IEEE Transactions on Power Deliv ery， 2011, 26(3): 1803-1810.

[4]

陈纪纲，许晓蓉.日本北海道新十线牵引变电所特点及 启示[J].电气化铁道，2018(03) :21.

[5] 李宏博，李卫国，李景禄，等.变电站二次系统雷电侵入

波的防护[J].电磁避雷器，2008(4): 33-38.

[6]

安英霞.避雷器在牵引变电所的应用探讨[J].中国铁

[1 ] Aria H. Watanabe I. Motoyama H. et al. Calculation

model to evaluate effects of lightning protection meas­ures on railway signaling equipment[C]//2011 Inter­national Symposium on Lightning Protection (XI SIP DA). Fortaleza* Brazil： [s.n.]. 2011： 247-250.

[2]

Taniguchi S，Tsuboi T，Okabe S，et al. Improved method of calculating lightning stroke rate to large — .sized transmission lines based on electric geometry model[J]. IEEE Transactions on Dielectrics and Elec­trical Insulation, 2010» 17(1)： 53-62.

路，2015(9): 70-72.[7]

张志宏.雷电的二次效应及防护措施[J].机场建设，

2000,28(3)： 12-13.

[8]

ffl志岗，李建明，文丽，等.二次系统防雷接地特性现场

测试方法研究[J].电气技术，2013(4): 33-36.

(责任编辑：温志红)

[3] Wu G N» Gao G Q» Dong A P, et al. Study on the

performance of integrated grounding line in high ~

20

RAILWAY SIGNALLING

COMMUNICATION Vol. 56 No. 1 2020

结构不同可分为明挖基础桥墩及桩基础桥墩；梁体 大致分为箱梁、T梁等，目前高速铁路正线桥梁常 采用箱梁结构。在桥梁地段综合接地系统实施过程 中，选取桥墩、梁体中的非预应力结构的钢筋通过 焊接相连通，这些钢筋结构成为一个整体，并在综 合接地系统中起到泄流作用。贯通地线在整个接地 系统中起到承上启下的作用.需要接地保护的设备 通过接地端子与贯通地线相连接，贯通地线则与上 述的结构钢筋相连，使整个接地系统成为一个等电 位系统，实现桥梁地段设备等电位接地、接触网防 雷、闪络保护等功能。1.1桥墩综合接地

1.1.1明挖基础桥墩接地

明挖基础桥墩结构分为基底、墩身及墩帽三部 分。在基底底面距离地面高度不大于70mm处设 置一层lmXlm的钢筋网布满基底截面，钢筋网 十字交叉节点以L型焊接；墩身内选取2根竖向 钢筋，一端与基底内的钢筋网L型焊接，另一端 与墩帽处的接地端子搭接焊相连接；墩帽处在大里 程侧立面设置2个接地端子，用于与梁体内的接地 系统相连接。墩身下部距离地面不大于200 mm的 位置设置一处接地端子，便于施T及维护过程中接 地电阻的测试，或作为电阻达不到要求需由人丁.接 地体连接时使用。明挖基础桥墩的综合接地示意图 详见图1。

接地端子

r搭棬g _

rF

墩身接地钢筋

中心

,地端子/用于接地i!(试

3

—

S

屮A

3-K

1-i

M

K-

图1

明挖基础桥墩综合接地示意图

1.1.2粧基础桥墩接地

桩基础桥墩结构分为基桩、承台、墩身及墩帽 4部分。在每根基桩中选取1根通长的结构钢筋作 为接地钢筋；承台与基桩内的通长接地钢筋有多处 连接点，每处连接点之间通过在承台中设置环形结 构钢筋L型焊接连通；墩身内选取2根竖向接地 钢筋，一端与承台内的环形结构钢筋网L型焊接， 另一端与墩帽处的接地端子搭接焊相连接；墩帽处 在大里程侧立面设置2个接地端子，用于与梁体内 的接地系统相连接。墩身下部距离地面不大于 200 mm的位置设置一处接地端子，便于施工及维 护过程中接地电阻的测试，或作为电阻达不到要求 需由人工接地体连接时使用。桩基础桥墩的综合接 地示意图详见图2。

接地端〒

幅B搭桂焊

接地钢筋

墩

身墩身

中心线

地于端接

L焊接

承台环形结构钢筋

基桩

od

be

m

Pp\\图2

桩基础桥墩综合接地示意图

1.2梁体综合接地 1.2.1箱梁接地

箱梁的接地部位分为3部分：防护墙、梁上表

层及梁体。

每块防护墙内靠近墙体上表面设置一条纵向钢

筋.贯通整片墙体，通过连接钢筋与梁上表层的纵 向接地钢筋L型焊接。

梁上表层内设置纵向接地钢筋，贯通整片箱

梁，纵向接地钢筋距混凝土表面小于100 mm。在 梁体两侧防护墙下部，设置2条纵向接地钢筋与防 护墙内的横向钢筋相连，在无砟箱梁的上下行轨道

21

铁道通信信号2020年第56卷第1期

板间的1/3和2/3处各设置1条纵向接地钢筋，或 在道砟厚度小于0. 3 m的有砟箱梁上设置1条纵向 接地钢筋。纵向接地钢筋需与箱梁梁体结构内固有 的横向结构钢筋L型焊接。

梁体下部与墩帽连接处设置2个接地端子，在 梁体内设置连接钢筋，将横向结构钢筋与梁体下部 接地端子相连。梁体下接地端子还需通过不锈钢连 接线与墩帽的接地端子相连.将桥墩与梁体接地系 统连接成为一个整体。箱梁梁体的综合接地示意图 详见图3。1. 2. 2 T梁接地

