昆明機場線一期工程限界設計特點及創新

姚應峰，葉芹祿

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063)

1 概述

昆明機場線一期工程線路全長約18.018 km，其中，地下段長 7.685 km，高架段長 7.635 km，路基段長1.677 km。一期工程設東部汽車站、大板橋站、機場前站、機場中心站，共4站3區間。其中，東部汽車站、機場前站、機場中心站為地下車站，大板橋站為高架車站。

昆明機場線一期工程采用B型車，車輛速度目標值為100 km/h，初、近、遠期為6輛編組，DC750V第三軌下部受電。本工程的施工工法主要有明挖法、礦山法、高架和路基。

限界設計的基本原則是安全、經濟、合理。通過合理布置線路兩側的軌旁設備，確保滿足限界的前提下，盡可能地縮小土建斷面，降低土建投資。

2 高架區間限界設計

本工程高架區間雙線橋地段線間距統一為4.2 m，雙線間設疏散平臺，直線地段疏散平臺的寬度為1 m，曲線地段通過調整疏散平臺的寬度來滿足限界要求。雙線橋的建筑限界總寬度為8 760 mm。高架區間雙線橋建筑限界見圖1。

圖1 高架區間雙線橋建筑限界(單位:mm)

(1)管線及軌旁設備敷設

強電電纜及設備、通信信號電纜及設備、聲屏障均敷設在橋梁兩側的護欄上，其中，強電電纜、通信信號電纜通過支架敷設，強電電纜敷設在通信信號電纜的上方，并保持0.5 m的安全距離。高架區間單線橋設備及管線敷設方式同雙線橋。

(2)遮陽罩、避雷器的設置

由于昆明地處云貴高原地區(機場線一期工程線路黃海高程達2 085 m)，年平均雷暴日天數達63.5 d，紫外線強度達到5級，因此，本工程在高架橋梁地段均設置了避雷器和遮陽罩，以保護沿線的設備和設施。避雷器敷設在高架橋梁的擋板上，遮陽罩敷設在電纜支架的頂部。

(3)消防設施的設置

城市軌道交通一般在地下區間隧道內才敷設消防水管。由于本工程線路沿線多為丘陵和山地，高架橋梁下交通不便，目前沿線的消防設施配套欠缺，因此，在高架橋梁上設置了消防水管和消火栓。消防水管和消火栓均敷設在疏散平臺的下方，共設置2根消防水管，確保消防需要。

3 礦山法隧道建筑限界

本工程礦山法隧道長約6 km，分為單洞雙線馬蹄形隧道和單洞單線馬蹄形隧道。一般單洞雙線隧道斷面均較大，如單洞雙線盾構隧道，直徑達10 m，一般的單洞雙線馬蹄形隧道寬度約11 m，隧道在寬度或高度方向尺寸的微小變化將大大影響隧道的斷面面積，進而影響工程投資。正線地段馬蹄形隧道，宜按全線采用礦山法施工地段的平面曲線最小半徑確定隧道建筑限界［2］，但是由于本工程礦山法隧道較長，采用統一隧道斷面，勢必增加工程投資，故設計對單洞雙線礦山法隧道建筑限界進行深入研究，采用以直線地段斷面為基準，各曲線地段斷面根據該曲線的參數計算的設備限界進行加寬的方法，整體上，大大縮小了隧道斷面，降低了工程投資。

3.1 單洞雙線馬蹄形隧道

(1)建筑限界設計

直線地段單洞雙線馬蹄形隧道采用四段圓弧設計，拱頂圓半徑為4 900 mm，仰拱圓半徑為11 000 mm，側底圓半徑為1 200 mm，建筑限界寬度為9 800 mm，建筑限界總高度為7 680 mm，軌頂面以上建筑限界高度為5 880 mm。按此建筑限界確定的隧道結構斷面總面積約64 m2，比同類工程設計斷面有較大縮小，也是一個大膽的創新。該馬蹄形隧道已在昆明機場線一期工程得到應用，經過實踐檢驗是經濟合理和安全的。如圖2所示。

(2)管線及軌旁設備敷設

圖2 直線地段單洞雙線馬蹄形隧道建筑限界(單位:mm)

