中铁上海设计院集团有限公司 上海 200070
摘要：市域铁路既具有国铁速度快、运输组织复杂的特点，又具有城市轨道交通输送量大、开行频率大的特点，其路网内部应互联互通，与国铁应互联互通。本文结合国铁限界标准与地铁限界标准等对上海嘉闵线建筑限界进行专题研究，为相关专业设计提供安全可靠的理论基础。研究成果可供同类型工程参考。
关键词：市域铁路；限界；动力学
1引言
上海轨道交通网络和上海铁路枢纽网络的规划和建设组成了城市对内和对外交通基本网络，为优化城市空间布局提供了重要的支撑。为了更有力引导城市布局按规划方向扩展，引导中心区人口向周边疏解，促进城乡一体化发展，实现铁路网、市域铁路网络及轨道交通网络的三网规划及融合，市域铁路网作为三网规划中起步较晚、发展较慢的一个上海市中长距离客运网络，对其加快前期规划研究，尽早启动建设显得尤为必要。本文针对嘉闵线采用CRH6型动车组实际情况，进行盾构限界专题研究。
1.1 研究必要性
市域铁路限界不同于国铁限界标准与地铁限界标准，嘉闵线采用国铁模式，有必要进行专题研究，根据相应标准制定盾构限界，为相关专业设计提供安全可靠的理论基础，同时保证列车运行安全和乘客舒适度，合理控制隧道投资。
1.2 研究原则和思路
（1）研究原则：依据线路、轨道、车辆、接触网等相关专业的主要技术参数，在确保行车安全的条件下经济、合理地确定构筑物净空大小和安装各种设备及管线相互位置。本项目以环网电缆槽盖板顶面作为疏散通道，设置在行车方向右侧，疏散通道上方的高度，应保持不小于2200mm，任何设备和管线严禁侵入该空间。设备和管线布置原则为：强、弱电设备宜分别布置在线路两侧，若必须布置在同侧时，其间隔距离应符合强、弱电干扰距离的规定。射流风机宜布置在隧道侧墙顶部。
（2）研究思路：
广泛收集目前国内成熟的速度目标值大于120km/h市域铁路限界资料，依据相关设计规范采用动力学模拟方法进行计算，制定合理的建筑限界。
2 其它城市市域铁路限界资料
2.1温州市市域铁路S2线
隧道基本限界采用隧道建筑限界（GB146.2-83）的建筑接近限界[2]。对盾构隧道内接触网采用三角腕柔性悬挂后，限界高度为6.3m。接触网带电体距固定接地体距离不小于300mm。加上轨道高度，双洞单线隧道的内径可定为8100mm。
2.2 穗莞深城际铁路（国铁模式）
穗莞深城际铁路隧道长度为30. 90 km，列车在隧道内最高运行时速为160 km/ h，线路最小曲线半径为550 m，轨道结构形式为双块式无砟轨道，最大超高为150 mm。
3 制定限界的主要技术参数
3.1线路
正线数目：双线；
速度目标值：160 km/h；
线间距：4.0m；
最小曲线半径：一般地段1500m；
最大坡度：不宜大于30‰，困难条件下不应大于35‰。相邻坡度差大于3‰时，应采用圆曲线形竖曲线连接。竖曲线半径宜采用5000m，困难条件下不应小于3000m。
3.2轨道
单圆单线盾构无砟轨道地段最小轨道结构高度为1150mm（轨顶至建筑限界底部），单圆双线盾构无砟轨道地段及车站明挖地段最小轨道结构高度为560mm，桥梁无砟轨道地段最小轨道结构高度为725mm（轨顶至梁面，不含桥面防水层），路基段（有砟轨道）最小轨道结构高度为916mm。
3.3车辆
CRH6型动车组（速度160km/h）其主要技术参数如下：车体最大宽度为3300mm，车体最大高度为3860mm，转向架中心距和固定轴距分别为17500mm和2500mm。
3.4接触网
供电方式：AC25KV，架空接触网受电；
接触网导线高度：5300mm；
接触网安装高度：850mm；
接触网绝缘距离：500mm。
4 CRH6型车限界的制定
