调线调坡设计以及对线路设计的启示

都市快轨交通・第２４卷第５期２０１１年１０月　快轨论坛．．Ｉ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—６０７３．２０１１．０５．００９　调线调坡设计以及对线路设计的启示　郭俊义　（北京城建设计研究总院有限责任公司　北京１０００３７）　对测量中的控制点引入、测量精度、测点间距、不同的　结构断面型式对应的断面测点位置等，进行了详细的　规定。这些断面型式主要包括：矩形隧道、圆形隧道、　地下岛式站台、ｕ型槽结构、双线马蹄形隧道、双线高　架桥面、高架侧式站台车站等类型。对不同断面型式　绘制了测点图和制定了针对每种类型的固定表格　（Ｅｘｃｅｌ格式）。竣工测量的成果一方面用于线路调线　调坡，另一方面用于限界检查，设备安装、工程验　收等。　１调线调坡设计　地铁线路调线调坡设计，是在结构主体如车站主　体、区间盾构或明挖段施工完成后，根据实测断面数据　所进行的线路平面和纵断面调整设计。由于是工程地　质原因或重大工程失误造成线路重大偏离情况下的一　种挽回手段，应尽量避免。调线调坡作为整个地铁设　计过程中的一个中间环节，提供了稳定的线路设计资　３调线调坡原因　３．１　地下车站端部盾构钢环位置错误　车站端部盾构钢环是盾构始发和接收点。施工中　主要出现两种错误：一是平面位置错误，二是竖向位置　错误。平面错误主要原因是：如果该段为曲线段，由于　曲线外轨超高的影响，隧道中心线与线路中心线之间有　一定的偏移量。部分施工单位没有经验，错误地把线路　中心线作为盾构中心线，造成错误。偏移量计算公式为　ｄ＝ｈ０ｈ／ｓ　（１）　料，将作为后续设计的依据，如轨道综合图设计、牵引　计算、信号系统设计、接触网设计等。最重要的是，经　过调线调坡设计后，稳定了轨面标高和平面位置，之后　方可进行车站站台板和轨顶风道施工。在某城市地铁　式中，ｄ为隧道中心线与线路中心线的偏移值，ｍｍ；ｈ　为外轨超高值，ｍｍ；ｈ　为隧道中心与轨面的垂向距离　１号线施工过程中，由于缺乏经验，某些车站在没有做　该项工作前就完成了站台板和轨顶风道的施工，造成　了一些返工。所以，调线调坡设计是地铁设计的一个　重要环节，必须引起重视。　由于施工中难免有这样那样的施工误差，甚至施　（对于Ｂ型车为１　８６０　ｍｍ）；ｓ为轨距，取１　５００　ｍｍ。例　如，如果超高值为４５　ｍｍ，则偏移量为５５．８　ｍｍ。为了　避免平面位置错误，线路设计人员尽量在车站范围内　采用直线，一是方便盾构始发，二是施工单位不容易出　错。另外，区间结构设计人员在施工交底时，对于曲线　段需特别强调。　工人员未理解设计意图就盲目施工，造成人为错误。　笔者结合实际工作，对于调线调坡设计过程中碰到的　对于竖向位置错误，主要原因是没有考虑竖曲线　改正值。地下车站坡度一般为２％ｅ，出站后区间一般设　些问题的解决方法进行一些总结，希望对今后的地　铁设计和施工给予帮助。　一置为动力坡。为了让动力坡起作用，变坡点应尽量靠　近车站，所以盾构钢环位置一般设在竖曲线上，如果没　２竣工测量内容　根据以往的经验，竣工测量首先制定出技术要求，　有考虑竖曲线，则会造成误差。例如，按坡度代数差　２７％ｃ，竖曲线半径Ｒ＝３　０００，则竖曲线改正值约为　０．２７　ｍ。对于竖向位置错误必须引起设计和施工人员　名称一般为《ｘｘ市地铁ｘ号线竣工测量技术要求》。　收稿日期：２０１１－１２－２７　修回日期：２０１１‘Ｏ３。１９　作者简介：郭俊义，男，高级工程师，硕士，从事新型轨道交通线路设　计理论与技术的研究，ｍｅｄｉｆｏｒｕ＠１６３　ｃｏｒｎ　高度重视，设计人员需保证设计图纸数据正确，特别是　线路专业给建筑和结构专业图纸会签时应特别注意该　ＵＲＢＡＮ　ＲＡＰＩＤ　ＡＩＲＬ　ＴＲＡＮＳＩＴ　３１　都市快轨交通・第２４卷第５期２０１１年１０月　处的标高，另外，结构设计人员在施工交底时也应强调　钢环处的标高值，施工单位更要重视该环节，避免出错。　