北京地鐵10號線二期軌道總體設(shè)計(jì)施工

付 昆，白海峰，王 璞

(大連交通大學(xué)，遼寧 大連 116028)

1 概述

(1)北京地鐵10號線是北京地鐵繼2號線以后的第二條環(huán)線，全線位于三環(huán)路至四環(huán)路間，全場57.1km，全部為地下線，為北京地鐵線網(wǎng)中非常重要的一條線路。線路分為兩期建設(shè)，一期(北段至東段)于2008年7月開通，直接服務(wù)于2008年北京奧運(yùn)會(huì);二期(南段和西段)，其中大部分于2012年底開通;而西南角首經(jīng)貿(mào)站至西局站之間的兩站三區(qū)間受豐臺(tái)火車站更改規(guī)劃的影響，工期延后，于2013年5月5日開通，至此10號線成為一條完整的環(huán)線。

(2)10號線在三環(huán)外、四環(huán)內(nèi)環(huán)形一周，呈矩形。由一期、二期組成，一期(巴溝—海淀黃莊—北土城—三元橋—國貿(mào)—?jiǎng)潘?已于2008年7月19日開通試運(yùn)營。10號線作為北京地鐵第二條環(huán)線，具有連接中心城西北、東南方向的對角線功能，是線網(wǎng)中的骨架線路。10號線將有效緩解三環(huán)的地面交通壓力。二期工程是一期工程的延伸線，起于一期工程終點(diǎn)勁松站，終止于一期工程起點(diǎn)巴溝站西側(cè)折返線。沿線經(jīng)過了中心城區(qū)的朝陽區(qū)、豐臺(tái)區(qū)和海淀區(qū)，北連CBD，南接城市東南方向最重要的公共交通樞紐宋家莊公交樞紐，西連城市交通樞紐六里橋及五路居。線路連接了城市東南部、西北部最為密集的居住區(qū)。

(3)10號線二期工程對補(bǔ)充和完善10號線一期在線網(wǎng)中的骨干作用，支持CBD的擴(kuò)大和發(fā)展，緩解三環(huán)的地面交通壓力，促進(jìn)沿線城市土地的升級改造以及亦莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的發(fā)展，推動(dòng)市區(qū)東南、西部公交一體化進(jìn)程，方便沿線居民的出行具有重要的作用和現(xiàn)實(shí)意義。

2 軌道設(shè)計(jì)思路

鑒于北京地鐵10號線的重要性，相關(guān)單位對10號線有著很高的技術(shù)定位與要求;要把10號線建成國內(nèi)先進(jìn)的一流地鐵。北京市國內(nèi)最早發(fā)展地鐵的城市之一，因此相關(guān)單位有著豐富的建設(shè)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，要采取科學(xué)的設(shè)計(jì)思路，積極穩(wěn)妥的采取新技術(shù)新工藝，提高10號線的技術(shù)性能

3 軌道設(shè)計(jì)問題研究

(1)軌道產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

扣件與道岔是軌道的主要部件。在10號線建設(shè)前，北京地鐵已擁有4條地鐵線路、近30年的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。北京地鐵5號線軌道部件是在對地鐵運(yùn)營公司進(jìn)行設(shè)計(jì)回訪的基礎(chǔ)上，以13號線、八通線的設(shè)備為基礎(chǔ)，進(jìn)行優(yōu)化和完善的，形成了DTVI2型扣件和60kg/m鋼軌9號道岔系列。

10號線與5號線同期建設(shè)，軌道部件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體現(xiàn)“方便建設(shè)管理、建設(shè)服務(wù)于運(yùn)營”管理理念，軌道設(shè)備選型既考慮與同期在建線的部件統(tǒng)一，方便建設(shè)管理，又與既有線的部件統(tǒng)一，方便運(yùn)營維修及備料，因此，10號線均采用地鐵5號線的DTVI2型扣件和60kg/m鋼軌9號道岔系列。10號線扣件和道岔吸收了5號線生產(chǎn)及鋪設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，增加了扣件組裝驗(yàn)收、公差帶匹配等質(zhì)量環(huán)節(jié)的控制，有效避免了5號線軌枕生產(chǎn)頂面未設(shè)置變坡等問題的發(fā)生。

(2)減振地段研究

10號線通北京市重要中心地帶，沿線的重要建筑設(shè)施如學(xué)校、文物古跡等，因此對10好線軌道有較高的減振要求。設(shè)計(jì)依據(jù)環(huán)評報(bào)告振動(dòng)敏感點(diǎn)預(yù)測值采取分級減振治理。設(shè)計(jì)單位要對全線進(jìn)行調(diào)研，提出增加距離線路10m之內(nèi)的居民樓，與地鐵同期建設(shè)且距離線路10m之內(nèi)建筑或位于地鐵結(jié)構(gòu)上部建筑、車站為振動(dòng)敏感點(diǎn)并且提請環(huán)評確認(rèn)。對于規(guī)劃未完成地段，結(jié)合規(guī)劃情況及規(guī)劃實(shí)現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行綜合分析，對在通車前可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃且對地鐵振動(dòng)不敏感的地段，不進(jìn)行減振設(shè)計(jì);對通車前實(shí)現(xiàn)規(guī)劃困難且對地鐵振動(dòng)敏感的地段，不進(jìn)行減振設(shè)計(jì)。

