武广高铁为我国中南地区丘陵地段修建的以350km/h为设计速度目标的高速客运铁路，正线隧道比例达23％，且均为双线隧道，需特别考虑隧道内机车风动效应对接口设计的影响。300km/h及以上的高铁接触网隧道内结构件与隧道连接的固定方式，由于隧道内高速运行时的空气动力荷载、压力波变化和高速接触网系统性能需求的原因，必须耐受数倍于常规荷载的多方向荷载强度要求、疲劳振动要求、耐火防火安全性能要求，并满足接触网技术性能至关重要的精确安装调整条件和兼顾土建预埋施工工艺。因此，相应的接口设计方案与常规隧道接触网接口设计大为不同。隧道内以及隧道口附近空间区域内的相关实施技术方案包括工艺和工装设备的配套研究，成为高铁工程的关键内容之一。接口工程设计不当，除增加工程的投资和施工难度以外，还将留下施工和未来运营的安全隐患。
2.2.5.1 隧道区段的相关接口工程
该区域的接口工程的内容有通信信号、电力、接触网专业综合接地及接触网专业的防闪络接地设置，包括隧道综合洞室处过轨线缆槽、隧道专业实施接触网预留槽道及其加固等。
1）隧道内专业预留工程
电气化接触网接口及安装工程实施完成后的实景效果，如图2.10。
图2.10 隧道内安装的电气化工程专业设施
图2.11为隧道内综合洞室过轨线缆槽预留方案。
图2.11 隧道内综合洞室过轨线缆槽预留方案
2）隧道口附近的专业预留工程
如图2.12，主要有电缆沟、接触网设施、通信和信号电缆设备。
图2.12 隧道内电缆沟和隧道口附近的接触网设施设备
2.2.5.2 隧道接口方案的技术研究
根据负荷特点和工程难点分析，提出了隧道接口方案中关键的接触网专业工程预留接口方案需专门研究。根据武广高铁修改初步设计鉴定意见，“十六（二十二）与隧道相关专业进一步研究隧道内预埋接触网连接件的可行性及预埋方案”，以及2005年11月18日《武广高铁隧道内接触网基础预留问题研讨会会议纪要》，铁四院隧道专业与接触网专业，联合隧道施工单位，对隧道内预埋接触网连接件的可行性及预埋的接口技术方案进行了深入研究。
武广高铁工程的接触网隧道相关方案研究涉及的关键问题包括350km运行时速的隧道内接触网计算工况的确定、接口预埋工程（包括平面布置方案、接触网正馈线安装方案）。
1）350km/h运行工况的研究
根据国外高速铁路试验研究的相关数据，机车速度到250km/h时，应考虑至少41m/s的风速。据欧洲、日本的风洞试验数据和调研分析，在隧道内考虑20m/s风速的荷载校验长期疲劳强度，同时满足列车通过时有可能产生的最大风速荷载49m/s，而且隧道内机车通过产生的风压方向是不确定的，成湍流分布。
欧洲铁路过去20年来的隧道事故引起各国对铁路隧道安全性的高度重视。2005年6月颁布的TSI（欧洲铁路运营兼容性指令）中的SRT（铁路隧道安全法规）文件规定，欧洲新建和提速改建铁路隧道必须重点防范火灾，要求所有隧道内的设计和材料应使用阻燃、防止火灾蔓延、低烟、无毒气的物质。对于长度大于5km的隧道，应能保证火灾发生后15min的列车运行能力。自此，欧洲铁路规定了今后的新建隧道内禁止采用后钻孔使用化学物质锚栓的方案，对于施工时未满足误差要求而采用后钻孔进行补救，或无法进行预留的盾构结构等特殊情况，也要求采用安全的安卡锚栓，并进行特殊的衬砌表面外部加强设计，确保运营后，其产生的震动等不破坏隧道衬砌，产生裂纹。
接触网荷载分析是根据当时国际工程项目经验，取最大结构设计风速49m/s检算强度和疲劳，以此校验计算每个连接螺栓处的最大拉力和剪力要求，相应地，隧道专业根据该荷载要求与吊柱底板螺栓分布进行隧道衬砌加强设计。同时需充分考虑脉动风压对结构的不利影响，按照20m/s风速计算校验疲劳振动的荷载，隧道衬砌的设计也需要满足以上荷载时的强度和振动要求。在此基础上进行接触网基础的预留设计。
