地鐵線路調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)探討

司耀旺

（鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142）

?

地鐵線路調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)探討

司耀旺

（鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142）

摘 要：地鐵隧道施工不可避免地出現(xiàn)施工誤差、結(jié)構(gòu)不均勻沉降及變形等問題，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)與原設(shè)計(jì)線路不能很好吻合，造成隧道結(jié)構(gòu)侵入建筑限界，需進(jìn)行線路調(diào)線調(diào)坡。文章介紹了調(diào)線調(diào)坡的流程及方法，并結(jié)合實(shí)例分析了調(diào)線調(diào)坡對(duì)相關(guān)設(shè)備的影響，總結(jié)了一些調(diào)線調(diào)坡經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：地鐵；隧道；線路；限界；調(diào)線調(diào)坡

調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)是在土建結(jié)構(gòu)基本完成、鋪軌工程尚未開始前開展的一項(xiàng)重要工作。通過調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)可對(duì)施工誤差、結(jié)構(gòu)不均勻沉降及變形等帶來的結(jié)構(gòu)限界侵限情況進(jìn)行檢查分析，并提出解決問題的方法。經(jīng)過調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)，列車運(yùn)行于良好的“三維空間”，充分滿足建筑限界、設(shè)備限界和各相關(guān)專業(yè)的要求，保證將來列車良好的運(yùn)行。

調(diào)線調(diào)坡首先需結(jié)合線路平縱及隧道斷面設(shè)備布置情況，根據(jù)隧道斷面測(cè)量數(shù)據(jù)核算原設(shè)計(jì)平縱是否侵限。若未侵限或侵限較少，可滿足設(shè)備專業(yè)布設(shè)需求，則無需進(jìn)行調(diào)線調(diào)坡，若侵限較大則需進(jìn)行調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)。

1　調(diào)線調(diào)坡測(cè)量要求

1.1測(cè)量要求

調(diào)線調(diào)坡測(cè)量是調(diào)線調(diào)坡的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，測(cè)量主要內(nèi)容包括導(dǎo)線及高程測(cè)量、線路中線測(cè)量、結(jié)構(gòu)橫斷面測(cè)量等。

（1）導(dǎo)線測(cè)量及高程測(cè)量。地面線、高架線及地下線的測(cè)量，應(yīng)嚴(yán)格按 GB50308-2008《城市軌道交通工程測(cè)量規(guī)范》有關(guān)規(guī)定辦理，導(dǎo)線及高程（水準(zhǔn)點(diǎn)）路線應(yīng)貫穿整個(gè)地鐵線路的始終并與精密導(dǎo)線網(wǎng)聯(lián)測(cè)，經(jīng)嚴(yán)格的平差后方可使用。

（2）中線測(cè)量。導(dǎo)線測(cè)量及高程測(cè)量完成后，中線依據(jù)前者進(jìn)行定線測(cè)量，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行判斷，對(duì)相關(guān)資料分析后確定中線的合理位置。

（3）橫斷面測(cè)量。以設(shè)計(jì)線路中線點(diǎn)為測(cè)量基準(zhǔn)線，進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)凈空斷面和高架線路結(jié)構(gòu)橫斷面測(cè)量。直線地段，橫斷面方向必須與線路方向垂直；曲線地段，橫斷面方向必須與該曲線點(diǎn)法線方向一致，橫斷面方向和該點(diǎn)法線方向誤差要求小于±5′。橫斷面測(cè)量方向如圖 1 所示。

圖1　橫斷面測(cè)量方向示意圖

1.2測(cè)點(diǎn)要求

測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位要求矩形、圓形、馬蹄形等斷面形式均 8個(gè)測(cè)點(diǎn)，包括底板面、頂板底各 1 點(diǎn)，左右側(cè)各 3 點(diǎn)，如圖 2～圖 4 所示。對(duì)于車站結(jié)構(gòu)，一半是站臺(tái)邊緣控制，另一半是矩形斷面限界控制，因此，車站左右線各7 個(gè)測(cè)點(diǎn)，站臺(tái)面高程 1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，如圖 5 所示。

2　區(qū)間隧道調(diào)線調(diào)坡

2.1隧道空間情況

深圳地鐵某線采用 A 車，某區(qū)間斷面為圓形斷面，工法為盾構(gòu)法及礦山法拼管片施工，隧道采用盾構(gòu)實(shí)際為內(nèi)徑 5.4m，建筑限界直徑為 5.2m，施工允許誤差 0.1m。