4 專題設(shè)計(jì)

4.1 鋼軌

鋼軌結(jié)構(gòu)高度為220.8mm，采用60kg/m鋼軌，1435mm標(biāo)準(zhǔn)軌距、1/30軌底坡。

4.2 超高

曲線地段超高的設(shè)置采用半超高，即內(nèi)軌降低h/2，外軌抬高h(yuǎn)/2的方式，并配合鋼筋混凝土道床和扣件共同來調(diào)節(jié)。圓曲線地段，超高通過調(diào)整鋼筋混凝土道床的混凝土厚度設(shè)置;緩和曲線地段，計(jì)算出每片縱形軌枕前后端應(yīng)設(shè)超高，取其最小值作為該軌枕預(yù)設(shè)超高，然后再通過軌枕上各扣件調(diào)整，使各扣件處超高的設(shè)置達(dá)到實(shí)際需要數(shù)值。縱形軌枕鋪設(shè)圖中給出的軌道超高扣件調(diào)整值為理論計(jì)算值，實(shí)際調(diào)整時(shí)按調(diào)高墊板的級別進(jìn)行組合。

對于豎曲線和平面曲線重合地段，采用扣件調(diào)整軌面標(biāo)高時(shí)，需綜合考慮。

4.3 扣件

梯形軌枕整體道床地段采用DTⅥ2－T型扣件。DTⅥ2－T型扣件靜剛度約為20－40kN/mm，動(dòng)靜比約為1.6，最大軌距調(diào)整量為+16，－12。在直線地段及圓曲線段扣件鐵墊板下采用12mm橡膠墊板，在緩和曲線及設(shè)超高順坡的直線地段，應(yīng)調(diào)整軌面標(biāo)高，采用扣件鐵墊板下設(shè)調(diào)高墊板的方式調(diào)整，扣件鐵墊板下采用12mm(板下墊板)+Xmm(調(diào)高墊板)，X為每塊梯形軌枕扣件需要降低的最大值，具體數(shù)值從梯形軌枕鋪設(shè)圖扣件調(diào)整表中查取。保證軌面連線中點(diǎn)至排水溝底的高度為510mm，在此基礎(chǔ)上調(diào)整軌面標(biāo)高調(diào)至設(shè)計(jì)值。梯形軌枕鋪設(shè)圖中給出的扣件超高調(diào)整值為理論計(jì)算值，實(shí)際調(diào)整時(shí)按調(diào)高墊板的級別進(jìn)行組合?？奂蛱枏男±锍谭较蚱鹨淮螢?—10。

4.4 軌枕

(1)縱形軌枕設(shè)計(jì)

縱形軌枕在工廠預(yù)制。軌枕混凝土縱梁中心距1518mm，混凝土軌枕縱梁長度規(guī)格為4900mm、6150mm?？v梁斷面尺寸460mm*185mm，縱形軌枕形式尺寸詳見“縱形軌枕形式尺寸圖”?？v形軌枕出廠前應(yīng)粘JAZ減振材料(460×250×25)mm;JAZ緩沖材料(200×185×12)mm在現(xiàn)場粘貼?？v形軌枕間伸縮縫原則上為100mm，過軌管線可以從縱形軌枕道床內(nèi)部穿過，但不能從減振材料的下面通過，只能從減振材料的間隙中穿過。

(2)縱形軌枕道床設(shè)計(jì)

縱形軌枕道床采用 C30混凝土，設(shè)置 HRB335鋼筋、HPB235鋼筋。道床伸縮縫宜在對應(yīng)板縫處設(shè)置;伸縮縫間距一般為12.5m，在結(jié)構(gòu)變形縫處道床應(yīng)設(shè)置伸縮縫，且可根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)的變形縫位置調(diào)整道床伸縮縫。伸縮縫寬20mm，用瀝青板形成并以瀝青麻筋填充。道床應(yīng)在人防門處斷開，人防門處留420mm，兩端鋪設(shè)梯形軌枕，施工前應(yīng)先對隧道底面進(jìn)行清理、鑿毛等，保證在施工前隧道底的平整性，且隧道中不可留有積水。

4.5 與其他專業(yè)接口

(1)隧道沉降縫處梯形軌枕設(shè)計(jì)

