臺(tái)州市域鐵路S1線路基設(shè)計(jì)探討

匡 經(jīng) 桃

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063)

1 概述

浙江省臺(tái)州市市域鐵路S1線北起臨海濱海新城頭門港北，南至溫嶺市坎門鎮(zhèn)，途徑臨海、臺(tái)州椒江區(qū)、路橋區(qū)、溫嶺線路全長(zhǎng)約131 km，設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí)速140 km/h，正線采用雙塊式無(wú)砟軌道，其中一期工程全長(zhǎng)51.835 km，地下線長(zhǎng)度17.214 km，山嶺隧道3座長(zhǎng)度4.814 km，高架線長(zhǎng)度29.221 km，路基長(zhǎng)度0.587 km，橋隧比為98.87%。臺(tái)州S1線一期工程項(xiàng)目為T/CRS C011—2017市域鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)用的第一個(gè)市域鐵路項(xiàng)目，因而本文結(jié)合臺(tái)州S1線路基的特點(diǎn)進(jìn)行市域鐵路路基設(shè)計(jì)探討。

2 路基工程特點(diǎn)

臺(tái)州市域鐵路S1線沿線穿越海積平原和剝蝕丘陵地貌，沿線以高架橋和地下線為主，一期工程路基占比為1.13%。S1線沿線綠化要求較高，路基類型主要為短路基、半填半挖路基，路基長(zhǎng)度從30 m～150 m不等，主要涉及路基邊坡防護(hù)支擋和過渡段設(shè)計(jì)。路基段線路縱坡0%～16%，整體縱坡較平緩。路基均位于剝蝕丘陵地貌，丘坡表層為Qel+dl殘坡積粉質(zhì)黏土和全風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r，厚度變化大，下部為強(qiáng)～弱風(fēng)化熔結(jié)凝灰?guī)r。

3 路基橫斷面設(shè)計(jì)

臺(tái)州市域S1線一期工程正線采用雙塊式無(wú)砟軌道，無(wú)砟軌道支承層底部范圍內(nèi)路基面水平設(shè)置，支承層以外兩側(cè)路基面設(shè)置不小于4%的向外橫向排水坡。線路兩側(cè)設(shè)電力電纜槽，電力電纜槽放置于接觸網(wǎng)基礎(chǔ)外側(cè)。路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面尺寸見表1，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖1,圖2。

表1 標(biāo)準(zhǔn)路基面寬度

雙線路基橫斷面寬度除了受線間距、軌道結(jié)構(gòu)寬度、接觸網(wǎng)限界影響外，還主要受電纜槽設(shè)置位置影響。對(duì)于特定型號(hào)的軌道結(jié)構(gòu)寬度是固定的，線間距主要受限界控制，接觸網(wǎng)限界目前基本規(guī)定為2.5 m，接觸網(wǎng)基礎(chǔ)和電纜槽尺寸目前均有標(biāo)準(zhǔn)尺寸。路基電纜槽設(shè)置位置主要有設(shè)置于接觸網(wǎng)外側(cè)、內(nèi)側(cè)及接觸網(wǎng)下等方案。張宗堂等[1]分析了電纜槽設(shè)置于路肩與接觸網(wǎng)支柱縱向同線(接觸網(wǎng)基礎(chǔ)下預(yù)留孔洞)、電纜槽與接觸網(wǎng)縱向同線(接觸網(wǎng)基礎(chǔ)處繞行)、電纜槽設(shè)置于路肩接觸網(wǎng)支柱外側(cè)、電纜槽設(shè)置在路肩及附近等方案，得出電纜槽與接觸網(wǎng)縱向同線存在技術(shù)缺陷和安全隱患等問題；電纜槽設(shè)置于路肩和側(cè)溝平臺(tái)，堤塹過渡段電纜槽需上跨或下穿水溝；電纜槽設(shè)置于接觸網(wǎng)支柱外側(cè)路肩，具有整體美觀、方便施工維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是路基面因電纜槽設(shè)置加寬較多。由于市域鐵路路基以過渡段路基偏多，堤塹過渡頻繁，電纜槽設(shè)置在路肩附近的組合方式不利于施工、維護(hù)。雙線無(wú)砟軌道若電纜槽設(shè)置于接觸網(wǎng)支柱內(nèi)側(cè)時(shí)，考慮接觸網(wǎng)支柱內(nèi)側(cè)基礎(chǔ)寬度0.15 m、電纜槽寬0.72 m、軌道板半寬1.7 m，合計(jì)2.57 m，能滿足接觸網(wǎng)邊緣距離線路中心不小于2.5 m的限界要求[2],電纜槽內(nèi)置時(shí)可在一定程度減少路基面的寬度，減少用地，但是需對(duì)接觸網(wǎng)支柱及基礎(chǔ)、電纜槽尺寸進(jìn)行優(yōu)化，采取一定的措施，降低電纜槽施工對(duì)基床結(jié)構(gòu)的影響、避免對(duì)軌道結(jié)構(gòu)造成破壞。目前電纜槽設(shè)置于接觸網(wǎng)內(nèi)側(cè)，相關(guān)結(jié)構(gòu)形式仍有待研究。從市域鐵路路基的特點(diǎn)來(lái)看，市域鐵路路基占比少，電纜槽設(shè)置在接觸網(wǎng)外側(cè)雖在一定程度上較其他形式路基面有加寬，但具有美觀、便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，因而對(duì)于市域鐵路，將電纜槽設(shè)置于路基接觸網(wǎng)外側(cè)不失為一種較好的選擇。

