城市轨道交通调线调坡方法研究

刘 铮

城市轨道交通调线调坡设计，是在土建（车站主体、区间盾构或明挖段）施工完成后，根据实测结构横断面测量数据，对施工中的差、错、漏及误差进行线路平、纵断面的调整，以减少误差，达到合理的设计要求，满足设备的限界要求［1－3］。调线调坡作为整个城市轨道交通设计过程中的一个中间环节，提供了稳定的线路设计资料，将为后续的轨道综合图设计、牵引计算、信号系统设计、接触网等设计提供依据。

1 调线调坡产生的原因

因施工所引用水准点沉降或三角点平面数据引用错误，导致施工标高比设计标高低或平面产生偏差。施工过程中把曲线段线路中心线当做隧道中心线，或未及时调整隧道掘进姿态导致平面产生偏差。因所经土层疏松及盾构机自身重力原因，导致出现沉降。总体来说，施工控制点数据引用错误、地质条件较差、施工人员主观出错、施工机械出现故障是调线调坡产生的常见原因。故在施工过程中，应及时对所引用水准点及三角点数据进行复核，保证所引用数据的准确性，碰到地质条件差的地段，应采取相应加固措施调整盾构机掘进姿态，以尽量避免竖向沉降及平面偏差。

2 调线调坡测量

2.1 中线测量

测量基准线：以施工图的设计线路中心线为测量基准线，而非隧道中心线。

2.2 结构断面测量

长沙市轨道交通2号线隧道结构断面有矩形断面、马蹄形断面及圆形断面等多种形式，其中盾构区间基本为圆形隧道断面形式，直线段盾构断面建筑限界尺寸为5.2 m，实际盾构内径为5.4 m，整体外扩0.1 m，以为调线调坡设计预留空间［4］。

（1）测量间距。直线段每隔6 m、曲线段每隔5 m测量一个断面；曲线的起点、缓圆点、中点、圆缓点和终点，对联络线通道、人防门（防淹门）门框两端、车站屏蔽门两端点、配线范围内的中隔墙和立柱等断面突变处及施工偏差较大段须加测断面；在道岔区根据限界要求需加测断面［5］。

（2）测点位置。横断面根据设备安装的最不利位置选择测点，根据地铁区间所安装设备的位置，测点为地铁列车运行过程中限界最容易倾限之处，不论是区间矩形隧道、马蹄形隧道、圆形隧道，还是车站矩形隧道，所需测量的断面点位见图1，共计10个测点，以圆形隧道（盾构基本为圆形隧道，调线调坡基本在盾构区间）为图例，介绍测点位置，见图1。

（1）结构顶、底点高程，用于调坡设计。

（2）结构中心左右横距、高程，对应结构断面左中1和右中1，用于平面调整。

（3）设计轨面标高处左右横距、高程，对应结构断面左下和右下，用于电缆支架处限界检查。

（4）疏散平台处左右横距、高程，对应结构断面左中2和右中2，用于疏散平台处限界检查。

（5）强弱电缆支架处左右横距、高程，对应结构断面左上和右上，用于电缆支架处限界检查。

图1 横断面测点位置图（单位：mm）

2.3 测量成果

由于结构断面测量数据繁多，为方便测量及测量结果分析，测量成果表格式见表1。

表1 测量成果表

3 调线设计

调线设计主要根据结构断面测量中的左中1和右中1处的数据，其流程见图2。

图2 调线设计流程图

根据实测结构横断面左中1和右中1两个测点的左、右横距，可计算实测线路中心距设计线路中心偏移量（左－右＋）。

（1）实测隧道中心距设计线路中心偏移量＝（（实测左横距－理论左横距）－（实测右横距－理论右横距））／2＝（实测左横距－实测右横距）／2。

（2）实测线路中心距设计线路中心偏移量＝实测隧道中心距设计线路中心偏移量－曲线隧道水平偏移量。

直线地段，隧道中心线和线路中心线重合；曲线地段，隧道中心线向曲线内侧有偏移量

式中：D为曲线地段隧道中心线对线路中心线内侧的水平偏移量；h0为隧道中心至轨面的距离；h为曲线地段轨道超高值。

曲线地段隧道偏移量与轨道超高值和隧道中心至轨面的距离有关，圆曲线内为固定值，直线地段不设偏移量，在缓和曲线段偏移量线性过渡，通过直线内插法计算得出。

（3）根据实测结构横断面里程桩号及该横断面对应的实测线路中心距设计线路中心偏移量，计算实测线路中心X，Y坐标。

（4）根据线路中心X，Y坐标，在cad中连成pl线，根据限界要求，绘制线路中心线调整目标范围，并在此目标范围进行调线设计。

（5）实测线路中心与调线后线路中心偏移量。根据实测线路中心X，Y坐标数据反算得到实测线路中心与调线后线路中心偏移量，以复核调线后是否满足限界要求。若不满足，则重复步骤4。

