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摘要：城市轨道交通调线调坡设计是在土建工程施工完成后，轨道铺设、设备安装等后期工程施工工作开始前的一项重要的工作。本文通过介绍该阶段设计原理，制定设计原则来指导调线调坡设计，并成功应用在长沙地铁5号线一期工程调线调坡设计中。
关键词：城市轨道交通，调线调坡设计，限界侵限
1概述
城市轨道交通调线调坡设计是在土建工程（车站、盾构隧道、明挖隧道、高架桥梁等土建结构工程）施工完成后，轨道铺设、设备安装等后期工程施工工作开始前的一项重要的工作。调线调坡是在取得隧道完工后断面测量数据的基础上，对测量数据进行提炼，与设计限界断面进行比对检核，对超出设计建筑限界且影响后期轨道铺设、设备安装要求的，需要对设计线路平纵断面进行调整，以满足后期施工的限界要求，同时保障运营期间行车安全[1]。
2调线调坡
2.1目的
由于城市内地面道路交通拥堵及用地资源紧张，城市轨道交通以地下敷设方式为主，区间在施工时以盾构隧道为主。由于地下空间地质条件的复杂性及施工误差与测量误差等因素，施工完成后的隧道在平面与纵断面上不可避免与线路设计值存在一定偏差，即实际土建施工断面侵入设计建筑限界断面（侵限）。当偏差过大时，将会给后期轨道铺设及管线安装等施工带来困难，严重时影响行车安全。因此，为了消除或减小此类偏差，满足各专业设计要求，保证后期行车运营安全，设计人员需在取得隧道贯通测量数据后，进行调线调坡设计。
2.2原理
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图1 圆形盾构隧道限界断面布置图
考虑到施工误差、测量误差等因素，在设计时，盾构隧道内径与限界圆间通常预留有一定误差空间。常用盾构隧道内径为5500mm或5400mm[2]，以地铁B型车为例，设计限界圆为5200mm，则在限界圆上下左右四个方向（接触网安装调整空间、轨道铺设厚度调整空间、左右横距调整空间）均有150mm或100mm误差空间，而调线调坡正是利用该部分空间进行设计调整，拟合施工平纵断面，消除或减小误差。
由于调线调坡设计是在土建施工完成后的基础上进行的，同时调整空间也是在设计限界圆与实际盾构圆之间的空间范围内，因此调线调坡设计仅是对线路设计值的轻微修正。在该阶段设计时，可以针对以下线路设计平纵断面要素进行调整：平面曲线半径、缓和曲线长度、交点位置、增减交点等；竖曲线半径、变坡点位置、变坡点高程、增减变坡点等。
2.3原则
线路在施工图设计时，结合各专业综合考虑了包括地质条件、区间排水、节能坡设计、联络通道设置、轨道铺设等因素，为了保证设计稳定性，应减少对原设计的调整。调线调坡设计阶段，在对贯通测量数据检核后，对存在侵限的断面进行复核，若侵限不影响后期轨道铺设、管线设备安装，则无需进行调线调坡设计；若侵限导致个别断面不满足要求，可结合实际要求土建进行整改，或结合相关专业在满足规范要求及不降低设计标准的前提下进行特殊设计，以减小对线路平纵的调整；若侵限断面较多且相关专业无法解决，则需进行调线调坡设计。
为节约时间、避免设计工作的反复性，设计人员需了解土建施工整改范围及相关专业的特殊设计余量，以便更好对侵限断面是否需要做调线调坡设计进行判断。
明挖施工区域，多为现浇钢筋混凝土结构，结构整体性、耐久性较好，同时具备整改条件。若侵限断面位于明挖段，则可对侵限断面进行土建整改，以满足限界要求。整改时需注意，在不耽误工期及不增加工程投资的情况下，以满足结构安全性及耐久性为前提，对土建施工结构侵限位置进行整改。盾构隧道由预制盾构管片拼装而成，隧道整体性、结构耐久性较好，由于隧道为一次性施工拼装而成，不具备整改条件。若侵限断面位于盾构隧道段，应以相关专业特殊设计或调线调坡为主，消除或减小侵限，满足限界要求。以此避免对管片进行破坏，保证隧道整体性、稳定性、结构安全性及耐久性。
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图2 盾构隧道上浮或下沉示意图
调线设计是对线路平面进行左右偏移，通过限界断面可以看出，限界断面左右侧设备管线较多，线路左右偏移对设备影响较大。如图2所示，若实际隧道断面较设计隧道断面下沉，则设计轨面标高以上一定距离（H）处，横距会变小（D1<D2），导致横距的侵限；若隧道上浮，则设计轨面标高以下一定距离处，横距同样会较小。所以，在测量数据准确的前提下，若出现横距侵限，则可考虑两个方面原因，一是隧道出现横向偏移，二是隧道出现上浮或下沉。因此如果断面测量数据检核出现横距侵限情况，可以先核实竖向数据，进行调坡设计，对调整后的断面再次进行复核，检查是否可以满足限界要求；若可满足，则仅进行调坡设计，若不满足，则需进行调线调坡设计。
2.4应用
一般情况下，调线调坡设计是在土建施工完成，取得贯通测量资料后，对实际盾构隧道断面进行检核，对于侵限且特殊设计无法解决的断面进行调线调坡设计，以此解决侵限问题，满足限界要求。
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图3 盾构竖向偏移“驼峰状”断面示意图
