沪杭高速铁路综合接地系统施工方案研究

何建林

(沪杭铁路客运专线股份有限公司，上海 200237)

1 概况

沪杭高速铁路于2009年4月开工建设，正线长度约160 km，设计时速350 km。本段线路上海虹桥站至杭州东站正线桥梁占本次新建线路总长度的90.3%。

沪杭高速铁路站前工程自开工建设以来，公司一直十分重视全线综合接地系统的建设工作，结合通号［2009］－9301号通用图组织召开了综合接地技术专题交底、培训会以及全线的站前站后技术交底会等，为规范沪杭高速铁路综合接地系统的工程实施和监理，确保350 km/h高速铁路综合接地系统的技术性能，对满足全线电子、电气设备安全可靠运行和人身安全防护方面提出了具体的实施要求。

综合接地系统采用沿铁路全线上、下行敷设2根贯通地线方式，正线贯通地线采用截面为70 mm2的耐腐蚀并符合环保要求的导电高分子铜缆。与沪杭高速铁路衔接的上海南联络线和笕桥联络线、虹桥动车走行线、101专用线，贯通地线采用截面为35 mm2的耐腐蚀并符合环保要求的导电高分子铜缆。

2 具体做法

2.1 路基

2.1.1 路基地段贯通地线埋设

(1)一般路基地段沿线路两侧各设1根贯通地线，位于通信信号电缆槽外侧内壁正下方的基床底层中，接地装置充分利用接触网支柱基础。

(2)路堤、土质及软质岩路堑地段的贯通地线埋深距基床底层顶面－30～－40 cm处;硬质岩路堑地段，将贯通地线埋设于通信、信号电缆槽下约20 cm，沟中回填细粒土。

(3)有声屏障及桥、隧之间短路基地段的贯通地线敷设在通信信号电缆槽内，并采取砂防护措施。

(4)贯通地线纵向通过手孔时，应从手孔下约20 cm通过，在手孔施做时，应避免机械对贯通地线的损伤。纵向通过涵洞时沿涵洞顶呈蛇形通过，并采用10 cm厚的细砂作为保护层。桥梁、路基过渡段处，需将贯通地线从两侧分别引入桥台尾路基两侧通信、信号电缆手孔中进行连接;隧道、路基过渡段处，贯通地线通过隧道洞门外通信、信号手孔相连。

2.1.2 分支引接线的埋设

(1)至通信信号电缆槽的分支引接线埋设

贯通地线通过分支引接线侧向水平引至路基边坡，沿护肩底以及电缆槽底引入电缆槽靠线路侧内壁位置，与电缆槽靠线路侧内壁预留的接地端子引接线相连接。

路基地段通信信号电缆槽侧壁预制接地端子应与接触网支柱同坐标;由地下贯通地线引出的分支引接线，应在通信信号电缆槽外分别与接触网支柱基础接地端子和电缆槽侧壁预制接地端子尾端连接线相连接。

(2)至电力电缆槽的分支引接线埋设

贯通地线通过分支引接线侧向水平引至路基边坡，沿边坡往下从侧沟底部穿过至电力电缆槽与电力电缆槽靠线路侧内壁预留的接地端子引接线相连接。

分支引接线以1 000 m间隔设置，小于1 000 m的路基不考虑，大于1 000 m的路基等分设置，间隔以不大于1 000 m为原则;接地端子及分支引接线应选在电力手孔处。

2.1.3 贯通地线的主要埋设工序和工艺

(1)路堤、土质及软质岩路堑地段

路基填筑并压实至高于贯通地线埋设深度约60 mm的同时，预留出60 mm深、宽度略大于贯通地线直径的“小槽”，以敷设贯通地线;先向“小槽”内回填40 mm厚粒径不大于5 mm的土壤，敷设贯通地线，再次回填40 mm厚粒径不大于5 mm的土壤后，进行人工夯实;人工夯实后，必须在“小槽”上方覆盖厚度不少于100 mm、粒径不大于5 mm的土壤，才能进行正常的路基填筑和机械压实作业。

贯通地线的分支引接线采用与贯通地线相同的工序和工艺埋设，施工边坡防护前，将引接线埋设于边坡防护层下并与灌注在电缆槽中的接地端子引接线连接。

(2)硬质岩路堑地段

在硬质岩路堑地段切割安装电缆槽时，同时切割0.2 m×0.2 m的小槽，铺设贯通地线，槽内回填细粒土并人工夯实;在需要横向连接的位置，同时横向切割出0.2 m×0.2 m的小槽，铺设横向连接线，槽内回填细粒土并人工夯实。

