天水至平涼線蓮花臺車站整體道床設計

莫榮韓（蘭州鐵道設計院有限公司 線路運輸所，甘肅 蘭州　730000）

天水至平涼線蓮花臺車站整體道床設計

莫榮韓
（蘭州鐵道設計院有限公司 線路運輸所，甘肅 蘭州730000）

蓮花臺車站是天水至平涼鐵路線上的一處會讓站，車站兩端咽喉位于隧道內，中部位于橋上，而隧道內車站道岔區整體道床設計國內尚無工程先例；同時，橋隧過渡段軌道結構及加固處理措施具有一定代表性。本文結合相關規范、新型道岔的研制及工程實際，提出了蓮花臺車站鋪設CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的設計方案與相應的施工方案。

天（水）平（涼）鐵路；會讓站；整體道床；設計

1　工程概況

蓮花臺車站是天水至平涼線上的一處會讓站，車站位于關山及六盤山中間的麻庵鄉西北側麻庵河河溝范圍，關山隧道出口和六盤山隧道進口里程分別為D1K83+459和D1K83+492，車站兩端伸入兩隧道內并于隧道內設置岔區，車站中部位于兩隧道之間的1-18 m鋼筋混凝土剛構橋上。蓮花臺車站共有2股道（含1條正線），另有安全線1條，道岔3組。

2　蓮花臺車站整體道床設計

2.1關山及六盤山隧道內道床方案

關山及六盤山隧道間線路露頭較短，且為橋梁，為避免后期運營維修成本增加，兩隧道及麻庵河橋范圍內宜采用結構穩定類型相同的無砟軌道結構。目前國內外技術成熟的無砟軌道結構形式有板式軌道、雙塊式無砟軌道和彈性支承塊式無砟軌道等。結合天水至平涼線速度目標值較低且以煤炭運輸為主的特點，板式軌道因投資較高而不宜在本線采用，而運煤過程中煤渣及煤內含水將會對彈性支承塊橡膠套靴壽命及整體性造成不利影響，即容易引起結構污染、老化和支承塊松動；設計推薦關山及六盤山隧道（含兩隧道間麻庵河橋）采用雙塊式無砟軌道。國內適用于本線的雙塊式無砟軌道主要有CRTSⅠ型及CRTSⅡ型。兩者的主要區別有兩方面：其一是Ⅰ型無砟軌道雙塊式軌枕的鋼筋桁架不外露，其二是Ⅰ型無砟軌道采用混凝土軌道板澆筑與雙塊式軌枕安裝同時進行的施工工藝，而Ⅱ型無砟軌道采用先灌注軌道板混凝土，后將雙塊式軌枕安裝就位的施工工藝，對專用施工設備的加工、操作、保養及維護要求較嚴格［1］。從簡化施工的角度考慮，天水至平涼線采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結構由下部支承結構、道床板、軌枕、鋼軌及扣件系統組成。其結構具有穩定性高、剛度均勻性好、結構耐久性強、維修工作量少、結構高度低、荷載小和道床整潔美觀等優點。

2011年3月鐵路總公司工程設計鑒定中心下發了《關于新建天水至平涼鐵路特長隧道無砟軌道結構型式的批復》（鐵鑒函［2011］203號），批復中對長隧道內整體道床部分的批復意見為：同意長度＞6 km的唐楊隧道及關山隧道進口至六盤山隧道出口鋪設CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道；關山隧道和六盤山隧道之間的蓮花臺車站亦鋪設無砟軌道。即同意我院提出的長隧道采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的設計方案。

2.2蓮花臺車站整體道床設計

根據現階段國內無砟軌道建設發展現狀，隧道內鋪設無砟軌道已具備相對成熟的設計和施工經驗，但本工程具有其特殊性，車站（2股道、3組道岔）位于兩隧一橋內（上），且道岔區設置于隧道內，給無砟軌道的設計和施工帶來了一定困難（目前國內還沒有類似工程實例），故設計的特殊性和難度大大增加。針對這一現狀，擬定了蓮花臺車站范圍內軌道設計方案如下：與關山及六盤山隧道一致，蓮花臺車站范圍內均按雙塊式無砟軌道進行設計，道岔區整體道床方案為將道岔按軌道板單元澆注在隧道仰拱上，與兩端整體道床連接。

