城市轨道交通轨道工程接口设计

扈慧娜

【摘要】设计接口的合理性、完善性，对工程的质量、安全、工期、投资具有较大影响。本文总结了西安地铁轨道系统工程设计、施工过程中出现的各类设计和管理接口，分析和探讨了轨道设计、施工过程中可能出现的各种接口问题的解决方法。

【关键词】地铁；轨道工程；接口设计及管理

InterfaceDesignofUrbanRailTransitProject

HuHui-na

【Abstract】Thedesignoftheinterfaceisreasonable,perfect,thequalityoftheproject,safety,duration,investmenthasagreaterimpact.ThispapersummarizesthedesignandmanagementofallkindsofinterfacedesignandconstructionprocessofXi’ansubwayengineering,analyzesanddiscussesthemethodsofsolvingavarietyofinterfaceproblemsthatmayariseduringthedesignandconstructionprocessofthetrack.

【Keywords】Metro;Trackengineering;Interfacedesignandmanagement

【中图分类号】U239.5【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2016）22-0081-03

1.概述

在经济持续发展的今天，便利的交通工具也在不断更新换代，地铁的出现很大程度上便捷人们在城市的出行，城市轨道交通运量大、污染低,对于缓解城市交通拥堵、减少汽车尾气排放、降低能源消耗起着至关重要的作用。随着轨道交通建设迅猛发展,工程接口问题的研究越来越受到各轨道交通公司重视。

地铁工程涉及众多专业和外部协作单位，接口管理复杂。设计接口管理是地铁建设工程中的一项重要工作。设计接口规定了地铁工程各专业系统之间的相互关系,具有层次性和阶段性等特征。经过协调和确认的接口要求及接口界面是各关联专业必须遵循的技术条件。接口所涉及的专业学科众多、关系复杂：如何做好接口设计和管理，接口管理的合理性、完善性，直接关系着工程施工质量的好坏；确保各施工单位之间没有遗漏项、没有扯皮。

2.轨道系统内部设计接口

轨道工程独立性较强，其设计内部接口相对较为简单，主要有3个方面：

（1）扣件、道岔、轨枕以及车挡等产品的选型及安装设计必须与道床、铺轨综合图等工程设计相互匹配，实现轨道工程预期功能。

（2）轨道系统不同设备、不同结构之间应相互配合设计，使标准统一，设备种类尽量统一，提高轨道设备类型的通用化、标准化、稳定性、易维护性、性价比，提高设计效率、降低采购成本、减少维修备品种类，最大程度实现资源共享，提高综合效益实现轨道系统整体性、系统性。

（3）轨道设计与施工相互配合，确保设计意图得到切实实现。

3.轨道系统外部设计接口

轨道系统与相关专业之间有着复杂的接口关系，主要包括线路、限界、行车、结构、信号、供电、排水系统、屏蔽门等。

3.1与线路专业的接口

（1）宏观上，线路通过车站布置及总体走向表现得生动、形象；微观上，线路通过轨道变得真切、具体。线路布置需要考虑道岔、车挡长度等轨道结构参数；轨道受力分析、曲线超高、分段长度、工程数量等需根据线路平面及纵断面确定。同时，线路方案中，有的线路尽端预留了远期延伸的盾构井，这时要避免存车线的车挡进入盾构井中，否则影响后续盾构始发。

（2）对于西安地铁特有的地裂缝地段，线路设计中，充分考虑到地裂缝设防地段将来调坡的需要，设防长度、满足运营的线路纵坡设计及满足地裂缝变形后的隧道纵向排水坡设计等因素相辅相成，需兼顾考虑。以f3地裂缝为例（图1），线路初始纵断面采用长、870m坡度3‰向南下坡跨过地裂缝，地裂缝断裂带位置距后端变坡点约60m,一旦地裂缝地段变化则采用顺坡顺接方法对地裂缝地段进行调整。由于受车站控制此地段仅采用60m坡段进行顺接，在地裂缝地段最不利情况下（即上盘下降500mm时）60m坡段坡度为11.333‰。

