黃小純

(上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院， 200235， 上?！喂こ處?

城市軌道交通車站與區(qū)間土建工程施工完成后，因施工誤差以及結(jié)構(gòu)沉降和變形等因素，土建結(jié)構(gòu)會在平、縱斷面上偏離原設(shè)計(jì)要求。因此，需在軌道鋪設(shè)、設(shè)備安裝前，對車站軌行區(qū)與區(qū)間隧道的土建結(jié)構(gòu)是否滿足行車及設(shè)備安裝的限界要求進(jìn)行檢核；若出現(xiàn)侵限而影響鋪軌及其他設(shè)備正常安裝的情況，則需采取處理措施;必要時(shí)，需在不降低線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對局部地段線路平、縱斷面設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以減輕或消除侵限的情況，從而保證運(yùn)營安全。

1 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

1) 設(shè)計(jì)資料：線路、限界、軌道、結(jié)構(gòu)(車站、區(qū)間)和供電接觸網(wǎng)等專業(yè)施工圖及有關(guān)資料；具體包括：線路平、縱斷面施工圖,直線段與曲線段建筑限界圖,曲線超高值,軌道結(jié)構(gòu)高度要求,軌道型式里程表，以及供電接觸網(wǎng)對軌道上方凈空要求等。

2) 測量資料:由測量單位提供調(diào)線、調(diào)坡的測量技術(shù)報(bào)告。

3) 設(shè)計(jì)規(guī)范:國家及地方有關(guān)城市軌道交通設(shè)計(jì)的規(guī)范。

1.2 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)流程

其主要包括斷面測量、限界檢核和調(diào)線調(diào)坡步驟等，具體流程如圖1所示。

1.3 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)前的測量工作

調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)前的測量工作目的是通過測定隧道和車站竣工時(shí)的斷面內(nèi)輪廓線至線路中心線的水平距離及頂、底高程，以判斷竣工誤差；并作為是否需要調(diào)整線路的判斷依據(jù)。一般按每5 m(盾構(gòu)隧道按5環(huán))測量一個(gè)橫斷面，特殊點(diǎn)(線路曲線特征點(diǎn)、結(jié)構(gòu)類型變化點(diǎn)、泵站等)及施工偏差較大地段等處需加測斷面。測量基準(zhǔn)線為設(shè)計(jì)線路中心線；測點(diǎn)系指結(jié)構(gòu)內(nèi)輪廓上的限界控制點(diǎn)(上部、中部、下部)；左、右橫距指左、右測點(diǎn)至基準(zhǔn)線的水平距離，分別以A、B表示。圖2為上海軌道交通15號線單洞單線圓形隧道斷面測點(diǎn)分布示意圖。

1.4 限界檢核

1.4.1 檢核內(nèi)容

限界檢核內(nèi)容主要包括橫向限界檢核和豎向限界檢核。橫向限界檢核主要包括盾心(盾構(gòu)隧道中心)誤差值，左、右橫距值；豎向限界檢核主要包括頂板與底板高程,以及軌面上、下的凈空。

1) 盾心誤差值D:根據(jù)實(shí)測盾構(gòu)隧道中心坐標(biāo)(X實(shí)，Y實(shí))與設(shè)計(jì)盾構(gòu)隧道中心坐標(biāo)(X設(shè)，Y設(shè))，可計(jì)算得到隧道中心線偏移誤差值D(往行車方向左側(cè)偏取為負(fù)值，反之為正值)。

圖1 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)流程圖

尺寸單位:mm

(1)

2) 左、右橫距A、B值:將每個(gè)檢測斷面的每個(gè)測點(diǎn)處(上、中、下部)實(shí)測橫距值與設(shè)計(jì)值比較，可計(jì)算得到A、B誤差值。其中，直線段設(shè)計(jì)值為定值，曲線段設(shè)計(jì)值需考慮曲線段偏移量。

3) 頂、底板高程H0、HD:即每個(gè)檢測斷面處的隧道內(nèi)頂、底板實(shí)測高程與設(shè)計(jì)高程比較，可計(jì)算得到H0、HD的誤差值。

