城市轨道交通轨道工程与相关专业接口的设计与管理

高晓新

(北京城建设计研究总院有限责任公司，北京 100037)

1 概述

目前接口管理在行业内尚未有统一的标准与方法,业主在接口的管理上也有多种形式,以过轨管线为例,就有以下方式：

(1)单独设置轨旁专业,将所有接口纳入,提交铺轨单位,如深圳地铁4号线二期工程铺轨；

(2)相关专业向轨道提供过轨管线材料、过轨方式、里程表等,施工单位负责管线材料的预设,相关专业确认后浇筑道床混凝土,如苏州、沈阳地铁等；

(3)设计阶段相关专业沟通,施工时铺轨单位提前发出铺轨计划,相关专业自己负责管线的材料、预设,确认后浇筑道床混凝土,如北京地铁等。

对于过轨管线,以上管理方式各有利弊,方式1虽然接口由专门专业统筹,但因轨旁并无专业施工队伍,实际上还是由轨道施工队伍完成过轨管线的敷设；方式3也因为部分专业无专门施工队伍,亦由轨道施工负责；方式2理论上虽然是完善的,一旦相关专业有无法穿管、排水不畅、绝缘不够的现象,会出现专业间相互推委。

2 轨道与相关专业接口的设计与协调

2.1 接口所涉及的专业

轨道工程在设计与施工阶段与诸多相关专业存在着接口,包括：线路、限界、轨旁设备、车辆、行车、结构、桥梁、路基、建筑、通信、信号、给排水、杂散电流、供电、人防、屏蔽门等。

2.2 与相关专业接口总体要求

(1)轨道施工前,应取得按规定程序批准的线路、限界、结构等及与相关专业有接口要求部分的正式施工图。

(2)相关专业施工桥面、库内检查坑预留钢筋等时,应按照轨道专业提供的预留钢筋要求实施。

(3)相关专业的过轨管线、过轨预留、预埋要求应与轨道专业沟通,并征得轨道专业认可。

(4)铺轨施工前应及时与各相关专业取得联系,避免遗漏。

(5)施工时应请相关专业对预留、预埋位置、尺寸确认后,再浇筑道床混凝土。

(6)相关专业不得在钢轨上焊接施工,在钢轨上钻孔必须经过轨道专业同意,并按轨道专业提出的要求实施。

(7)相关专业在道床范围预留沟槽应与轨道专业进行沟通,施工单位应严格按照轨道专业转发的设计文件施工。

(8)相关专业过轨管线应采取符合要求的绝缘措施。

(9)预埋施工有困难的管线,应由有关专业现场及时沟通、解决。

(10)过轨管线的材料、预埋位置、管线转弯的实施、与道床钢筋绝缘的实施、管内穿铁丝、封堵管口等均应按业主的分工要求,由相关专业或由轨道施工单位负责,双方签字确认后再浇筑道床混凝土。

2.3 接口设计与施工注意事项

2.3.1 与线路专业的接口

线路专业设计应征求轨道专业对道岔号数、单渡线、交叉渡线、车挡的要求。道岔号数应以侧向最高通过速度确定；单渡线应以限界、最小夹直线要求等确定最小线间距；交叉渡线的线间距则应从方便运营管理角度考虑；正线车挡的安装位置一般不应设于小于或等于1 000 m半径的曲线上。

轨道专业应及时审查线路图的可行性、合理性。道岔号数应满足行车和信号专业的要求,特别是列车侧向过岔信号反应是否有“迟滞”,出现“超速”现象并注意核查曲线是否进入车站及进入长度。

2.3.2 与限界专业的接口

限界专业应提出线间距的最小允许值和线路标志的设置位置。

2.3.3 与车辆专业的接口

车辆类型是轨道专业的设计基础,钢轨、轨底坡、轨道强度、轨距及轨距加宽、道岔结构等都是依据车辆的相关资料设计的。因此,轨道专业应积极与车辆专业人员积极沟通,收集车辆类型、轴重、轴距、定距、速度、转向架及轮对(踏面类型、尺寸、轮背距、轮缘厚、踏面允许磨耗厚度、轮缘允许磨耗、车轮硬度)等资料。

