地铁线路调线调坡设计探讨

司耀旺

（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142）



地铁线路调线调坡设计探讨

司耀旺

（铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142）

摘 要：地铁隧道施工不可避免地出现施工误差、结构不均匀沉降及变形等问题，导致隧道结构与原设计线路不能很好吻合，造成隧道结构侵入建筑限界，需进行线路调线调坡。文章介绍了调线调坡的流程及方法，并结合实例分析了调线调坡对相关设备的影响，总结了一些调线调坡经验。

关键词：地铁；隧道；线路；限界；调线调坡

调线调坡设计是在土建结构基本完成、铺轨工程尚未开始前开展的一项重要工作。通过调线调坡设计可对施工误差、结构不均匀沉降及变形等带来的结构限界侵限情况进行检查分析，并提出解决问题的方法。经过调线调坡设计，列车运行于良好的“三维空间”，充分满足建筑限界、设备限界和各相关专业的要求，保证将来列车良好的运行。

调线调坡首先需结合线路平纵及隧道断面设备布置情况，根据隧道断面测量数据核算原设计平纵是否侵限。若未侵限或侵限较少，可满足设备专业布设需求，则无需进行调线调坡，若侵限较大则需进行调线调坡设计。

1　调线调坡测量要求

1.1测量要求

调线调坡测量是调线调坡的数据基础，测量主要内容包括导线及高程测量、线路中线测量、结构横断面测量等。

（1）导线测量及高程测量。地面线、高架线及地下线的测量，应严格按 GB50308-2008《城市轨道交通工程测量规范》有关规定办理，导线及高程（水准点）路线应贯穿整个地铁线路的始终并与精密导线网联测，经严格的平差后方可使用。

（2）中线测量。导线测量及高程测量完成后，中线依据前者进行定线测量，根据现场具体情况进行判断，对相关资料分析后确定中线的合理位置。

（3）横断面测量。以设计线路中线点为测量基准线，进行隧道结构净空断面和高架线路结构横断面测量。直线地段，横断面方向必须与线路方向垂直；曲线地段，横断面方向必须与该曲线点法线方向一致，横断面方向和该点法线方向误差要求小于±5′。横断面测量方向如图 1 所示。

图1　横断面测量方向示意图

1.2测点要求

测点点位要求矩形、圆形、马蹄形等断面形式均 8个测点，包括底板面、顶板底各 1 点，左右侧各 3 点，如图 2～图 4 所示。对于车站结构，一半是站台边缘控制，另一半是矩形断面限界控制，因此，车站左右线各7 个测点，站台面高程 1 个测点，如图 5 所示。

2　区间隧道调线调坡

2.1隧道空间情况

深圳地铁某线采用 A 车，某区间断面为圆形断面，工法为盾构法及矿山法拼管片施工，隧道采用盾构实际为内径 5.4m，建筑限界直径为 5.2m，施工允许误差 0.1m。

图2　矩形隧道测点位置示意图

图3　圆形隧道测点位置示意图

图4　马蹄形隧道测点位置示意图

图5　车站断面测点位置示意图

本区间轨道结构形式为一般道床及钢弹簧浮置板道床，轨道结构高度的设计要求分别为 740mm 及840mm，圆形盾构隧道顶至轨面净空 4460mm。接触网采用刚性悬挂接触网，接触线距轨面的高度为4040mm。曲线区段还需考虑外轨超高，隧道顶至轨面净空最低高度在 4400mm 基础上增加外轨超高的一半。

2.2调线调坡设计

2.2.1限界检查

首先根据隧道断面测量数据，按原设计坡度进行侵限情况检查，检查结果表明：平面上，本段区间平面无侵限，无需调线；竖向上，由于本区间在矿山法加盾构空推段存在突变，盾构管片上浮较为严重，最大上浮约 0.301m，底板侵限严重；轨道道床采用一般减震形式，已无法通过轨道结构的正常处理方式消化侵限，需进行调坡。

2.2.2底板侵限最大允许值确定

本区间管片最大上浮地段为半径 450m 曲线段，采用一般减振形式，设计轨道高度 740mm。由于侵限值较大，采用一般轨道结构处理方式已无法满足侵限要求，需进行特殊设计，可考虑采用大幅薄型短轨枕方案进行特殊处理（图 6）。

大幅薄型短轨枕一般用于钢弹簧浮置板地段，在超高 60mm曲线地段薄型短轨枕与盾构管片之间的距离为90 mm，曲线内侧水沟往道床中心线移动 100mm，以满足排水需求，采用此种特殊设计，轨道在盾构上浮段可处理的最大侵限约为 100mm。

薄型短轨枕主要的问题在于轨枕尺寸较小，与道床混凝土的结合面较小，轨枕埋入道床内约为 98mm，在列车运行时存在轨枕与道床之间离缝的可能性。为解决该问题，建议在架好钢轨后将短轨枕的伸出钢筋与道床钢筋进行焊接，以加强轨枕与道床的连接，因此，在轨道铺设时要采取特殊措施。

2.2.3顶板侵限最大允许值确定

本线接触网采用刚性悬挂，隧道内接触线距轨面的高度为 4040mm，圆形盾构隧道顶至轨面净空4460mm，接触网悬点布置间隔为 6～8m。由于隧道侵限，接触网可在满足新规范要求“隧道内接触线距轨面的高度不应小于 4040mm”基础上可对悬挂安装进行如下调整。

（1）直线区段。最大可压缩悬挂安装高度60mm，即隧道顶至轨面净空最低 4400mm。

（2）曲线区段。考虑外轨超高，隧道顶至轨面净空最低高度在 4400mm基础上增加外轨超高的一半，例如，外轨超高为 60mm 的区段，隧道顶至轨面净空最低高度为 4400 + 30 = 4430mm。在非悬挂点处，满足接触线距轨面的高度即可，接触网悬点位布置间隔可适当增大至 10m。通过调整接触网悬挂点，可保证顶板侵限不大于 60mm。接触网安装结构示意图如图 7。

