浅谈轨道交通线路调线调坡设计

浅谈轨道交通线路调线调坡设计

孙安巍

上海市隧道工程轨道交通设计研究院 200235

摘要：城市轨道交通工程隧道、桥梁及U型槽等结构实施完成后，由于施工误差及外部边界条件变化等原因，导致线路中心线与原设计出现偏离并超过误差范围，若继续按照原设计线路平纵断面进行轨道铺设及设备安装，将可能出现设备限界、建筑限界侵限的安全隐患问题。基于调线调坡测量要求进行实测，以实测断面数据为依据，针对区段的限界进行数据核查，以调整线路平纵断面来消除施工误差带来的侵限问题，最终保证轨道交通顺利铺轨和安全运营。

关键词：城市轨道交通；平面；纵断面；限界核查；调线调坡。

引言

我国城市轨道交通持续保持大力发展趋势，目前整体仍处于超常规发展阶段，城市轨道交通规划、建设均保持高位增长。我国很多轨道交通项目都处在紧张的施工中，且工程体量大，工期较为紧迫，部分工程忽视了任务的质量，一味追求速度从而满足工期进度，使得隧道、桥梁的误差超过允许的范围；除此之外，施工引用的水准点偏差、地质条件变换、盾构掘井姿态、机械故障等外部因素，亦容易造施工误差；上述因素综合，容易导致隧道、桥梁及U型槽等工程实施超出所预留的安全余量。轨道交通作为百年工程，在隧道、桥梁及U型槽等土建结构实施时完成后，通过调线调坡将有效的修正施工误差，避免结构凿除及改建，保证车站、区间、限界、轨道及接触网等专业的需求，平顺铺设轨道，最终实现轨道交通的安全且舒适运营。

1 概述

城市轨道交通工程隧道、桥梁及U型槽等结构实施完成后，由于施工误差及外部边界条件变化等原因，导致线路中心线与原设计出现偏离并超过误差范围，若继续按照原设计线路平纵断面进行轨道铺设及设备安装，将可能出现设备限界、建筑限界侵限的安全隐患问题。因此，调线调坡设计是土建结构完工之后，轨道铺设和设备安装之前的一项重要工作。土建施工往往存在误差，与设计方案不一致；为消除隧道、车站等土建结构中心线偏离原设计线位产生的影响，避免轨道及设备安装后产生侵限的情况，依据实施结构的断面测量结果，与理论限界值进行对比，分析偏差大小和趋势，在原设计线位基础上进行平纵断面调整，再重新检查限界侵限情况，直至车站、区间、限界、轨道及接触网等专业满足要求。当调线调坡也无法消除施工误差的影响时，就需要对土建结构进行改造或者调整设备安装位置。

2调线调坡设计原则及标准

（1）调线调坡设计应以原设计线路平纵断面、轨道结构高度、接触网悬挂高度及限界断面等为基础数据，结合车站、区间、桥梁等已实施结构的内轮廓线至线路中心线的水平距离及顶、底高程的测量数据，对线路平面、纵断面进行调线调坡设计；

（2）线路平面、纵断面进行调线调坡设计后需满足车站、区间、轨道及接触网等专业要求，同时符合《地铁设计规范》（GB50157-2013）、《地铁限界标准》（CJJ96-2018）等规范、规程。

（3）调线调坡设计后应尽量与原设计技术标准保持一致，不宜造成区段限速、乘客舒适度降低、影响运营安全等；如无法维持原设计技术标准进行调线调坡或须对土建结构进行返工、改造时，需组织相关部门进行专题研究，必要时应进行专项评审。

3调线调坡设计

3.1 调线调坡测量

1）测量基准线、测点、横距、高程

（1）以施工图的设计线路中心线为测量基准线。

（2）测点距基准线的横距是指轨顶设计高程以上或以下规定高度位置由基准线至隧道内壁或桥梁护栏内侧等的距离。

（3）顶部测点是设计线路中心线在隧道顶部内壁的投影点，底部测点是设计线路中心线在隧道底部内壁或桥梁面的投影点，均以高程表示。

（4）方向是指沿设计线路由小里程至大里程的方向，资料整理时，均应按小里程至大里程的顺序排列，断面绘制时均以向行车前进方向看为基准。

2）测量断面分布及布点

（1）一般情况下，盾构隧道直线段每6m（管片4环）、曲线段每3.5m（管片3环）测量一个横断面；暗挖隧道、明挖隧道及普通高架线直线段每隔10m、曲线段每隔5m（含曲线以外的20m直线段）测量一个横断面；跨江大桥段每隔5m测量一个横断面。

（2）联络通道（或排水泵站）处、人防门（或防淹门）门框两端、车站起点、终点、站台起点、终点、车站屏蔽门起点、终点、折返线、停车线、渡线、联络线、安全线、出入线、双线隧道或高架桥二条线路之间范围内的中隔墙和立柱等断面突变处须加测断面。

