地鐵市郊地面線路基設計

孟凡鐵,楊 斌,歐陽全裕

(天津市市政工程設計研究院,天津 300051)

地鐵地面線路的路基設計與常規鐵路的一般路基設計不盡相同,它除路基本體工程之外,還需綜合考慮動力,照明、通信,信號等電纜管溝(或支架)的布設,又由于地鐵一般地處城郊,往往還須符合沿線建設規劃要求,并充分考慮環境景觀,節約用地等因素,天津地鐵3號線小淀地區一段路基工點設計較有典型性,本文簡要作一論述。

1 路基高度的確定

地鐵市郊地面線路基一般設計為路堤,其路肩高程應保證路基面不受水的影響,即不受洪水淹沒,影響行車,并在地下水位最高時不因毛細水上升至路基面使土的濕度增加而降低路基面土的強度和承載力或發生凍脹、翻漿冒泥等病害。

該段地面線路沿豐產河北岸且地勢低洼,路肩高程應高出1/100洪水頻率設計水位+波浪浸襲高+壅水高+0.5 m。該段地層以粉質黏土為主,地下水埋深0.5～3.0 m,土壤最大凍結深度0.7 m,路基最低高度應不低于地下毛細水上升高度+凍結深度+安全值。又因該段線路地處小淀開發區,還應考慮場地規劃高程要求,本段地面線的路肩設計高程最終根據多次調整后線路縱斷面設計軌頂高程及軌道專業的碎石道床無縫線路軌道設計橫斷面計算確定,軌頂高程5.0 m,計算得出路肩至軌頂高差0.979 m,路肩設計高程為4.021 m,路基高度2.5～2.7 m。

2 路基橫斷面設計

2.1 路基面寬度

路基面寬度應根據正線數目,配線情況,線間距、軌道結構尺寸,路基面形狀,曲線加寬,路肩設計寬度等計算確定。本線路正線為雙線,小淀站前配有1組單渡線,線間距5 m,軌道結構采用碎石道床無縫線路,路基面形狀為三角形,路肩寬度0.6 m,計算得出直線地段路基面寬度為12.1 m。本段內有半徑400 m曲線1處,路基面外側按規定加寬0.5 m,在緩和曲線地段內逐漸增至緩圓點達到加寬量。

2.2 路基橫斷面形式

地鐵地面線路基橫斷面設計需要綜合考慮強弱電纜管溝布設,同時考慮到本段路基地處低洼,自然地面高程大多與鄰近河渠常水位基本等高,局部洼地更低。為確保路基排水通暢,故本段地面線路基不宜按常規自路肩外側放坡后,在原地面下挖排水溝,而應采取措施盡可能抬高排水溝底高程。

設計采取平路肩向外側布設電纜槽和排水溝,即自地面填土至溝槽底后鋪設溝槽,從而抬高排水溝底高程,防止該低洼路段排水不暢或倒灌的產生,確保路基干燥穩固。為節省用地,強弱電纜管槽與排水溝緊湊布置,均采用矩形斷面鋼筋混凝土聯體管溝,溝外側填土寬1 m以穩固溝槽并兼作維修通道。頂面設4%向外排水橫坡,外側邊坡1∶1.5,坡腳外0.5 m設隔離柵欄,柵欄外1 m為地鐵用地界。地鐵地面線路基橫斷面設計見圖1。

圖1 地鐵地面線路路基橫斷面示意(單位：m)

2.3 路基填筑

路基基床(表層厚度0.4 m,底層厚度1.1 m)及其下部填料標準及壓實度等技術要求等均按現行地鐵設計規范執行,本文不再贅述。

2.4 基底處理

根據地質詳勘報告,本區土層分布軟土,軟硬不均,淤泥質土層較厚,工程措施采用地基加固處理。設計基底采用水泥攪拌樁處理,樁直徑0.5 m,樁長13 m,間距1.5 m,正三角形布置,樁頂設0.5 m厚碎石墊層。

3 電纜槽布設及排水溝設計

為節省用地，區間地面路基地段強弱電纜槽與路基排水溝采用鋼筋混凝土綜合管溝聯體結構,綜合管溝尺寸及敷設方式根據相關專業要求設計。

(1)強電管溝：布設在右線右側,排水溝外側,寬深尺寸600 mm×500 mm,上加提手蓋板。

(2)弱電管溝：布設于路基兩側的排水溝內側,寬深尺寸400 mm×300 mm,上加提手蓋板。

(3)管溝排水：為防止管溝內積水,管溝底設置2‰的縱向排水坡度,溝底高程較同斷面排水溝底高出0.2 m,并每隔4 m設置與排水溝連通的泄水孔。

(4)路基排水溝設計：排水溝與電纜管溝聯體設計,斷面同為矩形,寬度0.6 m,車站端部排水溝起始深度右側較強電溝底低0.2 m,左側較弱電溝底低0.2 m,分別為0.7 m,0.5 m。溝底設縱坡2‰,自站端向區間順坡排水,南端自排水溝終點向外延伸30 m,排入就近溝渠。北端與車場排水設計銜接。

本段線路縱坡,靠車站端為平坡,靠高架橋端排水溝末端168 m線路縱坡為4‰上坡,為避免溝底2‰下坡反坡排水引起水溝過深(經驗算水溝終點最深處連同溝底板墊層深達2.267 m),影響路基本體強度,為此，擬將綜合管溝適當外移離開路肩邊一定距離,將溝槽頂部降低因4‰反坡產生的高差值,即在邊坡上設平臺布設綜合管溝(圖2),水溝深度僅按2‰順坡控制,排水溝終點最深處最終為1.295 m。圖2中排水溝中心至路肩邊緣距離x根據控制斷面因反坡產生的高差最大值及弱電管槽、排水溝結構尺寸計算確定,本段設計為2.8 m。

圖2 邊坡平臺式布設綜合管溝

為方便施工,對綜合管溝布設位置,不同里程斷面的排水溝深度,溝底高程、溝底墊高厚度等均計算列表編入設計文件。

4 結 語

本段路基工點設計,根據地處城郊開發地塊及地勢低洼等具體條件,合理設計路基橫斷面形式,綜合管溝緊湊布置并采用聯體設計,避免地勢低洼積水,確保管槽及路基排水通暢并節省了城郊用地,可供類似工程設計借鑒。

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