徐壽偉

(北京城建設(shè)計研究總院有限責(zé)任公司 北京 100037)

軌道系統(tǒng)作為地鐵工程最重要、最基本的組成部分之一，其基本理論和設(shè)計技術(shù)已比較成熟，但隨著國內(nèi)城市軌道交通建設(shè)規(guī)模的不斷擴大及建設(shè)周期的大大壓縮，軌道系統(tǒng)設(shè)計與施工之間的一些矛盾也有所顯現(xiàn)，從施工角度來看，目前的軌道系統(tǒng)設(shè)計中，仍有一些值得優(yōu)化和細(xì)化的方面。

1 具體問題的分析及建議

1.1 設(shè)計工程數(shù)量的統(tǒng)計優(yōu)化

1.1.1 作為工程預(yù)算、材料訂貨和工程結(jié)算的依據(jù)

通常在施工圖設(shè)計中，考慮到理論與現(xiàn)場的差異以及施工過程中的各種損耗因素，工程量統(tǒng)計中會考慮適當(dāng)?shù)牟牧细挥嘞禂?shù):根據(jù)個人不同的經(jīng)驗，將損耗率隱含在構(gòu)造數(shù)量中;在構(gòu)造數(shù)量基礎(chǔ)上考慮一定的富余系數(shù)。但實際上，根據(jù)GB 50500—2008《建設(shè)工程工程量清單計價規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，材料損耗率應(yīng)由施工企業(yè)根據(jù)相關(guān)定額在投標(biāo)報價的綜合單價中考慮，詳見以下分析:

綜合單價=工料單價+管理費+利潤

工料單價=人工費+材料費+機械費

其中，材料費 =∑(材料定額消耗量 ×材料單 價)+檢驗試驗費

材料消耗定額量是指在正常條件下，使用合格材料完成單位合格產(chǎn)品所必須消耗的材料數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，其中包括主要材料、輔助材料、零星材料和周轉(zhuǎn)性材料等。

單位合格產(chǎn)品所必須消耗的材料數(shù)量，由材料的凈耗量和材料的損耗量兩部分組成。

可見，設(shè)計工程數(shù)量統(tǒng)計中所給出的材料損耗率或富余系數(shù)屬于重復(fù)給出，且往往與定額中損耗數(shù)量不一致，另外還會給工程結(jié)算造成麻煩，如部分施工企業(yè)往往把設(shè)計給出的材料損耗作為材料結(jié)算工程量計算的依據(jù)。當(dāng)然，由于定額具有實踐性，其中規(guī)定的損耗率與施工中實際發(fā)生的損耗會有差異，定額中的部分損耗率可能不盡合理，但由于定額的法令性特點，其修改需通過一定的程序方可實現(xiàn)，軌道設(shè)計并不能隨意將其增加或減少。

1.1.2 以實際施工工程量為難

1)土建施工誤差。土建施工造成的誤差對道床工程量如混凝土、道砟等的影響在設(shè)計統(tǒng)計中很難準(zhǔn)確計算。

2)調(diào)線調(diào)坡。鋪軌前一般都需要貫通測量，偏差較大時須調(diào)線調(diào)坡，軌道設(shè)計圖工程量也不能反映調(diào)線調(diào)坡后工程量的變化。

3)施工材料進場控制。工程材料的進場驗收控制不好，可能導(dǎo)致進料計量與設(shè)計數(shù)量之間的差異，故是施工企業(yè)成本控制的重要一環(huán)，設(shè)計中不能考慮這種人為因素?fù)p耗。

綜上所述，設(shè)計工程量統(tǒng)計的準(zhǔn)確是相對的，設(shè)計在計算時要保證計算的正確及可追溯性即可，而不能在進行軌道材料統(tǒng)計時額外考慮無依據(jù)的損耗。實際在工程結(jié)算及國家審計時，設(shè)計給出的損耗率也不被認(rèn)可。

為確保工程材料實際計量的準(zhǔn)確可靠，設(shè)計文件中可強調(diào)以經(jīng)過施工監(jiān)理審核的實際發(fā)生量為準(zhǔn)。