4 過渡段設(shè)計(jì)

臺(tái)州市域S1線一期工程正線過渡段路基主要為橋路過渡、隧路過渡，過渡段均位于剝蝕殘丘地貌，過渡段地層主要為上覆殘坡積粉質(zhì)黏土和下伏強(qiáng)～弱風(fēng)化凝灰?guī)r。

路堤與橋臺(tái)連接處設(shè)置一次過渡形式橋路過渡段，過渡段長(zhǎng)度：L=5+n×(H-0.3)，H為臺(tái)后路堤填高；n為2～5，且不小于20 m。非硬質(zhì)巖路塹與隧道相接時(shí)，在路塹基床范圍內(nèi)設(shè)置過渡段。當(dāng)兩橋間或橋隧間路基長(zhǎng)度不大于40 m時(shí)，路基基床以下均按過渡段設(shè)計(jì)。過渡段基床表層填筑級(jí)配碎石，基床表層以下填筑級(jí)配碎石摻3%水泥，在過渡段范圍內(nèi)除硬質(zhì)巖弱風(fēng)化外均應(yīng)挖除換填級(jí)配碎石摻3%水泥。過渡段設(shè)計(jì)示意圖見圖3,圖4。

無(wú)砟軌道橋路、隧路路基過渡段設(shè)計(jì)形式，《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》《市域鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定基本較為一致，多推薦采用倒梯形的過渡形式。在過渡段基床表層和基床表層以下部分的填料要求上，各規(guī)范要求有所區(qū)別。《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》要求過渡段基床表層級(jí)配碎石需摻5%的水泥，《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》和《市域鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》則無(wú)摻水泥要求。過渡段基床表層以下部分上述規(guī)范均規(guī)定：梯形過渡部分應(yīng)采用級(jí)配碎石摻3%的水泥。過渡段基床表層是否需摻水泥仍有待工程實(shí)踐進(jìn)行效果驗(yàn)證。

5 路基防排水設(shè)計(jì)

臺(tái)州市域S1線一期工程路堤段兩側(cè)坡腳設(shè)排水溝，排水溝采用C25混凝土現(xiàn)澆梯形溝，深0.6 m，底寬0.4 m，厚0.10 m。路基每側(cè)坡面沿縱向每隔10 m設(shè)C30鋼筋混凝土排水槽，將水引排入坡腳排水溝中；邊坡設(shè)置骨架護(hù)坡時(shí)，主骨架兼作橫向排水槽。

路塹地段設(shè)C30鋼筋混凝土矩形側(cè)溝，溝壁厚0.2 m、溝內(nèi)底寬0.6 m、深0.8 m。側(cè)溝內(nèi)側(cè)溝壁設(shè)1排PVC管(φ=0.05 m)泄水孔，泄水孔位置高于側(cè)溝溝底面不少于0.2 m，泄水孔間距1.0 m。路塹邊坡平臺(tái)設(shè)截水溝，溝深0.4 m，底寬0.4 m，壁厚0.3 m。