(3)桥隧之间短路基地段(不大于30 m)

贯通地线直接敷设在电缆槽内，在水平和高程方向与两端桥隧结构物内贯通地线顺接。

2.1.4 两侧贯通地线间的横向连接

(1)长度超过1 000 m的路基地段，每间隔500 m左右将上下行贯通地线连接1次。

(2)长度为500～1 000 m的路基地段，在路基段中间将上下行贯通地线连接1次。

(3)长度小于500 m的路基地段，不考虑贯通地线的横向连接。

(4)横向连接线的规格、埋设深度、埋设工序及工艺与贯通地线相同。

2.1.5 路基地段接地极、接地端子设置等

(1)路基地段利用接触网支柱基础作为接地极使用。在施作接触网支柱基础时，在基础向小里程方向侧面预制接地端子，接地端子的连接钢筋要求与基础内结构钢筋可靠焊接;接地端子供轨旁设备及无砟轨道板等设施接地，并通过不锈钢连接线与电缆槽内接地端子连接。

(2)在通信信号电缆槽内侧壁预制接地端子，接地端子尾端与贯通地线分支引接线压接，设置里程与接触网基础中心里程相同，供基础连接及通信信号轨旁设备接地;在设置分支引接线的电力电缆槽侧壁预制接地端子，供电力设备接地。

(3)接触网支柱基础上的接地端子采用桥隧型接地端子，电缆槽内的接地端子采用路基型接地端子。

(4)安装在电缆槽内的接地端子有条件时应直接灌注在电缆槽侧壁上，为方便电缆槽预制，也可在槽壁上预留或后钻孔径不小于80 mm的圆孔，将接地端子以1∶2水泥砂浆或膨胀水泥砂浆固定在孔内，接地端子应在现场集中安装或在出厂前安装在电缆槽上。

(5)在工程允许的情况下，接地端子也可根据设备、设施的接地需要来确定预埋的里程，以达到最佳接地性能并方便工程实施和管理。

2.1.6 路基地段声屏障综合接地

(1)钢筋混凝土声屏障单元板顶部设置纵向接地钢筋，贯通整个单元板，纵向接地钢筋外缘距离混凝土表面不大于70 mm;单元板两端纵向接地钢筋处设置接地端子。

(2)在声屏障单元板一端的基础内预埋接地端子，并通过结构钢筋与上部的纵向接地钢筋连接。在基础内通过连接钢筋将接地端子与基础锚杆连接(接地极)，以增强接地效果。

(3)声屏障与贯通地线T形连接根据声屏障设计结构确定，原则上T形连接间距应不超过100 mm。

2.2 桥梁

2.2.1 桥梁地段贯通地线

贯通地线铺设在两侧的通信信号电缆槽内，并采取沙防护措施，接地装置充分利用桥墩基础设置。综合接地均采用桥隧型接地端子。接地端子直接浇筑在混凝土结构内，表面与结构面齐平，并做好端子头部的防护措施。

2.2.2 桥梁体接地设置

(1)无砟轨道桥梁接地设置要求:应在梁体上表面(或防水层的保护层)设纵向接地钢筋，纵向接地钢筋设于防撞墙下部和上、下行无砟轨道板间的1/3和2/3处并贯通整片梁;轨道板间的纵向接地钢筋距混凝土表面的距离应小于100 m，并与梁端的横向结构钢筋连接。

(2)有砟轨道桥梁接地设置要求:应利用梁端的横向结构钢筋作为接地钢筋并与梁底的接地端子连接，道砟厚度小于0.3 m的梁体上表面适当位置处应设纵向接地钢筋。

2.2.3 桩基础桥梁接地设置

(1)在每根桩中应有1根通长接地钢筋，桩中的接地钢筋在承台中应环接，桥墩中应有2根接地钢筋，一端与承台中的环接钢筋相连，另一端与墩帽处的接地端子相连，以上接地钢筋均可用桩、承台、桥墩中的结构钢筋;

