地鐵車站采用臨時道岔設置軌排井方案研究

魏哲奎

中鐵第六勘察設計院集團有限公司 天津 300133

引言

近年來，我國城市軌道交通建設持續(xù)快速發(fā)展，在地鐵建設中，地鐵車站主體完工及區(qū)間洞通之后，需進行鋪軌施工作業(yè)，往往一條地鐵線路需要設置多個軌排基地以滿足整條線路的鋪軌工期要求。鋼軌通常每節(jié)長度約為25m，為實現(xiàn)將鋼軌由選定的車站吊入地下進行線路鋪軌工作，一般需要在車站結(jié)構(gòu)板上預留吊裝孔洞（即軌排井）。軌排井孔洞尺寸根據(jù)軌道吊裝需求而定，通常孔洞尺寸長約（28～30）m，寬約5m。常規(guī)軌排基地一般選擇在設置有停車線或者單渡線的車站，在停車線或者單渡線上方設置軌排井，結(jié)構(gòu)開洞處理較為簡單。但是受車站周邊環(huán)境及工期的影響，軌排基地的設置可能會出現(xiàn)特殊情況，需要設置在其他車站，如何在無停車線或配線的車站設置軌排井，本文進行了探討[1]。

1 項目概況及研究背景

某地鐵車站為地下島式車站，站臺寬度12m，結(jié)構(gòu)形式為雙層雙柱三跨明挖結(jié)構(gòu)，車站總長度為220.8m，車站標準段寬度為20.7m，高度為13.51m。在原工程籌劃的軌排基地選擇中，由于該站為標準站并未作為軌排基地。常規(guī)軌排井的設置一般選取在以下幾種車站：①帶停車線的車站。這種車站一般為正線及停車線設置于車站跨中（非邊跨）的側(cè)式車站，軌排井在跨中開孔，以避免邊跨開洞帶來的結(jié)構(gòu)受力問題。由于停車線范圍內(nèi)一般無站臺板，在此處設置軌排井對后續(xù)機電安裝、設備區(qū)及公共區(qū)裝修施工影響較小。②出入段線明挖U型槽段。該段本身為敞口，無須額外開軌排孔。③帶單渡線的車站。軌排孔可設置于單渡線上方，通過單渡線進出左右主線進行鋪軌。該方式僅能在單渡線上方設置一處軌排井，鋪軌效率較左右線均設置有軌排井的要低[2]。

原軌排基地設置在臨近車站，但是受現(xiàn)場條件制約，臨近車站開工較晚、工期緊張，經(jīng)研究后需將軌排基地設置于本站。本站為雙柱三跨車站，無停車線和配線，如直接將軌排孔設置于正線上方一般有兩種解決方案。一是通過支護結(jié)構(gòu)解決。通過采用圍護結(jié)構(gòu)+錨索的形式，直接抵抗水土側(cè)壓力。但是錨索對地層的要求較高，富水軟土地層錨索的適用性較差，且在地下空間開發(fā)強度越來越大的今天，錨索結(jié)構(gòu)對地下空間侵占較大，會為后續(xù)地下空間的開發(fā)帶來一定麻煩，即使采用可回收的錨索，但其較高的工程費用使得工程經(jīng)濟性較差。二是通過車站結(jié)構(gòu)自身解決。在軌排井段，側(cè)墻外擴，采用截面較大的肋板墻抵抗水土側(cè)壓力。肋板墻的弊端也較為明顯，因為需要額外的空間施做肋板墻，圍護結(jié)構(gòu)需要外擴，基坑及主體結(jié)構(gòu)的工程量均會相應增加，從而增加造價。本文針對無配線的島式車站如何設置軌排井進行方案研究，通過工程實例給出解決方案，并對結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換及計算模型給出說明[3]。