為防止路基面雨水下滲破壞路基，S1線在非弱風(fēng)化路塹地段無(wú)砟軌道基床表層全鋪防水層，支承層兩側(cè)及線間路基面采用C30纖維混凝土防水層封閉，厚0.1 m，C30纖維混凝土沿線路方向每隔10 m左右設(shè)置0.02 m寬的橫向伸縮縫；另外C30纖維混凝土與左右側(cè)的支承層或鋼筋混凝土底座及電纜槽縱向交界處，預(yù)留0.02 m的縱向伸縮縫?？v、橫向伸縮縫間采用乳化瀝青填充。

無(wú)砟軌道，路基地段兩線之間的集水無(wú)法通過基床表層自然流出，需要采取措施解決線間排水問題。線間排水直線段一般可采用兩線之間填平，自軌道結(jié)構(gòu)表面向兩側(cè)排水的方式，曲線段采用集水井，通過在集水井和橫向排水管向路基兩側(cè)排出，當(dāng)線路縱坡較大時(shí)可在線間設(shè)U型溝排水。臺(tái)州市域S1線一期工程路基工點(diǎn)多數(shù)位于曲線段，路基段線路縱坡總體上較平緩，因而選擇采用線間設(shè)集水井的方式排水。線間集水井沿線路方向每隔30 m～50 m左右設(shè)置一處，集水井采用C35鋼筋混凝土澆筑，線間距小于4.6 m時(shí)，采用外徑0.6 m集水井，線間距大于4.6 m時(shí)采用外徑1.2 m集水井。集水井底部設(shè)置直徑0.15 m的排水管向兩側(cè)路基邊坡排水。線間集水井設(shè)置示意圖如圖5所示。

由于市域鐵路無(wú)砟軌道直線段路基線間距4.0 m，曲線段線間加寬通常最大為55 mm，所以線間距通常是小于4.1 m，集水井需采用非標(biāo)準(zhǔn)集水井，同時(shí)由于線間間距空間狹小，集水井的設(shè)置對(duì)路基結(jié)構(gòu)影響也較大。因而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)線間距的市域鐵路無(wú)砟軌道路基，盡可能不在線間設(shè)集水井。通過局部?jī)?yōu)化平面使路基段為直線從而可以采用兩線之間填平，自軌道結(jié)構(gòu)表面向兩側(cè)排水的方式，或者在曲線地段局部進(jìn)一步加寬線間距至4.6 m，滿足在線間設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)集水井的要求；或者合理增大線路縱坡，采用線間設(shè)U型排水溝代替線間集水井。

在丘陵地貌中，市域鐵路路基半填半挖通常是難以避免的，通過采用樁板墻、錨桿擋墻等輕型支擋可較大程度減少了邊坡開挖量和結(jié)構(gòu)圬工量，同時(shí)在填方段用擋墻收坡減少了線路用地。從臺(tái)州市域鐵路修建的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，城鎮(zhèn)周邊填料通常比較缺乏。由于市域鐵路半填半挖路基多數(shù)為橋隧間過渡路基，填方過高不利于壓實(shí)，路基基床結(jié)構(gòu)以下采用樁筏結(jié)構(gòu)，既可以起到穩(wěn)定填方路基邊坡，也可以保證橋隧間路基的剛度，避免路基本體因壓實(shí)不到位而產(chǎn)生的較大工后沉降。

6 結(jié)語(yǔ)

市域鐵路作為一種新標(biāo)準(zhǔn)的鐵路，其路基設(shè)計(jì)較高速鐵路和普速鐵路有自己的特點(diǎn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求也在不斷完善中。本文結(jié)合臺(tái)州市域鐵路S1線一期工程路基設(shè)計(jì)，介紹了市域鐵路無(wú)砟軌道路基設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)，對(duì)市域鐵路無(wú)砟軌道路基過渡段、線間排水等問題進(jìn)行了探討。市域鐵路無(wú)砟軌道路基過渡段基床表層設(shè)計(jì)有待在實(shí)踐中驗(yàn)證和在規(guī)范中統(tǒng)一。無(wú)砟軌道線間排水宜減少集水井的設(shè)置。