（3）施工偏差较大或出现较严重侵限地段，应根据调线调坡需要加密测点。

（4）每个断面的测点位置应根据设备安装的最不利位置进行选择，一般为列车运营过程中最容易侵线处；如圆形隧道所需测量的断面点位一般为10处：①结构顶、底点高程及坐标用于标高核查，即轨道结构高度；②轨顶标高处左右侧壁横及高程，用于疏散平台下方的电缆支架限界核查；③疏散平台处左右侧壁横及高程，用于疏散平台限界核查；④强电、弱电支架处左右侧壁横及高程，用于电缆支架限界核查；

3.3 调线调坡限界核查

限界核查是根据竣工结构每个断面测量点的实测数据进行整理后，与原设的设计限界、轨面标高、轨道结构高度、接触网高度、限界加宽等对比分析，以此判断该断面是否满足原设计的建筑及设备限界、轨道高度、接触网高度等要求。限界核查应对上、下行线分别进行横向限界核查及竖向限界检查。

1）确定允许误差标准

结合目前国内轨道交通建设及调线调坡大体情况，沿线路方向左右偏移动误差量基本可控，对调线调坡的影响相对不大，主要考虑沿线路方向垂直方向的偏差；原因在于目前隧道土建验收标准的横向偏差不大于100mm，一般情况下调线调坡所允许的隧道横向偏差为80mm，所允许的隧道竖向偏差为50mm。

允许误差标准的大小需取得线路、限界、轨道、接触网及系统专业等共同确认，因为允许误差标准将直接影响是否进行调线调坡。

2）横向限界核查：主要是对每个断面测量点实测的横向值与原设计限界值进行比较。若不满足限界值要求，则需进行线路调线调坡设计。

3）竖向限界核查：主要是对每个断面测量点实测的标高值与原设计结构板标高、轨面结构、接触网悬挂高度值进行比较，以此来核实轨道上部建筑高度、接触网安装高度及结构板侵限是否满足要求。若不满足安装要求，则需进行线路调线调坡设计。

4）根据断面测量数据进行分析，若不满足限界核查需进行调线调坡；由于调线调坡后水平偏移量及竖向偏移量存在叠加效果，故调线调坡后的数据须将再次与实测数据进行限界核查分析，直至车站、区间、限界、轨道及接触网等专业满足要求。

3.3 调线调坡设计

根据实测数据的限界核查情况，若满足相关要求，则维持原设计线路平、纵断面；若不满足要求，需针对误差区段进行线路平、纵断面调整。其中线路平面调整主要以微调曲线半径、缓和曲线长度、直线段方位角，别个特殊点位甚至增设大半径曲线等；纵断面调整主要以微调变坡点位置、纵坡坡长及坡率、竖曲线半径等。经过对线路、平纵断面进行微调，最终达到线路设计中心线偏移及轨面标高调整后拟合的实际线路满足车站、区间、限界、轨道及接触网等专业要求。

1）线路平面调整设计

（1）直线区段偏差不侵限，仅盾构区间掘进通过曲线地段时，由于偏移量控制不足导致误差偏移；可通过对半径进行0.5m的增加或减小来进行调整，亦可通过微调缓和曲线长度进行调整。

（2）当盾构区间掘进通过直线地段时发生偏差，可通过直线段微调平移、直线段偏转方位角或增加大半径曲线来进行调整。

2）线路纵断面调整设计

（1）单坡段偏差较小，仅当盾构区间掘进通过竖曲线地段时，由于偏移量控制不足导致误差偏移；通过对竖半径进行增加或减小来进行调整，使得竖曲线上下移动来拟合轨道、接触网标高要求。

（2）当盾构区间掘进通过单坡地段时发生偏差，可通过单坡段上下微调，调整坡长、坡率或变坡点位置来拟合轨道、接触网标高要求。

3）调线调坡注意事项

（1）应充分考虑调线地段的列车运营速度及舒适度，避免曲线半径、缓和曲线长度调整后引起限速或乘客舒适度降低。

（2）应结合车站端部行车速度，核算调线调坡后的车站端部竖曲线半径是否满足要求。

（3）当车站范围内的轨面标高需调整时，应与车站建筑、车辆、站台门、装修等进行统筹考虑。

（4）当线路纵断面调整位于区间最低点雨水泵房附近时，应避免将区间最低点调整距泵房较远，对区间排水及行车安全造成影响。

（5）针对桥梁区段进行调线调坡时，应充分考虑桥梁设计时所考虑的恒载、活载变形量，原则上需进行堆载实验。

（6）调线调坡时应加强各专业的相互配合，包括土建、轨道、接触网、强电、弱点、给排水及疏散平台等专业，从而保证满足限界要求和运营安全。

（7）当仅个别点断面测量数据核实出现平面侵限时，可通过微调电缆支架和疏散平台宽度来满足要求。

4调线调坡设计案例分析

4.1 概况

重庆鹅公岩轨道专用桥连接九龙坡区和南岸区，是轨道环线跨越长江的重要控制性节点工程；专用桥采用双塔双索面五跨连续钢箱梁自锚式悬索，跨径组合为50m+210m+600m+210m+50m，为轨道交通领域最大跨度的自锚式悬索桥。由于鹅公岩轨道专用桥与既有鹅公岩大桥的桥位距离较近，要求两座大桥的主塔位置横向对齐且标高基本一致，形成独特的优美景观，最终确定专用桥纵坡采用人字坡：600m*10‰+410m*10‰；同时，鹅公岩轨道专用桥通过《车-桥、风-车-桥耦合振动性能研究》、《风—车—桥耦合振动动力学仿真计算与分析》等专项研究以确保地铁运营期间的工程稳定及行车安全。

