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市域铁路无砟轨道路基设计特点探析

时间:2019-01-26 10:54作者:曼切
本文导读:这是一篇关于市域铁路无砟轨道路基设计特点探析的文章,市域铁路作为一种新标准的铁路, 其路基设计较高速铁路和普速铁路有自己的特点, 技术标准和要求也在不断完善中。本文结合台州市域铁路S1线一期工程路基设计, 介绍了市域铁路无砟轨道路基设计的一些特点, 对市域铁路无

  摘    要: 以台州市域铁路S1线一期工程路基设计为例, 介绍了市域铁路无砟轨道路基设计的一些特点, 对市域铁路无砟轨道路基横断面设计、过渡段设计、防排水设计等进行了详细论述, 希望为类似工程提供参考。

  关键词: 市域铁路; 路基; 无砟轨道;

  Abstract: Taking the foundation design of Phase 1 Line along urban railway in Taizhou City as the example, the paper introduces the features of the ballastless rail along urban railways, and indicates the section design, design for transitional phase, and waterproof drainage design, so as to provide some reference for similar projects.

  Keyword: city railway; subgrade; ballastless track;

  1 概述

  浙江省台州市市域铁路S1线北起临海滨海新城头门港北, 南至温岭市坎门镇, 途径临海、台州椒江区、路桥区、温岭线路全长约131 km, 设计目标时速140 km/h, 正线采用双块式无砟轨道, 其中一期工程全长51.835 km, 地下线长度17.214 km, 山岭隧道3座长度4.814 km, 高架线长度29.221 km, 路基长度0.587 km, 桥隧比为98.87%。台州S1线一期工程项目为T/CRS C011—2017市域铁路设计规范应用的第一个市域铁路项目, 因而本文结合台州S1线路基的特点进行市域铁路路基设计探讨。

  2 路基工程特点

  台州市域铁路S1线沿线穿越海积平原和剥蚀丘陵地貌, 沿线以高架桥和地下线为主, 一期工程路基占比为1.13%。S1线沿线绿化要求较高, 路基类型主要为短路基、半填半挖路基, 路基长度从30 m~150 m不等, 主要涉及路基边坡防护支挡和过渡段设计。路基段线路纵坡0%~16%, 整体纵坡较平缓。路基均位于剥蚀丘陵地貌, 丘坡表层为Qel+dl残坡积粉质黏土和全风化熔结凝灰岩, 厚度变化大, 下部为强~弱风化熔结凝灰岩。

市域铁路无砟轨道路基设计特点探析

  3 路基横断面设计

  台州市域S1线一期工程正线采用双块式无砟轨道, 无砟轨道支承层底部范围内路基面水平设置, 支承层以外两侧路基面设置不小于4%的向外横向排水坡。线路两侧设电力电缆槽, 电力电缆槽放置于接触网基础外侧。路基标准横断面尺寸见表1, 标准横断面见图1, 图2。

  表1 标准路基面宽度
表1 标准路基面宽度

  双线路基横断面宽度除了受线间距、轨道结构宽度、接触网限界影响外, 还主要受电缆槽设置位置影响。对于特定型号的轨道结构宽度是固定的, 线间距主要受限界控制, 接触网限界目前基本规定为2.5 m, 接触网基础和电缆槽尺寸目前均有标准尺寸。路基电缆槽设置位置主要有设置于接触网外侧、内侧及接触网下等方案。张宗堂等[1]分析了电缆槽设置于路肩与接触网支柱纵向同线 (接触网基础下预留孔洞) 、电缆槽与接触网纵向同线 (接触网基础处绕行) 、电缆槽设置于路肩接触网支柱外侧、电缆槽设置在路肩及附近等方案, 得出电缆槽与接触网纵向同线存在技术缺陷和安全隐患等问题;电缆槽设置于路肩和侧沟平台, 堤堑过渡段电缆槽需上跨或下穿水沟;电缆槽设置于接触网支柱外侧路肩, 具有整体美观、方便施工维护的优点, 缺点是路基面因电缆槽设置加宽较多。由于市域铁路路基以过渡段路基偏多, 堤堑过渡频繁, 电缆槽设置在路肩附近的组合方式不利于施工、维护。双线无砟轨道若电缆槽设置于接触网支柱内侧时, 考虑接触网支柱内侧基础宽度0.15 m、电缆槽宽0.72 m、轨道板半宽1.7 m, 合计2.57 m, 能满足接触网边缘距离线路中心不小于2.5 m的限界要求[2], 电缆槽内置时可在一定程度减少路基面的宽度, 减少用地, 但是需对接触网支柱及基础、电缆槽尺寸进行优化, 采取一定的措施, 降低电缆槽施工对基床结构的影响、避免对轨道结构造成破坏。目前电缆槽设置于接触网内侧, 相关结构形式仍有待研究。从市域铁路路基的特点来看, 市域铁路路基占比少, 电缆槽设置在接触网外侧虽在一定程度上较其他形式路基面有加宽, 但具有美观、便于维护的优点, 因而对于市域铁路, 将电缆槽设置于路基接触网外侧不失为一种较好的选择。

  4 过渡段设计

  台州市域S1线一期工程正线过渡段路基主要为桥路过渡、隧路过渡, 过渡段均位于剥蚀残丘地貌, 过渡段地层主要为上覆残坡积粉质黏土和下伏强~弱风化凝灰岩。

  路堤与桥台连接处设置一次过渡形式桥路过渡段, 过渡段长度:L=5+n× (H-0.3) , H为台后路堤填高;n为2~5, 且不小于20 m。非硬质岩路堑与隧道相接时, 在路堑基床范围内设置过渡段。当两桥间或桥隧间路基长度不大于40 m时, 路基基床以下均按过渡段设计。过渡段基床表层填筑级配碎石, 基床表层以下填筑级配碎石掺3%水泥, 在过渡段范围内除硬质岩弱风化外均应挖除换填级配碎石掺3%水泥。过渡段设计示意图见图3, 图4。

