城市軌道交通工程軌道系統設計應注意的相關問題

王瑞震，于春華

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司城交分院,天津 300251)

1 概述

實踐證明,城市交通單純依靠公交車、電車以及現有的路面交通,無法承受交通的巨大壓力,必須朝著多層次、多結構、立體化、大容量、高速度方向發展,必須修建城市軌道交通系統。

世界地下鐵道最早誕生于英國倫敦,已有百余年歷史。1969年我國第一條地鐵在北京開通運營,1984年我國第二條地鐵在天津開通運營。隨后,我國城市軌道交通蓬勃發展,除省會級城市,一般中等城市如蘇州、寧波、青島、無錫、大連等也在修建。

城市軌道交通在我國有40余年的歷史,由于城市軌道交通與國家鐵路存在著不同功能,在軌道系統設計、施工、養護維修等方面也具有不同特點。軌道系統的各種規范、規章、規定、制度還不完善。軌道設施缺少標準圖、通用圖。軌道系統在設計、施工與維修等方面面臨新領域、新問題,存在一些不盡如人意之處,在所難免。因此,需要開拓創新。

為了總結以往在軌道系統設計中的經驗和教訓,筆者重點對軌道系統設計以及配合施工等方面,經常出現的一些問題加以論述,供讀者參考。

2 軌道設計中應注意問題

2.1 設計依據及接口

(1)采用規范、規程、標準等應是現行有效版本。

(2)上一設計階段的審查意見應嚴格執行,如有困難必須申明原因或說明改進情況。

(3)為使各系統專業之間密切配合,軌道系統專業設計人員一定要深入了解與相關系統專業設計的界面,并做好接口。

(4)軌道系統設計時,應經常與項目業主、總體單位、咨詢人員、施工單位等溝通,有問題及時解決。

2.2 鋼軌類型和材質

(1)《地鐵設計規范》(GB50157—2003)6.2.1中,“正線及輔助線鋼軌應依據近、遠期客運量,并經技術經濟綜合比較后確定,宜采用60 kg/m鋼軌,也可以采用50 kg/m鋼軌”，而未對鋼軌材質加以說明。目前,適應城市軌道交通工程的鋼軌材質多種多樣。因此,設計說明書中應說明鋼軌質量等級和材質(即鋼軌牌號和是否熱處理等)便于鋼軌采購和鋪設。

(2)《地鐵設計規范》(GB50157—2003)6.4.1中“正線上道岔的鋼軌類型應與正線的鋼軌類型一致”,亦未對鋼軌材質加以說明。因此,應明確道岔用鋼軌質量等級及材質(即鋼軌牌號和是否熱處理等)應與正線一致,確保道岔強度,便于道岔制造。某市地鐵由于道岔訂貨時,沒有指定鋼軌材質，給施工帶來問題。

2.3 道床設計

2.3.1 整體道床預留溝槽

(1)設計整體道床(隧道或者高架橋)時,要與有關需預埋管線專業及時聯系,取得回復資料后再出圖。施工前,再進一步落實,尤其重視信號專業的預埋管線,避免遺漏。否則因鑿除道床混凝土而使道床產生開裂,造成病害隱患。

(2)道岔整體道床在安裝轉轍機部位需預留溝槽,設計時要與信號專業及時溝通,確定溝槽尺寸及溝槽排水措施。

(3)道岔范圍整體道床的伸縮縫盡量避開主體結構(隧道或者高架橋)的沉降縫。

(4)人防隔斷門處整體道床的門檻鋼板與鋼軌的間隙應保持一定距離,間隙過小,在特定條件時會造成鋼軌電流回路短路,產生火花燒化局部鋼軌(鋼軌磨耗掉下的鐵沫散落在橡膠墊板上形成電阻很大的導體,與門檻的鋼板間產生火花)。某市地鐵曾發生上述病害,設計時應引起重視。

