既有线扩能改造工程线路曲线配置及线间距取值研究

蔺建国

中铁二院工程集团有限公司，四川成都 610031

中国国民经济与社会飞速发展的同时，铁路客运与货运总量也在急剧增加。许多现有铁路由于建设年代较早，采用的技术标准偏低，技术装备和运输能力多数已无法满足现代铁路和客货运量的基本需求[1]，急需改进技术装备、强化运输能力。随着社会大众时间价值观念的增强，铁路常旅客对列车运行速度的要求也日渐增强，以图节省旅途时间。近年来，铁路标准规范和技术要求的重新修订，使得既有线扩能改造过程中难免出现与之不相适应的情况，如圆曲线长度与缓和曲线长度配置、最小涵顶填土厚度的要求等[1]。本文结合成昆线成都至峨眉段既有线扩能改造，对其中的一些问题进行分析研究，并提出解决办法。

1 如何配置既有线改建曲线半径与缓和曲线

铁路功能定位的局限性、设计理念的滞后性、技术标准的低规范性、建设能力的落后性、山区地形的复杂性等制约了上世纪我国山区单线铁路的建设；为减少桥梁和隧道工程，节省资金，早期建设的山区单线铁路呈现出走向曲折、坡度大、曲线半径小等特点[2]。如成昆线于1958年动工修建，1970年全线建成通车。成昆铁路成峨段最小曲线半径600m，R＜800m共28处，占全线长度14.58%。既有线平面改建主要针对曲线及其毗邻路段[3]。通常既有线在相同路段旅客列车设计行车速度情况下，除曲线半径不满足现有规范 （TB 10098—2017） 规定值外，同一曲线半径下，既有铁路圆曲线长度与缓和曲线长度的取值通常小于现有规范的规定值。圆曲线长度与缓和曲线长度仅满足困难情况条件，部分连困难情况条件都难以满足。既有线特别是电气化铁路改造，受停电天窗时间短、交叉干扰因素多、施工程序复杂、施工外部条件多变等因素的影响改造困难，因此，既有线改造应避免大拆大改，减少施工对线路运营的不良影响，同时节省工程费用。那么在实践中有个问题值得思考，也就是在既有线提速改造过程中，曲线半径及缓和曲线如何配置？具体问题具体分析。对于能满足困难情况下的曲线地段，如果既有曲线地段有桥、隧、路基挡护结构构筑物或者正处于车站范围内，改造势必要对既有线路进行拨移，路基需要加宽、 路基挡护工程需要废除重修，桥隧等构筑物需要改造或重建，此种情况下一般维持现状；若既有曲线所处地段没有桥隧等构筑物及重要的路基支挡防护工程，且未在车站范围内，则可斟酌依据新规范要求选用曲线半径和缓和曲线长度，如此，仅需简易地拨移整正铁路线路和简单的施工过渡，实现对既有线路运营的低干扰和工程投资的最优配置[1]；对于曲线半径、曲线长度及缓和曲线长度在困难情况下仍不满足设计时速规范的情况，以及增建二线在既有线外侧，由于增二线半径比既有线大，导致线间距不足的情况，则需依据现行规范再次对曲线半径及缓和曲线进行配置，拨移既有线路，加宽曲线内侧路基，拆除重建路基挡护工程、桥梁及既有隧道 （少数曲线桥梁可以移梁处理，曲线隧道可以改造） ，否则只能局部限速处理；如果较长路段内有连续小半径曲线，且曲线地段有跨大江大河桥梁工程、重要的路基挡护工程、隧道工程或者线路两侧为工厂和居民住宅密集区，一般既有线按照局部限速处理。

总之，增二线曲线半径和缓和曲线取值时应根据该地段既有线构筑物以及增二线在既有线的左右侧等情况合理选用，在条件允许的情况下，最好选择较大的曲线半径和较长的缓和曲线，以提高运营速度。

2 合理的确定线间距

《铁路线路设计规范》 （GB 50090—2006） 第3.1.8条对不同设计时速的第一、二的线间距有不同的规定，但由于增二线线间距受线路走向、工程地质、水文条件及施工干扰等因素影响，甚至站场布置、既有桥涵结构尺寸及基础类型等有时会成为控制因素，因此需要通过多方面的综合考虑来确定合理的线间距。以成峨增建二线为例，线路在不同的地段采用不同的线间距，同时考虑施工间距，预留必要的安全距离。