3.2与限界专业的接口

轨道结构高度和曲线超高是限界的确定因素之一；轨道道床布置及工程量的确定需要限界资料。

3.3与行车专业的接口

轨道需要行车牵引计算结果以确定曲线超高并反馈某些曲线是否需限速，轨道还根据运营维修管理模式确定轨道维修机具及人员。

行车专业应提供道岔侧向最高通过速度的要求，这是道岔选型的依据。

3.4与结构专业的接口

（1）不同隧道地段的轨道结构型式基本一致，仅道床宽度及高度需随隧道类型的不同而设置，在隧道设有变形缝处，道床亦需设置变形缝，隧道结构不应侵入轨道结构范围。

（2）道岔结构非常复杂，是轨道系统中的薄弱环节，是行车安全及养护维修的重点之一。为确保道岔结构的正常工作状态，道岔也应避免跨越变形缝布置，否则长期运营条件下的差异变形将引起道岔病害。

（3）地裂缝处轨道道床与隧道结构的接口关系主要是隧道变形缝间距与框架板长度模数的配合，设防长度将与隧道结构的设防长度一致。根据既有地铁的设计经验，地裂缝地段隧道结构分段长度为10m，框架板的长度为2.5m，即框架板不跨隧道结构缝设置，可避免框架板受力及变形异常。

3.5与信号专业的接口

（1）信号专业根据不同道岔型号确定所需转辙机数量，并向轨道专业提供转辙机的安装位置和转辙机坑及拉杆槽的尺寸要求。轨道负责在道床上为转辙机的安装预留凹槽。信号负责转辙机的安装。

（2）轨道需按信号专业要求为计轴器、应答器的安装预留条件。

（3）信号专业应提供警冲标的设置原则，限界根据线路情况计算每组道岔警冲标具岔心的具体位置，轨道专业根据所提资料设置警冲标。

（4）轨道专业应向信号专业提出道岔侧向过岔速度，以检算道岔侧向容许通过速度是否满足折返要求。

3.6与供电专业的接口

（1）杂散电流防护专业提出本线整体道床钢筋网需采取杂散电流防护措施。根据杂散电流专业的要求，被选择为杂散电流收集网的整体道床纵向钢筋总截面应满足相关要求，道床结构钢筋作为主杂散电流收集网。

（2）轨连线

在国内地铁系统中，供电一般均采用走行轨作为回流轨，信号亦需钢轨形成轨道电路，回流电缆及信号短路棒均需与钢轨进行连接。轨连线连接主要有两种方法，一种是焊接法，另一种是塞钉法，目前一般采用“熔接焊”方法，这种方法是利用铝热焊剂的燃烧反应产生高热，使被焊钢轨与轨连线瞬间熔接在一起。

“熔接焊”使轨连线与钢轨之间形成一种致密的冶金熔合连接，其接触电阻值可以达到最小。但“熔接焊”工艺参数设置不合适或实际操作不当，极易导致钢轨伤损，使钢轨产生马氏体金相组织，在列车荷载作用下，发生脆性断裂。

3.7与排水系统、隔断门（人防门、防淹门）的接口

根据既有地铁的建设经验，在转辙机坑、浮置类道床处、人防门处、废水泵房处经常存在积水情况，针对上述情况，轨道设计中将与相关专业密切配合，在设计初期对道床的排水坡度进行核对，对于无法满足排水要求的地段提前考虑，通过做反坡、埋管等方式，保证上述地段的排水通畅。

（1）针对转辙机坑积水问题

常规设计中，转辙基坑和道床排水沟不连通，转辙机坑与排水沟之间的混凝土道床面向排水沟方向抹面顺坡，以免水流入转辙机坑。道床排水沟从转辙机一侧绕行。但采用该处理方式，清洗道床水及隧道渗漏水积存在转辙机坑内，为保护转辙机设备，并保证转辙机坑内不存水，可对转辙机坑处道床水沟进行如下优化设计：

①在靠近侧墙的转辙机坑外侧道床上设置小水沟，当侧墙出现渗水、漏水时，保证废水通过小水沟进入道床水沟内顺利排走，不进入转辙机坑。

②在两转辙机坑间设置小积水坑，并与转辙机坑通过联通管联通，集水坑坑底标高低于转辙机坑标高10cm。当转辙机坑内存在少量积水时，可通过联通管排入小集水坑中，即便于废水收集清理，又便于保护转辙机坑。

