李煜川,李現(xiàn)賓

時(shí)速120 km及以下滿足大機(jī)養(yǎng)護(hù)作業(yè)要求的鐵路單線隧道內(nèi)輪廓探討

李煜川,李現(xiàn)賓

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,成都 610031)

目前設(shè)計(jì)要求新建時(shí)速120 km及以下鐵路隧道采用有砟軌道時(shí),隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)應(yīng)滿足大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)要求,根據(jù)鐵路設(shè)計(jì)相關(guān)要求進(jìn)行滿足大機(jī)養(yǎng)護(hù)作業(yè)要求的鐵路單線隧道內(nèi)輪廓的擬定,對(duì)3個(gè)比選方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力、工程量的比較后提出推薦建議。

單線鐵路;隧道;大機(jī)養(yǎng)護(hù);內(nèi)輪廓

1 研究的背景及意義

1.1 研究背景

目前國(guó)內(nèi)鐵路路基、橋梁廣泛采用大型機(jī)械對(duì)有砟軌道進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。大型養(yǎng)路機(jī)械具有作業(yè)安全、效率高,作業(yè)后線路質(zhì)量均衡、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。而隧道內(nèi)受空間小的影響,其維修作業(yè)主要還是依靠小型養(yǎng)路機(jī)械或人工完成,存在作業(yè)環(huán)境差、效率低及質(zhì)量難以保證的問(wèn)題。鐵道部于2012年7月30日以“鐵建設(shè)[2012]159號(hào)”文下發(fā)了《鐵道部關(guān)于明確時(shí)速120 km及以下鐵路隧道設(shè)計(jì)要求的通知》(以下簡(jiǎn)稱“《通知》”)。

《通知》針對(duì)目前在建時(shí)速120 km鐵路隧道設(shè)計(jì)存在不能滿足大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)需要等問(wèn)題,明確自2012年7月30日起設(shè)計(jì)須執(zhí)行以下要求:(1)新建時(shí)速120 km及以下鐵路隧道采用有砟軌道時(shí),隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)應(yīng)滿足大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)要求;(2)凡已批復(fù)初步設(shè)計(jì)和尚未開(kāi)工建設(shè)的鐵路工程項(xiàng)目不符合本通知要求的,按照鐵道部變更設(shè)計(jì)程序辦理。

2012年9月10日,鐵道部運(yùn)輸局在關(guān)于隧道內(nèi)輪廓尺寸滿足大機(jī)清篩作業(yè)要求的意見(jiàn)中明確:鋪設(shè)有砟軌道隧道內(nèi)輪廓尺寸應(yīng)滿足線路中心線至隧道水溝或電纜槽側(cè)墻外側(cè)水平凈距為不小于220 cm。

1.2 研究的意義

隨著我國(guó)鐵路路網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,將會(huì)新建大量的鐵路隧道,特別是時(shí)速120 km及以下的鐵路隧道。在鐵路現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢(shì)下,為了進(jìn)一步貫徹“以人為本”的理念,隧道內(nèi)有砟軌道維修養(yǎng)護(hù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、推行大型養(yǎng)護(hù)機(jī)械作業(yè)是十分必要的,可以極大地減輕養(yǎng)路工人的勞動(dòng)強(qiáng)度[1],提高線路養(yǎng)護(hù)的效率和質(zhì)量[2]。為執(zhí)行《通知》的要求,必須對(duì)隧道滿足大機(jī)養(yǎng)護(hù)作業(yè)要求的內(nèi)輪廓進(jìn)行研究,以便確定結(jié)構(gòu)受力更加合理、工程量亦較小的襯砌內(nèi)輪廓。

2 時(shí)速120 km及以下鐵路單線隧道內(nèi)輪廓現(xiàn)狀

目前,時(shí)速120 km及以下的單線隧道襯砌內(nèi)輪廓僅受控于建筑限界,更多的考慮的是經(jīng)濟(jì)因素。根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2005)[3],隧道內(nèi)鋪設(shè)有砟道床時(shí),軌枕端頭至側(cè)溝、電纜槽間的道砟寬度不應(yīng)小于20 cm,即要求單線隧道線路中心線至水溝、電纜槽邊緣距離不小于145 cm或150 cm(Ⅱ型枕或Ⅲ型枕)。受既有隧道內(nèi)輪廓制約使用的大型機(jī)械是清篩機(jī),目前國(guó)內(nèi)較為通用的清篩機(jī)為QS-650、SRM80型[4]全斷面道砟清篩機(jī),其挖掘?qū)挾葹?00～430 cm,清篩及拋?lái)淖鳂I(yè)效率為650m3/h,需要的作業(yè)寬度要求是水溝側(cè)壁至線路中線距離為220 cm。因此,目前時(shí)速120 km及以下的既有單線隧道及在建單線隧道(有砟軌道)均不能滿足大機(jī)養(yǎng)護(hù)作業(yè)的要求。