2.1 路基并行段及涵洞范围内

路基并行段特别是位于交通发达或居民住宅密集区的，涵洞分布密度大，其线间距主要受涵顶最小覆土厚度控制和安全施工距离控制。

2.1.1 涵顶最小覆土厚度

《铁路桥涵设计基本规范》 （TB 10002.1—2005） 第5.4.4条对涵顶最小覆土厚度做了如下规定，即：涵洞顶至轨底的填方厚度不宜小于1.2m，困难情况下不得小于0.86m[5]。新的《铁路桥涵设计基本规范》 （TB 10002—2017） 规定涵洞顶控制路肩高程时，涵洞顶可与路肩齐平，此种情况下涵顶到轨底高度 （包括轨下胶垫厚度、轨枕高度及道床厚度） 仍需要0.7～0.9m左右[6]。然而现在运营的既有线一般存在大量的涵洞顶至轨底高度不满足此要求的现象。以成昆线为例，线上大部分涵洞顶至轨底高度甚至只有0.3m、0.4m，且存在着涵位较低，孔径偏小，泄洪能力不足等问题。为了规避大拆大改，节约工程投资，同时也为了减少对既有线运营的干扰，通常情况下既有线维持现状。对于增二线，本着最大限度减少施工干扰，节省工程投资的原则，增二线和既有线应尽量并行等高以降低工程造价。鉴于增建二线采用新建线路标准设计，其纵断面标高应满足涵洞顶覆土厚度要求[1，7]。考虑涵洞接长，新建涵洞洞顶填土高一般按满足规范的要求设置，这样增二线与既有线并行不等高等问题频现。此时，可根据对既有线的施工干扰以及工程投资情况，对既有线抬道和适当调整线间距来解决。

当增二线与既有线高程差小于0.3m时，两线可修建在共同路基上 （当增二线与既有线高程差略大于0.3m时，可以通过既有线抬道将高程差降到0.3m以内，从而避免修建分开路基） ，此种情况下线间距不需要加宽，采用固定线间距，详见图1；当增二线与既有线高程大于0.3m时，为避免新增第二线与既有线的路基填方压在既有线道床上以及满足排水要求，需不同程度地拉开铁路区间线间距。这样铁路用地（局部为夹心地 ） 增长，两线间的排水设计难度增加，既有涵洞接长变得复杂，甚至影响电气化铁路的接触网[1]；要确定合理的线间距，需根据地质地形地貌以及涵洞净空、结构高度及最小覆土厚度，先确定增二线纵断面高程，然后根据横断面布置，确定两线线间距。当两线间距比直线段最小间距加大较多时，应思考探索设置矩形排水沟以排除两线间的地表水，详见图2。对于涵洞分布较密地段，需要反复进行平、纵、横设计以确定合理的线间距。

图1 增建二线与既有线高差在0.3m内时标准横断面

图2 增建二线与既有线高差大于0.3m时标准横断面

当采用以上措施对既有线施工干扰较大或投资较高时，经充分论证比选后按既有涵洞拆除改建考虑，并选择异位顶进、同时结合适度下挖以满足涵洞净空及涵顶覆土厚度的要求。对个别工点采取以上措施后涵洞洞顶填土高仍不能满足规范要求时可按具体情况计算确定涵洞的结构尺寸及配筋布置。

2.1.2 安全施工距离

增二线施工对既有线干扰很大，两线之间的线间距还应考虑安全施工的距离。为了确定合理的线间距，应综合考虑既有线是否开行超限货物列车以及增二线施工时架桥机的宽度，另外增建二线施工时，部分铁路局要求应对既有线实施全封闭、全隔离、全监控，既有线沿增建二线侧应设置全封闭排架考虑预留必要的安全距离，因此增建二线和既有线的线间距应该适当加宽。同时根据《铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定》 （铁建设[2008]189号文） 中第9.0.16相关规定：既有线改扩建的施工间距并行等高段的一般地段，新建线路距既有线不宜小于5.0m。

总之，增建二线段与既有线并行段最小线间距应满足涵顶最小覆土厚度和安全施工距离的要求，且不得小于5.0m，而双线绕行段根据增二线设计时速。

2.2 车站范围内

在铁路车站范围内，针对涵顶填土不足的问题，不管是采取抬道的方式还是放弃已有涵洞异位顶进，都会因为车站股道多、改造工程大、施工过渡难度大等问题严重影响既有车站运营[1]。由于车站范围内的涵洞数量偏少，需要对车站做较大幅度的变更，且需要更大量的投资，才能达标。为了规避这种情况，车站范围内的涵洞按维持既有标准进行设计。因此，车站内根据车站布置要求，增建二线与既有线线间距按维持既有线标准设计。

2.3 大中桥范围内

2.3.1 水流冲刷影响

水中桥梁间距主要考虑水流冲刷的影响。增建二线桥梁将改变水力条件，水流对桥梁基础的冲刷影响将加剧，为减少对桥梁基础的冲刷影响新建桥和既有桥线间距应适当加大，并根据相应河流处既有桥基础埋置深度、河流冲刷等因素综合计算以确定合适的线间距。

2.3.2 既有桥梁结构影响

既有桥梁应尽量维持利用，增建二线新建桥梁墩台施工时应以不破坏既有桥的主体结构安全以及施工过程中不得扰动既有桥基础持力层来确定合适的线间距。

3 结语

既有线扩能改造过程中，应本着避免大拆大建，尽量利用既有工程，减少施工干扰，节省工程费用的原则，采用具体情况具体分析的办法。根据既有线的既有线构筑物及增二线在既有线的左右侧情况，分路段选取合适的曲线半径和缓和曲线长度；设计增二线时应根据情况在不同的地段采用不同的线间距，增建二线段与既有线并行段最小线间距应满足涵顶最小覆土厚度和安全施工距离的要求。

[1] 杨元明.既有铁路扩能改造若干问题探讨[J].铁道工程学报，2010（12）：1-4，17.

[2] 柳世辉.提速山区铁路增建第二线设计思路[J].铁道标准设计，2010（S1） ：49-53.

[3] 刘晓明. 铁路既有曲线平面改建最优设计参数的研究及CAD系统的开发[D].北京：北京交通大学，2012.