地鐵車站采用臨時(shí)道岔設(shè)置軌排井方案研究

魏哲奎

中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 天津 300133

引言

近年來，我國城市軌道交通建設(shè)持續(xù)快速發(fā)展，在地鐵建設(shè)中，地鐵車站主體完工及區(qū)間洞通之后，需進(jìn)行鋪軌施工作業(yè)，往往一條地鐵線路需要設(shè)置多個(gè)軌排基地以滿足整條線路的鋪軌工期要求。鋼軌通常每節(jié)長度約為25m，為實(shí)現(xiàn)將鋼軌由選定的車站吊入地下進(jìn)行線路鋪軌工作，一般需要在車站結(jié)構(gòu)板上預(yù)留吊裝孔洞（即軌排井）。軌排井孔洞尺寸根據(jù)軌道吊裝需求而定，通?？锥闯叽玳L約（28～30）m，寬約5m。常規(guī)軌排基地一般選擇在設(shè)置有停車線或者單渡線的車站，在停車線或者單渡線上方設(shè)置軌排井，結(jié)構(gòu)開洞處理較為簡單。但是受車站周邊環(huán)境及工期的影響，軌排基地的設(shè)置可能會出現(xiàn)特殊情況，需要設(shè)置在其他車站，如何在無停車線或配線的車站設(shè)置軌排井，本文進(jìn)行了探討[1]。

1 項(xiàng)目概況及研究背景

某地鐵車站為地下島式車站，站臺寬度12m，結(jié)構(gòu)形式為雙層雙柱三跨明挖結(jié)構(gòu)，車站總長度為220.8m，車站標(biāo)準(zhǔn)段寬度為20.7m，高度為13.51m。在原工程籌劃的軌排基地選擇中，由于該站為標(biāo)準(zhǔn)站并未作為軌排基地。常規(guī)軌排井的設(shè)置一般選取在以下幾種車站：①帶停車線的車站。這種車站一般為正線及停車線設(shè)置于車站跨中（非邊跨）的側(cè)式車站，軌排井在跨中開孔，以避免邊跨開洞帶來的結(jié)構(gòu)受力問題。由于停車線范圍內(nèi)一般無站臺板，在此處設(shè)置軌排井對后續(xù)機(jī)電安裝、設(shè)備區(qū)及公共區(qū)裝修施工影響較小。②出入段線明挖U型槽段。該段本身為敞口，無須額外開軌排孔。③帶單渡線的車站。軌排孔可設(shè)置于單渡線上方，通過單渡線進(jìn)出左右主線進(jìn)行鋪軌。該方式僅能在單渡線上方設(shè)置一處軌排井，鋪軌效率較左右線均設(shè)置有軌排井的要低[2]。

原軌排基地設(shè)置在臨近車站，但是受現(xiàn)場條件制約，臨近車站開工較晚、工期緊張，經(jīng)研究后需將軌排基地設(shè)置于本站。本站為雙柱三跨車站，無停車線和配線，如直接將軌排孔設(shè)置于正線上方一般有兩種解決方案。一是通過支護(hù)結(jié)構(gòu)解決。通過采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)+錨索的形式，直接抵抗水土側(cè)壓力。但是錨索對地層的要求較高，富水軟土地層錨索的適用性較差，且在地下空間開發(fā)強(qiáng)度越來越大的今天，錨索結(jié)構(gòu)對地下空間侵占較大，會為后續(xù)地下空間的開發(fā)帶來一定麻煩，即使采用可回收的錨索，但其較高的工程費(fèi)用使得工程經(jīng)濟(jì)性較差。二是通過車站結(jié)構(gòu)自身解決。在軌排井段，側(cè)墻外擴(kuò)，采用截面較大的肋板墻抵抗水土側(cè)壓力。肋板墻的弊端也較為明顯，因?yàn)樾枰~外的空間施做肋板墻，圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要外擴(kuò)，基坑及主體結(jié)構(gòu)的工程量均會相應(yīng)增加，從而增加造價(jià)。本文針對無配線的島式車站如何設(shè)置軌排井進(jìn)行方案研究，通過工程實(shí)例給出解決方案，并對結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換及計(jì)算模型給出說明[3]。