2.2.1道岔選型

本線是以運煤為主的鐵路，設計行車速度為120 km/h，正線道岔型號以12號為宜［2］，而2011年3 月29日鐵路總公司《關于新建天水至平涼鐵路特長隧道無砟軌道結構型式的批復》下發之時，國內可用于無砟軌道上的60 kg/m鋼軌12號道岔的型號僅有SYC0501。它是鐵道第二勘察設計院，在重慶樞紐遂渝引入工程無砟軌道綜合試驗段蔡家站為解決道岔在整體道床上這一問題，與山海關橋梁廠聯合研發的一組可動心軌道岔；該道岔直向通過速度為200 km/h，如果蓮花臺車站道岔采用該型號道岔，則稍顯浪費。同時，SYC0501道岔電液轉轍機須安裝在軌道外側，且要求最外側鋼軌至隧道邊墻的距離需＞2.5 m，由此則會帶來道岔區隧道斷面的加寬問題。鑒于以上原因，從節省投資及與天水至平涼線速度目標值匹配的角度出發，設計單位向鐵路總公司建議研制新型12號無砟道岔。

2.2.2新型12號無砟道岔

鑒于天水至平涼線急需12號無砟道岔上道鋪設的情況，中國鐵路總公司就此立項，委托中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所（以下簡稱鐵科研）開展“客貨共線鐵路12號無砟道岔”的研發工作。

鐵科研經固定型轍叉和可動心軌轍叉選型研究、道岔線型設計與結構優化、扣件系統設計研究、無砟岔枕設計研究、道岔關鍵部件的室內試驗、道岔工廠試制、現場測試和評估等全系統的研究之后，推出了適用于客貨共線鐵路60 kg/m鋼軌12號可動心軌單開道岔，圖號研線1505［3］。

值得說明的是，在無砟岔枕的設計研究中，鐵科研對比了普通長岔枕埋入式無砟軌道及類雙塊式岔枕埋入式無砟軌道兩種結構形式。其中普通長岔枕埋入式無砟軌道沿用一般道岔軌枕，施工時容易出現軌排上浮，造成岔枕與現澆道床之間出現離縫松動現象；而類雙塊式岔枕因有桁架鋼筋連接道床板，軌道整體結構及穩定性得到了較大改善。因此研線1505岔枕采用類雙塊式岔枕（圖1）。

圖1　無砟岔枕示意（單位：mm）

2.2.3蓮花臺車站無砟軌道設計

結合定型后的無砟道岔（研線1505），我院開展了蓮花臺車站無砟軌道設計。該設計由3部分組成：隧道內非岔區部分、麻庵河橋上、隧道內岔區部分，同時處理好岔區與非岔區、橋與隧的過渡。

1）隧道內非岔區部分無砟軌道設計

隧道內非岔區部分無砟軌道道床板采用C40鋼筋混凝土結構連續澆注于隧道仰拱上，寬2.8 m，軌下截面厚258 mm［4］，直線地段道床板頂面設置2%的橫向人字形排水坡，曲線地段道床板設面向曲線內側的單向2%排水坡。雨水匯集方式為雙線地段隧道中部設集水槽，沿線路方向每隔4.55 m布置一處泄水孔（泄水孔左右間隔布置），通向相應側隧道排水溝，曲線地段加設內側泄水孔。泄水孔采用預埋PVC管方式設置，管徑50 mm。雙塊式軌枕在道床板澆筑時埋入鋪設。隧道內非岔區部分無砟軌道橫斷面如圖2所示。