2.3.4 与行车专业的接口

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。

2.3.5 与桥梁专业的接口

(1)无缝线路的纵向水平力(伸缩力、挠曲力)由轨道专业负责计算,因此桥梁专业设计人员应尽可能向轨道设计提供准确的梁跨布置、支墩刚度等资料。

(2)轨道专业应向桥梁专业提出道岔区(含钢轨伸缩调节器)所处梁跨的长度要求。

(3)高架线采用短枕式整体道床地段,一般每个道床块的名义长度为6.25 m或6 m。在距梁端1.8 m左右一般有泄水孔,对应位置道床应留出过水通道。在高架车站两端一般有电缆过轨,该部分道床块的长度需减短至3.125 m左右,方便电缆利用道床缝过轨。

(4)为加强道床混凝土与梁面的联结,梁顶面需由桥梁专业预埋竖向道床联结筋。道床混凝土浇筑前,应先将竖向钢筋钩扶正,相碰或距离较近的钢筋之间应设置塑料套管等绝缘措施,并将道床范围外的及位于两道床块缝隙间的竖向钢筋钩剔除。若预埋钢筋钩的埋设有偏差,妨碍轨枕铺设,可采取弯折等适当措施处理,保证轨枕正常就位。道床范围内预埋竖向钢筋钩缺失较多地段,应采取后植筋方式进行补充。

(5)高架桥段道床分块设置,道床块之间应设横向缝,以利于桥面排水,桥面防水层及排水坡应在道床达到设计强度之后进行施工。在梁端横梁位置,短轨枕间距按正常设置受限时,应及时与设计单位联系,必要时在横梁上锚固套管,取消短轨枕。

2.3.6 与结构专业的接口

(1)盾构区间,在车站两端设置有盾构井,以方便盾构机的掉头；部分车站的线路设计为平坡,采取车站底板倾斜的方式保证排水,导致车站段部分轨道结构高度近1 m,如果结构专业没有回填,会出现铺轨单位混凝土工程量的亏损。轨道设计应注意与结构专业沟通,结构专业如果不回填,应将该部分工程量纳入轨道专业。

(2)不同隧道地段的轨道结构形式基本一致,仅道床宽度及高度需随隧道类型的不同而设置,隧道结构不应侵入轨道结构范围。对双(多)线马蹄形、矩形等隧道,应按要求将隧底混凝土填充至轨道结构所需高度。

