天水至平凉线莲花台车站整体道床设计

莫荣韩（兰州铁道设计院有限公司 线路运输所，甘肃 兰州　730000）

天水至平凉线莲花台车站整体道床设计

莫荣韩
（兰州铁道设计院有限公司 线路运输所，甘肃 兰州730000）

莲花台车站是天水至平凉铁路线上的一处会让站，车站两端咽喉位于隧道内，中部位于桥上，而隧道内车站道岔区整体道床设计国内尚无工程先例；同时，桥隧过渡段轨道结构及加固处理措施具有一定代表性。本文结合相关规范、新型道岔的研制及工程实际，提出了莲花台车站铺设CRTSⅠ型双块式无砟轨道的设计方案与相应的施工方案。

天（水）平（凉）铁路；会让站；整体道床；设计

1　工程概况

莲花台车站是天水至平凉线上的一处会让站，车站位于关山及六盘山中间的麻庵乡西北侧麻庵河河沟范围，关山隧道出口和六盘山隧道进口里程分别为D1K83+459和D1K83+492，车站两端伸入两隧道内并于隧道内设置岔区，车站中部位于两隧道之间的1-18 m钢筋混凝土刚构桥上。莲花台车站共有2股道（含1条正线），另有安全线1条，道岔3组。

2　莲花台车站整体道床设计

2.1关山及六盘山隧道内道床方案

关山及六盘山隧道间线路露头较短，且为桥梁，为避免后期运营维修成本增加，两隧道及麻庵河桥范围内宜采用结构稳定类型相同的无砟轨道结构。目前国内外技术成熟的无砟轨道结构形式有板式轨道、双块式无砟轨道和弹性支承块式无砟轨道等。结合天水至平凉线速度目标值较低且以煤炭运输为主的特点，板式轨道因投资较高而不宜在本线采用，而运煤过程中煤渣及煤内含水将会对弹性支承块橡胶套靴寿命及整体性造成不利影响，即容易引起结构污染、老化和支承块松动；设计推荐关山及六盘山隧道（含两隧道间麻庵河桥）采用双块式无砟轨道。国内适用于本线的双块式无砟轨道主要有CRTSⅠ型及CRTSⅡ型。两者的主要区别有两方面：其一是Ⅰ型无砟轨道双块式轨枕的钢筋桁架不外露，其二是Ⅰ型无砟轨道采用混凝土轨道板浇筑与双块式轨枕安装同时进行的施工工艺，而Ⅱ型无砟轨道采用先灌注轨道板混凝土，后将双块式轨枕安装就位的施工工艺，对专用施工设备的加工、操作、保养及维护要求较严格［1］。从简化施工的角度考虑，天水至平凉线采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道。CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构由下部支承结构、道床板、轨枕、钢轨及扣件系统组成。其结构具有稳定性高、刚度均匀性好、结构耐久性强、维修工作量少、结构高度低、荷载小和道床整洁美观等优点。

2011年3月铁路总公司工程设计鉴定中心下发了《关于新建天水至平凉铁路特长隧道无砟轨道结构型式的批复》（铁鉴函［2011］203号），批复中对长隧道内整体道床部分的批复意见为：同意长度＞6 km的唐杨隧道及关山隧道进口至六盘山隧道出口铺设CRTSⅠ型双块式无砟轨道；关山隧道和六盘山隧道之间的莲花台车站亦铺设无砟轨道。即同意我院提出的长隧道采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道的设计方案。

2.2莲花台车站整体道床设计

根据现阶段国内无砟轨道建设发展现状，隧道内铺设无砟轨道已具备相对成熟的设计和施工经验，但本工程具有其特殊性，车站（2股道、3组道岔）位于两隧一桥内（上），且道岔区设置于隧道内，给无砟轨道的设计和施工带来了一定困难（目前国内还没有类似工程实例），故设计的特殊性和难度大大增加。针对这一现状，拟定了莲花台车站范围内轨道设计方案如下：与关山及六盘山隧道一致，莲花台车站范围内均按双块式无砟轨道进行设计，道岔区整体道床方案为将道岔按轨道板单元浇注在隧道仰拱上，与两端整体道床连接。

2.2.1道岔选型

本线是以运煤为主的铁路，设计行车速度为120 km/h，正线道岔型号以12号为宜［2］，而2011年3 月29日铁路总公司《关于新建天水至平凉铁路特长隧道无砟轨道结构型式的批复》下发之时，国内可用于无砟轨道上的60 kg/m钢轨12号道岔的型号仅有SYC0501。它是铁道第二勘察设计院，在重庆枢纽遂渝引入工程无砟轨道综合试验段蔡家站为解决道岔在整体道床上这一问题，与山海关桥梁厂联合研发的一组可动心轨道岔；该道岔直向通过速度为200 km/h，如果莲花台车站道岔采用该型号道岔，则稍显浪费。同时，SYC0501道岔电液转辙机须安装在轨道外侧，且要求最外侧钢轨至隧道边墙的距离需＞2.5 m，由此则会带来道岔区隧道断面的加宽问题。鉴于以上原因，从节省投资及与天水至平凉线速度目标值匹配的角度出发，设计单位向铁路总公司建议研制新型12号无砟道岔。