2）麻庵河橋上無砟軌道設計

麻庵河橋上無砟軌道位于半徑1 200 m的曲線范圍，先于橋面上鋪設C40混凝土墊層，拉毛后架設整體道床道床板鋼筋，吊裝雙塊式軌枕，再澆筑道床板混凝土。為加強道床板與橋的連接，在全橋范圍預埋φ25的錨固螺紋鋼筋（預埋鋼筋在該橋施工時施作），排間距1.30 m，每排5根，預埋的螺紋鋼筋與此段范圍內的道床板、橋梁頂板縱橫向鋼筋應錯開布置。排水設計為橋中部設泄水孔（預埋PVC管）。橋上無砟軌道橫斷面如圖3所示。

3）隧道內岔區部分無砟軌道設計

蓮花臺車站共設有3組道岔，其中①，③組道岔銜接形成單渡線，②組道岔為單開道岔。

道岔區道床板采用單元板塊設計，即單開道岔按一個單元板塊、單渡線按一個單元板塊設計。

單開道岔道床板設計起點為岔頭軌縫中心向外2根軌枕（1.2 m），終點為岔后軌縫中心向外4根軌枕（2.6 m），終點的選擇主要考慮岔后直股與側股無砟軌道道床板是否具備分開施作條件。道床板厚度為380 mm，縱橫向均配置雙層鋼筋，其中縱向鋼筋直徑為φ12 mm，橫向鋼筋直徑為φ16 mm。道床板頂面自中心向兩側設2%的橫向人字形排水坡。無砟岔枕在道床板澆筑時埋入鋪設。隧道內岔區單開道岔無砟軌道示意如圖4。

圖2　隧道內非岔區部分無砟軌道橫斷面示意

圖3　橋上無砟軌道1/2橫斷面示意（單位：mm）

單渡線道岔道床板（圖5）設計起點為岔頭軌縫中心向外2根軌枕（1.2 m），終點為直股方向岔枕后7根軌枕（4.2 m），側股方向兩道岔連成一體。道床板厚380 mm，縱橫向均配置雙層鋼筋，其中縱向鋼筋直徑為φ12 mm，橫向鋼筋直徑為φ16 mm。道床板頂面自中心向兩側設2%的橫向人字形排水坡。無砟岔枕在道床板澆筑時埋入鋪設。

2.2.4無砟軌道過渡段設計

蓮花臺車站位于兩隧一橋上，需處理好岔區與非岔區的過渡、橋隧過渡、軌道結構與基礎的連接等問題，以實現軌道結構剛度的平穩過渡、整體穩定性和減少輪軌作用帶來的道床損害，最終保證列車運行的平穩及延長軌道整體使用壽命。

1）岔區與非岔區的過渡

圖4　單開道岔無砟軌道示意（單位：mm）

岔區與非岔區整體道床均鋪設于隧道仰拱上，兩者基礎類型一致，因此過渡無需特殊處理。但岔區與非岔區銜接處仍為軌道結構的薄弱環節，因此，設計采取岔頭及岔尾軌縫中心均置于道岔區整體道床范圍內，另在銜接處前后分別設置 10排，橫向每排4根φ25 mm鋼筋錨栓（如圖6所示）貫穿道床板至隧道仰拱，以加強道床板與其基礎的銜接，提高軌道結構的穩定性。

圖5　單渡線無砟軌道道床板布置示意

2）橋隧過渡段的設計

關山隧道出口至麻庵河橋間有一段長12 m的路基過渡段，因該過渡段較短，無法同時施作路隧過渡及路橋過渡，故設計采用延伸隧道仰拱至橋頭，以實現軌下隧道-路基-橋梁基礎的基本統一，再于其上鋪設整體道床（圖7）。另麻庵河橋橋尾與六盤山隧道已經連上，基礎剛度基本一致，可不考慮基礎過渡。