圖1 常規(guī)軌排井設置示意圖

2 軌排井及臨時道岔設置

由于軌排井開洞較大，如將軌排井設置在邊跨從上文可知代價較大，因此考慮將軌排井設置于中跨，鋪軌時通過中跨的軌排孔下鋼軌，然后通過設置的三開道岔再進入左右線正線進行鋪軌。常規(guī)軌排井開孔尺寸采用（28～30）m×5m，受結(jié)構(gòu)空間限制，本站軌排井的開孔大小為28m×4.5m，經(jīng)鋪軌施工單位確認，能夠滿足鋪軌要求。軌排孔應選擇在周邊場地較好的區(qū)段，以方便后期鋪軌工作的開展，本車站軌排孔設置在12-17軸之間，該范圍場地條件較好。三開道岔采用9號道岔，道岔與線路夾角為6°，道岔從岔心到與正線相交處總長度為67.5m，道岔端部距離端墻的最小距離一般取2～3m，該站為3.6m。

圖3 軌排車行車限界

軌道線路從正線過渡到中跨軌排井，軌道線路需穿過車站主體部分結(jié)構(gòu)子和縱梁，根據(jù)軌道專業(yè)要求，軌道車的限界寬度為線路兩側(cè)各1.8m，該范圍內(nèi)不允許有結(jié)構(gòu)梁、柱。從圖2可知，永久結(jié)構(gòu)柱Z1及底縱梁DZL1均位于軌道車限界內(nèi)。

圖2 軌排井與臨時道岔布置

為了不影響軌道限界需要采用臨時結(jié)構(gòu)托換，鋪軌完成后再后澆影響范圍內(nèi)永久結(jié)構(gòu)。采用在限界外設置臨時鋼立柱GZ及臨時縱梁LSZL進行受力轉(zhuǎn)換，永久結(jié)構(gòu)柱后澆，永久結(jié)構(gòu)中縱梁及底縱梁隨板同時澆筑，底縱梁需下翻，以保證結(jié)構(gòu)均不侵限[4]。

圖4 臨時梁柱平面布置圖

圖5 臨時梁柱立面圖

3 受力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)計算分析

受力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用臨時鋼格構(gòu)柱，結(jié)構(gòu)受力分兩種受力工況進行，以下對各工況下的計算模型進行說明，詳細計算過程不在本文中展開[5]。

3.1 軌排施工狀態(tài)下，永久柱未澆筑，受力體系為臨時鋼

立柱、臨時梁參與的受力狀態(tài)

3.1.1 5’軸左，雙柱三跨，此時邊跨最大。

3.1.2 6軸（左）處，三柱四跨，各跨度較為均勻。

3.1.3 6軸（右）處，三柱四跨，中跨較大。

圖6 計算模型

3.2 鋪軌完成后

澆筑永久混凝土立柱，拆除臨時鋼立柱，此時受力體系為永久結(jié)構(gòu)梁柱參與的受力狀態(tài)。

根據(jù)跨度及計算結(jié)果分析，跨中正彎矩最大為計算模型3工況下，邊跨正彎矩最大為計算模型1工況下。根據(jù)計算結(jié)果，中板、底板的配筋按照以上工況的包絡圖進行配筋[6]。

4 結(jié)束語

通過分析可知，在無配線及停車線的標準站通過采用設置臨時道岔的方式可以解決設置軌排井的問題，但也要注意幾個問題。

軌排基地還是盡量要設置在有條件的車站，以便能夠最大限度地提高軌排工作效率。

采用臨時道岔設置軌排井，雖然效率有所降低，但是在特殊情況下采用該方案，能夠滿足鋪軌要求。

受力轉(zhuǎn)換采用臨時鋼立柱安全可靠、施工便捷，并且可重復利用，經(jīng)濟合理。

采用臨時道岔方案增設的三開道岔后期可在車輛段等地方重復利用，提高了利用率，可減少投入浪費。

采用臨時道岔的方案在施工中一定要注意軌道車限界，限界范圍內(nèi)不得侵占，否則會影響后期軌道車鋪軌作業(yè)。