趙曉華 史小萌 趙毓成

1.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 北京 100045

2.北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 北京 100044

1 車(chē)輛基地路基設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

2 路基設(shè)計(jì)指標(biāo)體系

路基設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：路基本體、場(chǎng)平及地基處理、邊坡及支擋結(jié)構(gòu)、改造河流溝渠及地上地下排水系統(tǒng)、變形監(jiān)測(cè)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、取土棄土分析及勘察選址、填料及既有材料的利用等[1]。

路基設(shè)計(jì)參數(shù)包括：上部結(jié)構(gòu)荷載、填料及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)、承載力、沉降及協(xié)調(diào)、滲透（地表水、地下水）、穩(wěn)定性安全系數(shù)（水、溫度、抗滑移、抗傾覆、邊坡滑動(dòng)穩(wěn)定性）等。

3 地鐵車(chē)輛基地路基關(guān)鍵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一的問(wèn)題

目前地鐵車(chē)輛基地?zé)o砟軌道路基設(shè)計(jì)一般按照正線標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。無(wú)砟軌道工后沉降標(biāo)準(zhǔn)正線采用20mm，高鐵無(wú)砟軌道工后沉降正線標(biāo)準(zhǔn)采用15mm，二者在遇到的車(chē)輛基地項(xiàng)目中均有采用的案例，該標(biāo)準(zhǔn)用于車(chē)輛基地，存在不合理和地基處理造價(jià)較高。該問(wèn)題與軌道扣件調(diào)高量有關(guān)，也與沉降協(xié)調(diào)也相關(guān)[2]。如表1所示。

表1 地鐵車(chē)輛基地路基設(shè)計(jì)實(shí)踐中采用的現(xiàn)行參數(shù)

考慮到車(chē)輛基地與正線在荷載、使用功能、軌道型式、養(yǎng)護(hù)維修方面的差異，討論制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)成為必要。從造價(jià)角度分析，地鐵車(chē)輛基地平均占地在25～30hm2左右的規(guī)模，故全場(chǎng)區(qū)的路基結(jié)構(gòu)、填料厚度、沉降標(biāo)準(zhǔn)對(duì)造價(jià)影響巨大。綜上所述，車(chē)輛基地路基設(shè)計(jì)：需要精細(xì)化的設(shè)計(jì)，需要分區(qū)、詳細(xì)而明確的標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 車(chē)輛基地的特點(diǎn)

3.1.1 地鐵車(chē)輛基地是大面積單體項(xiàng)目

地鐵車(chē)輛基地是大面積單體項(xiàng)目，用地面積在25～30公頃左右的規(guī)模，如表2所示。圖1為鄭州某地鐵車(chē)輛段照片。

大剛驚訝地說(shuō)：“噫，你還懂得這些？可別瞎蒙啊?！壁w大剛是特種部隊(duì)轉(zhuǎn)業(yè)出身，一向?qū)痈缧蜗蟆⒏欢膭⒅疚溆行┛床粦T。志武不以為然地說(shuō)：“我蒙？對(duì)這個(gè)可是有一定研究的，四肢發(fā)達(dá)有什么用？干刑警得有知識(shí)得有頭腦才行?！?/p>

圖1 車(chē)輛基地庫(kù)內(nèi)、庫(kù)外全景圖

表2 部分車(chē)輛基地用地規(guī)模統(tǒng)計(jì)

