大连地铁调线调坡技术研究

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摘 要：城市轨道交通土建工程竣工后，由于存在施工误差、结构不均匀沉降等因素造成结构主体与原设计不完全吻合，需要通过调线调坡对限界进行检核并对线路进行调整，以减小及消除侵限，使铺轨及设备安装顺利进行。以大连地铁一期工程调线调坡为例，介绍调线调坡的内容及方法，以期对今后地铁调线调坡工作有所帮助。

关键词：城市轨道交通； 调线调坡； 建筑限界。

中图分类号：U231 文献标识码： A

1、概述

城市轨道交通工程地下主体结构竣工后，由于存在施工误差、工后沉降等因素，使得竣工后主体结构与原设计不完全吻合。通过调线调坡设计可对施工误差、结构不均匀沉降及变形等原因带来的结构限界侵限情况进行检查分析，并对侵限部分进行调整，满足铺轨要求及设备安装。调线调坡后列车能安全平稳的运行于“三维空间”，充分满足建筑限界、设备限界和各相关专业的要求，保证将来列车运营安全。

2、调线调坡设计具备条件与调线调坡测量

2.1调线调坡具备条件

全线土建结构基本贯通，一般情况下调线调坡与测量工作在结构“徐变期”及“沉降期”以后进行。调线调坡测量前，应清理线路上的所有障碍，为测量工作提供良好的条件，保证测量数据及调线调坡设计的准确无误。

2.2调线调坡测量

调线调坡测量主要包括导线及高程测量、线路中线测量、结构横断面测量等。导线测量、中线测量、水准测量应严格按照相关测量规范执行。中线测量按《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）要求，沿线路方向在直线段每6m、曲线段每5m测量一个横断面。除此之外还需加测区间范围曲线五大桩，区间隧道起、终点，隧道结构变化点、泵房中心点、隔断门、变坡处、车站、联络线、渡线地段的结构变化点及控制点等。

横断面测量以设计线路中线为测量基准线，进行隧道结构净空断面和高架线路结构横断面测量。横断面方向，直线段必须与线路方向垂直；曲线地段，必须与该曲线点法线方向一致。横断面方向和该点法线方向误差要求小于±5′。横断面测量方向示意图如图1所示：

图1 横断面测量方向示意图

以区间马蹄形断面为例，介绍地下区间断面测量位置。横向测点有上、中、下三处，测点与底板的竖直距离分别为H1、H2、H3。竖向测点位置分别为结构顶板底、结构底板顶。图2中，H顶、H底为区间顶板底、底板顶高程，A1、A2、A3为线路中心线至左边墙横距，B1、B2、B3为线路中心线至右边墙横距。H1、H2、H3分别为横断面测量位置与底板的距离。

地下车站范围测量点位置如图3所示，车站范围除测顶板、底板及边墙横断面六处之外，为确保站台结构满足限界要求，还需加测C1、C2、C3三点。C1为线路中心线至站台底边距离；C2为站台面高程；C3为线路中心至站台边缘距离。

图2马蹄形隧道断面示意图 图3矩形车站断面示意图

3、调线调坡内容及方法

3.1 限界检核

地铁限界分为车辆限界、设备限界和建筑限界，调线调坡首先应对限界进行检核，不满足限界要求或设备安装困难，需调线调坡。

（1）水平方向限界

水平限界检查主要包括横断面水平距离是否满足建筑限界要求。矩形、圆形、马蹄形隧道直线地段建筑限界为直线地段设备限界加上设备安装最大宽度和安全间隙，安全间隙一般取50mm[3]。矩形隧道曲线地段建筑限界应根据曲线地段设备限界控制点坐标及车体横向偏角按计算，以B型车为例计算公式如下

（1）

（2）

圆形或马蹄形隧道在曲线地段，应采用隧道中心向线路基准线内侧偏移的方法解决超高造成的外侧不均匀位移量，结合直线地段建筑限界，根据曲线地段位移量可计算出曲线地段限界值[3]。圆形隧道曲线地段限界图如图4所示，大连地铁超高设置为内轨降低、外轨升高的方式，位移量应按下式计算，

y'=h0・h/s （3）

z'=-h0 ・（1-cosα） （4）

式中，

b――左、右侧设备、支架或疏散平台等最大安装宽带值；

c――安全间隙，取50mm；

――曲线外侧建筑限界宽度；

――曲线内侧建筑限界宽度；

h――轨道超高值（mm）；

s――滚动圆间距（mm），取值1500mm；

（），（）――曲线地段设备限界控制点坐标；

――隧道中心线对线路基准线内侧的水平位移量（mm）；

隧道中心线竖向位移量（mm）；

――隧道中心至轨顶面的垂直距离（mm）。

（2）竖直方向限界

竖直方向限界检核主要对轨道结构高度、轨上净空、站台面高程进行检核。图5所示为车站范围限界，轨道结构高度是结构底板至设计轨顶面的距离，其中，轨顶面高程为线路中心线处轨面高程。轨上净空是指轨顶面与结构顶板距离，接触网专业应核实轨上净空是否满足接触网的安装要求。站台面高程为站台面至轨顶面的距离，如不满足站台面高程设计要求，需对站台板进行处理。