4) 軌面以上凈空值H1:每個(gè)檢測斷面處隧道內(nèi)H0與設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高的差值為軌上凈空實(shí)測值H1，需滿足供電接觸網(wǎng)安裝的要求。

5) 軌面以下凈空值H2:每個(gè)檢測斷面處的設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高與隧道內(nèi)底實(shí)測高程HD的差值為軌下凈空實(shí)測值H2，需滿足軌道鋪設(shè)的要求。

1.4.2 檢核標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)根據(jù)限界、軌道和供電接觸網(wǎng)等相關(guān)專業(yè)要求，合理制定檢核標(biāo)準(zhǔn)。以上海軌道交通15號線區(qū)間為例，其采用單洞單線圓形盾構(gòu)隧道，隧道外徑為6.6 m、內(nèi)徑為5.9 m，建筑限界的圓直徑為5.6 m。即：盾構(gòu)隧道內(nèi)上下、左右各有150 mm的冗余量。

1) 平面檢核標(biāo)準(zhǔn):考慮一定測量誤差，將100 mm作為調(diào)整線路平面的邊界條件。即：盾心誤差值大范圍超過100 mm、橫距縮小值大范圍大于100 mm時(shí)，需調(diào)整線路平面設(shè)計(jì)。

2) 豎向檢核標(biāo)準(zhǔn):① 軌面以上凈空值的要求與供電接觸網(wǎng)安裝要求有關(guān)。根據(jù)DG/TJ 08-109—2017《城市軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)范 》[1]19.3.22第2條“地下線路接觸線懸掛高度(距軌面)宜為4 100 mm，最低高度不應(yīng)小于4 040 mm”，故軌面以上凈空值不應(yīng)小于4 600 mm(4 100 mm+500 mm安裝高度);② 軌面以下凈空值的要求與軌道鋪設(shè)要求有關(guān)。上海軌道交通15號線采用預(yù)制板道床，其軌道結(jié)構(gòu)高度設(shè)計(jì)值為800 mm，軌面以下凈空設(shè)計(jì)值為950 mm(800 mm+150 mm)。一般地段，軌面以下凈空值不宜小于900 mm；特殊減振地段，采用浮置板道床減振，軌面以下凈空值不宜小于950 mm。同時(shí)，在滿足軌道和供電接觸網(wǎng)安裝要求的前提下，為后續(xù)運(yùn)營留有適當(dāng)?shù)恼{(diào)整空間[2]，軌面以下凈空值不宜過大(即大范圍大于1 000 mm)。

另外，需核實(shí)盾構(gòu)隧道中心水溝與區(qū)間最低點(diǎn)泵站間預(yù)埋管管底標(biāo)高，避免因管道高出道床而致使軌道施工困難、排水不暢[3]。

因此，當(dāng)軌面以上凈空值大范圍小于4 600 mm、軌面以下凈空值大范圍小于900 mm(浮置板地段為950 mm)或大范圍大于1 000 mm時(shí)，需調(diào)整線路縱斷面設(shè)計(jì)。

1.5 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)

1.5.1 調(diào)線設(shè)計(jì)

1) 根據(jù)測量數(shù)據(jù)，將每個(gè)斷面處的實(shí)測盾構(gòu)隧道中心坐標(biāo)放樣，可得到實(shí)測盾構(gòu)隧道中心線。

2) 將實(shí)測盾構(gòu)隧道中心線左右各偏移盾心誤差允許值a(15號線a取100 mm)，形成2a范圍線。查看設(shè)計(jì)盾構(gòu)隧道中心線有哪些區(qū)段位于2a范圍外。

3) 通過調(diào)整曲線半徑、緩和曲線長度、曲線交點(diǎn)位置(直線段方位角)以及多種方式組合等設(shè)計(jì)方法，使設(shè)計(jì)盾構(gòu)隧道中心線盡可能位于2a范圍線內(nèi)。

4) 線路平面調(diào)整后，需根據(jù)調(diào)整后的隧道中心線，重新進(jìn)行斷面測量和橫向限界檢核。若滿足限界要求，即可進(jìn)行豎向檢核。

1.5.2 調(diào)坡設(shè)計(jì)