3.2 車(chē)輛基地設(shè)計(jì)的綜合性

地鐵車(chē)輛基地平面總體布置圖如圖2所示。

圖2 地鐵車(chē)輛基地平面總體布置圖

3.3 車(chē)輛基地定位

車(chē)輛基地定位為主要承擔(dān)全新配屬車(chē)輛的停放、運(yùn)用、列檢、月修、定修和架修等任務(wù)。具體如下：

車(chē)輛基地根據(jù)其作業(yè)范圍可分為定修段和廠、架修段。定修段承擔(dān)車(chē)輛定修、月檢、日常檢修和停放的任務(wù)；廠、架修段除承擔(dān)定修段的任務(wù)外，尚應(yīng)承擔(dān)車(chē)輛廠修和架修的任務(wù)。有條件的城市可集中設(shè)置車(chē)輛大修廠。停車(chē)場(chǎng)承擔(dān)車(chē)輛的月（周）檢（周期表如表3所示）和停車(chē)、列檢的任務(wù)；僅承擔(dān)停車(chē)、列檢任務(wù)的停車(chē)場(chǎng)稱(chēng)輔助停車(chē)場(chǎng)。停車(chē)場(chǎng)隸屬于車(chē)輛基地。每條運(yùn)營(yíng)線路宜設(shè)一個(gè)定修車(chē)輛基地，當(dāng)車(chē)輛基地距終點(diǎn)站超過(guò)20km時(shí)，宜增設(shè)停車(chē)場(chǎng)（或輔助停車(chē)場(chǎng)）。廠、架修段和綜合維修中心，宜結(jié)合軌道交通線網(wǎng)和車(chē)型情況按多線共用設(shè)置。承擔(dān)全線通信、信號(hào)、供電、機(jī)電、工務(wù)、房建等各專(zhuān)業(yè)設(shè)備的巡檢和檢修。承擔(dān)全線所需的材料、備品配件等的存儲(chǔ)和發(fā)放。承擔(dān)全線各專(zhuān)業(yè)人員及在職職工的培訓(xùn)[3]。

表3 車(chē)輛基地檢修周期表

3.4 線路工程

3.4.1 平曲線最小半徑

車(chē)輛基地線路：A型車(chē)150m，B型車(chē)110m。正線線路：A型車(chē)350m，B型車(chē)300m。出入段線或聯(lián)絡(luò)線：A型車(chē)250m，B型車(chē)200m。試車(chē)線等同于正線。

3.4.2 車(chē)輛速度

庫(kù)內(nèi)：不大于5km/h。庫(kù)外：試車(chē)線等同于正線：80km/h。車(chē)輛基地道岔區(qū)廣布，道岔區(qū)側(cè)向通過(guò)速度不大于25km/h。

3.5 維修規(guī)則與差異工后沉降標(biāo)準(zhǔn)

3.5.1 軌道不平順內(nèi)容

軌道不平順是兩根鋼軌在高低和左右方向與鋼軌理想位置幾何尺寸的偏差，按照方向主要分為垂向不平順及橫向不平順，具體內(nèi)容詳見(jiàn)表4：

表4 軌道不平順按方向分類(lèi)內(nèi)容

水平、三角坑、軌向和反向復(fù)合不平順對(duì)輪重減載率影響最大，特別是軌向不平順還促使輪軌橫向力、脫軌系數(shù)和車(chē)體橫向加速度等參數(shù)增大；高低不平順主要影響車(chē)體垂向加速度及輪軌垂向力[4]。

3.5.2 工務(wù)維修規(guī)則

碎石道床維修便利，軌道不平順要求按工務(wù)維修規(guī)則執(zhí)行?！惰F路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范》、《北京地鐵工務(wù)維修規(guī)則(暫行)》及《香港地鐵工務(wù)維修規(guī)則》中對(duì)無(wú)砟軌道平順性的規(guī)定見(jiàn)表5。

表5 無(wú)砟軌道靜態(tài)平順度(單位：mm)

3.5.3 工務(wù)維修規(guī)則與差異工后沉降標(biāo)準(zhǔn)

正線無(wú)砟軌道最大運(yùn)行速度為80km/h，速度比一般國(guó)鐵及北京地鐵運(yùn)行速度低，故通過(guò)對(duì)比分析，軌道不平順的標(biāo)準(zhǔn)可適當(dāng)降低，結(jié)合工程的維修條件，綜合考慮，可采用地鐵“經(jīng)常保養(yǎng)”標(biāo)準(zhǔn)作為“計(jì)劃維修”（即大修）標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表6。根據(jù)國(guó)鐵及地鐵的多年運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，這一標(biāo)準(zhǔn)可保證行車(chē)安全，列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性及乘坐舒適度也可得到有效保障[5]。