1.2 整體道床的優(yōu)化設(shè)計

1.2.1 鋼筋

鋼筋型式的設(shè)計除了考慮道床構(gòu)造要求外，尚應(yīng)考慮施工方便。采用軌排法施工時，道床兩側(cè)需安裝走行龍門吊基礎(chǔ)，故一次澆筑時需單獨支立模板，此時箍筋設(shè)計應(yīng)避免進入二次澆筑的范圍，導(dǎo)致模板無法支立，施工困難(見圖1)。

圖1 軌排龍門吊走行軌、一次澆筑模板與箍筋示意

從道床受力的角度而言，二次澆筑混凝土與軌枕之間有一定的距離，受力較小，采用素混凝土即可滿足要求。

此外，考慮到道床配筋主要在于滿足雜散電流要求以及防止道床開裂的構(gòu)造需要，而不受道床受力控制，故可盡量減少鋼筋的規(guī)格種類。對于曲線地段，可直接將直線地段的鋼筋型式按超高加以旋轉(zhuǎn)，從而可避免箍筋高度的頻繁變換(見圖2)。

圖2 直線與曲線鋼筋型式

通常，地下線道床分段長度都設(shè)計為12.5 m，而道床縱向鋼筋所采用的HRB335鋼筋定尺長度一般為9 m、12 m，若道床分段長度為12.5 m，則所有道床的縱向鋼筋均需進行搭接，費時且費料。若能將道床分段長度縮至12m，則能較好地解決這個問題。

道床鋼筋設(shè)計還需考慮防盜問題。在一些工程設(shè)計中，為達(dá)到更好的雜散電流收集效果，雜散電流專業(yè)往往要求連接端子采用扁銅引出，但實際施工中發(fā)現(xiàn)，扁銅端子被盜現(xiàn)象特別嚴(yán)重，修補工作十分困難，且修補效果較差，反而影響了雜散電流的收集。

因此，建議雜散電流專業(yè)連接端子不用扁銅，而采用更適合國情的扁鋼等材料，此外，根據(jù)上海地鐵的經(jīng)驗，可將相鄰道床塊之間的扁鋼在道床澆筑之前即直接焊連，可進一步提高效率、降低成本。

1.2.2 混凝土

從施工的角度來看，道床混凝土方面出現(xiàn)的主要問題是開裂，總結(jié)道床出現(xiàn)裂縫在施工方面的原因，主要有:坍落度不合理，很多時候為了便于混凝土的運送，坍落度超過了200 mm，甚至達(dá)到了230 mm，道床澆筑后主要由于坍落度過大產(chǎn)生收縮裂縫;個別也會因為坍落度過小，加之振搗不到位，在凝結(jié)硬化前沒有沉實或者沉實不夠，當(dāng)混凝土沉陷時受到鋼筋、模板抑制，產(chǎn)生沉降裂縫;拆模過早、施工荷載作用較早，混凝土未達(dá)到設(shè)計強度前，施工沖擊荷載過早作用于道床，產(chǎn)生裂縫;養(yǎng)護不當(dāng)，混凝土表面產(chǎn)生干縮裂縫。

而通常的道床設(shè)計中，對混凝土除規(guī)定了強度等級、骨料等之外，并無更多要求。為盡量避免道床開裂，設(shè)計中應(yīng)在以下幾個方面加以細(xì)化。

1)補充坍落度要求。軌道在以往設(shè)計文件中并不規(guī)定混凝土具體坍落度，一般由施工單位根據(jù)實際情況，綜合天氣、混凝土運輸時間等，靈活調(diào)配混凝土的坍落度，使之滿足可泵性要求和澆灌部位要求。

軌道道床施工混凝土尤其是地下施工混凝土坍落度偏大，一是因為軌道施工受城市道路交通及地下線場地狹窄的影響，混凝土運輸、澆筑時間可能很長，坍落度在運輸過程中會有一部分損失;二是由于軌道施工采用小龍門吊吊運料斗澆筑混凝土，混凝土是垂直落下，要求混凝土在立好的模板內(nèi)要有較好的流動性，才能較容易地保證軌枕底部密實。從設(shè)計角度上，宜對混凝土的坍落度進行規(guī)定。對于道床而言，混凝土澆筑時的坍落度不宜超過180 mm，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土出機坍落度，從而保證混凝土澆筑質(zhì)量。