(3)隧道变形缝处,道床变形缝应结合隧道变形缝设置,遇变形缝时应调整短轨枕间距。道岔区不应有隧道变形缝,避不开时,变形缝不应位于道岔转辙器、辙叉及护轨范围内。

2.3.7 与路基(含站场库内、库外线)的接口

(1)基础沉降是轨道结构设计中应重点考虑的因素,设计前必需取得基础的最大沉降值或由轨道专业提出沉降要求。

(2)出入线(地面部分)、试车线及库外线一般均采用碎石道床,其路基部分应由站场专业进行处理。施工前应检查各过渡段的轨道结构高度、路基密实度是否符合要求。

(3)整体道床与碎石道床过渡段的轨道高度不同,施工该处时应先按设计施工至要求的轨道高度,再按要求进行基底处理。

2.3.8 与排水专业的设计接口

(1)设计阶段,轨道专业应核对全线泵房里程与线路最低点的位置关系,不满足排水要求时,及时向排水、线路专业提出修改要求。

(2)轨道施工时如存在线路最低点与泵房位置不重合的情况,需按要求设置反坡排水,反坡坡度不应小于1‰,无法设置时,协调轨道、线路、排水等专业解决。

(3)采用双侧水沟的盾构地段,在超高值较大的曲线地段应设计中心水沟作为备用方案,如果结构施工误差较小,水沟断面可以满足排水要求,该方案不采用。

(4)地下及地面线,尤其是盾构地段,受结构限制和施工误差影响,部分道床水沟需延伸至隧道壁；在道床集水坑、伸缩缝处的道床与结构衔接处,均应做好防水处理,建议施工单位采用弹性防水材料——聚合物水泥防水砂浆。要求防水砂浆涂抹宽度为各衔接处两侧各宽100 mm,防水层厚1.2 mm。涂抹防水材料之前,应采用高压水或高压风清洁基面,保证基面无杂物、油污、灰尘及明水。

2.3.9 与人防专业的接口

轨道设计应向人防专业提出道岔区不设置人防门的要求；提出门槛宽度、门槛与钢轨的绝缘要求；审核水沟过人防门方案的合理性。部分地铁因门槛过宽、造成布置轨枕困难,此时需向人防专业提出在门槛预设尼龙套管的要求。

2.3.10 与防迷流专业的接口

(1)轨道设计应向防迷流专业落实排流钢筋的最小截面积、排流端子的施工要求等。

(2)整体道床内结构钢筋兼作杂散电流主排流网。应按防迷流专业的要求进行钢筋网的焊接,每个结构段道床纵向结构钢筋应电气连接,如钢筋有搭接,必须进行搭接焊,焊接长度不应小于钢筋直径的5倍,焊缝高度不小于6 mm。每隔5 m左右将一横向钢筋与所有与之交叉的纵向钢筋焊接。在整体道床结构段两侧端头部引出测防端子,测防端子为50 mm×8 mm镀锌扁钢(铜)制作,与防迷流专业落实测防端子打孔要求。

2.3.11 与信号专业的设计接口

(1)应向信号专业落实信号反应“迟滞”,出现“超速”现象的具体差值,以检算道岔侧向容许通过速度是否满足折返要求。

(2)道岔转辙装置属于信号设备,因此信号专业应对转换按分动或联动设计进行确认，并提供道岔尖轨、基本轨的钻孔位置及要求。

(3)信号专业应落实信号系统对钢轨绝缘的要求,并明确钢轨绝缘节位置的允许调整范围。若采用普通绝缘接头,则由信号专业负责采购及安装,若采用胶接绝缘接头,则由轨道专业负责采购及安装。无缝线路、道岔绝缘结应采用胶接绝缘接头,车场线道岔可采用普通绝缘接头,道岔钢轨接头轨缝按8 mm设计,施工时应注意轨端绝缘厚度。