調(diào)坡設(shè)計(jì)主要為滿足供電接觸網(wǎng)安裝的軌上凈空要求和軌道結(jié)構(gòu)高度要求而進(jìn)行的局部調(diào)整縱斷面設(shè)計(jì)，可通過移動變坡點(diǎn)、坡段拆分、調(diào)整坡度值和調(diào)整豎曲線半徑等方法來實(shí)現(xiàn)。線路縱斷面設(shè)計(jì)調(diào)整后，重新進(jìn)行限界檢核。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

上海軌道交通15號線為上海西部的南北向徑向線。該線起于紫竹高新區(qū)站，止于顧村公園站，全長約42.3 km，共設(shè)30座車站，平均站間距為1.439 km。全線均采用地下線敷設(shè)形式，采用A型車6輛編組。全線設(shè)元江路車輛段和陳太路停車場各1座，設(shè)主變電所3座(中寧路主變、虹梅路主變、元江路車輛段主變),運(yùn)營控制中心設(shè)于蒲匯塘調(diào)度指揮大樓。本文選取15號線中段某區(qū)間(A站—B站)上行線加以分析。

A站、B站均為地下二層島式站。上行線區(qū)間長約984 m。該段線路平面受控因素較多，設(shè)置3處曲線(半徑R分別為450 m、2 000 m、360 m)，如圖3所示?？v斷面采用“高站位、低區(qū)間”的節(jié)能坡設(shè)計(jì)。區(qū)間內(nèi)設(shè)1處聯(lián)絡(luò)通道兼泵站。

圖3 上海軌道交通15號線某區(qū)間線路平面圖

該區(qū)間上行線采用單洞單線圓形隧道，管片外徑為6.6 m、內(nèi)徑為5.9 m、厚度為350 mm，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)寬為1.2 m，采用通縫拼裝。其中，40環(huán)至535環(huán)(長約600 m)采用高檔鋼彈簧浮置板道床，其余基本采用預(yù)制板道床。

2.2 限界檢核

1) 盾心誤差值。由圖4可知，45環(huán)至165環(huán)、470環(huán)至496環(huán)(共約175 m長)盾心誤差絕對值大于100 mm，最大為-203 mm。該段位于B站東端R=360 m圓曲線及緩和曲線段。

圖4 盾心誤差值曲線圖

2) 左、右橫距。圖5～7為左、右橫距誤差值曲線圖。由圖6～8可知，45環(huán)至165環(huán)(約144 m長)B1、B2、B3誤差值大于-100 mm，最大值為-226 mm(B3)；470環(huán)至530環(huán)(約72 m長)A1、A2、A3誤差值大于-100 mm，最大值為-158 mm(A3)。

圖5 A1和B1左、右橫距誤差值曲線圖

圖6 A2和B2左、右橫距誤差值曲線圖

圖7 A3和B3左、右橫距誤差值曲線圖

3) 底、頂板誤差值均小于-100 mm。

4) 軌面以上凈空均大于4 600 mm。

5) 軌面以下凈空。圖8為軌面以下凈空值曲線圖,可以看出：上行線1環(huán)至185環(huán)、210環(huán)至300環(huán)、445環(huán)至495環(huán)、545環(huán)至818環(huán)(約687 m長)軌面以下凈空小于950 mm，75環(huán)至160環(huán)、765環(huán)至800環(huán)(約145 m長)軌面以下凈空小于900 mm。

2.3 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)方案

2.3.1 調(diào)線設(shè)計(jì)方案

根據(jù)限界檢核結(jié)果，45環(huán)至165環(huán)、470環(huán)至530環(huán)(約175 m長)盾心誤差值大范圍大于100mm(最大值為-203 mm)、橫距值大范圍大于-100 mm(最大值為-226 mm(B3))，需局部調(diào)整線路平面設(shè)計(jì)。