2)強調(diào)混凝土養(yǎng)護要求。為保證已澆筑好的混凝土在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計要求的強度和耐久性，并防止產(chǎn)生收縮和溫度裂縫，道床澆筑完成后一般需經(jīng)過一次抹平至二次抹壓兩道工序，并做好養(yǎng)護工作，但實際施工中執(zhí)行并不好。因此，最好在設(shè)計文件的施工技術(shù)要求及施工技術(shù)交底中對此加以強調(diào)，還可提出具體的養(yǎng)生技術(shù)要求，包括掌握好松開扣件的時機，也有助于減少混凝土坍落度過大帶來的不利。

很多年輕的設(shè)計工程師不熟悉施工環(huán)節(jié)中的細(xì)節(jié)，故宜對不同季節(jié)、不同環(huán)境的混凝土養(yǎng)生方法進行研究和熟悉，方可將設(shè)計文件做得更細(xì)。

3)補充道床承載要求或提出早強混凝土要求。由于軌道施工連續(xù)性的要求，道床需提前承載。施工單位一般要求是:混凝土灌注終凝后(混凝土澆筑完畢12 h后)開始澆水養(yǎng)護，其強度達(dá)到5 MPa時拆除鋼軌支撐架，達(dá)到設(shè)計強度的70%后，軌道上方可載重、行車。

由于如今城市軌道交通工程建設(shè)中的鋪軌工期很緊，實際施工中往往在混凝土澆筑完成后2～3 d即開始承載。根據(jù)混凝土強度與溫度和齡期的關(guān)系曲線圖(見圖3)，顯然不能滿足要求，而極易造成工程質(zhì)量事故。

圖3 混凝土強度與溫度和齡期的關(guān)系曲線

所以，設(shè)計文件中應(yīng)對道床承載要求做出規(guī)定，即道床承載時間必須滿足強度要求，若鋪軌工期很緊，設(shè)計中則應(yīng)對道床混凝土的強度齡期加以要求，如采用早強混凝土，可有助于緩解此問題。

1.3 整體道床地段長軌枕的優(yōu)化設(shè)計

長枕式整體道床因其整體性更強，施工速度更快，施工精度更易保證，已在越來越多的城市被采用，然而在傳統(tǒng)地鐵中采用的混凝土長枕皆為預(yù)應(yīng)力枕。

對于整體道床而言，軌枕主要功能在于支撐鋼軌及扣件，將車輛動載分散傳遞至道床及下部基礎(chǔ)。主要表現(xiàn)為受壓特性，預(yù)應(yīng)力枕的最大優(yōu)點在于其有著良好的抗彎性，其抗彎性能被基本閑置(見圖4)。此外，由于預(yù)應(yīng)力長軌枕存在一個徐變的過程，鋪設(shè)后軌枕道床混凝土之間易產(chǎn)生裂隙。因此，整體道床中采用預(yù)應(yīng)力長枕并不盡合理。將預(yù)應(yīng)力長軌枕改為普通鋼筋混凝土軌枕，可以簡化生產(chǎn)工藝，縮短養(yǎng)護周期，提高勞動生產(chǎn)率。

圖4 整體道床地段長軌枕計算彎矩

隨著軌道設(shè)計的精細(xì)化，建議進行普通長軌枕設(shè)計研發(fā)，以降低城市軌道交通建設(shè)成本。

1.4 車場線鋪軌基標(biāo)測量的細(xì)化要求

1.4.1 車場線基標(biāo)設(shè)置及做法

基標(biāo)既是軌道施工的基準(zhǔn)，也是線路運營養(yǎng)護維修的依據(jù)，因此基標(biāo)的設(shè)置至關(guān)重要。車場線庫外線軌道一般采用碎石道床，道岔多、小半徑曲線多。然而，對于車場線其基標(biāo)設(shè)置及做法，無論是《地鐵設(shè)計規(guī)范》還是《城市軌道交通測量規(guī)范》都未提及，設(shè)計文件中也基本未做要求。為方便車場線軌道施工及運營期間的工務(wù)維修，宜在設(shè)計文件中對車場線的基標(biāo)設(shè)置加以要求。

基標(biāo)應(yīng)根據(jù)車場線軌道的特點進行以下設(shè)置:

