城市軌道交通調線調坡方法研究

劉 錚

城市軌道交通調線調坡設計，是在土建（車站主體、區(qū)間盾構或明挖段）施工完成后，根據實測結構橫斷面測量數(shù)據，對施工中的差、錯、漏及誤差進行線路平、縱斷面的調整，以減少誤差，達到合理的設計要求，滿足設備的限界要求［1－3］。調線調坡作為整個城市軌道交通設計過程中的一個中間環(huán)節(jié)，提供了穩(wěn)定的線路設計資料，將為后續(xù)的軌道綜合圖設計、牽引計算、信號系統(tǒng)設計、接觸網等設計提供依據。

1 調線調坡產生的原因

因施工所引用水準點沉降或三角點平面數(shù)據引用錯誤，導致施工標高比設計標高低或平面產生偏差。施工過程中把曲線段線路中心線當做隧道中心線，或未及時調整隧道掘進姿態(tài)導致平面產生偏差。因所經土層疏松及盾構機自身重力原因，導致出現(xiàn)沉降?？傮w來說，施工控制點數(shù)據引用錯誤、地質條件較差、施工人員主觀出錯、施工機械出現(xiàn)故障是調線調坡產生的常見原因。故在施工過程中，應及時對所引用水準點及三角點數(shù)據進行復核，保證所引用數(shù)據的準確性，碰到地質條件差的地段，應采取相應加固措施調整盾構機掘進姿態(tài)，以盡量避免豎向沉降及平面偏差。

2 調線調坡測量

2.1 中線測量

測量基準線：以施工圖的設計線路中心線為測量基準線，而非隧道中心線。

2.2 結構斷面測量

長沙市軌道交通2號線隧道結構斷面有矩形斷面、馬蹄形斷面及圓形斷面等多種形式，其中盾構區(qū)間基本為圓形隧道斷面形式，直線段盾構斷面建筑限界尺寸為5.2 m，實際盾構內徑為5.4 m，整體外擴0.1 m，以為調線調坡設計預留空間［4］。

（1）測量間距。直線段每隔6 m、曲線段每隔5 m測量一個斷面；曲線的起點、緩圓點、中點、圓緩點和終點，對聯(lián)絡線通道、人防門（防淹門）門框兩端、車站屏蔽門兩端點、配線范圍內的中隔墻和立柱等斷面突變處及施工偏差較大段須加測斷面；在道岔區(qū)根據限界要求需加測斷面［5］。

（2）測點位置。橫斷面根據設備安裝的最不利位置選擇測點，根據地鐵區(qū)間所安裝設備的位置，測點為地鐵列車運行過程中限界最容易傾限之處，不論是區(qū)間矩形隧道、馬蹄形隧道、圓形隧道，還是車站矩形隧道，所需測量的斷面點位見圖1，共計10個測點，以圓形隧道（盾構基本為圓形隧道，調線調坡基本在盾構區(qū)間）為圖例，介紹測點位置，見圖1。

（1）結構頂、底點高程，用于調坡設計。

（2）結構中心左右橫距、高程，對應結構斷面左中1和右中1，用于平面調整。

（3）設計軌面標高處左右橫距、高程，對應結構斷面左下和右下，用于電纜支架處限界檢查。

（4）疏散平臺處左右橫距、高程，對應結構斷面左中2和右中2，用于疏散平臺處限界檢查。

（5）強弱電纜支架處左右橫距、高程，對應結構斷面左上和右上，用于電纜支架處限界檢查。

圖1 橫斷面測點位置圖（單位：mm）

2.3 測量成果

由于結構斷面測量數(shù)據繁多，為方便測量及測量結果分析，測量成果表格式見表1。

表1 測量成果表

3 調線設計

調線設計主要根據結構斷面測量中的左中1和右中1處的數(shù)據，其流程見圖2。

圖2 調線設計流程圖

根據實測結構橫斷面左中1和右中1兩個測點的左、右橫距，可計算實測線路中心距設計線路中心偏移量（左－右＋）。

（1）實測隧道中心距設計線路中心偏移量＝（（實測左橫距－理論左橫距）－（實測右橫距－理論右橫距））／2＝（實測左橫距－實測右橫距）／2。

（2）實測線路中心距設計線路中心偏移量＝實測隧道中心距設計線路中心偏移量－曲線隧道水平偏移量。

直線地段，隧道中心線和線路中心線重合；曲線地段，隧道中心線向曲線內側有偏移量

式中：D為曲線地段隧道中心線對線路中心線內側的水平偏移量；h0為隧道中心至軌面的距離；h為曲線地段軌道超高值。

曲線地段隧道偏移量與軌道超高值和隧道中心至軌面的距離有關，圓曲線內為固定值，直線地段不設偏移量，在緩和曲線段偏移量線性過渡，通過直線內插法計算得出。

（3）根據實測結構橫斷面里程樁號及該橫斷面對應的實測線路中心距設計線路中心偏移量，計算實測線路中心X，Y坐標。

（4）根據線路中心X，Y坐標，在cad中連成pl線，根據限界要求，繪制線路中心線調整目標范圍，并在此目標范圍進行調線設計。

（5）實測線路中心與調線后線路中心偏移量。根據實測線路中心X，Y坐標數(shù)據反算得到實測線路中心與調線后線路中心偏移量，以復核調線后是否滿足限界要求。若不滿足，則重復步驟4。