特别值得关注的是，在2009年铁道部组织的武广高铁工程动态验收和科学试验过程中，有关隧道气动效应的测试数据表明，“（单列）动车组以350km/h速度级通过时，测得的隧道内列车风最大值为42.5m/s”，相当于极限状态的设计值有可能达到55m/s。如果考虑隧道内动车组以350km/h速度在隧道内交会，则实际等效风速还将进一步加大。这证明了设计初期的2006年，采用最大结构设计风速49m/s的取值其实并不保守，而是非常接近实际工况的合理值。
另外，350km/h高铁最大外轨超高达170mm，为适应不同工况下接触网的安装精度要求，尤其是关节及下锚安装，曲线上接触网吊柱安装，需在距隧道中心线0～300mm提供可调整范围，才能保证正常安装结构，减少特殊设计。
2）隧道结构和接触网基础螺栓最大受力荷载分析
根据荷载要求及吊柱底板螺栓分布，计算分布间距400mm的每个接触网基础螺栓处的最大拉力和剪力动荷载，见表2.2。
表2.2 接触网基础螺栓强度校验荷载（示例）
续表
表2.3 隧道拱顶荷载—结构的建模计算结果
分析后得到如下检算结论：
对于Ⅳ、Ⅴ级围岩区段，衬砌内设计布置了非预应力结构钢网架，配筋均满足接触网悬挂强度要求。
对于Ⅱ、Ⅲ级围岩区段的C35隧道素衬砌，槽道方案、单锚栓预留方案，均需设置局部加强钢筋，以增强隧道衬砌对风洞引起的疲劳效应的整体适应性能。为保证接触网系统断线的破坏荷载，在全补偿下锚点，需设计衬砌加强钢筋环拱。
对于后钻孔锚栓方案，由于其预留单点的作用，以及偏置的可能性，还需将预留方案的14mm加强钢筋的直径增加至18mm，钢筋架网的面积也略有增大。
如果前期接口管理严格按设计工艺要求进行预留，仅需在Ⅱ、Ⅲ级围岩的素混凝土衬砌内，根据接触网基础预留的平面布置设计，在预留基础处增设加强钢筋。
需要说明的是，以上仅仅是接口最大受力荷载的分析，研究隧道壁紧固件的技术方案时还需要充分考虑到隧道内特有的脉动荷载和疲劳因素的不利影响。
3）接口预埋方案的研究
由于武广高铁属于我国第一批兴建的长大干线高速铁路，当时国内尚没有可以借鉴的现成技术方案或标准，接触网安装方式以借鉴国外高铁工程成功经验和先进技术为主。各国的高速铁路，包括韩国KTS、德国Neumbuger—Ingolstart、法国高速、西班牙高速铁路，凡是新建设计速度超过300km/h的线路，为了保证接触网的受力及风洞效应引起的脉动荷载和疲劳震动等不破坏隧道衬砌或不引起紧固件连接松懈，同时保障高速接触网的精细安装要求，均采用了槽道的固定连接形式。据了解，目前国际上新建运营铁路及在建的高速铁路，隧道内对接触网的预留方式基本上有以下两种：直接预埋槽道在隧道衬砌内；群锚方式的后打孔预埋安卡锚栓（盾构隧道采用）。
如图2.13为法国和韩国高铁的接触网预埋结构标准固定方案。
图2.13 法国和韩国高铁工程的接触网预埋结构
如图2.14为德国的300km/h高铁工程隧道内预埋实施方案。
图2.14 德国高铁隧道内预埋结构
2.2.5.3 实施方案的配套工艺研究
通过初步设计阶段和施工图准备阶段超前完成接触网平面图、安装图、预留槽道接口图、精度控制图、荷载设计计算和台车模板示意图等深化研究，解决了初期曾发现的以下问题，如AF线方案需改进、单个螺栓对衬砌表面可能会产生疲劳破坏、接地线内部连接复杂难以控制等。推荐采用槽道直接在隧道二次衬砌内预埋的实施方案。过程中，相关接口设计方案通过与OPB咨询工程师进一步研究，确认了可行的隧道衬砌用机械台车预留施工方案，并相应调整接触网跨距和平面布置，以相互兼容。主要实施方案介绍如下。