(2)在每个桥墩垂直于线路方向的小里程侧面、距地面－10 cm处，设1个不锈钢接地端子(水中墩除外)，供测试用。

2.2.4 桥梁地段声屏障综合接地

(1)钢筋混凝土声屏障单元板顶部设置纵向接地钢筋，贯通整个单元板，纵向接地钢筋外缘距离混凝土表面不大于70 mm。

(2)在声屏障单元板一端的基础内预埋接地端子，并通过结构钢筋与上部的纵向接地钢筋连接。在基础内通过结构钢筋将接地端子与接地钢筋网连接。

(3)声屏障通过梁体上部的横向接地钢筋与贯通地线实现单点T形连接，连接点应统一选在桥梁体一端。

2.2.5 其他

(1)跨线桥、涵在墩内及梁体内设纵、横向接地钢筋，通过桥墩下部外联接地端子与线路两侧贯通地线相连接;桥台墩体内设置接地钢筋，桥台面接地钢筋参照桥梁体的接地设置要求实施。

(2)框架桥的梁部需采取接地措施，下部侧墙可不接入综合接地系统。

(3)桥墩、梁体、承台及桩基础中用于接地的非预应力结构钢筋之间均要求可靠焊接，保证电气连接。

(4)每孔梁端截面的接地端子组设在桥梁小里程一端，横向接地钢筋A1、A8均需和梁顶纵向钢筋A4在梁两端焊接。

2.3 车站范围综合接地技术要求

2.3.1 车站咽喉区路基地段贯通地线埋设

(1)贯通地线埋设于干线电缆槽下方，施工工艺要求与区间路基地段相同。

(2)每个接触网支柱处的通信信号电缆槽内设置2个路基型接地端子，端子间隔0.5 m，供与接触网支柱基础连接及轨旁信号等设备接地。

(3)车站咽喉区进站、出站信号机位置处的电力电缆槽侧壁分别设置1个路基型接地端子，供电力设施接地。

(4)每个接触网支柱基础上预置2个桥隧型接地端子。供轨道板及附近金属设施就近接地。

2.3.2 车站咽喉区路基地段分支引接线

车站咽喉区路基地段分支引接线的埋设工艺及要求同区间路基地段，详细方案参见路基综合接地。

2.3.3 站台区综合接地方案

(1)贯通地线及分支引接线的敷设

站台范围内的贯通地线与咽喉区贯通地线同径路敷设，自站台墙一侧贯通整个站台，在站台两端与咽喉区贯通地线相接。

分支引接线约每100 m设置1处，一端与贯通地线C形压接，另一端与站台墙内侧预留的接地端子栓接。

(2)接地钢筋及接地端子设置

在站台墙内，站台面上层靠线路侧60 cm范围内的纵向结构钢筋需接入综合接地系统，以解决车－地间的跨步电压。通过站台墙内的部分横向、竖向结构钢筋将其连接起来，约100 m分段，并接入综合接地系统1次。每个用于接地的竖向结构钢筋下端连接1个桥隧型接地端子。端子孔朝向贯通地线，供站台墙内接地钢筋与贯通地线的连接。不敷设贯通地线的站台墙，可不设该接地端子及竖向接地钢筋。

当正线为无砟轨道区段或线间有客车上水设施等金属物时，在线间敷设1根镀锌扁钢(规格50 mm×4 mm)，将线间接触网基础的接地端子等电位连接，无砟轨道板及相关金属设施的接地均可就近与扁钢连接。

(3)接触网基础接地

侧线铺轨前，在线间碎石层下方敷设镀锌扁钢(规格50 mm×4 mm)，将接触网基础上的接地端子与站台墙靠钢轨侧预留的接地端子连接起来。

当正线为无砟轨道区段或线间有客车上水设施等金属物时，在线间敷设1根镀锌扁钢(规格50 mm×4 mm)，将线间接触网基础的接地端子等电位连接，无砟轨道板及相关金属设施的接地均可就近与扁钢连接。

(4)信号楼(或综合站房，下同)等建筑物接地与综合接地系统的等电位连接

距铁路20 m范围内铁路建筑物的接地装置应与综合接地系统的贯通地线可靠连接。贯通地线在信号楼上、下行两端应分别与其环形接地体连接，每端设2根连接线，2根连接线的间隔为2～3 m。其他建筑物的地网应与贯通地线可靠连接。

