城市轨道交通轨道工程接口设计

章俊

摘要：地铁设计工作一般分为前期工程设计、土建工程设计及站后工程设计，其中轨道工程介于土建工程与站后工程之间，是土建与站后极其重要的衔接专业。轨道工程的施工图设计工作一般滞后于土建工程设计，但稍微先于站后设备工程设计。因此，在土建工程展开施工图设计前，做好相关的接口控制，是确保后期轨道工程设计及施工顺利推进的关键。在轨道工程设计开始前，梳理清楚相关站后设备工程的接口要求，是确保站后设备工程设计顺利推进的关键。因此，接口设计在整个地铁工程设计过程中是十分重要的一个环节。本文将结合某地铁的轨道工程的设计经验及施工配合经验，提出部分典型的接口问题，并就相关问题提出优化处理建议。

关键词：轨道交通；轨道工程；接口设计

1 预制轨道板接口问题

1.1 预制轨道板与土建设计接口

地铁轨道施工与国铁的一个重要区别在于施工环境。地铁轨道主要铺设于地下，施工空间狭小，极大的制约了施工效率，因此预制轨道板的尺寸设计除了应该考虑受力条件外，还应考虑与车站设计尺寸、隧道设计尺寸的匹配性，否则将导致预制轨道板安装困难甚至无法安装。

某地铁盾构隧道内径为D5 400 mm，隧道结构限界为D5 200 mm，隧道施工误差允许值为100 mm。为确保减振性能，10号线高等减振地段预制轨道板设计断面尺寸为2 400 mm×260 mm，预制轨道板下黏贴有30 mm厚的减振垫。设计要求土建结构预留轨道结构高度为820 mm(轨面至限界圆)。轨道板与隧道结构的相对位置关系如图1所示。

图1 高等减振地段预制板式道床断面图 

以上尺寸设计在工程实践中出现了以下两个问题:

1)在不考虑隧道施工误差的情况下，轨道板下自密实混凝土调整层厚度能够满足100 mm的设计要求。但是在实际施工中，盾构施工误差是不可避免的，一旦盾构发生上浮，将使得自密实混凝土层厚度无法达到设计要求。

2)预制轨道板下角与隧道壁距离过近，在施工过程中，轨道板的精调是通过精调爪来实现的，过小的空间致使精调爪安装存在诸多困难。为解决上述困难，线路调线调坡对高等减振地段开展了大量的调线调坡设计工作，无形中增大了设计工作量。

针对上述出现的问题，提出如下建议:

1)调整盾构选型尺寸。为适应预制轨道板的安装需求，建议在初步设计阶段，结构设计与轨道设计即稳定接口要求，盾构内径按照不小于5.5 m进行设计;

2)优化预制轨道板设计。预制轨道板的优化设计有以下两种思路。一是减小轨道板断面宽度，将轨道板断面宽度缩小为2.2 m;二是对轨道板下角处进行倒角设计。以上两种设计均能在满足减振性能的前提下，有效应对盾构施工误差对自密实混凝土土层厚度及轨道板安装带来的困难。

1.2 预制轨道板与过轨管设计接口

地铁工程轨道结构高度范围内的过轨管线多、预留管沟多、涉及专业多。在地铁10号线中，考虑到预制轨道板采用工厂标准化预制，埋设过轨管对于标准化生产存在诸多不利，因此本线在设计中，将存在过轨管的位置均将预制轨道板调整为现浇道床。

据施工反馈，因预制板地段中现浇道床的存在，施工中在推进到现浇道床部分，存在调整施工工艺、龙门吊边跨等工作，严重制约施工进度。且通过工程完工后的设计回访发现，全线有大量预留的过轨管并未使用，大量过轨管仍然直接从道床面敷设穿过。

鉴于以上的实际情况，建议:

1)严格控制道床范围内的过轨管数量及管径，在前期设计中，即提出要求，要求过轨管应尽量从结构设计范围内过轨;

2)根据预制板工厂方面的反馈信息，过轨管直接在预制板工厂预制时进行埋设是可行的，因此建议设计中采用预制板直接埋设过轨管的方式进行过轨管设置，尽量减少预制板段出现现浇道床的数量。

2 轨行区排水接口问题

轨行区的排水主要通过道床排水沟来解决。道床排水沟起到了轨行区积水的引流作用，将区间水引至废水泵房处，以顺利排出区间水。城市轨道交通中，受减振影响，一般存在多种道床型式，其水沟类型也不一样。以某地铁为例，共存在6种道床类型，分别为普通地段现浇道床、减振扣件地段现浇道床、普通地段预制板道床、梯形轨枕道床、预制板式道床垫浮置板道床、预制板式钢弹簧浮置板道床。

不同道床间的排水过渡，属于轨道设计内部接口问题，一般做法是通过设置中心水沟排水过渡段来解决。中心水沟过渡段的设计长度为:

 

其中，L为中心水沟排水过渡长度，mm;C2为上游浮置板地段水沟沟底至轨面的高差，mm;C1为下游普通道床地段水沟沟底至轨面的高差，mm;i为水沟过渡段处的线路纵坡。

与土建等外部专业存在的主要接口问题有以下两个:

1)废水泵房接入口管底高程高于道床排水沟沟底高程。该情况主要出现在浮置板道床地段，因浮置板道床水沟沟底高程相较于普通道床更低，如果接口管理不到位，极有可能出现废水泵房接入管管底高程高于道床水沟沟底高程的情况。过往的接口管理中，轨道专业往往会针对不同的道床类型，提出不同地段的废水泵房接入管管底高程要求。根据实践经验，该提法极易造成相关接口专业误解，不易做到接口管理的准确性。因此建议:在初步设计阶段，轨道专业在对给排水、结构专业提出废水泵房接入管管底高程的统一要求，可要求在盾构区间，废水泵房接入口管底高程不得高于-750 mm(相对于轨面)，在车站及矿山法地段，废水泵房管底应紧贴结构底板或仰拱回填层设置。只要废水泵房接入管管底高程足够低，轨行区积水排入废水泵房也越容易。

2)当出现区间在上游、车站在下游，上游区间设计为浮置板道床、下游车站设计为普通道床，且浮置板道床设计终点正好截止于离车站端头不远处时，容易出现区间水沟无法顺接至车站内废水泵房处的情况。

3 结语

结合施工配合经验，对设计中不利于施工的方面，提出了相关的设计优化建议。相关建议总结如下:

1)为提高预制轨道板对盾构区间的适应性，在内径5 200 mm的盾构区间中，建议预制板宽度按照2 200 mm设计，或对预制板角点进行倒角设计;

2)在车站地段的浮置轨道板宽度，在满足减振需求的前提下，建议按照宽度不超过2 500 mm进行设计，以避免现场轨道板吊装运输到位后的二次横向移动;

3)为避免频繁的预制板段、现浇段的交叉设计，建议过轨管在预制板内预埋;

4)为提高预制轨道板对曲线的适应性，同时考虑到轨道板不宜过短，建议曲线地段轨道板按照3.6 m长(即6对承轨台)进行设计;

参考文献

[1]胡鹰．地铁站后工程技术与管理实务[M]．第2版．北京:人民交通出版社股份有限公司，2019.

[2]任静，曾向荣，郑瑞武．北京地铁同期在建新线轨道设计思路[J]．都市快轨交通，2008(4):55-58.

[3]刘伟斌，刘海涛．地铁运营条件下新型板式轨道设计研究[J]．铁道建筑，2019(1):76-79.

[4]曹德志．地铁预制板式无砟轨道施工关键技术及应用[D]．石家庄:石家庄铁道大学，2017.