特殊情况下，由于地下空间地质条件复杂及盾构施工技术水平不一等因素，容易造成在盾构施工过程中出现盾构偏移。若盾构偏移可通过技术条件纠正，且偏移空间在误差允许范围内，则可通过后期调线调坡解决由偏移引起的断面侵限问题。若盾构较原设计位置偏移超出误差允许范围过大，且无法通过后期调线调坡解决侵限问题，同时为避免盾构施工紧急纠偏出现“驼峰状”断面，则可通过调线调坡来拟合实际盾构位置，以此实现盾构纠偏的目的同时避免给后期调线调坡带来困难。
3案例分析
本文以长沙5号线一期工程马王堆站-火炬村站右线盾构区间（盾构隧道内径5400mm，限界圆直径5200mm）为例，结合调线调坡设计原理、落实调线调坡设计原则，对盾构隧道侵限区域进行调线调坡设计，设计调整均满足规范要求且未降低本工程设计标准，侵限断面经调整后均可满足相关专业设计要求。
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图4 本工程盾构断面测点分布
表1 本工程隧道断面测量记录表
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3.1调线设计
通过对该区间断面贯通测量数据进行限界检查，发现里程YDK32+432~YDK32+574段侵限较为严重。数据如表2所示。
表2 该区间侵限数据表
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由上表可看出，该区段内右侧横距出现26mm~404mm的侵限，同时底部高程也存在1mm~74mm的侵限；由于横距侵限数据已超出误差允许空间，须进行调线设计。通过增加一处交点（半径为6000m）、移动两处交点位置并修改其中一处曲线半径对原设计线路平面进行调整，并将调整后的线路平面发予测量单位，以此进行调线后贯通测量，并对侵限严重区段加密测量。对调线后的贯通测量数据进行限界检核，结果如表3所示。
表3 调线后调坡前侵限数据表
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由上表可以看出，调线后横距侵限均以消除，底点侵限也得到缓解，但并未完全消除底部侵限。本区段存在高等减振段，道床厚度要求820mm，调线后道床厚度773mm~794mm，不满足轨道要求，仍须进行调坡设计。
3.2调坡设计
针对上述竖向侵限情况进行纵断面调坡设计。通过增加一处变坡点、调整两处变坡点高程并调整其中一处竖曲线半径对原设计纵断面进行调整，并将调整后的纵断面再次进行限界检核，结果如表4所示。
表4 调线调坡后侵限数据表
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注：本区段调线调坡前后轨上净空均满足接触网要求值，本次暂不列出。
由上表看出，经过调坡设计后消除了部分里程段的底部侵限，里程YDK32+516.011处底部侵限值20mm，道床实际厚度800mm，经轨道专业核实该处可满足轨道铺设要求。
4总结及建议
调线调坡设计是为了减小或消除土建施工过程中或由地质条件导致土建结构不均匀沉降等引起的误差，为后续轨道铺设、管线安装等专业施工提供条件，该设计阶段仅是对原设计的修正，理论上可通过技术条件避免调线调坡，因此需从源头注重施工质量控制，减小施工误差，以此减少设计反复，节省工程周期。同时根据验收规范及测量规范[3-4]，盾构隧道施工偏差允许值为100mm，多个断面施工误差形成锯齿形断面，刚好抵消掉调线调坡利用空间，为调线调坡带来困难，应严格控制施工误差。
加强施工图设计交底工作管理，切实要求施工方严格按照施工图施工，同时密切联系施工方，若出现盾构偏移现象需及时纠偏处理，避免紧急纠偏导致“驼峰状”纵断面。在地质条件复杂，盾构偏移过大的情况下，可通过调整线路纵断面拟合盾构姿态实现纠偏。通过调线调坡实现盾构纠偏时需注意，平面调整区段是否会引起平面控制条件的恶化，是否影响联络通道设计；纵断面调整区段是否会引起竖向控制条件的恶化，是否会引起区间最低点位置变化影响排水设计，是否引起左右线轨面标高不一影响联络通道设计等。在通过调线调坡
线路专业在平纵断面设计时，一般情况下宜采用高于规范的标准进行设计，如线路平面设计时曲线间夹直线长度、圆曲线长度不宜卡规范[5]要求最小值、纵断面设计时不宜用足最大坡度设计，为后期调线调坡预留条件，避免出现超出规范的设计或引起较大工程整改。
参考文献
[1]李建斌.圆形地铁隧道调线调坡设计研究[J].铁道标准设计,2015, 000(003):90-93.
[2]刘延晨.双边控制法在地铁调坡设计中的应用研究 2014年4月30日[J]. 隧道建设,2014..
[3]GB 50446-2017 盾构法隧道施工及验收规范.
[4]GBT 50308-2017 城市轨道交通工程测量规范.
[5]GB 50157-2013地铁设计规范.
作者简介：李琛，男，2018年毕业于中南大学，建筑与土木工程专业道路与铁道工程方向，硕士，现从事轨道交通线路设计工作。