(5)車場庫內線根據工藝要求,確定整體道床結構形式以及鋪設精度；根據道床表面是否行駛其他運輸工具,確定道床表面是否鋪面等。

(6)車場線庫內立柱式檢查坑,鋼軌頂面以下500 mm范圍為軌道部分,設計時應注明立柱施工時必須有軌道施工人員參加,確保滿足軌道結構安裝的要求。

(7)土質路基鋪設整體道床時,應當根據具體工況進行路基加固。路基加固應由結構專業或者路基專業統一設計,軌道專業應及時提出技術要求。

2.3.2 曲線地段道床形式

(1)同一線路曲線應設置同一種道床結構形式,各種道床結構的銜接應設置過渡段。

(2)地下線路、高架線路與地面線路的分界點應與線路曲線設置相協調。同一線路曲線不宜跨越2種及以上線路敷設方式,尤其同一線路曲線不應跨越地下線路及高架線路,其主要原因是道床結構形式存在差異,同時曲線超高設置方法也不同。當特殊困難出現上述情況時,應慎重考慮道床結構過渡及曲線超高設置。

2.4 軌道減振設計

(1)減振等級的劃分應適當留有余量,設防值比超標值宜高出一定數值。

(2)減振地段設置長度應滿足減振要求,每個減振結構類型應考慮一定長度不能太短。不同減振等級的結構類型應有過渡段。特別是浮置板結構不宜橫穿管線。

(3)根據該路段線路平、縱斷面、地面建筑物(最終版本)及《環境評價報告》選擇軌道減振結構類型,并考慮該結構的性價比。環境情況有變化時應與環境評價專業溝通及時采取相應措施。

(4)軌道減振地段及結構類型確定后，為了慎重起見，還要經過實地踏勘、調查,確定其地面建筑物類型、層次、功能有無變化,并根據調查結果調整之。然后還要與業主溝通取得共識后,形成文字材料報業主核批。

2.5 排水施設

(1)排水泵站位置應設置在該區域的線路最低點,線路最低點并非線路坡度的轉折點,應根據線路豎曲線進行計算,設計時應引起注意。

(2)在人防隔斷門處,排水溝的設置既符合排水要求,又要滿足密封要求。當人防隔斷門使用時,能夠阻斷放射性物質進入人防隔斷門的另一側。

2.6 軌道電路及雜散電流防治

(1)鋼軌絕緣節位置按信號專業要求設置,設計時應及時了解信號及閉塞制式,滿足信號要求。

(2)整體道床的上層鋼筋距鋼軌軌底的距離應滿足雜散電流的絕緣要求。

(3)接觸網回流線與鋼軌焊接時容易引起鋼軌材質變化,當不能保證焊接質量,設計時應注明采用在軌腰上鉆孔的聯結方式。

2.7 其他

(1)工務維修采用的維修模式,工務定員應與維修模式相匹配。車站應考慮工務維修工班休息、存放工具場所。

(2)軌道主要工程數量做到不漏項目,并計有適當損耗量。

3 施工配合時應注意事項

3.1 主動與相關系統的設計人員、施工單位溝通,做好施工交底

(1)了解相關系統需要與軌道施工同步進行施工的工作內容及施工時間。進一步確定相關系統需要過軌管線的里程、類型、數量、材料等,在軌道系統施工前提供給施工單位,并主動做好協調工作。

相關系統有通信、信號、供電、給排水、人防等。

(2)施工單位進場后設計者做好施工交底,介紹全線的工程概況、主要技術標準和該標段的施工范圍。

(3)介紹該標段軌道主要技術標準、各類型軌道結構、施工重點和難點。介紹設計單位對施工工藝、施工方法采用新技術、新工藝的建議等,供施工單位做施工組織設計時參考。

(4)介紹該標段其他工程系統需要在整體道床埋設的過軌設施,在施工時做好預埋或者預留溝槽。

3.2 施工現場信息反饋渠道暢通,做好變更設計

配合施工人員應在施工過程中,確保施工現場信息反饋渠道暢通,出現問題不推諉,積極主動協助施工單位解決問題,必要時做好變更設計。

3.2.1 相關系統提供施工圖時間滯后于軌道系統

相關系統由于招標較晚,為滿足軌道專業施工圖的需要,根據包容設計原則向軌道專業提供設備資料,但與設備招標后的要求往往存在一定的差異。例如某市地鐵道岔轉轍機招標較晚,至使轉轍機坑底面略低于道床兩側的排水溝,造成轉轍機坑積水,軌道設計人員予以徹底解決。