圖6　道床板與基礎連接錨栓布置示意

圖7　橋隧過渡段整體道床布置（長度：mm）

因麻庵河橋上亦鋪設無砟軌道，同時橋上需鋪設護輪軌，而隧道進口處向內5.2 m需加強，所以設計時將關山和六盤山隧道進口5.2 m范圍、關山隧道與麻庵河間12 m的路基、麻庵河橋4部分進行統一設計。道床板采用C40鋼筋混凝土，寬2.8 m，軌下截面厚258 mm，道床板設面向曲線內側的單向2%排水坡。軌枕采用雙塊式軌枕（肆軌-0803-2帶輔助軌），輔助軌采用50 kg/m鋼軌。同時為加強道床板與基礎的連接，橋上預埋φ25的錨固螺紋鋼筋，非橋部分均設置φ25螺紋鋼筋錨栓。另考慮到不同結構間存在不均勻沉降等問題，12 m的路基過渡段、麻庵河橋2部分整體道岔按單元板塊設計，留有伸縮縫（圖7）。

3　整體道床施工

目前，我國在無砟軌道的鋪設上已經具備較為成熟的經驗，CRTSⅠ型無砟軌道施工的方法主要有工具軌法及軌排框架法，因軌排框架法對施工機具的要求和成本較高［5］，且天水至平涼線隧道斷面設計為小斷面隧道，無法采用大型機械設備，因此CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的施工采用工具軌法。

蓮花臺車站無砟軌道施工難點在于車站位于山區，物料運輸條件差；施工中因道岔尺寸大、施工空間窄，在隧道內組裝道岔及軌排、支立模板等作業困難。為此，在物料運輸上采用自關山隧道天水端材料廠往車站方向運輸的方案，同時對隧道內間距110 m的大避車洞或輔助坑道進行擴大，作為運輸車輛的調頭、會車地點，以節省運料時間。對隧道內道岔及軌排的組裝、模板支立等作業進行精細化管理，制定詳細的步驟，確保施工中不破壞已施工完成的隧道水溝及電纜槽等。

4　結語

本文著重論述了天水至平涼線蓮花臺車站無砟軌道的設計方案。因普速鐵路隧道內設車站并鋪設無砟軌道在國內尚無工程實例，本工程的順利實施將會為以后類似工程的設計及施工提供借鑒。

［1］吳大勇.高速鐵路無砟軌道施工的質量控制方法研究［D］.北京：中國科學院大學（工程管理與信息技術學院），2014.

［2］鐵道第四勘察設計院.鐵路工程設計及技術手冊：站場及樞紐［M］.北京：中國鐵道出版社，2006.

［3］中國鐵道科學研究院.客貨共線鐵路12號無砟道岔設計報告［R］.北京：中國鐵道科學研究院，2015.

［4］鐵道部經濟規劃研究院.高速鐵路CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道隧道地段通用參考圖［Z］.北京：鐵道部經濟規劃研究院，2011.

［5］王紅亮.隧道內CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌排框架法施工工藝［J］.鐵道建筑，2012（4）：81-84.

（責任審編孟慶伶）

Design on Monolithic Track Bed of Lianhuatai Station in Tianshui-Pingliang Railway

MO Ronghan
（Track and Transportation Institute，Lanzhou Railway Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Lanzhou Gansu 730000，China）

Lianhuatai station is one passing station in T ianshui-Pingliang railway，both ends of the station are located in the tunnel and the middle part of the station lies on a bridge，and there is no domestic engineering precedent for the monolithic track bed design of station's turnout area inside the tunnel.T he track structure of bridge and tunnel transition area and reinforcement measures are representative in China.By combing with the relevant specification，new pattern turnout development and engineering practice，the design and corresponding construction scheme for Lianhuatai station which laid CRT SⅠ double-block ballastless track were presented in this paper.

T ianshui-Pingliang railway；Passing station；M onolithic track bed；Design

莫榮韓（1982— ），男，工程師。

U213.2+41

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.07.29

1003-1995（2016）07-0118-05

2016-01-19；

2016-04-20