地铁限界包含车辆限界、设备眼界、建筑限界。车辆限界是车辆在正常运行状态下形成的最大动态包络线，是指计算车辆不论空载或装载，在平直线的线路上按规定速度行驶，考虑车辆的上下前后摇摆、钢轨磨耗量、零部件弹性变形量等正常运行条件下的各种限定因素而产生的车辆各部位的综合轨迹。设备限界是在车辆限界外扩大一定安全问隙后形成，安装的任何设备不得侵入。建筑限界是考虑施工、测量等误差时，任何构筑物不得侵入[1]。
国铁限界包括车辆限界和建筑限界。除升起的受电弓外，其他任何部分应在限界轮廓之内。建筑限界是在机车车辆限界基础上，综合考虑各项指标，确定的一个安全且经济合理的断面（和线路中心线垂直的极限横断面轮廓）。建筑限界由相关专业在考虑预留安全通道、设备安全间隙、设备故障等因素下确定。
根据运输组织模式，城际铁路除运行本线动车组外，还将运行跨线动车组。因此，建筑限界必须综合考虑，同时保证本线列车及跨线列车的运行安全。
建筑限界高度：本工程建筑限界最大高度采用“5650+接触网悬挂高度”表示，本次设计接触网悬挂高度采用柔性悬挂接触网，取值850mm，故建筑限界高度为6500mm。
建筑限界宽度：高架线考虑最大侧风风速30m/s时，CRH6动车组的横向最大位移为1826mm；隧道内不考虑侧风作用时，CRH6动车组的横向最大位移为1722mm。借鉴地铁限界制定原则，建筑限界与车辆限界之间的间隙为300mm，再加上20％的安全余量，取360mm，作为本线车体最大偏移位置距离允许的建筑限界边缘之间的距离，从而可得高架线和隧道内建筑限界最大半宽分别为2186mm和2082mm，考虑到隧道内压力波的影响及取整，本线区间建筑限界半宽为2200mm。但考虑与既有铁路的建筑限界标准统一，隧道建筑限界最大半宽可以取2440mm[5]。如果城际铁路运营是独立的，则不需要考虑跨线列车及旅客列车共线运营的情况，其地下区间建筑限界最大半宽可取2200mm，小于现行的《铁路技术管理规程（高速铁路部分）》（TG/01-2014）中最大建筑限界半宽2440mm，同时也可以节省工程投资。
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图1 嘉闵线双洞单线直线段盾构限界图
5 盾构断面的制定
隧道结构的净空尺寸应满足建筑限界、空气动力学效应、使用功能及施工工艺要求，同时考虑施工误差、结构变形与后期区域沉降的影响。
从研究成果可见，《城际铁路设计规范》[3]（TB10623-2014）推荐的隧道净空面积值，必须要求运营动车组的动态密封指数不小于6s。另外，速度越低，隧道净空面积要求也越低；列车动态密封指数越低，隧道净空面积要求也越高。
盾构隧道结构变形，参照《地铁设计规范》11.6.5条文说明：盾构管片衬砌结构径向变形一般在3‰~4‰D（隧道外径），按最大值考虑，盾构隧道结构变形＝4‰×8700＝34.8mm。
根据以上计算结果，管片拼装误差和结构变形两者之和最大值＝54.5+34.8=89.2mm。参照国内盾构隧道的设计施工经验，本次预留量按150mm来考虑，此时的安全系数K＝150÷89.2=1.68。
考虑隧道轨面以上净空面积和预留量要求后，根据限界要求，双洞单线直线段盾构限界图见图1：
6结语
综上所述，上海嘉闵线盾构限界专题研究结论如下：
（1）双洞单线采用盾构内径8100mm，盾构外径9000mm，管片厚度450mm。
（2）单洞双线采用盾构内径12500mm，盾构外径13600mm，管片厚度550mm。
参考文献
[1]CJJ96- 2003地铁限界标准.北京：中国建筑工业出版社，2003.
[2]白鑫，时速250公里以下客运专线 (城际铁路)建筑限界研究.中国铁道科学，2013.
[3]TB 10623-2014 城际铁路设计规范.中国铁道出版社，2015.
[4]TG/01-2014 铁路技术管理规程.北京：中国铁路总公司，2014.
[5]CRS001-2017 市域铁路设计规范.北京：中国铁道学会，2017.