司耀旺

（鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142）

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地鐵線路調線調坡設計探討

司耀旺

（鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300142）

摘 要：地鐵隧道施工不可避免地出現(xiàn)施工誤差、結構不均勻沉降及變形等問題，導致隧道結構與原設計線路不能很好吻合，造成隧道結構侵入建筑限界，需進行線路調線調坡。文章介紹了調線調坡的流程及方法，并結合實例分析了調線調坡對相關設備的影響，總結了一些調線調坡經(jīng)驗。

關鍵詞：地鐵；隧道；線路；限界；調線調坡

調線調坡設計是在土建結構基本完成、鋪軌工程尚未開始前開展的一項重要工作。通過調線調坡設計可對施工誤差、結構不均勻沉降及變形等帶來的結構限界侵限情況進行檢查分析，并提出解決問題的方法。經(jīng)過調線調坡設計，列車運行于良好的“三維空間”，充分滿足建筑限界、設備限界和各相關專業(yè)的要求，保證將來列車良好的運行。

調線調坡首先需結合線路平縱及隧道斷面設備布置情況，根據(jù)隧道斷面測量數(shù)據(jù)核算原設計平縱是否侵限。若未侵限或侵限較少，可滿足設備專業(yè)布設需求，則無需進行調線調坡，若侵限較大則需進行調線調坡設計。

1　調線調坡測量要求

1.1測量要求

調線調坡測量是調線調坡的數(shù)據(jù)基礎，測量主要內容包括導線及高程測量、線路中線測量、結構橫斷面測量等。

（1）導線測量及高程測量。地面線、高架線及地下線的測量，應嚴格按 GB50308-2008《城市軌道交通工程測量規(guī)范》有關規(guī)定辦理，導線及高程（水準點）路線應貫穿整個地鐵線路的始終并與精密導線網(wǎng)聯(lián)測，經(jīng)嚴格的平差后方可使用。

（2）中線測量。導線測量及高程測量完成后，中線依據(jù)前者進行定線測量，根據(jù)現(xiàn)場具體情況進行判斷，對相關資料分析后確定中線的合理位置。

（3）橫斷面測量。以設計線路中線點為測量基準線，進行隧道結構凈空斷面和高架線路結構橫斷面測量。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法線方向一致，橫斷面方向和該點法線方向誤差要求小于±5′。橫斷面測量方向如圖 1 所示。

圖1　橫斷面測量方向示意圖

1.2測點要求

測點點位要求矩形、圓形、馬蹄形等斷面形式均 8個測點，包括底板面、頂板底各 1 點，左右側各 3 點，如圖 2～圖 4 所示。對于車站結構，一半是站臺邊緣控制，另一半是矩形斷面限界控制，因此，車站左右線各7 個測點，站臺面高程 1 個測點，如圖 5 所示。

2　區(qū)間隧道調線調坡

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，工法為盾構法及礦山法拼管片施工，隧道采用盾構實際為內徑 5.4m，建筑限界直徑為 5.2m，施工允許誤差 0.1m。

圖2　矩形隧道測點位置示意圖

圖3　圓形隧道測點位置示意圖

圖4　馬蹄形隧道測點位置示意圖

圖5　車站斷面測點位置示意圖

本區(qū)間軌道結構形式為一般道床及鋼彈簧浮置板道床，軌道結構高度的設計要求分別為 740mm 及840mm，圓形盾構隧道頂至軌面凈空 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 基礎上增加外軌超高的一半。

2.2調線調坡設計

2.2.1限界檢查

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

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，設計軌道高度 740mm。由于侵限值較大，采用一般軌道結構處理方式已無法滿足侵限要求，需進行特殊設計，可考慮采用大幅薄型短軌枕方案進行特殊處理（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管片之間的距離為90 mm，曲線內側水溝往道床中心線移動 100mm，以滿足排水需求，采用此種特殊設計，軌道在盾構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，與道床混凝土的結合面較小，軌枕埋入道床內約為 98mm，在列車運行時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行焊接，以加強軌枕與道床的連接，因此，在軌道鋪設時要采取特殊措施。

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，隧道內接觸線距軌面的高度為 4040mm，圓形盾構隧道頂至軌面凈空4460mm，接觸網(wǎng)懸點布置間隔為 6～8m。由于隧道侵限，接觸網(wǎng)可在滿足新規(guī)范要求“隧道內接觸線距軌面的高度不應小于 4040mm”基礎上可對懸掛安裝進行如下調整。

（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。在非懸掛點處，滿足接觸線距軌面的高度即可，接觸網(wǎng)懸點位布置間隔可適當增大至 10m。通過調整接觸網(wǎng)懸掛點，可保證頂板侵限不大于 60mm。接觸網(wǎng)安裝結構示意圖如圖 7。