本工程的另一個特點是隧道、路基、橋梁或隧道、路基交替出現，因此管線的敷設在考慮到使用、維護方便、經濟合理的前提下，盡可能做到形式統一，并減少過軌量。

強電電纜及設備的敷設和安裝充分利用雙線馬蹄形隧道中隔墻頂部的凈空進行敷設，這樣在隧道口的位置，更有利于強電電纜從隧道頂部過軌(環網電纜較粗，從整體道床過軌不便)。弱電電纜及設備盡可能敷設和安裝在行車方向的右側，以減少設備的過軌量。

由于地下區間單邊疏散平臺的寬度最小為600 mm，最寬為750 mm，區間的消防水管敷設在疏散平臺下方使用不便，因此，消防水管敷設在行車方向的右側。

區間射流風機在大部分地鐵工程中均采用吊掛式敷設，而本工程充分考慮到吊掛方式可能對行車安全造成不利影響，采用側向的安裝方式，有射流風機的局部隧道進行加寬處理。

3.2 單洞雙線馬蹄形隧道加寬辦法

圓曲線地段，單洞雙線馬蹄形隧道采用在直線地段單洞雙線馬蹄形隧道寬度的基礎上按該曲線段的曲線半徑、超高、列車速度、車輛參數計算的設備限界確定的建筑限界進行加寬。具體做法如下，計算出圓曲線地段的設備限界，并按超高旋轉后，放入直線地段單洞雙線馬蹄形隧道的建筑限界圖中，此時側拱圓弧侵限，平移側拱圓弧，以滿足規范要求［2］，然后調整拱頂圓使與側拱圓相切。如圖3所示，為圓曲線半徑700 m地段的建筑限界圖，每側側拱圓弧水平向外平移350 mm，則 700 m半徑圓曲線地段，限界加寬350 mm。緩和曲線地段單洞雙線馬蹄形隧道限界加寬辦法執行文獻［3］規定，具體詳見圖4。

采用本文論述的隧道斷面及全加寬和半加寬的方法，一方面可大大縮小隧道斷面，節省工程投資，另一方面可采用模板可伸縮的臺車，降低施工的難度和設備費用。

4 安全門限界

安全門的限界需慎重確定，太大，車輛和安全門間的間隙增大，容易發生夾人事故;若過小，又會影響行車安全。

圖3 R=700 m半徑圓曲線地段單洞雙線馬蹄形隧道建筑限界(單位:mm)

圖4 緩和曲線地段單洞雙線馬蹄形隧道建筑限界加寬(單位:m)

昆明機場線一期工程在高架車站設置了半高安全門，在地下車站設置了全高安全門。按照規定站臺屏蔽門不應侵入車輛限界，直線車站站臺屏蔽門與車體最寬處的間隙不應大于130 mm［4］，確定機場線一期工程安全門限界為1 530 mm(本工程車輛采用B型車，車體最寬處為2 800 mm)是合理的。但若按招標后實際車輛的動態包絡線來計算，安全門限界應小于1 530 mm，但仍宜按1 530 mm控制。

實際上，安全門限界設計時尚需考慮線網車輛的資源共享。由于線網各線所選車輛的動態包絡線不可能完全一樣，如果僅按本工程招標后的車輛動態包絡線確定安全門限界，則可能導致線網其他線路車輛無法在本工程安全過站使用的問題。其實，即便招標后的車輛實際尺寸小于標準B型車，也可采取在站臺板以上900 mm范圍內的安全門上加裝橡膠擋板的措施來減小安全門與車體間的間隙。

因此，本工程全高安全門限界采用1 530 mm，(安全門實際安裝為1 545 mm，考慮15 mm的變形量);半高安全門限界采用1 550 mm(考慮高架車站的形式及風荷載的影響及安全門15 mm的變形量，安全門實際安裝尺寸為1 565 mm)是合適的、安全的。

5 結語

介紹了昆明機場線一期工程限界設計的特點及創新，主要包括高架區間限界設計及管線敷設，單洞雙線馬蹄形隧道建筑限界的確定方法、斷面形式及管線敷設，并介紹了安全門限界設計需考慮的因素，以供類似工程項目設計時參考。

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