城市轨道交通工程轨道系统设计应注意的相关问题

王瑞震，于春华

(铁道第三勘察设计院集团有限公司城交分院,天津 300251)

1 概述

实践证明,城市交通单纯依靠公交车、电车以及现有的路面交通,无法承受交通的巨大压力,必须朝着多层次、多结构、立体化、大容量、高速度方向发展,必须修建城市轨道交通系统。

世界地下铁道最早诞生于英国伦敦,已有百余年历史。1969年我国第一条地铁在北京开通运营,1984年我国第二条地铁在天津开通运营。随后,我国城市轨道交通蓬勃发展,除省会级城市,一般中等城市如苏州、宁波、青岛、无锡、大连等也在修建。

城市轨道交通在我国有40余年的历史,由于城市轨道交通与国家铁路存在着不同功能,在轨道系统设计、施工、养护维修等方面也具有不同特点。轨道系统的各种规范、规章、规定、制度还不完善。轨道设施缺少标准图、通用图。轨道系统在设计、施工与维修等方面面临新领域、新问题,存在一些不尽如人意之处,在所难免。因此,需要开拓创新。

为了总结以往在轨道系统设计中的经验和教训,笔者重点对轨道系统设计以及配合施工等方面,经常出现的一些问题加以论述,供读者参考。

2 轨道设计中应注意问题

2.1 设计依据及接口

(1)采用规范、规程、标准等应是现行有效版本。

(2)上一设计阶段的审查意见应严格执行,如有困难必须申明原因或说明改进情况。

(3)为使各系统专业之间密切配合,轨道系统专业设计人员一定要深入了解与相关系统专业设计的界面,并做好接口。

(4)轨道系统设计时,应经常与项目业主、总体单位、咨询人员、施工单位等沟通,有问题及时解决。

2.2 钢轨类型和材质

(1)《地铁设计规范》(GB50157—2003)6.2.1中,“正线及辅助线钢轨应依据近、远期客运量,并经技术经济综合比较后确定,宜采用60 kg/m钢轨,也可以采用50 kg/m钢轨”，而未对钢轨材质加以说明。目前,适应城市轨道交通工程的钢轨材质多种多样。因此,设计说明书中应说明钢轨质量等级和材质(即钢轨牌号和是否热处理等)便于钢轨采购和铺设。

(2)《地铁设计规范》(GB50157—2003)6.4.1中“正线上道岔的钢轨类型应与正线的钢轨类型一致”,亦未对钢轨材质加以说明。因此,应明确道岔用钢轨质量等级及材质(即钢轨牌号和是否热处理等)应与正线一致,确保道岔强度,便于道岔制造。某市地铁由于道岔订货时,没有指定钢轨材质，给施工带来问题。

2.3 道床设计

2.3.1 整体道床预留沟槽

(1)设计整体道床(隧道或者高架桥)时,要与有关需预埋管线专业及时联系,取得回复资料后再出图。施工前,再进一步落实,尤其重视信号专业的预埋管线,避免遗漏。否则因凿除道床混凝土而使道床产生开裂,造成病害隐患。

(2)道岔整体道床在安装转辙机部位需预留沟槽,设计时要与信号专业及时沟通,确定沟槽尺寸及沟槽排水措施。

(3)道岔范围整体道床的伸缩缝尽量避开主体结构(隧道或者高架桥)的沉降缝。

(4)人防隔断门处整体道床的门槛钢板与钢轨的间隙应保持一定距离,间隙过小,在特定条件时会造成钢轨电流回路短路,产生火花烧化局部钢轨(钢轨磨耗掉下的铁沫散落在橡胶垫板上形成电阻很大的导体,与门槛的钢板间产生火花)。某市地铁曾发生上述病害,设计时应引起重视。