３．２盾构施工误差　盾构施工同样会存在水平和竖向误差，产生误差　的原因主要有：盾构推进技术、地质情况复杂以及对上　部建筑物分析不清楚等。推进技术方法因施工单位缺　乏经验，特别是小半径曲线（如半径Ｒ＝３００　ｍ），难以　掌握好推进技术，产生水平向误差较大；地质复杂和上　部建筑物的影响是因为南方地区，土层含水量比较高，　抗浮问题解决不好，盾构就会产生上浮现象。另外，在　建筑物下方推进时，也容易产生低头现象。尽量避免　小半径曲线，对于下穿建筑桩群时，不宜采用最大坡度　（如３０％ｖ），而应该有一定的富余量，比如采用２５％ｏ，这　样即使产生低头现象，因推进坡度比设计坡度大，也会　有不大于限制坡度的调坡条件。　４调线调坡最大利用空问　４．１　区间盾构断面分析　根据某线Ｂ型车直线地段盾构限界资料，盾构实　际内径５．５　１ＴＩ，建筑限界直径为５．２　ｍ。施工误差、测量　误差、变误差形考虑了０．１５　ｍ（半径方向）。所以，从这　个角度分析，盾构上下左右均有０．１５　ｍ的允许误差。　４．２　关于Ａ型车和Ｂ型车　Ａ型车和Ｂ型车高度一样，均为３．８　ｍ。Ａ型车宽　度为３．０　ｍ，Ｂ型车宽度为２．８　ｍ。目前，盾构尺寸一般　为半径３．１　ｍ（直径６．２　ｍ）的圆。既然能适应Ａ型车　限界，对于Ｂ型车，则左右均有０．１　ｍ的富余量。　４．３关于轨道高度　轨道高度（竖向向下可利用空间）车站内一般为　５６０　ＩＩｌＩｎ，隧道内轨顶距离建筑限界底高度为７４０　ｍｍ，　实际也是５６０　ｍｍ高度。对于轨道高度，特殊情况下最　小可以到４２０　ｍｍ，也就是可以减少１４０　ｍｍ。所以，竖　向可以有向下１４０　ｍｍ的空间。但是，对于减振地段特　殊情况，需根据实际情况具体分析。在实际工作中，特　殊减振地段采用浮置板道床减振，结构高度可最小减　少至７００　Ｉｉｌｍ，也就是仅仅可从７４０　ｍｍ减少４０　ｍｍ。　４．４关于接触网高度　对于接触网供电方式，接触网高度（竖向向上可利　用空间）一般为距轨面４　０４０　ｍｍ，在正常情况下，轨面　至结构顶高度为４　６１０　ｍｍ。特殊情况下高度可以减　少，根据限界计算，轨面至实际结构顶最小距离可按　４　３６０　ｍｍ控制，竖向向上也有２５０　ｍｍ的调整空间，若　仅仅考虑建筑限界，向上可调整（２５０—１５０）１００　ｍｍ。　４．５综合分析　根据以上分析，左右可以有（１５０＋１００）２５０　ｍｍ的　调整误差；竖向向上有（１５０＋１００）２５０　ｍｍ的调整量；　向下均有（１５０＋１４０）２９０　ｍｍ的调整量。调线调坡设　计，就是要利用这些空间进行线路的再设计。　５调线调坡设计　１）检查每个断面的测量数据是否满足限界要求。　限界专业人员对每个断面进行分析判断，检查误差是　否在可利用空间范围之内。如果不能满足限界要求，　则将成果提交给线路专业人员，进行调线调坡设计。Ｔ　作中，如发现有些个别地段侵限，一般也不进行调线调　坡，而是通过对断面特殊处理，使得设备满足限界要求。　２）检查每个断面的测量数据是否满足轨道专业　要求。轨道专业人员对每个断面进行分析判断，检查误　差是否在可利用空间范围之内，如果不能满足轨道高　度，则将成果提交给线路专业人员，进行调线调坡设计。　３）纵断面调整（调坡设计）。为了进行纵断面调　坡设计，首先在原纵断面图中绘制实测轨顶标高线。　然后绘出纵断面调整范围线，即绘制出竖向上下可调　范围线，范围为本文４．５节中分析的可利用竖向空　间。上下各绘制一条，这样图中就绘出了３条线。调　整纵断面设计就是在满足规范的前提下，坡度线始终　在上下两条线　之间进行调整，　舞辱乎　调整后再次提交　；；；；　皇车至　线路设计数据给　每芦　＼　轨道和限界专业　人员进行复核，　＼　＼　新调整的左线＼坡度线（红色）＼：　　蔓安　坡度｝际测　　｝绿色一的　　这样反复几次直　到满足要求为止　（见图１）。　图ｌ某工程调坡设计　４）平面调整（调线设计）。为了进行平面调线设　计，首先在原平面图中绘制实测盾构中心线，再根据线　路中心线和盾构中心偏移量绘制出实测的线路中心　线。