T梁的接地为2部分：梁上表层及梁体。梁上表层内设置纵向接地钢筋.距混凝土表面

小于100 mm,在道昨厚度小于0. 3 m的有昨箱梁 上桥面湿接缝两侧设置2条纵向接地钢筋，纵向接 地钢筋与T梁结构内同有的横向结构钢筋L型焊接。

梁体下部与墩帽连接处设置4个接地端子，在 梁体内设置连接钢筋，将横向结构钢筋与梁体下部 接地端子相连。梁体下接地端子还需通过不锈钢连 接线与墩帽的接地端子相连，将桥墩与梁体接地系 统连接成为一个整体。T梁综合接地示意图详见 图4。

1.3接地端子设置

除上述墩帽、墩身及梁体处设置的便于连接钢 筋或不锈钢连接线焊接的构成综合接地系统的接地

防护墙纵向接地钢筋

无砟轨道板

扪处

^

丨識

线

II

梁体纵向接地钢筋

墩身中心线

图3

箱梁综合接地示意图

盤

通信倍号电缆擠

线接地端f

梁体上表层纵向接地钢筋（端部结构钢筋）

电力槽

接触网支柱

一

著義

一

Imm

连接钢筋

h-

-

I不锈钢连接线

搭接焊桥墩

搭接焊

i连接钢筋

搭接焊预埋钢板

与锚拴柱可*焊接

预埋钢板与锚栓柱可靠捍按

图1 丁梁综合接地示意图

RAILWAY SIGNALLING &■ COMMUNICATION Vol. 56 No. 1 2020

端子外，还需在桥梁上设置一些便于设备等电位接 地使用的接地端子。

一

般在每片梁体顶部距离起点

侧500〜750 mm位置，分别在两侧信号电缆槽底 部、防护墙靠线路侧、桥护栏处设置接地端子，接 地端子与贯通地线或横向结构钢筋可靠连接。1.4贯通地线设置

贯通地线沿桥纵向敷设，通过分支引接线与信 号电缆槽底部的接地端子连接，信号电缆槽内接地 端子还需与梁体内横向结构钢筋可靠连接，实现贯 通地线与整个桥梁接地体的连接。

桥梁采用整体桥面布置时，贯通地线埋设于通 信信号电缆槽下方防水保护层内，通过防水保护层 进行物理隔离防护；桥梁采用外挂隔板电缆槽时， 将贯通地线敷设于分隔的小槽内，与通信信号电缆 分槽敷设，通过电缆槽隔板与通信信号电缆进行物 理隔离防护；在桥梁伸缩缝处，贯通地线需采用橡 胶套管防护。

2施工配合中遇到的问题及解决方案

贯通地线在整个综合接地系统中起到承上启下

的重要作用，而桥梁地段贯通地线的敷设涉及信 号、桥梁等各专业接口问题。下面结合安九铁路综 合接地系统实施过程中，丁梁贯通地线敷设的一个 典型事例，进行方案分析。

现阶段，各项目综合接地系统均参照通号 (2016) 9301《铁路综合接地系统》图进行设计及 施工。根据此参考图，T梁区段信号电缆槽，采用 复合材料（SMC)隔板电缆槽，贯通地线敷设在 两侧通信信号槽里的独立小槽内。而桥梁专业 2017年关于T梁的通用图中未单独设置贯通地线 敷设槽道。为实现贯通地线与通信信号电缆的物理 隔离，在工程设计中.提出2种解决方案。2. 1

方案一

参考隧道内电缆槽贯通地线的防护措施，在T 梁通信信号槽内底部靠近线路侧的边角处，凿毛混 凝土面.截面为边长〇.〇75m的等腰直角5角形， 并涂刷界面剂，再用水泥砂浆，灌封贯通地线。其 中：水泥砂浆，每延米按5.63 Xm3考虑（含线路 两侧）；涂刷界面剂.每延米按〇.3m2考虑（含线 路两侧）。

2.2方案二

在人行道U型槽内设置SMC隔板.隔板距U 形槽底部上表面净深不小于20mm,宽度与电缆 槽同宽。如图5所示。

综上所述.方案一虽能达到较好的物理隔离防

护效果，但需在电缆槽中凿毛混凝土面，人工费较 高且施工周期长。而方案二的可操作性强，实施简 单且便丁运营后维护，结合目前铁路项目的建设周 期要求以及节省投资等方面的考虑，建议在T梁 地段电缆槽内贯通地线按方案二敷设。

3结束语

在桥梁综合接地施T_过程中，桥墩及梁体应充

分利用桥梁结构物（梁体、墩帽、墩身、承台、基 础桩等）中的非预应力结构钢筋作为接地钢筋.利 用每孔梁端部的横向接地钢筋实现两侧贯通地线的 横向连接。在每跨梁底部、顶部、桥墩墩帽以及非 水中桥墩的下部设置接地端子。接地端子应与桥墩 和梁体内的接地钢筋焊接，将建、构筑物接地装置 等电位连接起来。桥梁综合接地系统应与桥梁工程 同步施工，并确保系统对地电阻<10。

参

考

文

献

[1]

国家铁路局.TB1062卜2014.高速铁路设汁规范[S].北

京：中国铁道出版社，2014.

[2]

国家铁路局.TB1007-2017.铁路信号设计规范[S].北

京：中国铁道出版社，2017.

[3] 张锐.杨岗.刘立峰.余颜丽等.铁路综合接地和信号设

备防雷系统T.程设计指南[M].北京：中国铁道出版 社，2018,10.

(责任编铒：张利）

23