表6 某工程線路軌道靜態(tài)幾何尺寸“計(jì)劃維修”標(biāo)準(zhǔn)

在此標(biāo)準(zhǔn)情況下，軌道高低不平順?lè)矫妫?0m弦測(cè)量允許誤差為6mm，考慮鋪軌過(guò)程中2mm允許施工誤差，本工程采用10m弦測(cè)量允許誤差4mm作為路基差異工后沉降的設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)，換算為折角即為1.6‰。

即在正線上，無(wú)砟軌道采用1.6‰的差異工后沉降的設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)可滿(mǎn)足要求，對(duì)于車(chē)輛基地采用此標(biāo)準(zhǔn)也可行，若采用1‰的標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)較嚴(yán)格。

4 車(chē)輛基地基床結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力測(cè)試

為對(duì)基床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與實(shí)際動(dòng)應(yīng)力有充分的掌握，一方面通過(guò)在鐵爐西車(chē)輛基地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、動(dòng)應(yīng)力測(cè)試、數(shù)據(jù)分析論述車(chē)輛基地路基基床結(jié)構(gòu)；一方面通過(guò)有限元分析，論述車(chē)輛基地路基基床結(jié)構(gòu)。

4.1 動(dòng)荷載衰減規(guī)律（見(jiàn)圖3）

圖3 動(dòng)荷載衰減規(guī)律

路基的設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)行規(guī)范中通常取土的動(dòng)靜應(yīng)力比為0.2時(shí)的深度，為基床的設(shè)計(jì)厚度。

4.2 路基內(nèi)部動(dòng)荷載和靜荷載變化規(guī)律（見(jiàn)圖4）

圖4 路基內(nèi)部動(dòng)荷載和靜荷載變化規(guī)律

通過(guò)車(chē)輛基地路基動(dòng)應(yīng)力實(shí)測(cè)研究，針對(duì)地鐵車(chē)輛基地路基“空載低速”的工況條件，探討路基內(nèi)部動(dòng)應(yīng)力分布規(guī)律，并對(duì)路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。結(jié)論如下：

列車(chē)速度對(duì)于衰減系數(shù)有明顯影響，即列車(chē)速度越快，動(dòng)荷載在路基內(nèi)衰減速度越慢。針對(duì)地鐵列車(chē)車(chē)輛基地的工況，采用“0.3 m + 0.9 m”的路基結(jié)構(gòu)，當(dāng)車(chē)速在10 km/h以下時(shí)，路基底面處的動(dòng)靜應(yīng)力之比小于0.2，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 基床結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)總論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、動(dòng)應(yīng)力測(cè)試分析、有限元數(shù)值模擬分析、布氏公式及當(dāng)量模量分析，推薦車(chē)輛基地有砟軌道、無(wú)砟軌道基床結(jié)構(gòu)可為基床表層0.3m，基床底層0.9m。

6 車(chē)輛基地路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

車(chē)輛基地分區(qū)按區(qū)域分：庫(kù)內(nèi)軌道整體道床區(qū)、庫(kù)外軌道碎石道床區(qū)、試車(chē)線、建筑結(jié)構(gòu)區(qū)（上蓋開(kāi)發(fā)區(qū)）、道路區(qū)。不同區(qū)域上部結(jié)構(gòu)荷載不同，工后沉降、養(yǎng)護(hù)維修標(biāo)準(zhǔn)不同，如表7所示，對(duì)地基處理需求不同，路基設(shè)計(jì)據(jù)此進(jìn)行分區(qū)。

表7 地鐵車(chē)輛基地各區(qū)域工后沉降匯總表

7 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)砟軌道維修難度大，其工后沉降要求嚴(yán)格，為此本文暫對(duì)無(wú)砟軌道不平順做分析，適用于庫(kù)內(nèi)無(wú)砟軌道。

國(guó)鐵對(duì)軌道不平順的研究成果已經(jīng)在相關(guān)規(guī)范中有所體現(xiàn)，在2005年開(kāi)始實(shí)施的《鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范》中，開(kāi)始對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的不平順進(jìn)行定量的規(guī)定。