(5)车场库内线根据工艺要求,确定整体道床结构形式以及铺设精度；根据道床表面是否行驶其他运输工具,确定道床表面是否铺面等。

(6)车场线库内立柱式检查坑,钢轨顶面以下500 mm范围为轨道部分,设计时应注明立柱施工时必须有轨道施工人员参加,确保满足轨道结构安装的要求。

(7)土质路基铺设整体道床时,应当根据具体工况进行路基加固。路基加固应由结构专业或者路基专业统一设计,轨道专业应及时提出技术要求。

2.3.2 曲线地段道床形式

(1)同一线路曲线应设置同一种道床结构形式,各种道床结构的衔接应设置过渡段。

(2)地下线路、高架线路与地面线路的分界点应与线路曲线设置相协调。同一线路曲线不宜跨越2种及以上线路敷设方式,尤其同一线路曲线不应跨越地下线路及高架线路,其主要原因是道床结构形式存在差异,同时曲线超高设置方法也不同。当特殊困难出现上述情况时,应慎重考虑道床结构过渡及曲线超高设置。

2.4 轨道减振设计

(1)减振等级的划分应适当留有余量,设防值比超标值宜高出一定数值。

(2)减振地段设置长度应满足减振要求,每个减振结构类型应考虑一定长度不能太短。不同减振等级的结构类型应有过渡段。特别是浮置板结构不宜横穿管线。

(3)根据该路段线路平、纵断面、地面建筑物(最终版本)及《环境评价报告》选择轨道减振结构类型,并考虑该结构的性价比。环境情况有变化时应与环境评价专业沟通及时采取相应措施。

(4)轨道减振地段及结构类型确定后，为了慎重起见，还要经过实地踏勘、调查,确定其地面建筑物类型、层次、功能有无变化,并根据调查结果调整之。然后还要与业主沟通取得共识后,形成文字材料报业主核批。

2.5 排水施设

(1)排水泵站位置应设置在该区域的线路最低点,线路最低点并非线路坡度的转折点,应根据线路竖曲线进行计算,设计时应引起注意。

(2)在人防隔断门处,排水沟的设置既符合排水要求,又要满足密封要求。当人防隔断门使用时,能够阻断放射性物质进入人防隔断门的另一侧。

2.6 轨道电路及杂散电流防治

(1)钢轨绝缘节位置按信号专业要求设置,设计时应及时了解信号及闭塞制式,满足信号要求。

(2)整体道床的上层钢筋距钢轨轨底的距离应满足杂散电流的绝缘要求。

(3)接触网回流线与钢轨焊接时容易引起钢轨材质变化,当不能保证焊接质量,设计时应注明采用在轨腰上钻孔的联结方式。

2.7 其他

(1)工务维修采用的维修模式,工务定员应与维修模式相匹配。车站应考虑工务维修工班休息、存放工具场所。

(2)轨道主要工程数量做到不漏项目,并计有适当损耗量。

3 施工配合时应注意事项

3.1 主动与相关系统的设计人员、施工单位沟通,做好施工交底

(1)了解相关系统需要与轨道施工同步进行施工的工作内容及施工时间。进一步确定相关系统需要过轨管线的里程、类型、数量、材料等,在轨道系统施工前提供给施工单位,并主动做好协调工作。

相关系统有通信、信号、供电、给排水、人防等。

(2)施工单位进场后设计者做好施工交底,介绍全线的工程概况、主要技术标准和该标段的施工范围。

(3)介绍该标段轨道主要技术标准、各类型轨道结构、施工重点和难点。介绍设计单位对施工工艺、施工方法采用新技术、新工艺的建议等,供施工单位做施工组织设计时参考。

(4)介绍该标段其他工程系统需要在整体道床埋设的过轨设施,在施工时做好预埋或者预留沟槽。

3.2 施工现场信息反馈渠道畅通,做好变更设计

配合施工人员应在施工过程中,确保施工现场信息反馈渠道畅通,出现问题不推诿,积极主动协助施工单位解决问题,必要时做好变更设计。

3.2.1 相关系统提供施工图时间滞后于轨道系统

相关系统由于招标较晚,为满足轨道专业施工图的需要,根据包容设计原则向轨道专业提供设备资料,但与设备招标后的要求往往存在一定的差异。例如某市地铁道岔转辙机招标较晚,至使转辙机坑底面略低于道床两侧的排水沟,造成转辙机坑积水,轨道设计人员予以彻底解决。