圖2　矩形隧道測(cè)點(diǎn)位置示意圖

圖3　圓形隧道測(cè)點(diǎn)位置示意圖

圖4　馬蹄形隧道測(cè)點(diǎn)位置示意圖

圖5　車站斷面測(cè)點(diǎn)位置示意圖

本區(qū)間軌道結(jié)構(gòu)形式為一般道床及鋼彈簧浮置板道床，軌道結(jié)構(gòu)高度的設(shè)計(jì)要求分別為 740mm 及840mm，圓形盾構(gòu)隧道頂至軌面凈空 4460mm。接觸網(wǎng)采用剛性懸掛接觸網(wǎng)，接觸線距軌面的高度為4040mm。曲線區(qū)段還需考慮外軌超高，隧道頂至軌面凈空最低高度在 4400mm 基礎(chǔ)上增加外軌超高的一半。

2.2調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)

2.2.1限界檢查

首先根據(jù)隧道斷面測(cè)量數(shù)據(jù)，按原設(shè)計(jì)坡度進(jìn)行侵限情況檢查，檢查結(jié)果表明：平面上，本段區(qū)間平面無侵限，無需調(diào)線；豎向上，由于本區(qū)間在礦山法加盾構(gòu)空推段存在突變，盾構(gòu)管片上浮較為嚴(yán)重，最大上浮約 0.301m，底板侵限嚴(yán)重；軌道道床采用一般減震形式，已無法通過軌道結(jié)構(gòu)的正常處理方式消化侵限，需進(jìn)行調(diào)坡。

2.2.2底板侵限最大允許值確定

本區(qū)間管片最大上浮地段為半徑 450m 曲線段，采用一般減振形式，設(shè)計(jì)軌道高度 740mm。由于侵限值較大，采用一般軌道結(jié)構(gòu)處理方式已無法滿足侵限要求，需進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，可考慮采用大幅薄型短軌枕方案進(jìn)行特殊處理（圖 6）。

大幅薄型短軌枕一般用于鋼彈簧浮置板地段，在超高 60mm曲線地段薄型短軌枕與盾構(gòu)管片之間的距離為90 mm，曲線內(nèi)側(cè)水溝往道床中心線移動(dòng) 100mm，以滿足排水需求，采用此種特殊設(shè)計(jì)，軌道在盾構(gòu)上浮段可處理的最大侵限約為 100mm。

薄型短軌枕主要的問題在于軌枕尺寸較小，與道床混凝土的結(jié)合面較小，軌枕埋入道床內(nèi)約為 98mm，在列車運(yùn)行時(shí)存在軌枕與道床之間離縫的可能性。為解決該問題，建議在架好鋼軌后將短軌枕的伸出鋼筋與道床鋼筋進(jìn)行焊接，以加強(qiáng)軌枕與道床的連接，因此，在軌道鋪設(shè)時(shí)要采取特殊措施。

2.2.3頂板侵限最大允許值確定

本線接觸網(wǎng)采用剛性懸掛，隧道內(nèi)接觸線距軌面的高度為 4040mm，圓形盾構(gòu)隧道頂至軌面凈空4460mm，接觸網(wǎng)懸點(diǎn)布置間隔為 6～8m。由于隧道侵限，接觸網(wǎng)可在滿足新規(guī)范要求“隧道內(nèi)接觸線距軌面的高度不應(yīng)小于 4040mm”基礎(chǔ)上可對(duì)懸掛安裝進(jìn)行如下調(diào)整。

（1）直線區(qū)段。最大可壓縮懸掛安裝高度60mm，即隧道頂至軌面凈空最低 4400mm。

（2）曲線區(qū)段?？紤]外軌超高，隧道頂至軌面凈空最低高度在 4400mm基礎(chǔ)上增加外軌超高的一半，例如，外軌超高為 60mm 的區(qū)段，隧道頂至軌面凈空最低高度為 4400 + 30 = 4430mm。在非懸掛點(diǎn)處，滿足接觸線距軌面的高度即可，接觸網(wǎng)懸點(diǎn)位布置間隔可適當(dāng)增大至 10m。通過調(diào)整接觸網(wǎng)懸掛點(diǎn)，可保證頂板侵限不大于 60mm。接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖 7。