3 滿足大機(jī)養(yǎng)護(hù)作業(yè)要求的時(shí)速120 km及以下單線隧道內(nèi)輪廓方案

擬定時(shí)速120 km及以下滿足大機(jī)養(yǎng)護(hù)作業(yè)要求的單線隧道內(nèi)輪廓應(yīng)考慮的主要因素包括[5]:(1)建筑限界:采用隧限-2A;(2)大型機(jī)械養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)空間:線路中心線至隧道溝槽側(cè)墻外側(cè)水平凈距不小于220 cm;(3)曲線地段加寬加高對(duì)凈空的要求;(4)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求;(5)隧道軌下溝槽布置要求等。根據(jù)這些因素考慮以下3種方案(表1)。

表1 內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)方案

方案一:凈高按現(xiàn)行的直線段內(nèi)輪廓凈高h(yuǎn)= 665 cm,b2=220+80=300 cm,水溝電纜槽蓋板頂面與軌面齊平,如圖1所示。

圖1 方案一內(nèi)輪廓(單位:cm)

方案一內(nèi)輪廓軌面以上有效凈空面積36.84m2,位于曲線地段上時(shí),需加高方能滿足隧道建筑限界不侵入內(nèi)輪廓。

方案二:凈高h(yuǎn)=670 cm,b2=300 cm,水溝電纜槽蓋板頂面與軌面齊平,如圖2所示。

圖2 方案二內(nèi)輪廓(單位:cm)

方案二內(nèi)輪廓軌面以上有效凈空面積37.56m2。當(dāng)滿足設(shè)計(jì)時(shí)速80 km,最小曲線半徑500 m時(shí),滿足基本建筑限界不侵入內(nèi)輪廓的要求,不需另行加寬。

方案三:凈高h(yuǎn)=685 cm,b2=300 cm,水溝電纜槽蓋板頂面與軌面齊平,如圖3所示。

圖3 方案三內(nèi)輪廓(單位:cm)

方案三內(nèi)輪廓軌面以上有效凈空面積38.25 m2。當(dāng)滿足線路最小曲線半徑350 m時(shí),滿足基本建筑限界不侵入內(nèi)輪廓的要求,不需另行加寬。

3種方案內(nèi)輪廓軌面以上凈空面積見(jiàn)表2。

表2 內(nèi)輪廓軌面以上凈空面積m2

4 結(jié)構(gòu)分析

假定Ⅲ級(jí)圍巖深埋,襯砌厚度為30 cm,支護(hù)參數(shù)與原120 km/h客貨共線電化鐵路單線隧道的選取一致,分別對(duì)3種方案的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢算。其內(nèi)力及變形結(jié)果如圖4所示。

由計(jì)算結(jié)果可知,3種方案的結(jié)構(gòu)受力趨勢(shì)與原速度120 km/h及以下單線隧道基本一致,方案二相對(duì)方案一、方案三而言其受力結(jié)構(gòu)形式更加合理。

圖4 內(nèi)力及變形

5 研究結(jié)論

3種方案綜合比較結(jié)果見(jiàn)表3。

根據(jù)現(xiàn)行《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50090—2006)[6],線路曲線半徑在困難地段亦不得小于500 m,故采用方案二已能滿足設(shè)計(jì)需求,其斷面經(jīng)濟(jì)性好,結(jié)構(gòu)受力形式較合理,且襯砌內(nèi)輪廓在曲線上不需考慮加高,可以使隧道襯砌內(nèi)輪廓得到統(tǒng)一,有利于運(yùn)營(yíng)管理,也方便設(shè)計(jì)和施工,綜上所述,方案二作為滿足大機(jī)養(yǎng)護(hù)作業(yè)要求的鐵路單線隧道內(nèi)輪廓是合適的。

[1] 王忠.大型養(yǎng)路機(jī)械在大準(zhǔn)鐵路的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2011(4):99-100.

[2] 高飛.淺析大機(jī)養(yǎng)護(hù)配合施工的建議[J].科技資訊,2011 (11):37.

[3] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10003—2005鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.

[4] 馬志富,楊毅秋.改善時(shí)速160 km以下鐵路隧道養(yǎng)護(hù)維修條件的應(yīng)對(duì)措施初步研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2012(1):66-69.

[5] 林蔚深,莫君政,等.鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)·隧道[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1995.

[6] 中華人民共和國(guó)鐵道部.GB50090—2006鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2006.

Investigation on Inner Contour of Single-track Railway Tunnelw ith Speed of 120 km/h and Below for Meeting the Need for Maintenance Operation by Large Machine

LIYu-chuan,LIXian-bin
(China Railway Eryuan Engineering Group Co.,Ltd.,Chengdu 610031,China)

At presentaccording to design requirementof newly-built railway tunnelwith ballast track and with the speed of120 km/h and below,the inner contour of this kind of tunnelmustmeet the need for maintenance operation by large machine.For this reason,based on relevant requirements of railway design,the inner contours of single-track railway tunnel which could meet the requirements of maintenance operation by largemachine were specified in this paper.After comparing three schemes in lightof structure stresses and engineering quantity,an optimal scheme was recommended in this paper.

single-track railway;tunnel;maintenance by largemachine;inner contour

表3 3種單線隧道內(nèi)輪廓方案綜合比較

U216.67;U452.2+6

A

1004-2954(2013)07-0075-03

2012-11-23;

2012-12-06

李煜川(1985—),女,工程師,2008年畢業(yè)于西南交通大學(xué)地下工程專業(yè),工學(xué)碩士,E-mail:yuchuan_lee@yahoo.cn。