图4 圆形断面曲线地段限界示意图 图5 车站范围限界示意图

3.2调线调坡设计方法

线路的调线调坡设计应按“先平面、后纵断面”的原则进行，调整平面的方法有调整一条边的角度、改变交点位置、增加交点、改变曲线半径、改变缓和曲线长度等方法，具体调整方式应根据隧道结构形式、侵限位置、侵限值大小等进行调整。

纵断面可通过调整坡度提升轨面高程，增加道床厚度，满足铺轨要求；当轨上净空不满足接触网安装要求，可通过调坡降低轨面高程，减小道床厚度，增大轨上净空确保设备顺利安装。纵断面调整方法有调整坡率坡长、移动变坡点、拆分坡段、改变竖曲线半径等[4]。

车站范围内由于设备房间、站台结构、综合管线已施工完成，如对坡度进行调整，影响范围较大，因此车站有效站台范围内原则上不进行坡度调整。

4、调线调坡案例

4.1平面调整案例

一般盾构区间较暗挖区间容易偏离原设计线路，尤其曲线线路地段容易出现盾构跑偏情况。大连地铁某区间在里程DK12+956.571～DK13+064.649范围内水平方向侵限严重，最大侵限值为309mm，位于DK12+972.159处，水平方向侵限严重，不满足限界及设备安装要求，需进行调线调坡。综合考虑平纵情况，将半径为450m、缓和曲线为70m的平面曲线调整为半径为447m，缓和曲线为70/75m的曲线。调线后线路起终点与既有线路顺接，线路中心线向曲线内侧偏移，减小水平侵限值。调整前、后水平方向下部侵限值如表1所示，因水平方向下部侵限较大，影响铺轨，表1中结果只显示下部测量点侵限值。从表中看出，平面调整后，水平方向侵限最大值由309mm减小为184mm，另外采取降低轨道结构高度，改变排水沟形式，减小设备安装尺寸等措施，满足铺轨及设备安装的要求。

表1 调线调坡前、后线路中线至左边墙下部水平侵限值比较表

4.2 纵断面调整案例：

大连地铁某区间隧道长度为627m，横断面形状为圆形，该区间包括92m一般减振道床、45m减振扣件道床、490m道床垫高等减振道床。取道床垫减振范围部分数据进行分析说明纵断面调坡方法。根据测量数据检核轨上净空、轨道结构高度如表2所示：

表2调线调坡前轨道结构高度与轨上净空

经检核，轨上净空均满足接触网安装要求；因道床垫高等减振地段轨道结构高度要求一般不小于0.84m，从表2中数据看出，道床垫轨道结构不满足设计要求，因此需对纵断面进行调整设计。经分析，该区段范围需要通过修改变坡点及坡度值将轨面提升，以增大轨道结构高度。经过与轨道、接触网、限界等专业沟通协调，将车站范围内坡度延长49m，以269m、-2‰坡度出站后，以281m，4.996‰坡度下坡至最低点，之后上坡接入下一车站。调坡后轨道该区段轨道结构高度与轨上净空高度如表3所示：

表3 调坡后轨道结构高度与轨上净空

调坡后轨上净空仍满足接触网安装要求。道床垫范围内，底板侵限最大值由调坡前的170mm减少为23mm，轨道结构高度为0.817m，采取措施后可满足铺轨要求。

4.3 车站范围检核案例

因车站范围内设备及管线布设较多，车站范围坡度一般不作调整，表4为某车站部分站台限界检测情况。根据限界要求，保证行车及人身安全下前提下，线路中心线至站台边缘距离为1.5m，而实测距离为1.461m～1.477m，最大侵限值为39mm，结构侵限地段需处理后满足限界要求再进行设备安装。表中站台面高程有不同程度富裕量和侵限值，车站有效站台范围要求站台面高程误差在±20mm以内，超余侵限值及富余量需要进行处理满足限界要求。

表4车站站台限界检查表

4、体会

1、调线调坡应以地铁相关规范为基础进行设计，指导铺轨与设备安装工作顺利进行，最大程度节省工程量，避免工程浪费。

2、平面调线会引起竖向侵限发生变化，纵断面调坡也会引起水平侵限发生变化，因此应综合考虑水平侵限和竖直侵限进行调线调坡。

3、盾构区间若水平或竖向侵限较大，结构处理困难，因此在盾构区间施工时应严格控制施工误差，如发现盾构机下沉或上浮应缓慢纠偏，避免产生“扎头”现象。

4、根据测量数据校核后，侵限严重地段，应现场核实是否有浮渣等，不能盲目调线调坡。若调线调坡后侵限值仍较大，需要轨道、接触网、设备等相关专业相互配合，对专业原设计方案进行修改以使铺轨、设备安装能够顺利进行。

参考文献：

[1] 陈菊.城市轨道交通线路设计中的调线调坡技术研究[J].铁道标准设计，2014（3）：26-28.

[2] GB50308-2008. 城市轨道交通工程测量规范[S].

[3] GB50157-2013，地铁设计规范[S].

[4] 赵强.武汉2号线调线调坡设计研究[J].铁道工程学报，2013（10）：100-105.