圖8 軌面以下凈空值曲線圖

經(jīng)反復(fù)調(diào)試，由于1至425環(huán)(R=360 m曲線段)盾心誤差值變化趨勢不統(tǒng)一，其中區(qū)間1至165環(huán)誤差為負(fù)值(即往行車方向左側(cè)偏)，區(qū)間166環(huán)至425環(huán)誤差為正值(即往行車方向右側(cè)偏)。僅調(diào)整曲線半徑或緩和曲線長度，效果不佳，故考慮采用半徑與緩和曲線長組合調(diào)整方案:曲線半徑由360.0 m減小至359.8 m，緩和曲線長度由60.0 m增大至70.0 m。470環(huán)至530環(huán)(夾直線段)盾心誤差值變化趨勢統(tǒng)一，均為正值,則采用直線段方位角調(diào)整的方案。

調(diào)線設(shè)計(jì)后重新進(jìn)行限界檢核:盾心誤差值大于100 mm地段由175.0 m長減少至12.0 m長，盾心誤差最大值由-203 mm減小至-113 mm(見圖9)；橫距誤差絕對值大于100 mm地段由175.0 m長減少至30.0 m長，B3最大誤差值由-226 mm減小至-109 mm。具體的對比曲線如圖9～15所示。

圖9 調(diào)線設(shè)計(jì)前后盾心誤差值曲線圖

2.3.2 調(diào)坡設(shè)計(jì)方案

由于軌面以下凈空不足設(shè)計(jì)值的區(qū)段主要位于進(jìn)出站地段，故考慮采用移動變坡點(diǎn)的方式來調(diào)整坡段長和坡度。其縱斷面調(diào)整如圖16所示。軌面以下凈空小于950 mm區(qū)段的長度由687 m減小另經(jīng)核查，中心水溝與區(qū)間最低點(diǎn)泵站間預(yù)埋管管底標(biāo)高為-20.856 m，調(diào)線、調(diào)坡后，該處軌面標(biāo)高為-20.011 m，軌面至管底約850 mm，符合軌道鋪設(shè)要求。

圖10 調(diào)線設(shè)計(jì)前后A1誤差值曲線圖

圖11 調(diào)線設(shè)計(jì)前后A2誤差值曲線圖

圖12 調(diào)線設(shè)計(jì)前后A3誤差值曲線圖

圖13 調(diào)線前后B1誤差值曲線圖

圖14 調(diào)線設(shè)計(jì)前后B2誤差值曲線圖

至340 m，小于900 mm區(qū)段的長度由145 m減小至12 m。高檔鋼彈簧浮置板地段的軌面以下凈空值均大于900 mm(見圖17)。

圖15 調(diào)線設(shè)計(jì)前后B3誤差值曲線圖

圖16 縱斷面調(diào)坡示意圖

圖17 調(diào)線設(shè)計(jì)前后軌面以下凈空值曲線圖

3 結(jié)語

調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，其包括斷面測量、限界檢核和調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)等步驟，需線路、限界、軌道、供電接觸網(wǎng)、建筑和結(jié)構(gòu)等多專業(yè)密切配合，消除或減少侵限情況，為城市軌道交通運(yùn)營安全提供保障。有關(guān)建議如下：

1) 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)后的線路平、縱斷面仍需滿足國家及地方有關(guān)城市軌道交通設(shè)計(jì)規(guī)范的相應(yīng)要求。

2) 調(diào)線、調(diào)坡設(shè)計(jì)可能會引起新的侵限，需重新進(jìn)行限界檢核。

3) 各專業(yè)在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免采用規(guī)范允許最小值，為后期調(diào)線調(diào)坡設(shè)計(jì)預(yù)留一定空間。以線路設(shè)計(jì)為例，應(yīng)注意盡可能使線型順直，減少曲線，盡量避免平面曲線進(jìn)入車站范圍;同時(shí)平面圓曲線、夾直線長度及縱斷面坡度及坡長應(yīng)避免采用規(guī)范允許最小值。

4) 應(yīng)做好與施工單位的設(shè)計(jì)交底工作，特別注意平、豎曲線進(jìn)入車站的情況，應(yīng)盡力減少施工誤差、避免施工錯(cuò)誤。

5) 在盾構(gòu)施工過程中，應(yīng)做好動態(tài)監(jiān)測工作，如出現(xiàn)偏差較大的情況，需及時(shí)與設(shè)計(jì)方溝通糾偏方案，避免嚴(yán)重侵限。