昆明机场线一期工程限界设计特点及创新

2013-05-30姚应峰叶芹禄

铁道标准设计 2013年4期

姚应峰，叶芹禄

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

1 概述

昆明机场线一期工程线路全长约18.018 km，其中，地下段长 7.685 km，高架段长 7.635 km，路基段长1.677 km。一期工程设东部汽车站、大板桥站、机场前站、机场中心站，共4站3区间。其中，东部汽车站、机场前站、机场中心站为地下车站，大板桥站为高架车站。

昆明机场线一期工程采用B型车，车辆速度目标值为100 km/h，初、近、远期为6辆编组，DC750V第三轨下部受电。本工程的施工工法主要有明挖法、矿山法、高架和路基。

限界设计的基本原则是安全、经济、合理。通过合理布置线路两侧的轨旁设备，确保满足限界的前提下，尽可能地缩小土建断面，降低土建投资。

2 高架区间限界设计

本工程高架区间双线桥地段线间距统一为4.2 m，双线间设疏散平台，直线地段疏散平台的宽度为1 m，曲线地段通过调整疏散平台的宽度来满足限界要求。双线桥的建筑限界总宽度为8 760 mm。高架区间双线桥建筑限界见图1。

图1 高架区间双线桥建筑限界(单位:mm)

(1)管线及轨旁设备敷设

强电电缆及设备、通信信号电缆及设备、声屏障均敷设在桥梁两侧的护栏上，其中，强电电缆、通信信号电缆通过支架敷设，强电电缆敷设在通信信号电缆的上方，并保持0.5 m的安全距离。高架区间单线桥设备及管线敷设方式同双线桥。

(2)遮阳罩、避雷器的设置

由于昆明地处云贵高原地区(机场线一期工程线路黄海高程达2 085 m)，年平均雷暴日天数达63.5 d，紫外线强度达到5级，因此，本工程在高架桥梁地段均设置了避雷器和遮阳罩，以保护沿线的设备和设施。避雷器敷设在高架桥梁的挡板上，遮阳罩敷设在电缆支架的顶部。

(3)消防设施的设置

城市轨道交通一般在地下区间隧道内才敷设消防水管。由于本工程线路沿线多为丘陵和山地，高架桥梁下交通不便，目前沿线的消防设施配套欠缺，因此，在高架桥梁上设置了消防水管和消火栓。消防水管和消火栓均敷设在疏散平台的下方，共设置2根消防水管，确保消防需要。

3 矿山法隧道建筑限界

本工程矿山法隧道长约6 km，分为单洞双线马蹄形隧道和单洞单线马蹄形隧道。一般单洞双线隧道断面均较大，如单洞双线盾构隧道，直径达10 m，一般的单洞双线马蹄形隧道宽度约11 m，隧道在宽度或高度方向尺寸的微小变化将大大影响隧道的断面面积，进而影响工程投资。正线地段马蹄形隧道，宜按全线采用矿山法施工地段的平面曲线最小半径确定隧道建筑限界［2］，但是由于本工程矿山法隧道较长，采用统一隧道断面，势必增加工程投资，故设计对单洞双线矿山法隧道建筑限界进行深入研究，采用以直线地段断面为基准，各曲线地段断面根据该曲线的参数计算的设备限界进行加宽的方法，整体上，大大缩小了隧道断面，降低了工程投资。

3.1 单洞双线马蹄形隧道

(1)建筑限界设计

直线地段单洞双线马蹄形隧道采用四段圆弧设计，拱顶圆半径为4 900 mm，仰拱圆半径为11 000 mm，侧底圆半径为1 200 mm，建筑限界宽度为9 800 mm，建筑限界总高度为7 680 mm，轨顶面以上建筑限界高度为5 880 mm。按此建筑限界确定的隧道结构断面总面积约64 m2，比同类工程设计断面有较大缩小，也是一个大胆的创新。该马蹄形隧道已在昆明机场线一期工程得到应用，经过实践检验是经济合理和安全的。如图2所示。