3.2.2 相关系统预埋过轨管线资料更改

根据通信、信号及相关专业要求,车站端头、道岔前后等地段道床内预埋过轨管线。由于相关专业向轨道专业提供预埋管线位置及数量等资料,时有与施工图不符情况出现,造成预埋管线闲置,重新凿除道床,影响道床使用寿命。今后设计中应加强沟通,应敦促相关专业抓紧确定,降低浪费并减少道床病害。

3.2.3线路调线、调坡后轨道结构高度不能满足规范要求

当隧道结构或高架桥建成贯通后,在轨道施工前要做全线贯通测量,并根据测量资料,绘制调线、调坡后平面及纵断面图。轨道施工应以调线、调坡后平面纵断面图为准。由于基础(隧道基底、高架桥墩台、U型结构等)下沉,桥梁变形等,调线、调坡仍不能满足轨道结构高度要求,个别地段有可能出现轨道结构高度不足或过大的情况。轨道设计人员应根据具体情况提出切实可行的变更设计方案,并在铺轨综合图标出,必要时应做轨道强度计算取得理论支持。

3.2.4 土建施工与轨道施工配合不到位

由于土建施工单位不了解轨道施工要求,在土建施工时预埋的轨道扣件的零配件不符合轨道设计标准,造成轨道施工困难。例如某市地铁车场库内线检查坑整体道床,出现上述问题,轨道设计人员及时协助业主、施工单位提出补救方案,保证了施工进度及施工质量。

3.2.5 满足施工过程中业主提出的要求

各城市或者本城市轨道交通设计标准应尽量一致,例如某市地铁轨道的线路及信号标志均未做出统一要求。施工过程中,轨道设计人员主动协助业主解决施工中发生的问题。配合运营公司,制定了该市地铁线路及信号标志标准图集,有利于新线统一标准。

4 配合施工人员注意事项

4.1 做好施工配合

由于城市轨道交通设计任务重、时间紧,每位设计人员要承担多项设计任务,如何做好施工配合,做到服务及时应做到以下几点。

(1)设计人员因故不在施工现场时应经常与施工单位电话沟通,做到施工信息及信息反馈渠道畅通。

(2)设计人员因故不在施工现场时应委托其他相关人员获取施工信息,出现问题及时与受委托人员沟通,不要贻误时机,提出解决方法。

(3)设计人员在施工过程中出现的问题、解决方法做好详细记录。设计人员因故不在施工现场时受委托人员代为记录。

4.2 配合施工人员加强学习

加强施工知识的学习,虚心向施工人员学习,不断提高自己配合施工的工作能力。配合施工人员深入调查研究,及时发现问题防患于未然。

加强安全生产岗位职责、职业健康体系等有关文件规定的学习,加强对安全生产重要性的认识,把事故隐患消灭在萌芽状态,杜绝安全事故发生。

向其他配合施工人员学习,交流经验,加强服务意识,共同提高配合施工水平。

重点工程项目以及难点工程项目,配合施工人员一定要到达施工现场，配合好施工。

5 结语

据不完全统计，我国城市轨道交通运营线路已达到30条、分布在10座城市、总里程968 km；在建线路65条、分布在16座城市、总里程1 599 km；线路网络规划225条、分布在35座城市、总里程8 137 km。今后,还有很多城市轨道交通工程等待建设,我们要继续总结经验好教训,进一步提高轨道系统设计水平,适应城市轨道交通发展需要。

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