2.2.2新型12号无砟道岔

鉴于天水至平凉线急需12号无砟道岔上道铺设的情况，中国铁路总公司就此立项，委托中国铁道科学研究院铁道建筑研究所（以下简称铁科研）开展“客货共线铁路12号无砟道岔”的研发工作。

铁科研经固定型辙叉和可动心轨辙叉选型研究、道岔线型设计与结构优化、扣件系统设计研究、无砟岔枕设计研究、道岔关键部件的室内试验、道岔工厂试制、现场测试和评估等全系统的研究之后，推出了适用于客货共线铁路60 kg/m钢轨12号可动心轨单开道岔，图号研线1505［3］。

值得说明的是，在无砟岔枕的设计研究中，铁科研对比了普通长岔枕埋入式无砟轨道及类双块式岔枕埋入式无砟轨道两种结构形式。其中普通长岔枕埋入式无砟轨道沿用一般道岔轨枕，施工时容易出现轨排上浮，造成岔枕与现浇道床之间出现离缝松动现象；而类双块式岔枕因有桁架钢筋连接道床板，轨道整体结构及稳定性得到了较大改善。因此研线1505岔枕采用类双块式岔枕（图1）。

图1　无砟岔枕示意（单位：mm）

2.2.3莲花台车站无砟轨道设计

结合定型后的无砟道岔（研线1505），我院开展了莲花台车站无砟轨道设计。该设计由3部分组成：隧道内非岔区部分、麻庵河桥上、隧道内岔区部分，同时处理好岔区与非岔区、桥与隧的过渡。

1）隧道内非岔区部分无砟轨道设计

隧道内非岔区部分无砟轨道道床板采用C40钢筋混凝土结构连续浇注于隧道仰拱上，宽2.8 m，轨下截面厚258 mm［4］，直线地段道床板顶面设置2%的横向人字形排水坡，曲线地段道床板设面向曲线内侧的单向2%排水坡。雨水汇集方式为双线地段隧道中部设集水槽，沿线路方向每隔4.55 m布置一处泄水孔（泄水孔左右间隔布置），通向相应侧隧道排水沟，曲线地段加设内侧泄水孔。泄水孔采用预埋PVC管方式设置，管径50 mm。双块式轨枕在道床板浇筑时埋入铺设。隧道内非岔区部分无砟轨道横断面如图2所示。

2）麻庵河桥上无砟轨道设计

麻庵河桥上无砟轨道位于半径1 200 m的曲线范围，先于桥面上铺设C40混凝土垫层，拉毛后架设整体道床道床板钢筋，吊装双块式轨枕，再浇筑道床板混凝土。为加强道床板与桥的连接，在全桥范围预埋φ25的锚固螺纹钢筋（预埋钢筋在该桥施工时施作），排间距1.30 m，每排5根，预埋的螺纹钢筋与此段范围内的道床板、桥梁顶板纵横向钢筋应错开布置。排水设计为桥中部设泄水孔（预埋PVC管）。桥上无砟轨道横断面如图3所示。

3）隧道内岔区部分无砟轨道设计

莲花台车站共设有3组道岔，其中①，③组道岔衔接形成单渡线，②组道岔为单开道岔。

道岔区道床板采用单元板块设计，即单开道岔按一个单元板块、单渡线按一个单元板块设计。

单开道岔道床板设计起点为岔头轨缝中心向外2根轨枕（1.2 m），终点为岔后轨缝中心向外4根轨枕（2.6 m），终点的选择主要考虑岔后直股与侧股无砟轨道道床板是否具备分开施作条件。道床板厚度为380 mm，纵横向均配置双层钢筋，其中纵向钢筋直径为φ12 mm，横向钢筋直径为φ16 mm。道床板顶面自中心向两侧设2%的横向人字形排水坡。无砟岔枕在道床板浇筑时埋入铺设。隧道内岔区单开道岔无砟轨道示意如图4。

图2　隧道内非岔区部分无砟轨道横断面示意

图3　桥上无砟轨道1/2横断面示意（单位：mm）

单渡线道岔道床板（图5）设计起点为岔头轨缝中心向外2根轨枕（1.2 m），终点为直股方向岔枕后7根轨枕（4.2 m），侧股方向两道岔连成一体。道床板厚380 mm，纵横向均配置双层钢筋，其中纵向钢筋直径为φ12 mm，横向钢筋直径为φ16 mm。道床板顶面自中心向两侧设2%的横向人字形排水坡。无砟岔枕在道床板浇筑时埋入铺设。

2.2.4无砟轨道过渡段设计

莲花台车站位于两隧一桥上，需处理好岔区与非岔区的过渡、桥隧过渡、轨道结构与基础的连接等问题，以实现轨道结构刚度的平稳过渡、整体稳定性和减少轮轨作用带来的道床损害，最终保证列车运行的平稳及延长轨道整体使用寿命。