(2)管线及轨旁设备敷设

图2 直线地段单洞双线马蹄形隧道建筑限界(单位:mm)

本工程的另一个特点是隧道、路基、桥梁或隧道、路基交替出现，因此管线的敷设在考虑到使用、维护方便、经济合理的前提下，尽可能做到形式统一，并减少过轨量。

强电电缆及设备的敷设和安装充分利用双线马蹄形隧道中隔墙顶部的净空进行敷设，这样在隧道口的位置，更有利于强电电缆从隧道顶部过轨(环网电缆较粗，从整体道床过轨不便)。弱电电缆及设备尽可能敷设和安装在行车方向的右侧，以减少设备的过轨量。

由于地下区间单边疏散平台的宽度最小为600 mm，最宽为750 mm，区间的消防水管敷设在疏散平台下方使用不便，因此，消防水管敷设在行车方向的右侧。

区间射流风机在大部分地铁工程中均采用吊挂式敷设，而本工程充分考虑到吊挂方式可能对行车安全造成不利影响，采用侧向的安装方式，有射流风机的局部隧道进行加宽处理。

3.2 单洞双线马蹄形隧道加宽办法

圆曲线地段，单洞双线马蹄形隧道采用在直线地段单洞双线马蹄形隧道宽度的基础上按该曲线段的曲线半径、超高、列车速度、车辆参数计算的设备限界确定的建筑限界进行加宽。具体做法如下，计算出圆曲线地段的设备限界，并按超高旋转后，放入直线地段单洞双线马蹄形隧道的建筑限界图中，此时侧拱圆弧侵限，平移侧拱圆弧，以满足规范要求［2］，然后调整拱顶圆使与侧拱圆相切。如图3所示，为圆曲线半径700 m地段的建筑限界图，每侧侧拱圆弧水平向外平移350 mm，则 700 m半径圆曲线地段，限界加宽350 mm。缓和曲线地段单洞双线马蹄形隧道限界加宽办法执行文献［3］规定，具体详见图4。

采用本文论述的隧道断面及全加宽和半加宽的方法，一方面可大大缩小隧道断面，节省工程投资，另一方面可采用模板可伸缩的台车，降低施工的难度和设备费用。

4 安全门限界

安全门的限界需慎重确定，太大，车辆和安全门间的间隙增大，容易发生夹人事故;若过小，又会影响行车安全。

图3 R=700 m半径圆曲线地段单洞双线马蹄形隧道建筑限界(单位:mm)

图4 缓和曲线地段单洞双线马蹄形隧道建筑限界加宽(单位:m)

昆明机场线一期工程在高架车站设置了半高安全门，在地下车站设置了全高安全门。按照规定站台屏蔽门不应侵入车辆限界，直线车站站台屏蔽门与车体最宽处的间隙不应大于130 mm［4］，确定机场线一期工程安全门限界为1 530 mm(本工程车辆采用B型车，车体最宽处为2 800 mm)是合理的。但若按招标后实际车辆的动态包络线来计算，安全门限界应小于1 530 mm，但仍宜按1 530 mm控制。

实际上，安全门限界设计时尚需考虑线网车辆的资源共享。由于线网各线所选车辆的动态包络线不可能完全一样，如果仅按本工程招标后的车辆动态包络线确定安全门限界，则可能导致线网其他线路车辆无法在本工程安全过站使用的问题。其实，即便招标后的车辆实际尺寸小于标准B型车，也可采取在站台板以上900 mm范围内的安全门上加装橡胶挡板的措施来减小安全门与车体间的间隙。

因此，本工程全高安全门限界采用1 530 mm，(安全门实际安装为1 545 mm，考虑15 mm的变形量);半高安全门限界采用1 550 mm(考虑高架车站的形式及风荷载的影响及安全门15 mm的变形量，安全门实际安装尺寸为1 565 mm)是合适的、安全的。