地铁市郊地面线路基设计

孟凡铁,杨 斌,欧阳全裕

(天津市市政工程设计研究院,天津 300051)

地铁地面线路的路基设计与常规铁路的一般路基设计不尽相同,它除路基本体工程之外,还需综合考虑动力,照明、通信,信号等电缆管沟(或支架)的布设,又由于地铁一般地处城郊,往往还须符合沿线建设规划要求,并充分考虑环境景观,节约用地等因素,天津地铁3号线小淀地区一段路基工点设计较有典型性,本文简要作一论述。

1 路基高度的确定

地铁市郊地面线路基一般设计为路堤,其路肩高程应保证路基面不受水的影响,即不受洪水淹没,影响行车,并在地下水位最高时不因毛细水上升至路基面使土的湿度增加而降低路基面土的强度和承载力或发生冻胀、翻浆冒泥等病害。

该段地面线路沿丰产河北岸且地势低洼,路肩高程应高出1/100洪水频率设计水位+波浪浸袭高+壅水高+0.5 m。该段地层以粉质黏土为主,地下水埋深0.5～3.0 m,土壤最大冻结深度0.7 m,路基最低高度应不低于地下毛细水上升高度+冻结深度+安全值。又因该段线路地处小淀开发区,还应考虑场地规划高程要求,本段地面线的路肩设计高程最终根据多次调整后线路纵断面设计轨顶高程及轨道专业的碎石道床无缝线路轨道设计横断面计算确定,轨顶高程5.0 m,计算得出路肩至轨顶高差0.979 m,路肩设计高程为4.021 m,路基高度2.5～2.7 m。

2 路基横断面设计

2.1 路基面宽度

路基面宽度应根据正线数目,配线情况,线间距、轨道结构尺寸,路基面形状,曲线加宽,路肩设计宽度等计算确定。本线路正线为双线,小淀站前配有1组单渡线,线间距5 m,轨道结构采用碎石道床无缝线路,路基面形状为三角形,路肩宽度0.6 m,计算得出直线地段路基面宽度为12.1 m。本段内有半径400 m曲线1处,路基面外侧按规定加宽0.5 m,在缓和曲线地段内逐渐增至缓圆点达到加宽量。

2.2 路基横断面形式

地铁地面线路基横断面设计需要综合考虑强弱电缆管沟布设,同时考虑到本段路基地处低洼,自然地面高程大多与邻近河渠常水位基本等高,局部洼地更低。为确保路基排水通畅,故本段地面线路基不宜按常规自路肩外侧放坡后,在原地面下挖排水沟,而应采取措施尽可能抬高排水沟底高程。

设计采取平路肩向外侧布设电缆槽和排水沟,即自地面填土至沟槽底后铺设沟槽,从而抬高排水沟底高程,防止该低洼路段排水不畅或倒灌的产生,确保路基干燥稳固。为节省用地,强弱电缆管槽与排水沟紧凑布置,均采用矩形断面钢筋混凝土联体管沟,沟外侧填土宽1 m以稳固沟槽并兼作维修通道。顶面设4%向外排水横坡,外侧边坡1∶1.5,坡脚外0.5 m设隔离栅栏,栅栏外1 m为地铁用地界。地铁地面线路基横断面设计见图1。

图1 地铁地面线路路基横断面示意(单位：m)

2.3 路基填筑

路基基床(表层厚度0.4 m,底层厚度1.1 m)及其下部填料标准及压实度等技术要求等均按现行地铁设计规范执行,本文不再赘述。

2.4 基底处理

根据地质详勘报告,本区土层分布软土,软硬不均,淤泥质土层较厚,工程措施采用地基加固处理。设计基底采用水泥搅拌桩处理,桩直径0.5 m,桩长13 m,间距1.5 m,正三角形布置,桩顶设0.5 m厚碎石垫层。

3 电缆槽布设及排水沟设计

为节省用地，区间地面路基地段强弱电缆槽与路基排水沟采用钢筋混凝土综合管沟联体结构,综合管沟尺寸及敷设方式根据相关专业要求设计。

(1)强电管沟：布设在右线右侧,排水沟外侧,宽深尺寸600 mm×500 mm,上加提手盖板。

(2)弱电管沟：布设于路基两侧的排水沟内侧,宽深尺寸400 mm×300 mm,上加提手盖板。

(3)管沟排水：为防止管沟内积水,管沟底设置2‰的纵向排水坡度,沟底高程较同断面排水沟底高出0.2 m,并每隔4 m设置与排水沟连通的泄水孔。

(4)路基排水沟设计：排水沟与电缆管沟联体设计,断面同为矩形,宽度0.6 m,车站端部排水沟起始深度右侧较强电沟底低0.2 m,左侧较弱电沟底低0.2 m,分别为0.7 m,0.5 m。沟底设纵坡2‰,自站端向区间顺坡排水,南端自排水沟终点向外延伸30 m,排入就近沟渠。北端与车场排水设计衔接。

本段线路纵坡,靠车站端为平坡,靠高架桥端排水沟末端168 m线路纵坡为4‰上坡,为避免沟底2‰下坡反坡排水引起水沟过深(经验算水沟终点最深处连同沟底板垫层深达2.267 m),影响路基本体强度,为此，拟将综合管沟适当外移离开路肩边一定距离,将沟槽顶部降低因4‰反坡产生的高差值,即在边坡上设平台布设综合管沟(图2),水沟深度仅按2‰顺坡控制,排水沟终点最深处最终为1.295 m。图2中排水沟中心至路肩边缘距离x根据控制断面因反坡产生的高差最大值及弱电管槽、排水沟结构尺寸计算确定,本段设计为2.8 m。

图2 边坡平台式布设综合管沟

为方便施工,对综合管沟布设位置,不同里程断面的排水沟深度,沟底高程、沟底垫高厚度等均计算列表编入设计文件。

4 结 语

本段路基工点设计,根据地处城郊开发地块及地势低洼等具体条件,合理设计路基横断面形式,综合管沟紧凑布置并采用联体设计,避免地势低洼积水,确保管槽及路基排水通畅并节省了城郊用地,可供类似工程设计借鉴。

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