1）接触网悬挂预埋槽道设计方案
在隧道顶二次衬砌内预埋槽道方案（在衬砌表层内形成加强的受力均匀的线形结构）。(www.xing528.com)
隧道内接触网悬挂安装采用旋转平腕臂结构，安装在悬挂吊柱，吊柱法兰底板通过T头螺栓安装在隧道顶的预留槽道上。每个悬挂吊柱在隧道顶预留2根与线路垂直的槽道，相互平行布置，同时兼顾AF线、PW线的安装。上下行接触网悬挂吊柱分别交错布置在相邻的隧道施工模块内，最大跨距50m，相邻跨距差不大于5m。AF、PW线在接触网悬挂间加设单根槽道的悬挂点，跨距为25～30m。
接触网悬挂结构的主要实施方案如图2.15所示。
图2.15 接触网悬挂结构与槽道连接方案
2）隧道衬砌加强设计方案
对于Ⅳ、Ⅴ级围岩区段，衬砌内设计的非预应力结构钢架均满足强度要求。
Ⅱ、Ⅲ级围岩区段，需在素混凝土层内接触网槽道区域预埋二次衬砌加强钢筋，加强钢筋应与接触网预埋槽道的锚杆牢固焊接。接触网预埋件应尽量布置在加强钢筋中部（即钢架中间位置）或对称布置，对侧壁下锚槽道作局部加强。
新建铁路一般禁止采用后钻孔方案，对于施工时未满足误差要求的采用后钻孔进行补救的方式，需进行特殊的加强设计，确保运营后，其产生的震动等不会破坏隧道衬砌。
隧道二次衬砌内钢筋网架应在混凝土内部通过等电位连接电缆与接地钢筋网进行可靠焊接。如图2.16。
图2.16 隧道二次衬砌内钢筋网架的等电位连接
3）关键施工工艺的配套研究
通过研究设计适用于我国国情的武广高铁预埋槽道技术方案，包括隧道接触网预留杆位示意图、隧道接触网预留滑道类型及位置要求（槽道安装形式汇总）、隧道接触网底板安装孔位及预留件受力要求、隧道接触网锚杆滑道预留施工误差要求、槽道预埋施工工艺及台车模板开孔工艺图、隧道接触网基础预埋加强设计图等，解决了本工程设计一系列技术难点。
本工程中，槽道预埋施工方法具体采用的是“衬砌台车模板开二次定位孔螺栓定位法”。该施工工艺包括“槽道定位前准备”“槽道一次定位”“槽道二次定位”和“浇筑及脱模”四个步骤。详细步骤包括：槽道定位前准备时，注意根据设计要求的槽道平行间距，先用钢筋或型钢焊接牢固两根一组的槽道；然后在台车上首先进行“槽道一次定位”，在钢筋网外层将事先焊接好的成组槽道就位并根据接地要求，将槽道锚杆与相应的接地钢筋可靠焊接；将槽道与模板固定点位置（开孔位置）的发泡填充物扣除；台车移动就位到指定位置后，进行“槽道二次定位”，即油缸顶升拱顶、拱腰模板到位，与网片钢筋上固定的槽道接近贴住后，通过二次定位孔，找到并调整槽道位置，将开孔封堵钢板安装在二次定位孔的T形螺栓上，扭紧螺母，使槽道紧贴模板，进行模板上精确的二次定位。最后进行“浇筑及脱模”，即台车模板封堵完后，进行二次衬砌浇注，衬砌脱模后，T形固定螺栓、螺母可重复使用。
武广工程的首件接口工程示范研究时，经过上述方案稳定过程中的多次反复，先后完成槽道优化（长度减小）、研究施工工艺及隧道台车模板、隧道加强钢筋设计和内部接地连接、确定AF安装形式等配合修改设计，并形成的专题技术报告。后续实施中，在建设单位组织下，进一步与隧道施工单位完成现场实验，通过OPB国际咨询，确认优化的接口技术方案合理、满足工程要求后，推广该标准工艺方法。
通过以上措施，现场施工取得了良好效果，精度满足接触网安装要求，一次预埋成功率高于95％。
2.2.5.4 质量控制与接口管理