然后，绘制出左右可利用空间范围线，绘制方法是　用ＣＡＤ的ｏｆｆｓｅｔ命令，间距就是在４．５节中分析的左右　可利用的空间值，绘制后图中就有３条线。调线设计　就是在满足规范的情况下，进行反复调整，直到设计线　路中心线始终在左右两条可利用空间范围线内，就完　成了调线设计。调完后需要限界、轨道专业人员进行　再复核，若均满足规范要求，则作为最终调线调坡　成果。　６调线调坡设计软件自动化处理　由于竣工测量数据量比较大，而且数据表格有规　范的格式，适合进行软件开发，作为调线调坡辅助设计　工具，可避免人丁出错，提高设计质量和效率。图２是　作者开发的调线调坡软件用户界面，主要有　部分功　能：一是对数据进行检查，这里主要检查表中的设计数　据等；二是绘制纵断面实测线及用最小二乘法模拟坡　度线；三是绘制平面实际中心线。　具体包括：①制订标准化竣工测量表格，以便计　算能统一处理数据；②可视化数据输入、修改；③复核　测量单位提交报告中的设计数据；④给出测量的每个数　据的准许误差值，如果设计值和实测值不在该准许范围　时，将测量表格中的数据字体变为红色，进行报警；⑤对　于需要调整的线路坡度，可根据实测数据分段进行坡度　拟合，在满足限界要求的情况下，最大化减少地误差；　⑥对于需要调整平面的，将实测结构中线坐标绘制到线　路平面设计图中，根据允许误差值，绘制出可调整的范　围线，设计人　员在允许调整　■■螗啪嘲　Ｉ＾，　ｓ蚺哪Ｍ　“Ⅲ饥衄　鼢‘　峨ｌ瓣ｆ　ｌ　范围内进行平　■■Ｈ■　自　ｔ∞　‘“■，计ｌ－●＿触　　●＃）　－　斛ｌ１　…　。嘲－一州匿　‘科‘抖’　‘舡¨’岫　砸　雷础啊　苎Ｊ　面的再设计。　—ｒ　厂一　网　设计完成后，　由于里程的变　化，需重新调　：＝＿　篇器．　怒　“　”　翟　…ｓ　＾　ｒ－ｈ＿、Ｉ＿　－＿　＿　‘＿Ｉ　，　艄８　甜—　；　ｉ—１　整纵断面。调　■■　Ｈ　１　线调坡软件界　”　ｌ・　Ｉ　面见图２。　图２调线调坡软件界面　７调线调坡设计对线路设计启示　７．１　关于车站两端竖曲线位置　《地铁设计规范》里提倡纵断面设计为节能坡，也　就是出站下坡，进站上坡。车站坡度一般为２％０，相邻　一般为２５％０左右的下坡，竖曲线切点不能进入站台。那　么，切点到有效站台边距离是不是越小越好呢？未必。　因为如距离过小在某些情况下会难以进行调坡设计。　车站结构体出现上浮，车站内轨面需要整体上移，在这　种情况下，如果原竖曲线过于靠近车站，则上浮后竖曲　线切点向车站内靠拢，有可能不能满足规范要求。这　里简单进行分析，如果上移０．１５　ｉｎ。车站两端坡度若　为２５％０，则水平偏移为６　ｎｉ。因此设计时，建议竖曲线　切点距离车站有效站台端预留１０　ｉｎ的距离富余量，这　样既满足动力坡需要，又能满足可能的调线调坡需要。　７．２对于下穿建筑物　根据某施工单位推进经验，下穿建筑物时（包括下　穿建筑物桩基的情况），盾构容易“栽头”，难以控制坡　度，往往推进的比实际的坡度大，原设计坡度为２８％０，　结果实际完成的坡度为４０％０，造成调坡非常困难。所　以在这种情况下，坡度不要用到最大坡度，应采用２５％ｅ　左右的坡度，使最大限制坡度（３０％０）有一定富余量，一　旦施工误差较大，也可在满足规范情况下调线调坡。　调线调坡设计以及对线路设计的启示　７．３尽量避免“半径小曲线长”的曲线　对于缺乏经验的施工单位，在推进这类曲线时出　现误差较大，在纠偏时如果没经验会推成ｓ弯，使得线　路难以调线。对线路设计人员启示是：在选线过程中　应尽量沿道路红线，避免从一条道路转向垂直的另一　条道路，这样的近乎９０。的弯道往往半径小曲线长，而　且切割地块，也不利于地块的开发使用。　７．４其他体会　１）结构专业人员应切实做好车站两端竖曲线设　置的施工交底工作。　２）如果车站端部是曲线，设计交底时，强调盾构　中心线和线路中心线的偏移量，避免错误。　３）设计平面和纵断面时，设计值不要和规范要求　的最小值非常接近，比如夹直线长度、圆曲线长度等，　应留有余地，方便调线调坡。　