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城市轨道交通轨道工程接口设计姜桐

发表时间：2021/7/23 来源：《建筑科技》2021年8月上作者：姜桐

[导读] 地铁设计工作一般分为前期工程设计、土建工程设计及站后工程设计，其中轨道工程介于土建工程与站后工程之间，是土建与站后极其重要的衔接专业。轨道工程的施工图设计工作一般滞后于土建工程设计，但稍微先于站后设备工程设计。

青岛四机设备工程有限公司姜桐山东青岛 266111

摘要：地铁设计工作一般分为前期工程设计、土建工程设计及站后工程设计，其中轨道工程介于土建工程与站后工程之间，是土建与站后极其重要的衔接专业。轨道工程的施工图设计工作一般滞后于土建工程设计，但稍微先于站后设备工程设计。因此，接口设计在整个地铁工程设计过程中是十分重要的一个环节。本文将结合某地铁的轨道工程的设计经验及施工配合经验，提出部分典型的接口问题，并就相关问题提出优化处理建议。
关键词：轨道;接口设计;预制轨道板;排水;立柱式检查坑;
        近年来，我国城市轨道交通建设处于蓬勃发展当中。据统计，2011年—2020年，城市轨道交通新增运营里程将达到6 560 km，预计到2020年，我国城市轨道交通累计运营里程将达到7 395 km。轨道工程作为城市轨道交通设计及建设中的重要环节，起到了承上启下的作用。轨道工程设计中，与其他相关专业接口众多，例如结构、给排水、工艺等。结合某地铁的设计及施工配合经验，对预制轨道板设计与结构、线路、综合管线专业的接口问题，区间轨道排水设计与给排水专业、结构专业的接口问题，车辆段立柱式检查坑道床与工艺专业的接口问题进行了探讨，并就已出现的接口问题提出了优化设计建议。
        1.预制轨道板接口问题
        为适应某地铁预制装配式建造要求，响应地铁践行“绿色建造”理念，故而积极推广预制轨道板在地铁中的应用。
        1.1 预制轨道板与土建设计接口
        地铁轨道施工与国铁的一个重要区别在于施工环境。地铁轨道主要铺设于地下，施工空间狭小，极大的制约了施工效率，因此预制轨道板的尺寸设计除了应该考虑受力条件外，还应考虑与车站设计尺寸、隧道设计尺寸的匹配性，否则将导致预制轨道板安装困难甚至无法安装。
        1.2 预制轨道板与过轨管设计接口
        地铁工程轨道结构高度范围内的过轨管线多、预留管沟多、涉及专业多。在地铁中，考虑到预制轨道板采用工厂标准化预制，埋设过轨管对于标准化生产存在诸多不利，因此本线在设计中，在过轨管的位置均将预制轨道板调整为现浇道床。据施工反馈，因预制板地段中现浇道床的存在，施工中在推进到现浇道床部分，存在调整施工工艺、龙门吊边跨等工作，严重制约施工进度。且通过工程完工后的设计回访发现，全线有大量预留的过轨管并未使用，大量过轨管仍然直接从道床面敷设穿过。
        鉴于以上的实际情况，建议:
        1)严格控制道床范围内的过轨管数量及管径，在前期设计中，即提出要求，要求过轨管应尽量从结构设计范围内过轨;
        2)根据预制板工厂方面的反馈信息，过轨管直接在预制板工厂预制时进行埋设是可行的，因此建议设计中采用预制板直接埋设过轨管的方式进行过轨管设置，尽量减少预制板段出现现浇道床的数量。
        1.3 预制轨道板与线路设计接口
        在城市轨道交通中，为降低预制轨道板的制造成本，布置在曲线地段的预制轨道板承轨台仍然按照直线布置，即曲线地段采用“以直代曲”的设计思路。在该设计思路下，曲线地段预制轨道板的设计长度就是必须要考虑的要点。根据相关经验，轨道板设计不宜过短，过短的轨道板将降低线路的整体性，在浮置板道床地段轨道板长度的选取尚需考虑动力效应及振动衰减。从受力角度方面分析，我国高速铁路常用轨道板长度在3.6 m～6.5 m，也即每块轨道板布置6对～11对承轨台。在曲线地段轨道板设计中，下限按照布置6对承轨台考虑。
        2 轨行区排水接口问题
        轨行区的排水主要通过道床排水沟来解决。道床排水沟起到了轨行区积水的引流作用，将区间水引至废水泵房处，以顺利排出区间水。城市轨道交通中，受减振影响，一般存在多种道床型式，其水沟类型也不一样。

