茍 波

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司 成都 610031)

簡析城市軌道交通線路精細化設(shè)計

茍 波

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司 成都 610031)

提出軌道交通線路設(shè)計在初步設(shè)計階段應(yīng)重視精細化的設(shè)計，并列舉出平面大偏角地段、過渡地段、高架車站端部、控制性地段等位置的線路平縱斷面精細化設(shè)計案例，從土建實施與風(fēng)險、規(guī)模與投資、體量與景觀、線形與運營等方面，指出各段在線路設(shè)計中易被忽視的問題，并提出相應(yīng)的優(yōu)化建議，有效地避免后期線路的頻繁調(diào)整，方便建筑、結(jié)構(gòu)等土建專業(yè)的設(shè)計，為施工提供良好條件，達到節(jié)省工程投資和避免給將來的運營帶來不利影響的目的。

軌道交通;線路專業(yè);精細化設(shè)計

1 概述

線路設(shè)計作為城市軌道交通設(shè)計中的重要前期專業(yè)，其好壞對其他專業(yè)的設(shè)計、后期的施工、運營以及投資等都存在較大的影響［1］。在工程可行性研究設(shè)計階段，其主要解決線路走向、敷設(shè)方式、車站設(shè)置等大的線站位方案，以及車輛基地、主變電所、控制中心等用地選址及規(guī)模問題，從而達到投資控制的目的。該階段對相關(guān)基礎(chǔ)資料的掌握還不夠全面，深度和細致程度不足，相關(guān)專業(yè)的涉入深度不夠，還達不到線路精細化設(shè)計要求。

當(dāng)進入初步設(shè)計階段后，隨著沿線規(guī)劃條件的確定，地質(zhì)、管線、控制性建(構(gòu))筑物等基礎(chǔ)資料的完善，設(shè)計的不斷深入，具備了線路精細化設(shè)計的條件。

線路設(shè)計人員應(yīng)在該階段充分消化基礎(chǔ)資料，與相關(guān)專業(yè)緊密配合，盡量將線路設(shè)計做到精細化，減少后期線路的頻繁調(diào)整，方便其他專業(yè)的設(shè)計，為后期施工提供良好條件，節(jié)省工程投資和避免給將來的運營帶來不利影響［2］。

2 精細化設(shè)計案例分析

根據(jù)以上背景分析，以下列舉部分關(guān)于線路精細化設(shè)計案例，并指出其中一些容易被忽視的常見問題和建議。

2.1 大偏角曲線地下段

城市軌道交通地下區(qū)間采用盾構(gòu)或礦山法施工的居多，線路線間距均按滿足隧道之間一倍洞徑的距離要求設(shè)置，一般線間距設(shè)計為12 m［3］。因線路穿行于城市建成區(qū)，設(shè)計中常常遇到大偏角曲線，其一般具有曲線長度較長的特點，通常曲線部分需要設(shè)置區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道。

假設(shè)左右線偏角為 α =84°44'15.1″，曲線兩端直線段的間距均采用D=12 m，左右線采用相同的圓曲線、緩和曲線配置，則兩線曲線中部間的距離將達到L=16.239 m(見圖 1)。其關(guān)系為 L=D/cos(α/2)，偏角α越大，L值越大，甚至可達20 m以上。如有聯(lián)絡(luò)通道設(shè)置于該曲線上，則隨著聯(lián)絡(luò)通道長度的增加，工程投資和風(fēng)險也會增加。

圖1 大偏角曲線平面

故當(dāng)遇到大轉(zhuǎn)角小半徑或長大曲線時，需要控制左右線間距增大過多，一般可采用近似同心圓設(shè)計手法，即R外≈R內(nèi)+D。也可采用適當(dāng)加大外側(cè)曲線半徑的方案，此種方法也適用于變更線間距地段，通過對半徑的選擇來調(diào)節(jié)線間距變化速度。半徑取值宜按設(shè)計規(guī)范要求，對R≤400 m半徑，宜取10 m的倍數(shù)，使曲線段的線間距接近直線線間距，同時也可縮短外側(cè)線路的長度［4］。