  无砟轨道桥路、隧路路基过渡段设计形式, 《铁路路基设计规范》《市域铁路设计规范》《城际铁路设计规范》规定基本较为一致, 多推荐采用倒梯形的过渡形式。在过渡段基床表层和基床表层以下部分的填料要求上, 各规范要求有所区别。《城际铁路设计规范》要求过渡段基床表层级配碎石需掺5%的水泥, 《铁路路基设计规范》和《市域铁路设计规范》则无掺水泥要求。过渡段基床表层以下部分上述规范均规定:梯形过渡部分应采用级配碎石掺3%的水泥。过渡段基床表层是否需掺水泥仍有待工程实践进行效果验证。

  5 路基防排水设计

  台州市域S1线一期工程路堤段两侧坡脚设排水沟, 排水沟采用C25混凝土现浇梯形沟, 深0.6 m, 底宽0.4 m, 厚0.10 m。路基每侧坡面沿纵向每隔10 m设C30钢筋混凝土排水槽, 将水引排入坡脚排水沟中;边坡设置骨架护坡时, 主骨架兼作横向排水槽。

  路堑地段设C30钢筋混凝土矩形侧沟, 沟壁厚0.2 m、沟内底宽0.6 m、深0.8 m。侧沟内侧沟壁设1排PVC管 () 泄水孔, 泄水孔位置高于侧沟沟底面不少于0.2 m, 泄水孔间距1.0 m。路堑边坡平台设截水沟, 沟深0.4 m, 底宽0.4 m, 壁厚0.3 m。

  为防止路基面雨水下渗破坏路基, S1线在非弱风化路堑地段无砟轨道基床表层全铺防水层, 支承层两侧及线间路基面采用C30纤维混凝土防水层封闭, 厚0.1 m, C30纤维混凝土沿线路方向每隔10 m左右设置0.02 m宽的横向伸缩缝;另外C30纤维混凝土与左右侧的支承层或钢筋混凝土底座及电缆槽纵向交界处, 预留0.02 m的纵向伸缩缝。纵、横向伸缩缝间采用乳化沥青填充。

  无砟轨道, 路基地段两线之间的集水无法通过基床表层自然流出, 需要采取措施解决线间排水问题。线间排水直线段一般可采用两线之间填平, 自轨道结构表面向两侧排水的方式, 曲线段采用集水井, 通过在集水井和横向排水管向路基两侧排出, 当线路纵坡较大时可在线间设U型沟排水。台州市域S1线一期工程路基工点多数位于曲线段, 路基段线路纵坡总体上较平缓, 因而选择采用线间设集水井的方式排水。线间集水井沿线路方向每隔30 m~50 m左右设置一处, 集水井采用C35钢筋混凝土浇筑, 线间距小于4.6 m时, 采用外径0.6 m集水井, 线间距大于4.6 m时采用外径1.2 m集水井。集水井底部设置直径0.15 m的排水管向两侧路基边坡排水。线间集水井设置示意图如图5所示。

  由于市域铁路无砟轨道直线段路基线间距4.0 m, 曲线段线间加宽通常最大为55 mm, 所以线间距通常是小于4.1 m, 集水井需采用非标准集水井, 同时由于线间间距空间狭小, 集水井的设置对路基结构影响也较大。因而对于标准线间距的市域铁路无砟轨道路基, 尽可能不在线间设集水井。通过局部优化平面使路基段为直线从而可以采用两线之间填平, 自轨道结构表面向两侧排水的方式, 或者在曲线地段局部进一步加宽线间距至4.6 m, 满足在线间设置标准集水井的要求;或者合理增大线路纵坡, 采用线间设U型排水沟代替线间集水井。

  在丘陵地貌中, 市域铁路路基半填半挖通常是难以避免的, 通过采用桩板墙、锚杆挡墙等轻型支挡可较大程度减少了边坡开挖量和结构圬工量, 同时在填方段用挡墙收坡减少了线路用地。从台州市域铁路修建的经验来看, 城镇周边填料通常比较缺乏。由于市域铁路半填半挖路基多数为桥隧间过渡路基, 填方过高不利于压实, 路基基床结构以下采用桩筏结构, 既可以起到稳定填方路基边坡, 也可以保证桥隧间路基的刚度, 避免路基本体因压实不到位而产生的较大工后沉降。

  6 结语

  市域铁路作为一种新标准的铁路, 其路基设计较高速铁路和普速铁路有自己的特点, 技术标准和要求也在不断完善中。本文结合台州市域铁路S1线一期工程路基设计, 介绍了市域铁路无砟轨道路基设计的一些特点, 对市域铁路无砟轨道路基过渡段、线间排水等问题进行了探讨。市域铁路无砟轨道路基过渡段基床表层设计有待在实践中验证和在规范中统一。无砟轨道线间排水宜减少集水井的设置。

  参考文献:

  [1]张宗堂.铁路区间路基电缆槽设置方法分析[J].铁道标准设计, 2014 (10) :39-43.
  [2] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.市域铁路设计规范[M].北京:中国铁道出版社, 2017.
  [3]张西泽.哈齐铁路客运专线路基地段无砟轨道线间排水方案研究[J].铁道标准设计, 2013 (1) :31-35.
  [4] 中铁第三勘察设计院集团有限公司.城际铁路设计规范[M].北京:中国铁道出版社, 2015.
  [5] 中铁第一勘察设计院.铁路路基设计规范[M].北京:中国铁道出版社, 2017.

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