北京地鐵7號線北京西站既有結構無枕式整體道床設計

馮 健

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

北京地鐵7號線北京西站既有結構無枕式整體道床設計

馮 健

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055)

無枕式整體道床是地鐵工程建設中的一種特殊軌道結構形式，設計標準高、施工難度大。結合北京地鐵7號線北京西站既有結構的工程特點，詳細介紹無枕式整體道床設計方案，并提出了相關的施工方法、注意事項。

北京地鐵7號線 整體道床 無枕式

1 概述

北京地鐵7號線起點位于北京最大的鐵路交通樞紐—北京西站，以地下線方式敷設，線路全長23.65 km，終點為焦化廠站。北京西站及其兩端區間矩形隧道結構是在上世紀90年代國鐵北京西客站建設時設置的預留結構，起止里程K0+177.6～K1+026.168，長度約為850 m，其中南段區間矩形隧道位于半徑300 m的曲線上。當時根據北京地鐵1、2號線3.5 m高的鼓型車限界設計的隧道凈空高度為4 400 mm，而目前7號線的車輛選型為標準B型車，車輛高為3 800 mm，設備限界為3 927 mm，按照地下線標準軌道結構高度560 mm計算，所需隧道結構凈空最小高度為4 587 mm，出現“小洞跑大車”問題。

2 既有結構分析

針對北京西站既有結構的工程情況，可選的解決方案大致有以下三種。

方案一：本線改用非標準B型車。

方案二：將既有隧道結構底板進行改造，滿足軌道結構高度要求。

方案三：將軌道結構高度降低，滿足限界要求。

方案一是將標準B型車進行改造，降低車輛高度，滿足限界要求，但成本較高，且車輛類型不統一，不利于北京地鐵線網的運營和管理；方案二改造北京西站既有隧道結構，但實施有難度，存在一定的風險；方案三軌道施工難度較大，軌道結構安全性存在一定的安全隱患，對運營養護維修造成較大的影響。

通過以上方案分析，軌道專業建議按照方案二進行實施，對既有隧道結構底板進行改造，滿足標準軌道結構所需的高度要求。結構專業反饋，既有結構上方為國鐵北京西客站站房和鐵路，改造風險大。最終在征求各方意見以后，軌道專業按照降低軌道結構高度的方法實施，但是結構專業也需要采取一定的改造措施，滿足軌道結構最低的高度要求。

3 地鐵建設中同類工程問題處理方案

在國內地鐵工程建設中，曾遇到類似需要降低軌道結構高度為車輛運行提供更多空間的工程先例。

上海市軌道交通11號線北段工程支線國際賽車場地下區間為已建成區間矩形隧道，2006年1月發現該段隧道結構發生了變形，出現不同程度的沉降和隆起，經測量最大下沉約為190 mm，最大隆起約108 mm，嚴重侵限，造成建筑限界不能滿足設計要求。為尋求解決方案，項目公司和相關單位組織召開了幾次討論會，經軌道專業內部方案討論，提出該地段整體道床采用特殊設計的現澆鋼筋混凝土結構形式，取消預制混凝土長軌枕，直接在道床澆筑前將扣件套管和接觸軌支架的聯接件預埋在道床內，使變形后的洞體仍能滿足行車限界的要求。施工前，要求結構專業對侵限地段進行改造，滿足軌道最低結構高度440 mm的要求。竣工開通運營以來，該段軌道結構使用狀況良好。

此外，天津地鐵1號線下穿子牙河地段隧道結構施工過程中，由于下部土體發生液化，隧道洞體局部產生下沉，最大沉降量超過300 mm，也是采用上述方式，將沉降地段兩段的軌道結構高度從560 mm減小到370 mm，使變形后的洞體仍能滿足行車限界的要求。

4 理論分析下的軌道結構高度

限界設計的隧道凈空高度為4 400 mm，北京7號線的車輛選型為標準B型車，車輛高3 800 mm，設備限界為3 927 mm，根據《地鐵設計規范》(GB50157—2003)第4.1.5條建筑限界和設備限界之間的間隙困難條件下不得小于100 mm的規定，考慮建筑限界和設備限界之間的間隙為103 mm，因此軌道結構高度最大只能設為370 mm(4 400-3 927-103=370 mm)。

5 整體道床結構設計及其關鍵點

北京西站及其兩端區間既有矩形隧道結構的道床采用類似上海地鐵11號線、天津地鐵1號線子沉降段的無枕式整體道床方案，見圖1。

圖1 無枕式整體道床結構橫斷面(單位：mm)