参考文献　［１］陶功安．地铁车辆限界计算［Ｊ］．电力机车与城轨车辆，　２００６，２９（３）：８—１２．　［２］徐顺明．广州地铁盾构施工控制测量措施［Ｊ］．城市勘　察，２００７（１）：６６—６９，８３．　［３］马汉春，王旭，由伟，等．某地铁隧道盾构机始发阶段地面　塌陷原因分析［Ｊ］．现代隧道技术，２０１０（３）：８２—８６．　［４］陈世明．地铁盾构隧道沿线障碍桩冲桩破除施工技术　［Ｊ］．隧道建设，２０１０，３０（１）：１０６—１０９．　［５］谭冬华．广州地铁二号线接触网的特点及其维护检修　『Ｊ］．地铁与轻轨，２００３（５）：２９－３３．　［６］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．　［７］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．　［８］ＧＢ　５０１５７－－２００３地铁设计规范［Ｓ］．北京：中国计划出版　社．２００３．　（编辑：郝京红）　Ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｌｉｎｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｆｒｏｍ　Ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｇｒａｄｅｓ　Ｇｕｏ　Ｊｕｎｙｉ　ｆ　Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｕｒｂａｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ＆　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３７）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ａｄｊｕｓｔｎｉｇ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｇｒａｄｅｓ　ｉｎ　ｌｉｎｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ａｎａｌｙｓｅｓ　ｃａｕｓｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｒｇａｄｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｖａｉｌａｂｌｅ　ｓｐａｃｅ　ｏｆ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｌｉｎｅ　ｄｅｓｉｎｇ，　ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂ￣ｍｓ　ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａｄｊｕｓｔｎｉｇ　ａｉｆｇｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｇｒａｄｅ　ｉｎ　ｐｒａｃｔ￣ｅ，ｗｈｉｃｈ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ｏｆ　ｈｅｌｐ　ｔｏ　ｍｅｔｒｏ　ｄｅｓｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌ　ｒｔｎａｓｉｔ；ｌｉｎｅ　ｄｅｓｉｎｇ；ａｄｊｕｓｔｎｉｇ　ａｌｉｇｎｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｇｒａｄｅｓ　ＵＲＢＡＮ　ＲＡＰＩＤ　ＲＡＩＬ　ＴＲＡＮＳＩＴ　３３