（6）调线设计表格格式见表2。

表2 调线设计表

4 调坡设计

调坡设计主要根据顶点、底点的测量数据，其流程见图3。

图3 调坡设计流程图

根据结构断面顶点、底点高程可推算实测隧道中心与设计隧道中心竖向偏移量（－表示结构下沉，＋表示结构上浮）。

（1）实测隧道中心与设计隧道中心竖向偏移量＝（（顶点高程－底点高程）－（H－L））／2。其中H为理论轨面与结构顶点距离，L为理论轨面与结构底点距离，H＝5.4－L。

（2）计算实测隧道中心对应的轨面标高。实测隧道中心对应的轨面标高＝竖向偏移量＋设计轨面标高。

（3）根据轨道、接触网等专业要求，绘制纵断面调整目标范围，并在此调整目标范围进行调坡设计。

（4）计算实测隧道中心与调坡后设计隧道中心竖向偏移量，以复核调坡后是否满足接触网及轨道设计要求。

（5）调坡设计表格见表3。

表3 调坡设计表

5 案例分析

以长沙市轨道交通2号线一期工程溁湾镇站至橘子洲站段右线区间为例进行调线调坡设计。

（1）调线设计。根据测量数据分析，实测线路中心距设计线路中心水平偏移量在YDK5＋042.463～YDK5＋193.226，YDK5＋378.592里程范围段超限，最大偏移量（右偏）达到0.181 m，经对该段线路进行调线设计，线路水平偏移量基本在0.1 m以内，满足限界等专业设计要求。

（2）调坡设计。根据测量数据分析，实测隧道中心上浮量在YDK4＋567.99～YDK4＋577，YDK 5＋102.775～YDK 5＋132.941，YDK 5＋157.043里程范围内超限，最大上浮量达0.148 m。为尽量减小橡胶隔振垫减振道床地段（YDK4＋450.9～YDK4＋730）竖向偏移量（轨道要求上浮量不超过0.07 m），对此段线路进行了调坡设计。

调坡后，普通道床地段实测隧道中心相对设计隧道中心的上浮量均不超限，橡胶隔振垫减振道床地段实测隧道中心相对设计隧道中心的上浮量基本在0.07 m以内，满足轨道、接触网等专业设计要求。

调线调坡计算表格部分数据见表4。

表4 溁湾镇站至橘子洲站段右线区间调线调坡计算表 m

6 调线调坡设计应注意的问题

（1）局部调整线路平面可采取改变曲线半径、改变曲线缓长、增加曲线、移动交点等措施，其中尽量不要减小缓长，以免降低线路标准，影响行车速度。调线设计曲线半径不宜低于最小曲线半径，曲线、夹直线长度需满足最小规范要求［6－7］。调坡设计坡段不宜过小，一般不小于200 m，困难条件不宜小于一列车长。

（2）地铁纵断面设计提倡节能坡，即出站下坡，进站上坡，且竖曲线不能侵入有效站台［8－9］，但在区间隧道结构出现下沉的情况，变坡点需向车站内移动以进行调坡设计时，对纵断面设计建议竖曲线端点距离车站有效站台端预留10 m的富余量，这样既满足动力坡需要，又能满足可能的调线调坡需要。

（3）设计平面和纵断面时，设计值不要和规范要求的最小值过于接近，比如夹直线长度、圆曲线长度等，应留有余地，方便调线调坡。

（4）在调线调坡困难的地段，可通过其他措施或者进行特殊设计以满足限界要求。

①当接触网净空不满足要求，接触网支柱可避开此里程安装以满足接触网净空要求。②当轨道上浮超限时，轨道可由两侧水沟改成中心水沟特殊设计，尤其是在钢弹簧及隔振垫地段超限时，需要轨道系统通过对隔振器进行特殊处理来满足浮置板施工要求。③平面超限时，可缩短支架长度及减小疏散平台宽度。

（5）当调坡后最低点低于已施工的废水泵房处标高时，为保证排水通畅，需要对轨道进行反坡排水，但反坡排水长度不宜过长。

（6）线路调线调坡的目的是为了满足轨道结构高度、接触网安装净空及疏散平台、强弱电缆支架等限界要求，单纯从平面上检算水平偏移量、纵断面上检算竖向偏移量，并不能准确判断是否超限，需要注意平面和竖向偏移量的叠加效果。

［1］ 孟凡铁.深圳地铁调线调坡技术研究［J］.铁道标准设计，2004（3），54－56.

［2］ 杜胜品，孔建益，熊 玲.城市轨道交通线网规划方案评价指标体系研究［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2003（6）：841－894.

［3］ 郭俊义.调线调坡设计以及对线路设计的启示［J］.都市快轨交通，2011（5）：31－33.

［4］ CJJ96－2003地铁限界标准［S］.北京：中国建筑工业出版社，2003.

［5］ GB50308－1999地下铁道轻轨交通工程测量规范［S］.北京：中国计划出版社，1999.

［6］ GB50157－2003地铁设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2003.

［7］ 欧阳全裕.地铁轻轨线路设计［M］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［8］ 施仲衡.地下铁道设计与施工［M］.西安：陕西科学技术出版社，2002.

［9］ 毛保华.城市轨道交通［M］.北京：科学出版社，2001.