2.2.4调坡设计

根据以上情况，在调线调坡时，尽量保证特殊减震段落的轨道结构高度，将底板侵限段落调整至一般减震段落。首先，在原纵断面图中根据侵限允许值确定困难地段可调整范围，之后在满足规范坡长、坡率及竖曲线条件下调整坡度线。同时，与接触网及轨道专业沟通，尽量使得纵断面线型对线路、接触网、轨道综合最优。

本段调坡将 1 段区间整坡拆为 3 段碎坡，3 段坡坡长、坡度均相差不大，均满足了在困难情况下的安装状态要求，如图 8 所示。

图6　曲线地段薄型短轨枕方案轨道结构示意图（单位：mm）

图7　接触网安装结构示意图（单位：mm）

图8　区间纵断面调坡示意图

3　车站调线调坡

车站部分一般采用明挖法施工，施工质量较好，且车站有效站台内的标高改变后对站内各系统均有不同程度的影响，具有一定的协调难度。因此，较少对有效站台范围内进行调线调坡，一般仅在车站端头变坡点部分进行调整。

若车站范围内设备大范围侵袭，无法满足设备安装要求，则需进行调线调坡。车站调线调坡流程同区间，需进行限界核查、调整量确定及坡度调整。

3. 1 限界检查

深圳地铁某线某站为前期线路代建车站，车站及相邻区间线路平面可满足限界要求。

对于纵断面，由于前期代建段轨道结构高度仅预留为 560mm，而在本线设计中，根据环评要求需采用钢弹簧浮置板道床等特殊减振措施，设计轨道结构高度为840mm，预留的轨道结构高度无法满足钢弹簧浮置板道床的设置要求，在对轨道结构进行特殊设计的基础上亦需进行调坡抬高轨面高程。

3.2轨道结构调整量确定

本车站范围采用明挖法施工，为矩形断面。由于原车站站台板已施工，为尽量减少对既有结构的影响，需尽量压缩轨道结构高度。经采用特殊设计，本段轨道结构高度最小要求为 660mm，需将特殊减振地段内（含车站及部分区间）的轨面高程整体抬高 100mm。代建段车站及区间轨上净空较为富余，经分析轨面抬升不影响接触网安装。

轨面调整范围大部分处于车站范围内，由于原车站站台板已施作完成，将轨面抬升后亦会对车站内建筑及设备产生一定的影响，轨面抬升后也需满足相关专业的设计要求。因此，站内主要调整如下：车站建筑需增加装修层厚度，楼梯最后一级踏步需进行调整，楼梯门洞及房间标高需调整；调整自动扶梯设备尺寸；屏蔽门下部预留槽加垫层，屏蔽门上部顶箱采用非标设计。

3.3调坡设计

根据侵限情况分析，按最小调整量将车站范围内的轨面高程整体抬高 100mm，车站范围内可通过设计调整满足限界及设备安装等要求。

由于车站高程调整，也影响到了区间纵断面，为尽量少影响区间纵坡，将高程变化过渡段设于出前期代建段后的第 1 个坡段上。将 DK29+462～DK30+318区段原预留轨下净空 560mm 段整体抬升 100mm，在DK29 + 870～DK29 + 462 区段由原 6‰ 坡度调整为6.169‰ 并过渡至原设计高程。

根据纵断面测量结果及区间侵限检查结果，轨上净空较为富余，接触网满足安装要求。水平侵限方向亦在设备调整范围之内，满足设计要求。

图9　车站纵断面调坡方案示意图

4　结束语

调线调坡作为整个地铁设计过程中的一个协调土建施工问题的环节，为后续系统设备安装提供稳定的线路条件。在先期设计及施工中也应尽量为调线调坡提供良好的条件，尽量减少对结构进行二次处理。

（1）在平纵断面设计时尽量避免采用极限值，为调线调坡预留一定空间。尤其是平纵曲线距站台端部距离、平面夹直线长度及纵断面坡长，避免今后移动平面交点及纵断面变坡点时不满足规范要求。

（2）对盾构段地质较差区段，尤其是海边或下穿河道段，可采用断面稍大的盾构掘进，预留一定的施工误差和调整空间。

（3）由于特殊减震地段钢弹簧浮置板可调整量很小，且采用特殊设计后减震效果难以保证，建议在设计中保证特殊减震地段的轨道结构厚度，并预留一定的余量，在盾构掘进时由一般减震地段掘进至特殊减震地段时盾构提前下沉一定量，保证在特殊减震地段的轨道结构高度。

（4）远期线路预留节点及代建段轨道结构形式无法确定，应尽量进行包容性设计，为后期项目调整预留一定的余量。

（5）矿山法+盾构空推拼管片段受施工质量影响，管片偏移的可能性较大，在设计中尽量避免采用此种工法，并在施工中尤其注意此工法区段施工质量。

参考文献

[1] 欧阳全裕. 地铁轻轨线路设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2] GB50157-2013 地铁设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3] 施仲衡. 地下铁道设计与施工[M]. 陕西西安：陕西科学技术出版社，2002.

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[5] 许兆俊. 城市轨道交通平、纵断面设计中的调坡调线[J]. 铁道标准设计，2003（9）.

[6] 郭俊义. 调线调坡设计以及对线路设计的启示[J]. 都市快轨交通，2011（10）.

收稿日期2015-12-21

责任编辑 朱开明

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

中图分类号：U452.13

作者简介：司耀旺（1986—），男，工程师