3.2.2 相關系統預埋過軌管線資料更改

根據通信、信號及相關專業要求,車站端頭、道岔前后等地段道床內預埋過軌管線。由于相關專業向軌道專業提供預埋管線位置及數量等資料,時有與施工圖不符情況出現,造成預埋管線閑置,重新鑿除道床,影響道床使用壽命。今后設計中應加強溝通,應敦促相關專業抓緊確定,降低浪費并減少道床病害。

3.2.3線路調線、調坡后軌道結構高度不能滿足規范要求

當隧道結構或高架橋建成貫通后,在軌道施工前要做全線貫通測量,并根據測量資料,繪制調線、調坡后平面及縱斷面圖。軌道施工應以調線、調坡后平面縱斷面圖為準。由于基礎(隧道基底、高架橋墩臺、U型結構等)下沉,橋梁變形等,調線、調坡仍不能滿足軌道結構高度要求,個別地段有可能出現軌道結構高度不足或過大的情況。軌道設計人員應根據具體情況提出切實可行的變更設計方案,并在鋪軌綜合圖標出,必要時應做軌道強度計算取得理論支持。

3.2.4 土建施工與軌道施工配合不到位

由于土建施工單位不了解軌道施工要求,在土建施工時預埋的軌道扣件的零配件不符合軌道設計標準,造成軌道施工困難。例如某市地鐵車場庫內線檢查坑整體道床,出現上述問題,軌道設計人員及時協助業主、施工單位提出補救方案,保證了施工進度及施工質量。

3.2.5 滿足施工過程中業主提出的要求

各城市或者本城市軌道交通設計標準應盡量一致,例如某市地鐵軌道的線路及信號標志均未做出統一要求。施工過程中,軌道設計人員主動協助業主解決施工中發生的問題。配合運營公司,制定了該市地鐵線路及信號標志標準圖集,有利于新線統一標準。

4 配合施工人員注意事項

4.1 做好施工配合

由于城市軌道交通設計任務重、時間緊,每位設計人員要承擔多項設計任務,如何做好施工配合,做到服務及時應做到以下幾點。

(1)設計人員因故不在施工現場時應經常與施工單位電話溝通,做到施工信息及信息反饋渠道暢通。

(2)設計人員因故不在施工現場時應委托其他相關人員獲取施工信息,出現問題及時與受委托人員溝通,不要貽誤時機,提出解決方法。

(3)設計人員在施工過程中出現的問題、解決方法做好詳細記錄。設計人員因故不在施工現場時受委托人員代為記錄。

4.2 配合施工人員加強學習

加強施工知識的學習,虛心向施工人員學習,不斷提高自己配合施工的工作能力。配合施工人員深入調查研究,及時發現問題防患于未然。

加強安全生產崗位職責、職業健康體系等有關文件規定的學習,加強對安全生產重要性的認識,把事故隱患消滅在萌芽狀態,杜絕安全事故發生。

向其他配合施工人員學習,交流經驗,加強服務意識,共同提高配合施工水平。

重點工程項目以及難點工程項目,配合施工人員一定要到達施工現場，配合好施工。

5 結語

據不完全統計，我國城市軌道交通運營線路已達到30條、分布在10座城市、總里程968 km；在建線路65條、分布在16座城市、總里程1 599 km；線路網絡規劃225條、分布在35座城市、總里程8 137 km。今后,還有很多城市軌道交通工程等待建設,我們要繼續總結經驗好教訓,進一步提高軌道系統設計水平,適應城市軌道交通發展需要。

[1] 于春華.城市軌道交通工程施工方法和施工工藝[J].鐵道標準設計,2003(12).

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[4] 于春華.城軌交通軌道維修工作內容和管理模式的探討[J].城市快軌交通,2007(6).

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