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摘要：以市域铁路相关工程为背景，从铁路限界要求出发，研究分析盾构隧道断面尺寸，为类似工程的设计提供参考依据。
关键词：市域铁路；盾构隧道；断面尺寸
0 引言
随着长三角一体化的深入推进，区域间要素流动对交通基础设施网络也有了更高的要求，对于市域铁路的建设需求逐步增加。盾构隧道在市域铁路项目建设中往往有不小的占比，其断面尺寸不仅影响项目投资，还会直接影响盾构穿越沿线风险障碍物的穿越条件，因而合理的断面尺寸是市域铁路工程设计及施工过程中的一个重难点。本文结合市域铁路相关工程，论述分析断面控制因素，为类似工程的设计提供参考依据。
1影响隧道轮廓的影响因素
市域铁路盾构隧道轮廓的确定应考虑限界因素、空气动力学效应（动车组密封性能）、接触网悬挂方式、疏散方式、维修养护方式、管线敷设方式、结构、国铁跨线情况等因素有关。隧道衬砌内轮廓应在满足各系统功能、使用功能的前提下，断面尺寸经济合理。现对主要因素进行阐述分析。
1.1 限界
铁路隧道限界不同于轨道交通，仅有建筑限界及车辆限界。铁路建筑限界轮廓及基本尺寸【1】。
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图1 建筑限界及轮廓及基本尺寸（单位mm）
1.2轨面以上有效净空面积
对于列车轨面以上净空面积，主要关联隧道空气动力学效应、列车动态密封性。
列车进入隧道后诱发的空气动力学效应主要表现在三个方面，即瞬变压力、洞口微气压波和行车阻力。隧道空气动力学主要体现在轨面以上有效净空面积上，根据《城际铁路设计规范》（TB10623-2014）要求规定：
表1 直线地段隧道轨面以上净空横断面面积
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动态密闭性与列车行驶速度时的乘客舒适度息息相关，运营速度越高，隧道断面尺寸要求越高【2】。考虑车内的瞬变压力，要求列车动态密封指数不应小于6s。目前我国CRH系列动车组的密封指数基本可以满足动态密封指数不小于6s。
对于轨面以上净空面积，是不考虑采用大型养路机械化的有砟轨道情况，仅考虑大型养路机械能通过的无砟轨道为前提。
1.3接触网悬挂方式
市域铁路工程根据不同的供电制式，架空接触网根可分为柔性接触网和刚性接触网。柔性悬挂相对刚性悬挂高度高。
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图2 柔性（左）及刚性（右）接触网安装示意图
市域铁路为城市的快速交通线路，速度越高对弓网关系要求也就越高，柔性悬挂具有较好弹性及弓网适应性，但是对轨面以上限界高度较高；刚性悬挂相对限界高度要求低，但是对车辆碳滑板磨损较大。接触网的悬挂方式主要影响断面竖向尺寸。
1.4轨道结构形式
根据速度目标值选用适宜的轨道结构形式。盾构断面内采用双块式轨枕整体道床，同时还需要兼顾一般段及减震段高度需求，轨道横向需建规侧沟排水的宽度要求。轨道结构形式主要影响断面竖向尺寸。
1.5疏散方式
疏散通道走行面高度决定了人员下车到救援通道的相对高度，若该高差过大，人流疏散到此处会停顿聚集，导致减小人员的疏散速度。疏散通道通常存在两种方案：
1）低通道方案-救援通道与轨面齐平或略高于轨面（如250mm），大部分铁路隧道采用该方案；
2）高通道方案-救援通道远高于轨面，如轨道交通工程，通道走行面同于车门。
对于疏散方案的选择，应统筹考虑本市域铁路线的国铁下线需求。当市域铁路考虑国铁列车跨线时，隧道断面疏散形式应结合国铁列车通行需求考虑。不同疏散方式主要影响断面横向尺寸。
1.6结构尺寸及变形误差
盾构隧道结构断面净空尺寸在限界基础上考虑一定的预留量。这里的预留量主要用于盾构隧施工过程的管片拼装偏差，包括轴线和高程偏差，管片错台、施工期间的沉降变形等。结合铁路隧道施工特点、相关工程经验及沿线风险条件，从限界外到结构内轮廓，预留盾构施工的综合误差。
盾构隧道结构断面在上述基础上，结合区域地质情况，通过选取适宜的结构计算【3】及相关工程类比确定管片厚度。常规单层预制钢筋混凝土管片厚度一般为盾构外径0.04倍~0.06倍。
2案例
以上海市某市域铁路线为例。双洞单线隧道采用外径9.0m，内径8.1m，见图3。隧道的断面尺寸受竖向系统专业控制：轨道结构限界到轨面的最小高度950mm，接触网导线高度5300mm，接触网最小结高度700mm，绝缘距离300mm，预留后期沉降200mm，极限建筑限界圆直径为7800mm，施工期间的管片拼装误差及轴线偏移按限界圆以外150mm考虑。轨面以上断面净空面积46.5m2。
单洞双线隧道采用外径13.6m，内径12.5m，见图4。隧道中间设置中隔墙，盾构隧道断面结构图如下，轨面以上断面净空面积2×42.5m2。
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图3 双洞单线隧道直线段横断面图
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图4 单洞双线隧道曲线段横断面图
3 结语
本文通过分析市域铁路盾构隧道断面主要影响因素，主要得出以下两个结论：
1）对于市域铁路隧道来说如果想进一步优化核减隧道断面结构尺寸，可进一步研究“设备限界”和“车辆动态包络限界”。
2）竖向高度主要为触网及减震段轨道高度，横向尺寸主要为疏散方式，优化研究触网高度及轨道减震高度也能够进一步核减隧道断面。
参考文献：
[1]《城际铁路设计规范》（TB10623-2014），2014
[2] 吴炜.快速地铁隧道空气动力学效应研究［J］．四川：中铁二院工程集团有限责任公司地下铁道设计研究院，2011.
[3] 何川.盾构隧道结构计算分析方法研究［J］．四川：西南交通大学，2017.