（6）調線設計表格格式見表2。

表2 調線設計表

4 調坡設計

調坡設計主要根據頂點、底點的測量數(shù)據，其流程見圖3。

圖3 調坡設計流程圖

根據結構斷面頂點、底點高程可推算實測隧道中心與設計隧道中心豎向偏移量（－表示結構下沉，＋表示結構上?。?。

（1）實測隧道中心與設計隧道中心豎向偏移量＝（（頂點高程－底點高程）－（H－L））／2。其中H為理論軌面與結構頂點距離，L為理論軌面與結構底點距離，H＝5.4－L。

（2）計算實測隧道中心對應的軌面標高。實測隧道中心對應的軌面標高＝豎向偏移量＋設計軌面標高。

（3）根據軌道、接觸網等專業(yè)要求，繪制縱斷面調整目標范圍，并在此調整目標范圍進行調坡設計。

（4）計算實測隧道中心與調坡后設計隧道中心豎向偏移量，以復核調坡后是否滿足接觸網及軌道設計要求。

（5）調坡設計表格見表3。

表3 調坡設計表

5 案例分析

以長沙市軌道交通2號線一期工程溁灣鎮(zhèn)站至橘子洲站段右線區(qū)間為例進行調線調坡設計。

（1）調線設計。根據測量數(shù)據分析，實測線路中心距設計線路中心水平偏移量在YDK5＋042.463～YDK5＋193.226，YDK5＋378.592里程范圍段超限，最大偏移量（右偏）達到0.181 m，經對該段線路進行調線設計，線路水平偏移量基本在0.1 m以內，滿足限界等專業(yè)設計要求。

（2）調坡設計。根據測量數(shù)據分析，實測隧道中心上浮量在YDK4＋567.99～YDK4＋577，YDK 5＋102.775～YDK 5＋132.941，YDK 5＋157.043里程范圍內超限，最大上浮量達0.148 m。為盡量減小橡膠隔振墊減振道床地段（YDK4＋450.9～YDK4＋730）豎向偏移量（軌道要求上浮量不超過0.07 m），對此段線路進行了調坡設計。

調坡后，普通道床地段實測隧道中心相對設計隧道中心的上浮量均不超限，橡膠隔振墊減振道床地段實測隧道中心相對設計隧道中心的上浮量基本在0.07 m以內，滿足軌道、接觸網等專業(yè)設計要求。

調線調坡計算表格部分數(shù)據見表4。

表4 溁灣鎮(zhèn)站至橘子洲站段右線區(qū)間調線調坡計算表 m

6 調線調坡設計應注意的問題

（1）局部調整線路平面可采取改變曲線半徑、改變曲線緩長、增加曲線、移動交點等措施，其中盡量不要減小緩長，以免降低線路標準，影響行車速度。調線設計曲線半徑不宜低于最小曲線半徑，曲線、夾直線長度需滿足最小規(guī)范要求［6－7］。調坡設計坡段不宜過小，一般不小于200 m，困難條件不宜小于一列車長。

（2）地鐵縱斷面設計提倡節(jié)能坡，即出站下坡，進站上坡，且豎曲線不能侵入有效站臺［8－9］，但在區(qū)間隧道結構出現(xiàn)下沉的情況，變坡點需向車站內移動以進行調坡設計時，對縱斷面設計建議豎曲線端點距離車站有效站臺端預留10 m的富余量，這樣既滿足動力坡需要，又能滿足可能的調線調坡需要。

（3）設計平面和縱斷面時，設計值不要和規(guī)范要求的最小值過于接近，比如夾直線長度、圓曲線長度等，應留有余地，方便調線調坡。

（4）在調線調坡困難的地段，可通過其他措施或者進行特殊設計以滿足限界要求。

①當接觸網凈空不滿足要求，接觸網支柱可避開此里程安裝以滿足接觸網凈空要求。②當軌道上浮超限時，軌道可由兩側水溝改成中心水溝特殊設計，尤其是在鋼彈簧及隔振墊地段超限時，需要軌道系統(tǒng)通過對隔振器進行特殊處理來滿足浮置板施工要求。③平面超限時，可縮短支架長度及減小疏散平臺寬度。

（5）當調坡后最低點低于已施工的廢水泵房處標高時，為保證排水通暢，需要對軌道進行反坡排水，但反坡排水長度不宜過長。

（6）線路調線調坡的目的是為了滿足軌道結構高度、接觸網安裝凈空及疏散平臺、強弱電纜支架等限界要求，單純從平面上檢算水平偏移量、縱斷面上檢算豎向偏移量，并不能準確判斷是否超限，需要注意平面和豎向偏移量的疊加效果。

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［4］ CJJ96－2003地鐵限界標準［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

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