现代有轨电车路基设计的几点思考和建议

徐文龙

(苏交科集团股份有限公司　南京　210017)



现代有轨电车路基设计的几点思考和建议

徐文龙

(苏交科集团股份有限公司南京210017)

为保证有轨电车的安全性、舒适性、经济性，提出现代有轨电车一般路基工后沉降不应大于50 mm的标准；路基基床厚度采用1.2 m，桩顶垫层作为下挖式路堤基床底层的设计理念；认为路基基床底层填料的选择应与两侧道路相一致，同时对常规路基排水提出方案优化。表明路基工后沉降、路基本体填料的选择和厚度的确定、路基排水措施的有效性都是影响路基正常使用的关键因素。

现代有轨电车; 工后沉降; 路基本体; 路基排水

1　问题的提出

现代有轨电车作为一种新型的城市轨道交通制式，因其建造成本低廉，建设周期较短而受到很多地方的欢迎。目前各省市已修建及规划数百条有轨电车路线，里程超过了5 000 km。但从总体来看，目前现代有轨电车仍然处于起步阶段，规划建设缺乏统筹，设计规范也没有出台，设计依据主要是按市政设计规范或地铁规范，这样设计的结果造成设计审查、工程验收等环节不规范，随意性较大，对后期运营也带来隐患，迫切需要业内人士达成共识。

2　路基沉降标准的选择

2.1沉降标准

现代有轨电车道床形式一般选择整体道床，而整体道床除需路基提供足够的支持力或刚度外，对沉降变形方面也提出严格的控制要求[1]，但国内尚无制定有轨电车的设计规范，且整体道床工后沉降控制标准是有轨电车路基工程设计最核心的问题，通过南京市河西、麒麟有轨电车两条路基的设计并调研国内数条有轨电车，其沉降标准汇总如下。

1) 南京河西有轨电车整体道床路基沉降标准：一般路基工后沉降不应大于100 mm，路桥过渡段工后沉降不应大于30 mm[2]。

2) 南京麒麟有轨电车整体道床路基沉降标准：一般路基工后沉降不应大于50 mm，不均匀沉降不大于15 mm/20 m；桥路、涵交界处的差异沉降不应大于10 mm；过渡段沉降造成的路基与桥(涵)的折角不应大于1/1 000[3-5]。

3) 苏州市2号线有轨电车整体道床路基沉降标准：工后沉降量3 cm，沉降速率小于4 cm/a，桥台台尾过渡段路基工后差异沉降不应大于10 mm/20 m[6]。

4) 淮安市有轨电车整体道床路基沉降标准：工后不均匀沉降小于等于扣件允许调高，即不均匀沉降小于15 mm[7]。

2.2工后沉降原则

以上各条有轨电车路基工后沉降标准显示了路基工后沉降标准的多样化，但笔者认为工后沉降应遵循以下原则。

1) 设计单位选择何种设计标准应该慎重考虑，不宜过分强调整体道床的路基“零沉降”要求，也不应忽视过大沉降对整体道床的影响，保证列车预定的速度，安全、舒适地运行。

2) 因现代有轨电车轨道采用的是钢轮钢轨系统，与公路、市政道路以及传统有轨电车有很大的差别，在工后沉降控制方面应该适当靠近无砟轨道标准，有轨电车最高运行速度为70 km/h，远小于铁路、公路运行速度；车辆轴重为12.5 t，车转向架轴距1.85 m，与其他有轨交通工具荷载相比，有轨电车荷载相对较小[9]，所以其控制标准应适当降低。

3) 无砟轨道路基工后沉降的控制条件经过多年的工程实践，不应再将它们仅视为完全由轨道扣件系统确定的标准，有轨电车以行车舒适度准则为基准，20 m长度区域的不均匀沉降允许值ΔS≈(ΔL)2/4ra=(ΔL)2/(4×0.4×ve2)=202/(4×0.4×702)≈50 mm[10]。

4) 在上述前提下做到经济上合理，即因减少工后沉降需增加的投资与因工后沉降而需增加的养护维修费用的总和最小[11]。

3　尽量减少路基开挖深度

目前现代有轨电车路基表层采用0.4 m在业内基本能达成一致，路基底层厚度一般选择0.6～1.1 m，厚度变化较大，未能达到一致。考虑到现代有轨电车沿既有道路敷设，开挖深度不宜过深，否则路基两侧防护费用和排水费用较高，应尽量减少路基开挖深度。

路基本体的厚度与有轨电车动、静应力比有关。有轨电车的轴重一般不大于12.5 t，路基基床填料较好，压实度要求高，当动、静应力比在0.2以下，加载10万次后压实土产生的塑性累积变形在0.2%以下，而且很快能达到稳定。因此，基床的厚度按照列车荷载产生的动应力与路基自重应力之比为0.2的原则确定。根据图1中动应力沿深度方向的衰减曲线，路基基床厚度采用1.2 m。

图1　动应力衰减曲线

现代有轨电车为了控制路基沉降，局部采用复合地基加固，桩顶铺设0.4～0.6 m的垫层。垫层的作用是把上部荷载传到桩间土，调整桩和土的荷载分担。建议将垫层作为下挖式路堑基床底层处理，减少下挖量，同时保证设计指标应按照路基底层的要求来施工。从图2、3看出横断面优化设计的优势明显，节省了土方的挖方量及填料，并减少了积水量，建议下挖式路堑设计可按照图3设计。