与接地网连接的接地干线，可用铜排或热镀锌扁钢埋地敷设，铜排的截面积不小于50 mm2，热镀锌扁钢的截面积不小于200 mm2。厚度均不小于4 mm。

2.3.4 其他接地

站台范围内的金属雨棚、支柱等接入信号楼或站房共用接地系统，按照原有车站综合防雷接地系统设计的专业分工完成设计、施工。

2.4 无砟轨道综合接地方案

(1)无砟轨道板的接触网闪络保护接地应充分利用轨道板结构钢筋，并在结构物内预埋接地端子。

(2)原则上按每100 m与线路两侧预埋的接地端子单点T形连接，从而实现与贯通地线的连接。

(3)每100 m段落内的轨道板之间进行等电位连接。T形连接及等电位连接均采用不锈钢连接线。

(4)无砟轨道接地参考通线(2008)2301号《时速300～350 km客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道》。

2.5 工艺要求

(1)接地端子应直接灌注在电缆槽或其他混凝土制品中。接地端子采用不锈钢制造，按照IEC 62305－3的规定，不锈钢材料的成分应满足:Cr≥16%、Ni≥5%、Mo≥2%、C≤0.08%，如 GBOOCr17Ni14Mo2。接地端子的端子孔规格为M16，并应配置防异物堵塞的孔塞，方便开启。

(2)接地连接线宜采用不锈钢连接线，由钢丝绳、2个线鼻以及2个配套的防盗螺栓(每个螺栓上应配2个平垫圈和1个弹簧垫圈)组成。钢丝绳采用直径不大于1 mm的不锈钢丝制造，总截面不小于200 mm2(Ik＞25kA)或120mm2(Ik≤25kA)。线鼻与钢丝绳的连接处应能承受5 kN的拉力且3 min不得松动和断股。如接地设备有特殊规定，应根据相关设备要求选用接地连接线。

(3)贯通地线的接续和“T”形分支引接，采用铜质“C”形压接件进行连接，贯通地线与接地端子间的连接采用压接并栓接。压接压力不小于120 kN，并且地下连接处应采取防腐措施。

(4)桥墩、桩基础、承台、梁体内等用于接地的钢筋间应采用搭接焊工艺。焊接要求:双边焊搭接长度不小于55 mm;单边焊搭接长度不小于100 mm;焊缝厚度不小于4 mm。钢筋间十字交叉时采用直径14 mm(Ik≤25 kA)或16 mm(Ik＞25 kA)的“L”形钢筋进行焊接(焊接长度同前)。

(5)对施工中外露的接地钢筋进行防腐处理，采用外涂沥青，外包聚氯乙烯，聚苯乙烯带的方式。安装有避雷器的接触网支柱，通信、信号等弱电系统设备不与其共用接地点，强、弱电设备接地点间隔要求不小于20 m。

3 结语

沪杭高速铁路综合接地系统路基、桥梁、站房等施工按照上述方法基本完成，经全面测试桥梁段接地电阻小于10 Ω，路基地段基本小于1 Ω，满足四电系统集成对于综合接地系统的要求，实现了全线电子、电气设备安全可靠运行和人身安全防护方面的需求。

对于综合接地能否建好关键是站前施工单位接地端子的预埋是否按照标准，对于桥、路基地段综合接地系统的核心问题是非预应力钢筋、接地端子、接地极之间的连通，以及连接钢筋、贯通地线的防腐处理和连接的焊接技术。

综合接地系统是客运专线尤其是350 km/h高速铁路站后设备稳定、可靠工作的基础和防雷工程的前提，综合接地系统的工作优良与否直接影响了客运专线能否安全、可靠、稳定的运营。因此，必须从源头上高度重视综合接地系统的施工，确保各项指标满足设计要求。

［1］铁道部经济规划研究院.通号［2009］—9301号 铁路综合接地系统通用参考图［S］.北京:2009.

［2］中华人民共和国铁道部.铁集成［2006］220号 客运专线综合接地技术实施办法(暂行)［S］.北京:2006.

［3］中华人民共和国铁道部.铁建设［2007］39号 铁路防雷、电磁兼容及接地工程技术暂行规定［S］.北京:2007.

［4］中华人民共和国铁道部.铁运［2006］26号 铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见［S］.北京:2006.

［5］铁道部工程设计鉴定中心.鉴信［2007］96号 铁路防雷、接地工程设计专业分工及研讨会议纪要［S］.北京:2007.

［6］刘立峰，周南骏.武广铁路客运专线综合接地标准化设计［J］.铁道标准设计，2010(1):169-172.

［7］刘洋，赖紫辉.武广铁路客运专线无砟轨道路基工程接口设计［J］.铁道标准设计，2010(1):192-196.