1）岔区与非岔区的过渡

图4　单开道岔无砟轨道示意（单位：mm）

岔区与非岔区整体道床均铺设于隧道仰拱上，两者基础类型一致，因此过渡无需特殊处理。但岔区与非岔区衔接处仍为轨道结构的薄弱环节，因此，设计采取岔头及岔尾轨缝中心均置于道岔区整体道床范围内，另在衔接处前后分别设置 10排，横向每排4根φ25 mm钢筋锚栓（如图6所示）贯穿道床板至隧道仰拱，以加强道床板与其基础的衔接，提高轨道结构的稳定性。

图5　单渡线无砟轨道道床板布置示意

2）桥隧过渡段的设计

关山隧道出口至麻庵河桥间有一段长12 m的路基过渡段，因该过渡段较短，无法同时施作路隧过渡及路桥过渡，故设计采用延伸隧道仰拱至桥头，以实现轨下隧道-路基-桥梁基础的基本统一，再于其上铺设整体道床（图7）。另麻庵河桥桥尾与六盘山隧道已经连上，基础刚度基本一致，可不考虑基础过渡。

图6　道床板与基础连接锚栓布置示意

图7　桥隧过渡段整体道床布置（长度：mm）

因麻庵河桥上亦铺设无砟轨道，同时桥上需铺设护轮轨，而隧道进口处向内5.2 m需加强，所以设计时将关山和六盘山隧道进口5.2 m范围、关山隧道与麻庵河间12 m的路基、麻庵河桥4部分进行统一设计。道床板采用C40钢筋混凝土，宽2.8 m，轨下截面厚258 mm，道床板设面向曲线内侧的单向2%排水坡。轨枕采用双块式轨枕（肆轨-0803-2带辅助轨），辅助轨采用50 kg/m钢轨。同时为加强道床板与基础的连接，桥上预埋φ25的锚固螺纹钢筋，非桥部分均设置φ25螺纹钢筋锚栓。另考虑到不同结构间存在不均匀沉降等问题，12 m的路基过渡段、麻庵河桥2部分整体道岔按单元板块设计，留有伸缩缝（图7）。

3　整体道床施工

目前，我国在无砟轨道的铺设上已经具备较为成熟的经验，CRTSⅠ型无砟轨道施工的方法主要有工具轨法及轨排框架法，因轨排框架法对施工机具的要求和成本较高［5］，且天水至平凉线隧道断面设计为小断面隧道，无法采用大型机械设备，因此CRTSⅠ型双块式无砟轨道的施工采用工具轨法。

莲花台车站无砟轨道施工难点在于车站位于山区，物料运输条件差；施工中因道岔尺寸大、施工空间窄，在隧道内组装道岔及轨排、支立模板等作业困难。为此，在物料运输上采用自关山隧道天水端材料厂往车站方向运输的方案，同时对隧道内间距110 m的大避车洞或辅助坑道进行扩大，作为运输车辆的调头、会车地点，以节省运料时间。对隧道内道岔及轨排的组装、模板支立等作业进行精细化管理，制定详细的步骤，确保施工中不破坏已施工完成的隧道水沟及电缆槽等。

4　结语

本文着重论述了天水至平凉线莲花台车站无砟轨道的设计方案。因普速铁路隧道内设车站并铺设无砟轨道在国内尚无工程实例，本工程的顺利实施将会为以后类似工程的设计及施工提供借鉴。

［1］吴大勇.高速铁路无砟轨道施工的质量控制方法研究［D］.北京：中国科学院大学（工程管理与信息技术学院），2014.

［2］铁道第四勘察设计院.铁路工程设计及技术手册：站场及枢纽［M］.北京：中国铁道出版社，2006.

［3］中国铁道科学研究院.客货共线铁路12号无砟道岔设计报告［R］.北京：中国铁道科学研究院，2015.

［4］铁道部经济规划研究院.高速铁路CRTSⅠ型双块式无砟轨道隧道地段通用参考图［Z］.北京：铁道部经济规划研究院，2011.

［5］王红亮.隧道内CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排框架法施工工艺［J］.铁道建筑，2012（4）：81-84.

（责任审编孟庆伶）

Design on Monolithic Track Bed of Lianhuatai Station in Tianshui-Pingliang Railway

MO Ronghan
（Track and Transportation Institute，Lanzhou Railway Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Lanzhou Gansu 730000，China）

Lianhuatai station is one passing station in T ianshui-Pingliang railway，both ends of the station are located in the tunnel and the middle part of the station lies on a bridge，and there is no domestic engineering precedent for the monolithic track bed design of station's turnout area inside the tunnel.T he track structure of bridge and tunnel transition area and reinforcement measures are representative in China.By combing with the relevant specification，new pattern turnout development and engineering practice，the design and corresponding construction scheme for Lianhuatai station which laid CRT SⅠ double-block ballastless track were presented in this paper.

T ianshui-Pingliang railway；Passing station；M onolithic track bed；Design

莫荣韩（1982— ），男，工程师。

U213.2+41

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.07.29

1003-1995（2016）07-0118-05

2016-01-19；

2016-04-20