2.2 過渡段線路設(shè)計

對地下至高架過渡段的線路設(shè)計，在工程條件允許的情況下，應(yīng)結(jié)合過渡段前后的施工工法變化，采用平、縱斷面設(shè)計統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮，盡量將工程做到最經(jīng)濟。

簡單來看，地下至高架過渡段的線路設(shè)計是隨著平面線間距減小，縱斷面結(jié)構(gòu)覆土也隨之減少，施工工法是由盾構(gòu)或礦山變?yōu)槊魍诘倪^程。線路設(shè)計中應(yīng)使平面線間距變化為9 m左右的位置，結(jié)構(gòu)覆土達到5～6 m，具備盾構(gòu)或礦山豎井的設(shè)置要求，使明挖段的基坑寬度和深度最節(jié)省。另外，對于過渡段處的縱斷面坡度一般采用足坡，且起坡點的位置在有條件情況下盡量設(shè)置于盾構(gòu)或礦山法與明挖法分界附近，使線路過渡段和足坡段的長度最短，相應(yīng)的U型槽明挖長度也會縮短(見圖2)。

圖2 過渡段線路平面和縱斷面設(shè)計

2.3 高架站端部平面線路設(shè)計

高架線路平面設(shè)計中除了區(qū)間左右線曲線段盡量按同心圓進行配置外，島式車站端部的平面線路設(shè)計也是一個重點［5］。

高架線對沿線城市景觀存在影響，為盡量減小站端區(qū)間高架橋梁的體量，在島式站臺端部的線路設(shè)計中，會盡快將線間距收至區(qū)間直線地段最小線間距［6］。但在設(shè)計中應(yīng)注意，在有條件的情況下應(yīng)盡量做到完全對稱，同時，全線的高架車站有條件下應(yīng)做到一致，從而減少梁跨類型，方便橋梁設(shè)計(見圖3)。

圖3 完全對稱島式高架站端部線路平面

當(dāng)車站端部受控，左右線無法同時收線時，應(yīng)根據(jù)線路走向，采取單線收線間距的形式(見圖4)。

圖4 島式高架站端部線路平面

2.4 特殊地段線路縱斷面設(shè)計

在地下段的線路縱斷面線路設(shè)計中，應(yīng)考慮盡量按節(jié)能坡設(shè)計［3］，最低點位置的泵房盡量與區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道或風(fēng)井合建，線路根據(jù)地質(zhì)水文條件選擇合理埋深等［7］。此外，穿越控制點且線型緊張地段，以及左右線平面小線間距并行段的縱斷面設(shè)計也需要特別注意［8］。

對于穿越控制點且坡段緊張、坡度代數(shù)差大的地段，應(yīng)當(dāng)考慮豎曲線外移值之影響。當(dāng)左右線交叉，或本線與外線交叉時，應(yīng)驗算最不利點之控制高程或高差。當(dāng)平面交角很小時，應(yīng)當(dāng)驗算兩結(jié)構(gòu)物外緣交叉點之控制高程或高差;當(dāng)交叉線坡度大時，也應(yīng)當(dāng)驗算兩結(jié)構(gòu)物外緣交叉點之控制高程或高差，而不能僅以中心點驗算。

另外，對于穿越控制點且線型緊張地段，當(dāng)控制點一側(cè)的線路條件緊張受控時，應(yīng)將該側(cè)坡度的下一個變坡點拉至控制點的另一側(cè)，可減低受控一側(cè)的坡度值(見圖5)，從而優(yōu)化縱斷面線型條件［9］。

圖5 控制點段縱斷面設(shè)計

對于左右線平面小線間距并行段，一般為高架、路基或單洞雙線的地下段，在縱斷面設(shè)計中，要特別注意同斷面位置上左右線軌面等高［10］?？v斷面采用較大坡度值時，當(dāng)遇到左右線同里程而不在同一橫斷面位置上，應(yīng)以其中一條線的變坡點位置作為基準，合理選取另一條線的變坡點設(shè)置位置，確保左右線在同一斷面上，不會出現(xiàn)較大的軌面高差，減少和避免給后續(xù)的設(shè)計、施工帶來難度。