2.2.4調(diào)坡設(shè)計(jì)

根據(jù)以上情況，在調(diào)線調(diào)坡時(shí)，盡量保證特殊減震段落的軌道結(jié)構(gòu)高度，將底板侵限段落調(diào)整至一般減震段落。首先，在原縱斷面圖中根據(jù)侵限允許值確定困難地段可調(diào)整范圍，之后在滿足規(guī)范坡長(zhǎng)、坡率及豎曲線條件下調(diào)整坡度線。同時(shí)，與接觸網(wǎng)及軌道專業(yè)溝通，盡量使得縱斷面線型對(duì)線路、接觸網(wǎng)、軌道綜合最優(yōu)。

本段調(diào)坡將 1 段區(qū)間整坡拆為 3 段碎坡，3 段坡坡長(zhǎng)、坡度均相差不大，均滿足了在困難情況下的安裝狀態(tài)要求，如圖 8 所示。

圖6　曲線地段薄型短軌枕方案軌道結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

圖7　接觸網(wǎng)安裝結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

圖8　區(qū)間縱斷面調(diào)坡示意圖

3　車站調(diào)線調(diào)坡

車站部分一般采用明挖法施工，施工質(zhì)量較好，且車站有效站臺(tái)內(nèi)的標(biāo)高改變后對(duì)站內(nèi)各系統(tǒng)均有不同程度的影響，具有一定的協(xié)調(diào)難度。因此，較少對(duì)有效站臺(tái)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)線調(diào)坡，一般僅在車站端頭變坡點(diǎn)部分進(jìn)行調(diào)整。

若車站范圍內(nèi)設(shè)備大范圍侵襲，無法滿足設(shè)備安裝要求，則需進(jìn)行調(diào)線調(diào)坡。車站調(diào)線調(diào)坡流程同區(qū)間，需進(jìn)行限界核查、調(diào)整量確定及坡度調(diào)整。

3. 1 限界檢查

深圳地鐵某線某站為前期線路代建車站，車站及相鄰區(qū)間線路平面可滿足限界要求。

對(duì)于縱斷面，由于前期代建段軌道結(jié)構(gòu)高度僅預(yù)留為 560mm，而在本線設(shè)計(jì)中，根據(jù)環(huán)評(píng)要求需采用鋼彈簧浮置板道床等特殊減振措施，設(shè)計(jì)軌道結(jié)構(gòu)高度為840mm，預(yù)留的軌道結(jié)構(gòu)高度無法滿足鋼彈簧浮置板道床的設(shè)置要求，在對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上亦需進(jìn)行調(diào)坡抬高軌面高程。

3.2軌道結(jié)構(gòu)調(diào)整量確定

本車站范圍采用明挖法施工，為矩形斷面。由于原車站站臺(tái)板已施工，為盡量減少對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響，需盡量壓縮軌道結(jié)構(gòu)高度。經(jīng)采用特殊設(shè)計(jì)，本段軌道結(jié)構(gòu)高度最小要求為 660mm，需將特殊減振地段內(nèi)（含車站及部分區(qū)間）的軌面高程整體抬高 100mm。代建段車站及區(qū)間軌上凈空較為富余，經(jīng)分析軌面抬升不影響接觸網(wǎng)安裝。

軌面調(diào)整范圍大部分處于車站范圍內(nèi)，由于原車站站臺(tái)板已施作完成，將軌面抬升后亦會(huì)對(duì)車站內(nèi)建筑及設(shè)備產(chǎn)生一定的影響，軌面抬升后也需滿足相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)要求。因此，站內(nèi)主要調(diào)整如下：車站建筑需增加裝修層厚度，樓梯最后一級(jí)踏步需進(jìn)行調(diào)整，樓梯門洞及房間標(biāo)高需調(diào)整；調(diào)整自動(dòng)扶梯設(shè)備尺寸；屏蔽門下部預(yù)留槽加墊層，屏蔽門上部頂箱采用非標(biāo)設(shè)計(jì)。

3.3調(diào)坡設(shè)計(jì)

根據(jù)侵限情況分析，按最小調(diào)整量將車站范圍內(nèi)的軌面高程整體抬高 100mm，車站范圍內(nèi)可通過設(shè)計(jì)調(diào)整滿足限界及設(shè)備安裝等要求。