梯形軌枕可跨隧道沉降縫鋪設(shè)，但道床應(yīng)在伸縮縫處斷開，詳見整體道床伸縮縫示意

圖1 道床沉降縫處示意圖

(2)過渡段設(shè)置

縱形軌枕軌道與整體道床軌道間應(yīng)設(shè)置過渡段。過渡段的設(shè)置，通過調(diào)整縱形軌枕軌道支撐彈性間隔來實(shí)現(xiàn)，加密與其他無砟軌道相鄰的一塊縱形軌枕的減振墊。普通縱形軌枕減振墊間隔設(shè)置如圖2所示。

圖2 普通地段梯形軌枕減振墊設(shè)置圖

(3)排水溝順接問題的處理

在10號線二期工程Ⅱ標(biāo)段縱形貴很道床起終點(diǎn)與普通道床連接處，由于其軌面距水溝底的距離不同，在普通道床段內(nèi)進(jìn)行過渡。在過渡段范圍內(nèi)，將普通道床排水溝底距軌面的高度由400mm抬升至510mm，以保證線路排水通暢。詳情見縱形軌枕排水順接詳圖。

(4)雜散電流的處理

將整體道床內(nèi)的縱向結(jié)構(gòu)鋼筋做為雜散電流收集網(wǎng)，雜散電流收集網(wǎng)的設(shè)置與普通道床相一致。收集網(wǎng)的結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)均勻分布，以增加雜散電流收集效果。每段整體道床內(nèi)的縱向鋼筋如有搭接，必須進(jìn)行接焊。沿整體道床縱向每隔5米選一根橫向鋼筋與所有的縱向鋼筋焊接。在上、下行整體道床內(nèi)上層各選擇兩根縱向鋼筋作為排流條，排流條盡量靠近鋼軌，排流條與所有橫向鋼筋焊接。所有焊接采用搭接焊，其焊縫長度不小于6倍鋼筋直徑。每段整體道床(沒兩塊枕下一個(gè)整體道床，枕長6150mm地段，每12.5m設(shè)一道床縫，枕長4900mm地段，每10m設(shè)一道窗縫，枕長6150mm與枕長4900mm對接地段，11.25m設(shè)一道床縫)的兩端200mm以內(nèi)，用80×5mm鍍鋅扁鋼作為箍筋與縱向鋼筋焊接，并在道床的左右兩側(cè)引出，作為連接端子，具體見《地下線及U型結(jié)構(gòu)整體道床》的處理方式。

(5)接觸軌的處理

縱形軌道接觸軌一般布置在行車方向的左側(cè)，在道岔、車站等特殊區(qū)段可換邊布置，具體設(shè)置位置見接觸軌專業(yè)圖紙。采用在道床上后打錨筋的方式安裝在縱形軌枕及特殊地段，接觸軌安裝應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的公差施工，接觸軌設(shè)置平面布置示意圖可見縱形軌枕安裝圖。

(6)過軌管線

信號、供電、給排水等設(shè)備專業(yè)若有管線需從軌道結(jié)構(gòu)中穿過，過軌管線由相關(guān)專業(yè)自行提供材料并在現(xiàn)場鋪軌單位澆筑道床混凝土之前自行預(yù)埋，軌道施工單位需將鋪軌詳細(xì)進(jìn)度定時(shí)向相關(guān)專業(yè)進(jìn)行通報(bào)，經(jīng)聯(lián)合檢驗(yàn)后方可澆筑道床混凝土。

縱形軌枕鋪設(shè)段對各相關(guān)專業(yè)過軌管線的要求如下:

a、不得預(yù)埋在梯形軌枕減振墊下，曲線地段的過軌管線應(yīng)盡量在道床縮縫處設(shè)置。

b、在設(shè)置梯形軌枕道床地段區(qū)間內(nèi)的道床內(nèi)穿管外徑不大于65mm，車站內(nèi)穿管外徑不大于95mm。梯形軌枕地段穿管只能從彈性墊層的下部基礎(chǔ)的空檔之間穿過(彈性墊層縱向間距1.25m)。每隔一個(gè)空檔(約2.5m)允許穿一次管，每處空擋最多一般允許穿4根。此外，因梯形枕為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，枕上不可打孔，請各專業(yè)注意。

c、金屬過軌管線需進(jìn)行絕緣處理。

(7)集水坑

在縱形軌枕鋪設(shè)段若欲集水坑按邊溝預(yù)留時(shí)，應(yīng)作特殊處理

(8)人防門

縱形軌枕在鋪設(shè)時(shí)遇人防門需斷開，縱形軌枕鋪設(shè)時(shí)原則上相鄰枕之間的縫隙為100mm，但是在人防門左右的兩片枕與其相鄰的枕之間的縫隙為50mm。