1)單開道岔。碎石道床道岔根據(jù)其施工特點，只需在岔頭、岔心及兩岔尾中心線處各設(shè)置一個基標(biāo)即可(見圖5)。

圖5 單開道岔基標(biāo)布置

2)交叉渡線。交叉渡線的4組單開處基標(biāo)設(shè)置同一般單開道岔，對稱中軸的兩條線路中心、菱形交叉的中心，兩銳角轍叉角平分線兩側(cè)應(yīng)各設(shè)置一個基標(biāo)(見圖6)。

圖6 交叉渡線基標(biāo)布置

3)曲線。車場線曲線因線路都相對較短，因此一般情況下只在曲線要素點設(shè)置基標(biāo)即可，當(dāng)曲線要素點距離大于25 m時，加設(shè)一個控制基標(biāo)。

碎石道床軌道因施工現(xiàn)場復(fù)雜，基標(biāo)保存困難，其制作應(yīng)遵循穩(wěn)固、明顯、易保存的的原則，圖7為一種建議的方案。對于車場線庫內(nèi)的檢查坑、無檢查坑等道床，因其線路較短，參照正線方法，一般在股道起、終點各設(shè)置一個控制基標(biāo)即可。

圖7 土路基基標(biāo)制作示意

1.4.2 車場線鋪軌基標(biāo)測量

車場線基標(biāo)測設(shè)的工序有:控制網(wǎng)布設(shè)，控制基標(biāo)放樣、埋設(shè)，線路調(diào)整，控制基標(biāo)定測等。

通過對以往車場線軌道施工調(diào)查，在北京地鐵、南京地鐵等多個城市庫內(nèi)進行軌道施工時出現(xiàn)兩方面問題:庫內(nèi)檢查坑的鋪軌中線與結(jié)構(gòu)中線出現(xiàn)偏差;庫內(nèi)某些股道整體道床應(yīng)與庫內(nèi)地面標(biāo)高一致，卻出現(xiàn)高差。

問題產(chǎn)生的原因主要有:土建施工測量和軌道基標(biāo)測量分屬不同測量單位，加密控制導(dǎo)線的精度也不同，故實際施工中土建結(jié)構(gòu)中線和鋪軌中線偏差常出現(xiàn)偏差;控制網(wǎng)使用時間跨度大，控制網(wǎng)布設(shè)從土建施工進場到軌道施工一般要跨越較長時間，控制點坐標(biāo)及水準(zhǔn)高程均可能發(fā)生變化。

現(xiàn)場一般采用的處理方案為:中線偏差的處理方法一是軌道中線按現(xiàn)有土建結(jié)構(gòu)中線調(diào)整，庫外線與庫內(nèi)線順接;二是在保證安全前提下使立柱偏心受壓，維持庫內(nèi)外中線的貫通，在立柱上偏移;若軌道(或道床)標(biāo)高高于地面，土建在地面施工時發(fā)生變更，則增加建筑地坪處理厚度，反之、則適當(dāng)降低建筑地坪處理厚度。

為從根本上避免類似問題的出現(xiàn)，宜在設(shè)計中增加軌道與土建專業(yè)的協(xié)調(diào)和溝通，提出車場線鋪軌基標(biāo)的測量方法要求:依據(jù)地面精密導(dǎo)線點進行場區(qū)內(nèi)控制導(dǎo)線加密，依據(jù)場區(qū)內(nèi)的加密控制導(dǎo)線，采用極坐標(biāo)法，進行基標(biāo)放樣。此外，在施工圖設(shè)計文件的施工技術(shù)要求中，宜明確鋪軌測量單位進場后應(yīng)與土建單位聯(lián)合測量，共同確定控制導(dǎo)線點及水準(zhǔn)點，保證結(jié)構(gòu)中線與鋪軌中線的統(tǒng)一。

1.5 鋼軌標(biāo)識的補充設(shè)計

線路標(biāo)志設(shè)計是軌道的附屬設(shè)計，除了常見的曲線要素標(biāo)、坡度標(biāo)、限速標(biāo)等設(shè)計外，鋼軌標(biāo)識設(shè)計一直缺乏統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)定，致使施工時根據(jù)經(jīng)驗自行噴涂。