③辙机坑坑底、拉杆沟槽内、拉杆沟槽对应道床水沟处均进行防水处理，避免结构底板涌水、道床水沟混凝土渗水对转辙机坑造成影响。

（2）针对浮置板道床两端的积水问题

由于一般整体道床地段中心排水沟距离轨面高差为380mm，而钢弹簧浮置板道床地段约700mm，相差320mm。以圆形隧道为例，当钢弹簧浮置板位于某一坡段的上半段，且其下部不能设置泵房时，则需将该坡段的下半段一般整体道床地段的排水沟底降低，且改为中心水沟，使与钢弹簧浮置板地段排水沟顺接（一般按排水坡度不宜小于2‰的原则顺接），中心水沟与两侧沟间通过横沟相连。若采用顺接方式仍无法确保排水顺畅，则应与相关专业协调解决，如通过调线或增设泵房等方式予以解决。

（3）针对人防门处的积水问题

人防门处的排水通过在门槛设置排水洞实现，设计配合中和人防门专业密切配合，根据人防门设置的具体里程配合在中间或两侧设置排水洞，避免无谓的频繁水沟过渡。

（4）针对废水泵房处的积水问题

因各种条件限制，有时会出现废水泵房设置位置不在线路最低点的情况，设计中将提前与给排水及土建设计单位沟通，根据废水泵房偏离最低点的距离确定合理的水沟顺接方案，保证排水顺畅。

（5）根据地裂缝轨道排水及结构防水问题

对于地裂缝处产生的差异沉降，线路专业在坡度设计中已充分考虑了排水坡顺接的需要，因此当差异沉降产生并对轨顶标高进行调整以后，采用细石混凝土对道床排水沟进行抬高并顺坡，确保排水通畅。

地裂缝断裂带位置的隧道结构将采取特殊的防水措施，道床在此处的变形缝也采取填塞沥青麻筋的方式进行防水处理，当地裂缝发生差异沉降时，及时对变形缝防水材料进行必要的修治。

3.8过轨管线

地铁工程过轨管线多、预留管沟多、涉及专业多。从已竣工或在建的地铁建设过程看，信号、供电、给排水等设备专业设计阶段相对滞后，如设备选型、采购或者总体协调不到位，很容易产生遗漏或返工。因此需引起足够的重视。

3.9与线路标志等轨旁设备的接口

地铁轨道两旁及隧道侧墙的管线很多，包括通信、信号、供电、动力照明、给排水、联跳、排流、电力监控等电缆和光缆及其它设备。而大部分供司机了望用的线路及信号标志也需要安装在隧道侧墙1.3m～1.8m的高度位置。

根据以往部分地铁设计和施工的经验和教训，由于对轨旁管线和设备缺乏综合统筹布置，各设备系统在轨旁隧道两侧的管线设备布置各自为政，没有系统性，不仅不同设备系统的管线之间存在严重的矛盾，甚至连线路标志的安装空间都无法得到保证和统一。故建议总体承包方注意加强对轨旁设备和管线的综合协调力度，确保各系统的管线和设备有序布置，同时给线路及信号标志的安装留下足够的空间，确保运营期间的行车安全。

4.小结

城市轨道交通工程是一个庞大的系统工程,接口管理不是独立的,也不是一次性的,它贯穿地铁建设整个生命周期；同时，对工程的质量、安全、工期、投资具有较大影响。通过接口管理,统一筹划各专业之间的关系,超前协调管理各接口方面的任务,使各参建单位责任明确,边界清楚,从而确保工程总工期。简而言之“接口管理,人人有责”。

轨道设计及施工中应依据设计总体总包组编制的总体技术接口管理规定，明确轨道系统在初步设计、施工设计以及施工配合阶段等不同的工程实施阶段与各相关专业的接口、内容及配合形式等，用于指导各设计阶段接口控制工作的具体实施。由项目负责人检查接口控制计划的执行情况，一旦发现问题，及时深入分析接口问题产生的原因和涉及到的相关专业，以从工作流程和管理制度上进行根本解决，必要时提请设计总体总包单位协助解决，保证轨道系统接口控制满足工程需要。

参考文献

[1]GB50157-2003，地铁设计规范[S].

[2]GB50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].

[3]CJJ-49-92,地铁杂散电流腐蚀防护技术规程[S].

[4]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].