圖1 常規(guī)軌排井設(shè)置示意圖

2 軌排井及臨時(shí)道岔設(shè)置

由于軌排井開洞較大，如將軌排井設(shè)置在邊跨從上文可知代價(jià)較大，因此考慮將軌排井設(shè)置于中跨，鋪軌時(shí)通過中跨的軌排孔下鋼軌，然后通過設(shè)置的三開道岔再進(jìn)入左右線正線進(jìn)行鋪軌。常規(guī)軌排井開孔尺寸采用（28～30）m×5m，受結(jié)構(gòu)空間限制，本站軌排井的開孔大小為28m×4.5m，經(jīng)鋪軌施工單位確認(rèn)，能夠滿足鋪軌要求。軌排孔應(yīng)選擇在周邊場地較好的區(qū)段，以方便后期鋪軌工作的開展，本車站軌排孔設(shè)置在12-17軸之間，該范圍場地條件較好。三開道岔采用9號道岔，道岔與線路夾角為6°，道岔從岔心到與正線相交處總長度為67.5m，道岔端部距離端墻的最小距離一般取2～3m，該站為3.6m。

圖3 軌排車行車限界

軌道線路從正線過渡到中跨軌排井，軌道線路需穿過車站主體部分結(jié)構(gòu)子和縱梁，根據(jù)軌道專業(yè)要求，軌道車的限界寬度為線路兩側(cè)各1.8m，該范圍內(nèi)不允許有結(jié)構(gòu)梁、柱。從圖2可知，永久結(jié)構(gòu)柱Z1及底縱梁DZL1均位于軌道車限界內(nèi)。

圖2 軌排井與臨時(shí)道岔布置

為了不影響軌道限界需要采用臨時(shí)結(jié)構(gòu)托換，鋪軌完成后再后澆影響范圍內(nèi)永久結(jié)構(gòu)。采用在限界外設(shè)置臨時(shí)鋼立柱GZ及臨時(shí)縱梁LSZL進(jìn)行受力轉(zhuǎn)換，永久結(jié)構(gòu)柱后澆，永久結(jié)構(gòu)中縱梁及底縱梁隨板同時(shí)澆筑，底縱梁需下翻，以保證結(jié)構(gòu)均不侵限[4]。

圖4 臨時(shí)梁柱平面布置圖

圖5 臨時(shí)梁柱立面圖

3 受力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

受力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)采用臨時(shí)鋼格構(gòu)柱，結(jié)構(gòu)受力分兩種受力工況進(jìn)行，以下對各工況下的計(jì)算模型進(jìn)行說明，詳細(xì)計(jì)算過程不在本文中展開[5]。

3.1 軌排施工狀態(tài)下，永久柱未澆筑，受力體系為臨時(shí)鋼

立柱、臨時(shí)梁參與的受力狀態(tài)

3.1.1 5’軸左，雙柱三跨，此時(shí)邊跨最大。

3.1.2 6軸（左）處，三柱四跨，各跨度較為均勻。

3.1.3 6軸（右）處，三柱四跨，中跨較大。

圖6 計(jì)算模型

3.2 鋪軌完成后

澆筑永久混凝土立柱，拆除臨時(shí)鋼立柱，此時(shí)受力體系為永久結(jié)構(gòu)梁柱參與的受力狀態(tài)。

根據(jù)跨度及計(jì)算結(jié)果分析，跨中正彎矩最大為計(jì)算模型3工況下，邊跨正彎矩最大為計(jì)算模型1工況下。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，中板、底板的配筋按照以上工況的包絡(luò)圖進(jìn)行配筋[6]。

4 結(jié)束語

通過分析可知，在無配線及停車線的標(biāo)準(zhǔn)站通過采用設(shè)置臨時(shí)道岔的方式可以解決設(shè)置軌排井的問題，但也要注意幾個(gè)問題。

軌排基地還是盡量要設(shè)置在有條件的車站，以便能夠最大限度地提高軌排工作效率。

采用臨時(shí)道岔設(shè)置軌排井，雖然效率有所降低，但是在特殊情況下采用該方案，能夠滿足鋪軌要求。

受力轉(zhuǎn)換采用臨時(shí)鋼立柱安全可靠、施工便捷，并且可重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)合理。

采用臨時(shí)道岔方案增設(shè)的三開道岔后期可在車輛段等地方重復(fù)利用，提高了利用率，可減少投入浪費(fèi)。

采用臨時(shí)道岔的方案在施工中一定要注意軌道車限界，限界范圍內(nèi)不得侵占，否則會影響后期軌道車鋪軌作業(yè)。