4.2 工程实施情况

2019年5月，鹅公岩轨道交通专用桥已建成并完成体系转换，线路专业根据鹅桥体系转换完成后的桥面测量数据、鹅桥设计单位提供的温度修正变形值及二期恒载变形值（轨道结构高度均值540mm）以及各专业相关要求对鹅桥段线路纵坡进行限界核查：其中线路平面未出现侵限情况，仅线路纵断面的桥面比原设计标高最大上凸出0.775m，故无法按照原施工图轨面标高进行轨道铺设。

4.3 调线调坡过程

线路专业根据桥面测量数据、鹅桥设计单位提供的温度修正变形值及二期恒载变形值进行纵断面调坡。

1）根据实测数据桥面标高和变形值拟合数据，将线路坡长及坡率进行调整，调整后的线路标高满足轨道与接触网实施要求，轨道结构厚度为530mm~660mm；

当轨道专业将此轨道结构厚度变化提供大桥设计单位时，桥梁设计单位核算由于轨道厚度较540mm均值最大高出120mm，故桥梁二期恒载变形发生调整。

2）线路专业又根据二恒变形值拟合数据进行第二次调坡，根据调整后的线路标高满足轨道实施要求，但轨道结构厚度相对第一版调整的轨道结构厚度又存在（-37mm~6mm）的变化。

轨道专业又将此结构厚度变化提供大桥设计单位时，桥梁设计单位核算由于荷载较上一版存在变化，故桥梁二期恒载变形再次调整，局部变形约40mm。

3）线路专业再次根据二恒变形值拟合数据进行第三次调坡，根据调整后的线路标高满足轨道实施要求，但轨道结构厚度相对第二版轨道结构厚度存在（-11mm~7mm）的变化。

轨道专业再次将此轨道结构厚度变化提供大桥设计单位进行核算，因轨道恒载又变化引起再次变形（10mm~-8mm），经与轨道专业研究该变形量较小，可通过扣件进行调整。

此时，调线调坡后的鹅公岩轨道专用桥在非运营及基准温度下，可满足桥梁、轨道、接触网、线路及系统专业的设计要求。

4.4 温度、活载变形验算

鹅公岩轨道专用桥为大跨度柔性桥，当温度及活载发生变化时将引起桥面变形，从而引起轨面标高变化，导致列车运营脱轨的可能。因此，线路专业以调线调坡后的纵断面数据为基准，并拟合专用桥设计单位提供的大桥的活载变形曲线（五个轮位处：两个边跨跨中、两个中跨1/4处、中跨跨中，均为双线荷载）、温度的变形曲线及徐变变形曲线，对列车运营过程中不同工况下的轨面标高及安全进行复核验算，结果满足轨道要求且行车安全。

轨道交通作为民生工程、百年工程，不能出现任何安全隐患；最终，建设业主再此委托相关单位对调坡后的线路线形进行风车桥藕合振动的复算，复算结果满足行车安全。截止目前，重庆鹅公岩轨道专用桥运行稳定、安全且舒适性较好。

5调线调坡回顾反思

轨道交通调线调坡并不能完成解决所有土建施工误差问题，故国内外均出现不同程度的土建结构凿除及改建案例；从根源上规避施工偏差的产生为最有效办法，可由以下几个方面着手：细化设计、完善地勘、加强施工管理、提高施工质量、及时反馈现场差异和实施问题。

轨道交通调线调坡主要落实在线路平、纵断面的设计调整，前期设计过程中应充分考虑并预留后期调线调坡的条件；如：圆曲线半径或缓和曲线长度的设计取值可按提高一级（速度提高5km/m）考虑；缓和曲线进入车站站台的长度应留余量不小于10m；夹直线长度不宜小于25m；竖曲线终点距离车站站台端距离不宜小于10m。

通过前期设计预留条件和实施工程中的风险规避，均能为后期调线调坡预留更好的应对条件，不仅规避土建结构的整改，同时为运营管理创造更优质的条件。

参考文献

[1] 张永生  周旭东. 浅谈城市轨道交通线路调线调坡设计[J]. 科学与财富,2017(35): 285-285.

[2] 陈兵. 轨道交通调线调坡设计相关研究[J]. 铁道勘测与设计,20174(3): 25-29.

[3]徐瑰麟.轨道交通线路设计质量控制要点探析[J].铁道运输与经济,2018,40(05):100-105.