2.5 配線設(shè)計

在配線設(shè)計中，縮短渡線是比較常見的一種減短明挖長度，也是節(jié)省工程投資的方式;而兩線之間的聯(lián)絡(luò)線設(shè)計，常常是作為遠期線路的預(yù)留工程，故在長度的控制方面，往往容易被忽略。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)工程實施條件，在保證聯(lián)絡(luò)線合理線型條件的前提下，盡量減短聯(lián)絡(luò)線的長度。

對于設(shè)置有停車線并全部采用明挖施工的地下車站，縱斷面設(shè)計中車站部分如采用2‰的單面坡。由于車站長度較長，特別是停車場范圍地形比站臺范圍地形高，其最低點處的基坑深度增加較大，故可結(jié)合實際地形、管線等情況，在停車線靠近站臺端增加一處變坡點，將停車線與站臺設(shè)成“人”字坡。對于單停車線，有條件設(shè)安全線，可將坡度調(diào)整為－2‰的面向車站的單面下坡［3］，從而減小配線區(qū)開挖的基坑深度。

3 結(jié)語

以上論述了線路精細化設(shè)計中一些容易被忽視的常見問題。認真落實沿線的基礎(chǔ)資料，與相關(guān)專業(yè)精密配合，加強溝通，也是線路設(shè)計中重要的一環(huán)。線路精細化設(shè)計應(yīng)從方便設(shè)計、改善施工、節(jié)省投資、優(yōu)化運營等方面入手，除了依賴于設(shè)計人員自身的經(jīng)驗和溝通協(xié)調(diào)能力外，更加取決于其責(zé)任心。故線路設(shè)計人員應(yīng)在設(shè)計完成后，不僅需要評價自己設(shè)計的線路是否能滿足施工和運營要求，更應(yīng)該思考是否已經(jīng)將線路設(shè)計做到了最好、最優(yōu)。

［1］李照星，盧耀榮.城軌交通線路平面設(shè)計建議［J］.現(xiàn)代城市軌道交通，2008(5):45-46.

［2］中國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50490—2009城市軌道交通技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［3］北京城建設(shè)計研究總院.GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2003.

［4］歐陽全裕.地鐵線路平面曲線設(shè)計相關(guān)參數(shù)的確定［J］.鐵路標準設(shè)計，2003(7):5-6.

［5］李興旺.某高架地鐵車站建筑與景觀設(shè)計實例［J］.廣東土木與建筑，2004(6):23-24.

［6］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建標104—2008城市軌道交通工程項目建設(shè)標準［S］.北京:中國計劃出版社，2008.

［7］施仲衡.地下鐵道設(shè)計與施工［M］.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

［8］張杰，路宗存.南京地鐵1號線的線路設(shè)計分析［J］.都市快軌交通，2006，19(3):53-56.

［9］薄海龍，李旭輝，張辰.基于節(jié)能運營的城軌交通縱斷面優(yōu)化設(shè)計［J］.鐵路工程造價管理，2011，26(5):22-26.

［10］郭俊義.調(diào)線調(diào)坡設(shè)計以及對線路設(shè)計的啟示［J］.都市快軌交通，2011，24(5):31-33.

Precise Design of Rail Transit Line

Gou Bo
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.，Ltd.，Chengdu 610031)

Abstract:It is put forward that precise design should be paid attention to in the preliminary design stage of rail transit design.Cases of precise design on plane and vertical sections on the spot of plane angle section，transition section，elevated station end，controlling lots of location of the line profile were illustrated.Problems easily neglected in line design are pointed out in the view of the civil implementation and risk，the investment scale，space and landscape，alignment and operation，etc.The corresponding optimization suggestions were put forward，which could help to avoid frequent adjustments in later line design，bring conveniences for construction，structure design in civil engineering，provide favorable conditions for the construction，save investment of engineering and avoid adverse impact on future operation.

Key words:rail transit;rail line engineering;precise design

U231+.1

A

1672-6073(2014)01-0013-03

10.3969/j.issn.1672-6073.2014.01.004

收稿日期:2013-06-28

2013-12-30

作者簡介:茍波，男，學(xué)士學(xué)位，工程師，從事城市軌道交通線路設(shè)計工作，28477677@qq.com.

(編輯:馮 超)