图2　一般路基加固横断面

图3　路基加固横断面优化

4　路基本体填料的选择

目前，有轨电车路基表层填料采用级配碎石，各个设计单位基本能达成一致。铁路路基底层填料习惯采用A、B组填料，市政道路倾向于改良土，就设计填料而言，两者均可达到设计要求的指标，填料的选择方面主要是依据当地的填料价格和设计院的设计习惯。

路基填料的选择应注意的是有轨电车与两侧市政道路的衔接，不能简单依据当地填料价格和设计院的设计习惯。理由是A、B组填料属于强渗透性，而黏性土属于弱透水性，如果将两者进行搭接填筑，在强渗水性填料一侧会由于地下水渗透阻力较小而产生汇集地，从而对路基本体形成病害，破坏路基的强度和使用期限。因此，有轨电车路基本体填料应与两侧道路填料保持一致，同时解决因填料不一致而产生不均匀沉降的问题。

图4　路基排水横断面

图5　路基排水横断面优化

5　排水设计应简约可行

路基排水设计主要解决的是毛细水及降雨产生的地表径流、高水位造成路基内部产生的渗流。路基本体如受到水体的浸泡，则会造成土体抗剪强度降低，土体产生湿陷和变形，破坏路基的强度和稳定性，因此，在路基本体尽量与水土隔绝。同时,也不宜大规模设置排水系统，由于现代有轨电车敷设在市政道路中央或一侧，轨面标高与市政道路基本一致，横向用地范围只有10 m左右，汇集水量较少；同时，在市政道路设计时已经考虑到这部分汇水面积，不宜单独设计排水管网，而应与市政管网同时考虑，节省造价。

以上两个方案每隔50 m设置专用排水箱体，收集区间地表径流雨水及轨槽内积水，排入周边管网或水体，减少水体在路基本体的逗留时间。在路基基床底层上部和下部设置4%的横坡，且路基两侧设置渗水沟，防止路基本体水流的残留(见图4)。

图5为路基排水优化图，通过3个措施解决路基排水的问题：对上部混凝土垫层进行全封闭，可防止上部雨水残留下渗对路基本体的破坏；路基本体周围设置复合土工膜对底部毛细水、两侧高水位地下水进行隔断，可防止毛细水上升对路基本体进行破坏；渗水沟的设置对施工单位的要求较高，在市政工程中因施工不到位，渗水沟积水成为路基病害的来源不在少数，因此建议取消渗水沟。

6　结语

路基工程是一个综合性工程，路基工后沉降、路基本体填料的选择和厚度的确定、路基排水措施的有效性都是影响路基正常使用的因素。本文希望起到抛砖引玉的作用，统一思想认识，以推动现代有轨电车路基设计规范的尽快出台，指导路基设计工作。

[1] 北京城建设计研究总院.地铁设计规范：GB50157—2013[S].北京:中国计划出版社,2013.

[2] 苏交科集团股份有限公司.南京市河西新城快速公交工程一号线[R].南京,2013.

[3] 苏交科集团股份有限公司.南京市麒麟科技创新园快速公交一号线工程[R].南京,2013.

[4] 立宁,蔡小培,曲村.地面沉降对路基上单元板式无砟轨道平顺性的影响分析[J].铁道标准设计,2013(10):15-18.

[5] 尤昌龙，刘彬，孙红林.客运专线路基沉降问题探讨[J].铁道标准设计, 2006 (7):8-10.

[6] 中铁第四勘察设计院有限公司.苏州市高新区有轨电车2号线工程[R].武汉,2014.

[7] 上海市城建设计研究总院.淮安市现代有轨电车一期工程[R].上海,2014.[8] 赵晓华，李超群，杨珂，等.现代有轨电车无砟轨道的路基设计探讨[J].都市快轨交通,2013，26(6)：194-196.[9] 南京铺镇车辆厂.麒麟有轨电车车辆技术指标报告[R].南京, 2012.

[10] 胡一峰,李怒放.高速铁路无砟轨道路基设计原理[M].北京:中国铁道出版社，2010:25-26.

[11] 汤晓光,陈善雄,许锡昌.论铁路客运专线沉降变形评估标准与合理控制[J].铁道标准设计,2010(2):1-3.

(编辑：郝京红)

Some Thoughts and Suggestions on Modern Tram Roadbed Design

Xu Wenlong

(JSTI GROUP Co., Ltd., Nanjing 210017)

The general subgrade post-construction settlement for modern tram should not be greater than 50 mm to ensure the safety, comfort and economy demand of the trolley bus. The thickness of subgrade bed is 1.2 m, and the design concept of taking the under-cap cushion as digging type embankment foundation bed at the bottom is adopted. The underlying packing of subgrade bed should be consistent with both sides of the road. An optimization scheme of the normal roadbed drainage is also put forward. It is indicated that the selection and thickness of subgrade settlement, the filling material and the effectiveness of the subgrade drainage measures are the key factors that affect the normal use of the roadbed.

modern tram; post-construction settlement; subgrade ontology; subgrade drainage

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.01.013

2015-03-09

2015-04-17

徐文龙，男，本科，工程师，从事铁路轨道路基设计，xwl45@163.com

U482.1

A

1672-6073(2016)01-0051-04