槽道施工应严格控制施工误差，要求隧道施工台车工艺的密切配合，并保证可靠的综合接地连接要求。施工工艺应经过严格的试验后进行推广实施。具体的管理要求如下。
1）隧道预留槽道检查的步骤与方法
（1）检查程序。
施工准备→测量跨距→槽道类型检查→槽道组间距测量→槽道组平直度及垂直度检查→埋深检查→T形螺栓安装空间检查。
（2）检查要点。
A.核对跨距。配合人员到达现场后，用50m钢尺对隧道预埋槽道组的跨距进行复核；槽道组类型检查：对预埋槽道组的类型方向与设计图核对。
B.槽道组平直度和垂直度检查。测量人员应用丁字尺、线坠及钢尺，核对土建施工单位预埋槽道组的平直度和垂直度。
C.核对槽道间距。检查人员登上加高梯车，利用钢卷尺测量槽道组两端和中间处的槽道间距，然后计算平直度或垂直度是否满足设计要求；
D.核对槽道埋深。检查人员登上加高梯车，利用钢卷尺测量槽道组两端和中间处的槽道埋深，是否处于0～5mm。
E.检查槽道安装空间。检查人员登上加高梯车，利用T形螺栓在槽道内滑动，如槽道内各处均能顺利通过，说明满足安装要求。
2）预埋槽道的质量控制与检验标准
（1）槽道位置、类型符合设计要求。
（2）槽道防腐良好，无弯曲变形情况。
（3）接触网吊柱预埋槽道组误差为±50mm；补偿下锚预埋槽道组误差为±50mm。
（4）同一组槽道内槽道间误差为±2mm；所有单个槽道允许嵌入误差（槽道底面与台车模板距离）≤5mm。
（5）所有弧形槽道中心线与隧道中心线垂直度误差为±5‰L（L为槽道长度）。
（6）所有直形槽道中心线与线路中心线平行度误差为±5‰L（L为槽道长度）。
（7）补偿下锚槽道组内直形槽道中心线与弧形槽道中心线垂直度误差为±5‰L（L为槽道长度）。
（8）隧道内槽道组间（接触网吊柱跨距）允许施工误差为±500mm。
（9）所有槽道安装还应同时满足产品本身的各种工艺控制要求、工程质量。
2.2.5.5 四电工程的隧道预埋接口配合
必要的技术准备和条件是配合检查和后续安装的主要环节。
提前介入。通过与土建施工单位联系，根据施工单位分布及施工进度，分组配合、指导槽道预埋，需土建施工单位等提供的滑道检查确认条件；对配合人员进行技术交底，使配合人员熟悉施工图、了解设计原则和技术标准及注意事项；施工前，应会同站前施工单位，对槽道预埋质量进行全面检查，尤其注意双根槽道是否平行，并填写记录表。
需要注意可能存着并需整改的主要问题有：水泥掩盖滑道和没有留填充物，间距超标，成八字形状，嵌入超标，未标记隧道中心线无法确认方位；漏埋，错型号，错位置，扭曲变形等；下锚处滑道不水平；闪络接地未焊接等。
接触网隧道接口预留技术方案系我国超高速高铁的接触网隧道接口工程引进、吸收应用的一种全新的工程解决方案，解决了技术应用的难题，德国OPB公司在国际咨询过程中，亦对此予以充分认可和较高的评价，最终也得到铁道部、业主、施工单位的充分肯定。本工程所采用的预埋槽道接口技术方案具有较明显的经济优势，比如，优化后采用了较短的槽道技术方案（在武广高铁原来初步确定的标准方案基础上，槽道4m长的标准方案优化到2.5m）节约了工程投资。优化的接触网隧道接口工程技术方案合理可行，既保证了隧道本身的安全，又满足了接触网的高精度安装要求。但由于是第一条长大且线路复杂的高铁，各方经验不足，仍有少量接口预埋（约占总量的5％）直接影响接触网安装进度和质量。但通过研究预留问题的整改方案（比如，采用后置锚栓槽道的补救方案），解决了四电设备安装问题。
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