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以某地铁为例，共存在6种道床类型，分别为普通地段现浇道床、减振扣件地段现浇道床、普通地段预制板道床、梯形轨枕道床、预制板式道床垫浮置板道床、预制板式钢弹簧浮置板道床。不同道床间的排水过渡，属于轨道设计内部接口问题，一般做法是通过设置中心水沟排水过渡段来解决。
        与土建等外部专业存在的主要接口问题有以下两个:
        1)废水泵房接入口管底高程高于道床排水沟沟底高程。该情况主要出现在浮置板道床地段，因浮置板道床水沟沟底高程相较于普通道床更低，如果接口管理不到位，极有可能出现废水泵房接入管管底高程高于道床水沟沟底高程的情况。过往的接口管理中，轨道专业往往会针对不同的道床类型，提出不同地段的废水泵房接入管管底高程要求。根据实践经验，该提法极易造成相关接口专业误解，不易做到接口管理的准确性。因此建议:在初步设计阶段，轨道专业在对给排水、结构专业提出废水泵房接入管管底高程的统一要求，可要求在盾构区间，废水泵房接入口管底高程不得高于-750 mm(相对于轨面)，在车站及矿山法地段，废水泵房管底应紧贴结构底板或仰拱回填层设置。只要废水泵房接入管管底高程足够低，轨行区积水排入废水泵房也越容易。
        2)当出现区间在上游、车站在下游，上游区间设计为浮置板道床、下游车站设计为普通道床，且浮置板道床设计终点正好截止于离车站端头不远处时，容易出现区间水沟无法顺接至车站内废水泵房处的情况。
        如果上游为预制板式钢弹簧浮置板道床，中心水沟沟底高程为-750 mm。车站地段为普通道床，结构底板高程为-580 mm(相对于轨面)，为使得上游区间的中心水沟能够顺接至车站，则在浮置板道床设计终点至车站端头的这段距离内，中心水沟至少应抬升至不低于车站结构底板高程，也即-580 mm，抬升高度至少应为170 mm。假设上游水沟过渡段线路纵坡为19‰，浮置板设计终点至车站端头的距离至少应为10 m。当该段距离不足10 m时，则将发生水沟无法顺接至车站的情形。
        为避免该情况的发生，建议:凡是出现上游区间为浮置板道床、下游车站为普通道床的情况，且浮置板道床设计终点距离车站端头较近、可能发生排水过渡段长度不足的时候，建议将下游车站的轨道结构高度统一加大至不小于750 mm。由此造成的轨道工程数量的变动，应在设计概算里加以考虑。
        3立柱式检查坑道床接口问题
        车辆段库内停车列检库地段，一般采用立柱式检查坑整体道床。立柱净距是确保车辆维修人员正常维修作业的保证，因此一般设计中，工艺专业会对立柱净距提出要求。在某地铁凉帽山车辆基地中，按照工艺要求，立柱横向净距为1 200 mm。受该净距要求影响，扣件无法布置于立柱中心位置，致使立柱处于偏心受压状态。更为不利的是，扣件锚固螺栓距离立柱边缘较近，理论上仅有约41 mm的保护层厚度，考虑到施工误差，有时甚至不足41 mm。现场施工也发现，在立柱式检查坑地段，立柱出现了部分开裂情况，影响轨道结构使用寿命及安全。
基于上述已出现的问题，建议:在前期土建设计中，协调工艺专业将立柱间距调整为1.100 m。根据调研情况，在相关线路车辆基地中，已有部分车辆基地注意到该问题，已将立柱间距由原设计1.200 m调整为1.100 m，该间距同样能够满足车辆检修人员的正常检修作业。
        4 结语
        本文结合笔者在某地铁当中的设计经验，提出了轨道工程设计与土建设计、工艺设计、线路设计、给排水设计等相关专业存在的接口问题。同时结合施工配合经验，对设计中不利于施工的方面，提出了相关的设计优化建议。相关建议总结如下:
        1)为提高预制轨道板对盾构区间的适应性，在内径5 200 mm的盾构区间中，建议预制板宽度按照2 200 mm设计，或对预制板角点进行倒角设计;
        2)在车站地段的浮置轨道板宽度，在满足减振需求的前提下，建议按照宽度不超过2 500 mm进行设计，以避免现场轨道板吊装运输到位后的二次横向移动;
        3)为避免频繁的预制板段、现浇段的交叉设计，建议过轨管在预制板内预埋;
参考文献
[1]胡鹰．地铁站后工程技术与管理实务[M]．第2版．北京:人民交通出版社股份有限公司，2019.
[2]任静，曾向荣，郑瑞武．北京地铁同期在建新线轨道设计思路[J]．都市快轨交通，2008(4):55-58.
[3]刘伟斌，刘海涛．地铁运营条件下新型板式轨道设计研究[J]．铁道建筑，2019(1):76-79.