5 梯形軌枕的安裝定位

5.1 平面曲線

平面曲線地段可通過扣減調(diào)整鋼軌的偏移量以保證線路的平順性?？v形軌枕定位按其第二組扣件和倒數(shù)第二組扣件中心線與線路中心線重合布置。

5.2 豎曲線

豎曲線地段，通過扣件來調(diào)整軌頂高程。對于“凸型”豎曲線，梯形軌枕的兩端軌面位于豎曲線上，中間部分通過扣減調(diào)整，使軌面與豎曲線重合;對于“凹型”豎曲線，梯形軌枕中心線處軌面位于豎曲線上，兩邊扣件通過扣件調(diào)整。豎曲線地段扣件調(diào)高量應(yīng)根據(jù)扣件的調(diào)高級別四舍五入。

6 鋼軌的安裝定位

鋼軌的安裝定位時(shí)應(yīng)按照鐵路標(biāo)準(zhǔn)施工方法拉弦，但同時(shí)應(yīng)該保證每隔2.5m各點(diǎn)的正矢，以保證各點(diǎn)的精確定位?？奂械恼{(diào)節(jié)墊圈可以調(diào)節(jié)的距離分別為0mm，2mm，4mm三個(gè)規(guī)格。

7 縱形軌枕軌道施工

縱形軌枕施工時(shí)應(yīng)按照北京市《軌道交通梯形軌枕軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(JQB－208－2009)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;此外還應(yīng)注意以下事項(xiàng):

(1)吊裝時(shí)必須利用吊裝帶，吊裝不少于4個(gè)作用點(diǎn)(鋼管處選取)，吊裝過程中必須保證不損壞縱形軌枕。

(2)縱形軌枕應(yīng)碼放在平整堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上，碼放層數(shù)不能超過6層;層間應(yīng)橫向放置兩塊墊木，墊木應(yīng)放置在減振材料與預(yù)埋套管之間(靠近枕端處);各層墊木必須與軌枕保持垂直，上下層間枕木必須成一直線;

(3)縱形軌枕鋪設(shè)、調(diào)整

施工中采用泡沫板做輔助材料的工法時(shí)，在縱形軌枕底部(減振墊范圍外)將厚25mm的泡沫塑料板用膠條與軌枕固定;在縱形軌枕的外側(cè)面(減振墊范圍外)，將厚為12mm的泡沫塑料板用膠條與軌枕固定。用軌排將縱形軌枕吊裝至對應(yīng)位置上方，在縱形軌枕的凸形擋臺(tái)等處安裝支架，移動(dòng)軌枕使其基本就位，而后放置在道床上面。

(4)施工前應(yīng)對隧道底板進(jìn)行復(fù)測，若與涉及軌道高度有變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知相關(guān)設(shè)計(jì)單位，進(jìn)行變更。

(5)緩沖墊按圖要求密實(shí)粘貼，同時(shí)用施工輔料(泡沫板)粘貼至縱形軌枕底面及外側(cè)面，且應(yīng)避免焊接長鋼軌材料的破損或錯(cuò)位，引起混凝土砂漿浸入減振材料內(nèi)，從而影響減震效果。

(6)縱形軌枕架好后，模板與枕間至少留出一個(gè)保護(hù)層的間距。

(7)立模后進(jìn)行軌道幾何尺寸的精調(diào)，確保線路平順性。

(8)澆筑混凝土?xí)r，不能將管道直接放置在鋼軌上，以免影響軌道精度。

8 設(shè)計(jì)意義

(1)優(yōu)化了北京地鐵軌道產(chǎn)品圖。優(yōu)化后的扣件和道岔，是更高質(zhì)量的產(chǎn)品系列。經(jīng)過改進(jìn)，扣件耐久性、控制制造精度都得到了提高。

(2)形成了減振道岔設(shè)計(jì)圖紙。減振道岔與全線較高減振地段采取的方案一致。道岔減振器型號減少，整組只有4種型號，便于備貨和更換;道岔區(qū)扣件與普通道岔一致，未增加備件種類，為以后工程較高減振地段設(shè)計(jì)提供了模板。

［1］任靜.北京城市鐵路軌道專業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)［J］鐵道建筑，2003(增刊).

［2］吳建忠，楊金福.鋼軌減振接頭夾板在軌道交通上的應(yīng)用［J］、都市快軌道交通通，2004，17(5).

［3］暢德師.北京地鐵梯形軌道工程試驗(yàn)段考察報(bào)告［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，RAILWAY STANDARA DESIGN2006(增刊).

［4］姜忠仁，曹鳳潔，楊麗華，等.梯形軌枕產(chǎn)品國產(chǎn)化制造工藝特點(diǎn).鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)， RAILWAY STANDARA DESIGN 2007(10).

［5］曲村，高亮，陶凱.無砟軌道18號無縫道岔尖軌跟端結(jié)構(gòu)選型.北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009.