鋼軌標(biāo)識設(shè)計包括刷寫要求及編號規(guī)則設(shè)計，目的都是為了工務(wù)養(yǎng)護維修方便，所以力求簡單、清晰、明了。鋼軌標(biāo)識包括:道岔標(biāo)識、曲線標(biāo)識和長軌條標(biāo)識。其中，道岔標(biāo)識包括:軌距、支距、查照間隔、護背距離等。曲線標(biāo)識包括:曲線主點(ZH、HY、QZ、YH、HZ)、軌距、超高(H)、正矢(F)、加寬(S)。長軌條標(biāo)識包括:長軌條的編號、單元軌節(jié)編號、鋼軌焊頭編號。標(biāo)識設(shè)計包括:刷寫要求設(shè)計、編號規(guī)則設(shè)計等。

1)刷寫要求設(shè)計。鋼軌標(biāo)識刷寫要求數(shù)據(jù)清晰無誤，線路標(biāo)記應(yīng)全部統(tǒng)一為紅底白字或白底紅字。

字底:長條形，寬度根據(jù)選用鋼軌確定，由于60 kg/m鋼軌軌腰高97 mm，50 kg/m鋼軌軌腰高83 mm，可統(tǒng)一寬度為75 mm。

字體:可統(tǒng)一采用180號字(字高45 mm)，宋體加粗，也可根據(jù)工務(wù)部門要求采用其他字體。

位置:文字標(biāo)識一般設(shè)在標(biāo)記點對應(yīng)的鋼軌內(nèi)側(cè)或外側(cè)軌腰上，或是刷寫在對應(yīng)的道床或軌枕上，其中，正矢標(biāo)記點一般均標(biāo)于曲線上股鋼軌工作邊外側(cè)，道岔支距標(biāo)記點標(biāo)于道岔直基本軌工作邊外側(cè)，均用噴涂的▲表示。

2)編號規(guī)則設(shè)計分以下幾種:

長軌條編號:長軌條起終點鋼軌內(nèi)側(cè)軌腰，編號形式為“線別+長軌條號+起止里程+長度”。

單元軌節(jié)編號:每個單元軌節(jié)始終點的鋼軌內(nèi)側(cè)軌腰，編號形式為“線別+長軌條編號+單元軌節(jié)編號+左右股+單元軌節(jié)長度+鎖定溫度”。

焊頭編號:分為兩種方式，一種是在一個單元軌節(jié)范圍內(nèi)順里程方向分左右股分別編號，編號形式為“線別+單元軌節(jié)編號+左右股+焊頭序號”;另一種是在1 km范圍內(nèi)順里程方向分左右股分別編號，編號形式為“線別+公里數(shù)+左右股+焊頭序號”。

道岔編號:車輛基地一般按線路圖道岔編號進行編號，正線按信號專業(yè)的道岔編號進行編號。

曲線標(biāo)識:主點編號形式為“主點+正矢+超高+(軌距加寬)”，無加寬的可不標(biāo)識，例如“YH F=×H=×”。

車場線曲線標(biāo)識:在曲線頭尾位置的上股內(nèi)側(cè)軌腰刷寫曲線要素。例如“R=×L=×H=×S=×”。

2 結(jié)語

對于城市軌道交通工程建設(shè)而言，設(shè)計是施工的靈魂、施工是設(shè)計的延續(xù)，二者相輔相成、密不可分。因此，應(yīng)從施工的角度針對以上所述問題在軌道設(shè)計中加以優(yōu)化和細(xì)化，提高軌道系統(tǒng)的精細(xì)化設(shè)計水平，提高施工的規(guī)范性和可操作性，從而更好地實現(xiàn)設(shè)計的意圖。

［1］王榮權(quán).軌道交通工程鋪軌基標(biāo)測量主要技術(shù)與方法［J］.中國建設(shè)信息，2008(3):74-76.

［2］王玉瑛，寧文耀，張國強，等.商品混凝土坍落度的控制［J］.商品混凝土，2009(2):

［3］鐵路工程預(yù)算定額基本定額(第四冊):軌道工程［S］.

［4］城市軌道交通工程預(yù)算定額(GCG 106—2008):第五冊軌道工程［S］.