2.2.4調坡設計

根據(jù)以上情況，在調線調坡時，盡量保證特殊減震段落的軌道結構高度，將底板侵限段落調整至一般減震段落。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整范圍，之后在滿足規(guī)范坡長、坡率及豎曲線條件下調整坡度線。同時，與接觸網(wǎng)及軌道專業(yè)溝通，盡量使得縱斷面線型對線路、接觸網(wǎng)、軌道綜合最優(yōu)。

本段調坡將 1 段區(qū)間整坡拆為 3 段碎坡，3 段坡坡長、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構示意圖（單位：mm）

圖7　接觸網(wǎng)安裝結構示意圖（單位：mm）

圖8　區(qū)間縱斷面調坡示意圖

3　車站調線調坡

車站部分一般采用明挖法施工，施工質量較好，且車站有效站臺內的標高改變后對站內各系統(tǒng)均有不同程度的影響，具有一定的協(xié)調難度。因此，較少對有效站臺范圍內進行調線調坡，一般僅在車站端頭變坡點部分進行調整。

若車站范圍內設備大范圍侵襲，無法滿足設備安裝要求，則需進行調線調坡。車站調線調坡流程同區(qū)間，需進行限界核查、調整量確定及坡度調整。

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。

對于縱斷面，由于前期代建段軌道結構高度僅預留為 560mm，而在本線設計中，根據(jù)環(huán)評要求需采用鋼彈簧浮置板道床等特殊減振措施，設計軌道結構高度為840mm，預留的軌道結構高度無法滿足鋼彈簧浮置板道床的設置要求，在對軌道結構進行特殊設計的基礎上亦需進行調坡抬高軌面高程。

3.2軌道結構調整量確定

本車站范圍采用明挖法施工，為矩形斷面。由于原車站站臺板已施工，為盡量減少對既有結構的影響，需盡量壓縮軌道結構高度。經(jīng)采用特殊設計，本段軌道結構高度最小要求為 660mm，需將特殊減振地段內（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。

軌面調整范圍大部分處于車站范圍內，由于原車站站臺板已施作完成，將軌面抬升后亦會對車站內建筑及設備產生一定的影響，軌面抬升后也需滿足相關專業(yè)的設計要求。因此，站內主要調整如下：車站建筑需增加裝修層厚度，樓梯最后一級踏步需進行調整，樓梯門洞及房間標高需調整；調整自動扶梯設備尺寸；屏蔽門下部預留槽加墊層，屏蔽門上部頂箱采用非標設計。

3.3調坡設計

根據(jù)侵限情況分析，按最小調整量將車站范圍內的軌面高程整體抬高 100mm，車站范圍內可通過設計調整滿足限界及設備安裝等要求。

由于車站高程調整，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于出前期代建段后的第 1 個坡段上。將 DK29+462～DK30+318區(qū)段原預留軌下凈空 560mm 段整體抬升 100mm，在DK29 + 870～DK29 + 462 區(qū)段由原 6‰ 坡度調整為6.169‰ 并過渡至原設計高程。

根據(jù)縱斷面測量結果及區(qū)間侵限檢查結果，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備調整范圍之內，滿足設計要求。

圖9　車站縱斷面調坡方案示意圖

4　結束語

調線調坡作為整個地鐵設計過程中的一個協(xié)調土建施工問題的環(huán)節(jié)，為后續(xù)系統(tǒng)設備安裝提供穩(wěn)定的線路條件。在先期設計及施工中也應盡量為調線調坡提供良好的條件，盡量減少對結構進行二次處理。

（1）在平縱斷面設計時盡量避免采用極限值，為調線調坡預留一定空間。尤其是平縱曲線距站臺端部距離、平面夾直線長度及縱斷面坡長，避免今后移動平面交點及縱斷面變坡點時不滿足規(guī)范要求。

（2）對盾構段地質較差區(qū)段，尤其是海邊或下穿河道段，可采用斷面稍大的盾構掘進，預留一定的施工誤差和調整空間。

（3）由于特殊減震地段鋼彈簧浮置板可調整量很小，且采用特殊設計后減震效果難以保證，建議在設計中保證特殊減震地段的軌道結構厚度，并預留一定的余量，在盾構掘進時由一般減震地段掘進至特殊減震地段時盾構提前下沉一定量，保證在特殊減震地段的軌道結構高度。

（4）遠期線路預留節(jié)點及代建段軌道結構形式無法確定，應盡量進行包容性設計，為后期項目調整預留一定的余量。

（5）礦山法+盾構空推拼管片段受施工質量影響，管片偏移的可能性較大，在設計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)段施工質量。

參考文獻

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收稿日期2015-12-21

責任編輯 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：U452.13

作者簡介：司耀旺（1986—），男，工程師