由于車站高程調(diào)整，也影響到了區(qū)間縱斷面，為盡量少影響區(qū)間縱坡，將高程變化過渡段設(shè)于出前期代建段后的第 1 個(gè)坡段上。將 DK29+462～DK30+318區(qū)段原預(yù)留軌下凈空 560mm 段整體抬升 100mm，在DK29 + 870～DK29 + 462 區(qū)段由原 6‰ 坡度調(diào)整為6.169‰ 并過渡至原設(shè)計(jì)高程。

根據(jù)縱斷面測(cè)量結(jié)果及區(qū)間侵限檢查結(jié)果，軌上凈空較為富余，接觸網(wǎng)滿足安裝要求。水平侵限方向亦在設(shè)備調(diào)整范圍之內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖9　車站縱斷面調(diào)坡方案示意圖

4　結(jié)束語

調(diào)線調(diào)坡作為整個(gè)地鐵設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)協(xié)調(diào)土建施工問題的環(huán)節(jié)，為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)備安裝提供穩(wěn)定的線路條件。在先期設(shè)計(jì)及施工中也應(yīng)盡量為調(diào)線調(diào)坡提供良好的條件，盡量減少對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行二次處理。

（1）在平縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免采用極限值，為調(diào)線調(diào)坡預(yù)留一定空間。尤其是平縱曲線距站臺(tái)端部距離、平面夾直線長(zhǎng)度及縱斷面坡長(zhǎng)，避免今后移動(dòng)平面交點(diǎn)及縱斷面變坡點(diǎn)時(shí)不滿足規(guī)范要求。

（2）對(duì)盾構(gòu)段地質(zhì)較差區(qū)段，尤其是海邊或下穿河道段，可采用斷面稍大的盾構(gòu)掘進(jìn)，預(yù)留一定的施工誤差和調(diào)整空間。

（3）由于特殊減震地段鋼彈簧浮置板可調(diào)整量很小，且采用特殊設(shè)計(jì)后減震效果難以保證，建議在設(shè)計(jì)中保證特殊減震地段的軌道結(jié)構(gòu)厚度，并預(yù)留一定的余量，在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)由一般減震地段掘進(jìn)至特殊減震地段時(shí)盾構(gòu)提前下沉一定量，保證在特殊減震地段的軌道結(jié)構(gòu)高度。

（4）遠(yuǎn)期線路預(yù)留節(jié)點(diǎn)及代建段軌道結(jié)構(gòu)形式無法確定，應(yīng)盡量進(jìn)行包容性設(shè)計(jì)，為后期項(xiàng)目調(diào)整預(yù)留一定的余量。

（5）礦山法+盾構(gòu)空推拼管片段受施工質(zhì)量影響，管片偏移的可能性較大，在設(shè)計(jì)中盡量避免采用此種工法，并在施工中尤其注意此工法區(qū)段施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 歐陽全裕. 地鐵輕軌線路設(shè)計(jì)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] GB50157-2013 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] 施仲衡. 地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M]. 陜西西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[4] 李家穩(wěn). 地鐵線路平、縱CAD及調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)技術(shù)的研究[D]. 北京：北京交通大學(xué) ，2005.

[5] 許兆俊. 城市軌道交通平、縱斷面設(shè)計(jì)中的調(diào)坡調(diào)線[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2003（9）.

[6] 郭俊義. 調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)以及對(duì)線路設(shè)計(jì)的啟示[J]. 都市快軌交通，2011（10）.

收稿日期2015-12-21

責(zé)任編輯 朱開明

Discussion on Design of Metro Track Alignment and Gradient Rehabilitation

Si Yaowang

Abstract:Metro tunnel construction inevitably encounters construction error, with uneven structure settlement and deformation, resulting in poor tunnel structure interface and becoming a failure when comparing with the original design of line, leading to tunnel structure invasion construction clearance, and need of track alignment and gradient rehabilitation. The paper introduces the process and method of adjusting the track alignment and slope, and analyzes the influence of the adjustment of the alignment and slope on the other related structure and components by using some examples.

Keywords:metro, tunnel, track, clearance, track alignment and gradient adjustment

中圖分類號(hào)：U452.13

作者簡(jiǎn)介：司耀旺（1986—），男，工程師