(4)由于信号设备的订货往往迟滞于轨道的施工图设计,转辙机坑范围的要求不能及时提出,需要后期变更,因此轨道专业进行施工图设计交底时对此应重点说明,避免返工。

(5)若信号专业在道床范围内设置有应答器等设备,施工前应征求轨道专业意见,并应请信号专业确认。

(6)信号专业应提供警冲标的设置数量及设置原则,轨道专业根据限界要求提出警冲标的最小设置距离,再由信号专业根据信号机的位置等要求提出具体安装位置。

2.3.12 与轨道附属设备的接口

(1)轨道专业负责停车标、警冲标的施工,但具体安装位置由信号专业提供。

(2)轨道专业应注意与站场专业确定各道口的设计分界,明确荷载要求、维修设备与轨道的接口等。

(3)如果车辆不带有钢轨涂油装置,轨道专业在小半径曲线地段有可能设置钢轨涂油器,因此需向供电专业提供设置位置及用电负荷的要求。

2.3.13 相关专业在钢轨上钻孔的要求

(1)相关专业需在钢轨钻孔安装设备的,应向轨道专业明确钻孔位置和要求,由轨道专业负责配合施工。

(2)供电、信号等专业若需要采用轨连线与钢轨进行连接,推荐采用塞钉法,在钢轨轨腰钻孔的直径不应大于25 mm,孔中心间距不应小于150 mm。

2.3.14 库内整体道床与结构的接口

(1)库内一般地段整体道床下有400 mm厚的基础处理层,若结构专业施工,必须满足轨道专业的要求。

(2)立柱式检查坑处结构高度为500 mm,目前有由结构专业施工或由结构施工至轨道结构高度,留出钢筋头,轨道施工500 mm范围道床两种工法。若由结构施工应注意由轨道专业提前架轨并对施工精度进行交底。若由轨道施工,则可以保证精度,但立柱侧面留有衔接缝,不美观。

2.3.15 与工艺专业的接口

库内维修设备定货后,工艺专业才能提出比较详细的接口资料,而铺轨则早于设备定货,铺轨时应与工艺专业协商预留接口。与不落轮镟、列车升高设备、移车台等接口,可预留一定长度的钢轨深入基坑。与洗车机的接口,应落实走行轨及走行轨扣件的施工范围。

2.3.16 与相关专业过轨管线的接口

前言已述,该内容是设计阶段的重要接口,最简单的方法是由相关专业自己负责材料、过轨方式、敷设,轨道专业只负责核对是否满足道床结构要求；核对、协调相关专业过轨管线设置里程处不发生矛盾,浇筑道床混凝土。缺点是管理复杂,管线冲突时需现场协调解决。

轨道专业应向相关专业发出对过轨管线预埋联系单,并附标准道床断面图。联系单的主要内容应包括：

(1)要求相关专业以表格的形式提供过轨里程(写明线路图版本,线路图更新后应随之更新)、材料、规格(含外径、长度、有弯头时的角度等)、预埋要求(管间粘接、焊接、插接等要求)及设计过轨方式,并提供详细的材料数量表。

(2)说明轨枕空挡处允许埋设的过轨管线外径及数量,要求管线应从道床上、下层钢筋之间穿过,管线过轨时不得切断道床纵向钢筋。大于一定直径的过轨管线应协调在结构中过轨。

(3)说明在采用钢弹簧浮置板道床地段不能有过轨管线,需要有过轨管线的专业请与结构专业协调过轨设计。

(4)过轨管线应提出允许的里程误差。

(5)需强调在轨道施工单位浇筑道床混凝土前,各相关专业应到位检查敷设管线,双方签字确认无误后,方可浇筑道床混凝土。

碎石道床地段的过轨管线应埋设在路基内,一般在直径小于(含套管保护层)50 mm并采取套管防护时,允许在路基上表面的碎石道床地段过轨,但应与轨道专业沟通,施工单位记录并移交业主。

3 建议

接口管理不是一家单位的责任,需要相关专业的积极配合,及时、准确地向接口实施单位提供资料。笔者根据负责的几条城市地铁建设的经验，有以下建议：

(1)铺轨前,轨道施工单位应取得按规定程序批准的线路、限界、结构、站场、路基、工艺、排水、防迷流、通信信号等与轨道有接口要求的相关专业正式施工图或资料,业主及总体院应予以支持及帮助。

(2)业主应派出管理者代表或由总体院代管,出现需要接口协调时,有权召集相关专业到位现场处理问题。

(3)设计交底文件同属于施工图设计范围,应将与相关专业设计接口、施工注意事项纳入重点,也应向总体院提出相关专业向铺轨单位进行技术交底的要求。

(4)业主或总体院应将过轨管线的实施进行明确,建议由轨道专业统筹,相关专业按轨道专业的要求提供资料,经轨道专业与相关专业协调、沟通后形成《过轨管线综合图》。但铺轨单位应提前发出铺轨计划,由管理者代表通知相关专业,各方签字无误后方可浇筑道床混凝土,避免遗漏或返工。

参考文献：

[1]GB50517—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]TB10082—2005，铁路轨道设计规范[S].

[4]TB10007—2006，铁路信号设计规范[S].