根據既有結構測量結果，在與線路、限界、結構等專業協商后，確定預留軌道結構高度由標準的560 mm壓縮至330 mm，道床厚度也由300 mm左右減至110 mm。

5.1 鋼軌和扣件

直線地段采用60 kg/m鋼軌，材質為U71Mn，小半徑曲線地段采用全長U71Mn淬火鋼軌。普通地段采用ZX-3型扣件，減振地段采用LORD扣件，均按1 840對/km鋪設。

5.2 道床

提高混凝土強度等級，采用C40混凝土。布置單層φ14 mm道床鋼筋，鋼筋等級為HRB400。鋼筋間距進行加密處理，以加強道床結構的整體性，防止道床混凝土減薄后，在列車動載作用下產生裂縫。

5.3 聯結鋼筋

結構底板需植入φ14 mm豎向聯結鋼筋，以加強道床與結構的聯接，避免道床重量太輕，發生與結構底板剝離。植筋膠必須采用A級膠，鋼筋位置以線路中心線為基準線確定，一般橫向每排設置9根，縱向間距為300 mm，植入深度為150 mm，外露長度70 mm，鋼筋鉤平行于線路。

5.4 排水

既有結構段道床混凝土厚度相對較小，若排水不利，道床會長期積水，在列車動載作用下，會加劇對道床的損害，影響軌道結構的安全穩定性，這也是設計中的難點之一。綜合考慮以上因素，以既有結構表面為排水溝，排水溝縱坡與線路縱坡一致。為避免水通過水溝與隧道側壁的縫隙滲入道床底部，在排水溝與道床側銜接處均涂刷防水材料，防水材料選用彈性防水材料——聚合物水泥防水砂漿，這種材料在水溝與隧道側壁之間存在微小縫隙時，能有效阻止水的滲入。

5.5 接觸軌

本工程采用1 500 V接觸軌的供電方式，普通地段采用接觸軌與走行軌合架的方式，考慮到既有結構段道床混凝土較薄，既有結構段采用膨脹螺栓將絕緣支撐的底座直接固定在整體道床上，位置統一安裝在曲線外側。

6 整體道床施工工藝

6.1 基底處理

無枕式整體道床施工前，應對基底進行密集鑿毛，并用高壓水或高壓風沖洗底板。為避免其他地段的污水污染，在端部筑堰排污，做到施工段內無積水、無廢渣。

6.2 鋪軌

無枕式整體道床施工方法采用“散鋪架軌法”進行施工。首先將鋼軌用鋼軌支撐架固定好，并進行粗調。然后按設計要求組裝扣件，安裝扣件及預埋套管，要求兩股鋼軌上扣件中心線與線路中線垂直安裝，距離允許偏差≤10 mm，預埋套管底部中心歪斜不超過2 mm。

6.3 鋼筋布置

鋼筋網在基地集中加工，施工現場綁扎焊接。施工時確保混凝土保護層厚度不小于30 mm，嚴格按照設計要求進行焊接，每段道床塊兩端的第一根橫向鋼筋為50 mm×8 mm的扁鋼，并保證扁鋼與所有縱向鋼筋焊接，保證各縱向鋼筋的電氣連續。

6.4 混凝土澆筑

模板立完后按設計和規范的要求對軌道幾何狀態進行粗調、細調、精調，合格后，再進行混凝土澆筑。混凝土澆筑時采用插入式振搗棒振搗，嚴禁振搗器觸及鋼軌支撐架及模板。為防止扣件歪斜，承軌臺下方范圍內的混凝土應保證平整，這也是施工中的難點之一，后期抹面處理中應予以特別重視。

7 結束語

總體來講，無枕式整體道床在城市軌道交通建設中屬于一種特殊軌道結構，是為了解決隧道空間不滿足限界要求時的一種特殊做法。通過北京地鐵7號線無枕式整體道床的研究分析，為該軌道結構在國內其他城市軌道交通工程中的應用提供了借鑒。

[1] 北京城建設計研究總院.GB50157—2003地鐵設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB10082—2005鐵路軌道設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2003

[3] 北京城建設計研究總院.GB50299—2003地下鐵道工程施工及驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，2003

[4] 中國人民共和國建設部.GB50010—2010混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002

[5] 高智峰，朱勇堅.北京市軌道交通昌平線高架橋無枕式整體道床施工技術[J].鐵道標準設計，2011(1)：88-93

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FENG Jian

2013-12-06

馮 健(1983—)，男，2004年畢業于西南交通大學土木工程專業，工學學士，工程師。

1672-7479(2014)01-0105-02

U231+.1； U213.2+41

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