对地铁设计规范部分条文的探讨
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对ＧＢ50157 2003《地铁设计规范》部分条文的探讨摘 要 ＧＢ50157-2003《地铁设计规范》是一部多专业、综合性国家标准。结合地铁工程实践,对该规范中线路、轨道部分章节,如曲线超高设置、轨道结构高度确定、轨枕铺设数量以及减振轨道结构等有关条文进行研究。并提出了尚需明确和补充的几个问题.关键词 地铁,设计规范,修订 ＧＢ50157 2003《地铁设计规范》(以下简称《规范》),于2003年8月1日实施,它是一部多专业的综合性规范。笔者在学习过程中,结合工程实践对其中部分条文(如线路、轨道)的细微处进行了研究,并与读者共同探讨。1曲线超高值的设置 《规范》6.2.8规定“曲线最大超高宜为120ｍｍ,当设置的超高值不足时,一般可允许有不大于61ｍｍ的欠超高”中,但未对允许过超高做出规定。 欠超高反映了列车高速通过曲线时旅客舒适度及曲线外股钢轨磨耗程度,允许过超高则反映了列车低速通过曲线时旅客舒适度及曲线内股钢轨磨耗程度。地铁不存在客货共线问题,通过曲线时速度应是一致的。但是地铁车辆起动、制动加速度较大,曲线长度较长时进出同一曲线的通过速度相差悬殊,如按低速通过设置超高,则高速时欠超高过大,超过允许值;如按高速通过设置超高,则低速时必然出现过超高,如要防止过超高过大则要限制曲线的通过速度。因此,设置适量的过超高是有必要的。 ＧＢ50090 99《铁路线路设计规范》3.1.5条文说明“本规范允许欠超高的取值为:一般70ｍｍ、困难90ｍｍ”,“允许过超高一般30ｍｍ、困难50ｍｍ”[2];《铁路线路维修规则》(铁运[2001]23号部文发布)第3.7.1条规定“未被平衡欠超高,一般应不大于75ｍｍ,困难情况下应不大于90ｍｍ;未被平衡过超高不得大于50ｍｍ”[3]。广深准高速铁路规定允许欠超高一般为70ｍｍ,困难时不大于90ｍｍ,允许过超高一般为30ｍｍ、困难时不大于50ｍｍ。由此可见,国铁曲线超高的设置无论是设计还是运营维修中均考虑了过超高。为此建议,地铁曲线地段允许设置过超高,其取值可定为:一般30ｍｍ,困难时不大于50ｍｍ。实际上在工程设计中已经按上述方法操作。2轨道结构高度2.1马蹄型隧道内混凝土整体道床 《规范》6.3.1第2条规定轨道结构高度“单线马蹄形隧道内混凝土整体道床为不小于650ｍｍ”,而对双线马蹄形隧道未加说明。根据计算和使用经验,标准轨距的混凝土整体道床宽度,应采用2.4ｍ(即距线路中心各1.2ｍ)是比较适宜的,因此马蹄形隧道中该范围内的内轨道结构高度应对照矩形隧道执行,即为560ｍｍ。 由于单线马蹄形隧道轨下处的半径不尽相同,仰拱矢度也不相同:半径愈小矢度愈大;反之,半径愈大矢度愈小。以某工程马蹄型隧道为例:仰拱半径为5000ｍｍ,矢度为240ｍｍ;线路中心处轨道结构高度则为560ｍｍ+240ｍｍ=800ｍｍ(如图1)。
因此《规范》规定为不小于650ｍｍ显然是不够的,特别是双线隧道该问题将更加突出。建议《规范》6.3.1规定可改为“马蹄形隧道内混凝土整体道床应满足线路中心线两侧1200ｍｍ范围内不小于560ｍｍ”这对于单线和双线隧道均可适用。2.2轨下部位混凝土道床厚度 《规范》6.3.5中第3条:“轨下部位混凝土厚度,直线地段不宜小于130ｍｍ;曲线地段不宜小于110ｍｍ”。曲线地段标准比直线地段低不知有何根据。另外,该条文与《规范》6.3.1第1条:“轨道结构高度矩形隧道内混凝土整体道床为560ｍｍ”不相匹配。如按《规范》6.3.1第1条计算,直线地段最小厚度约为150～170ｍｍ之间,而6.3.5第3条却规定该数值不宜小于130ｍｍ。笔者认为6.3.5第3条规定如需列出,建议《规范》轨下部位混凝土厚度应分别按隧道内及高架桥上列出,同时应说明该厚度为轨枕下的尺寸,且曲线地段标准不应低于直线地段。2.3地面线碎石道床 《规范》表6.3.1第5条规定“地面线碎石道床为820～1000ｍｍ”,但是有些数值并不在上述范围。例如:60ｋｇ/ｍ钢轨混凝土枕碎石道床,其岩石、渗水土路基道床厚为300ｍｍ,轨道结构高度为686ｍｍ。因此地面线碎石道床轨道结构高度应根据钢轨、轨枕类型、道床厚度、路拱高度等分别进行计算,不宜统一规定范围。2.4轨道结构高度的计算位置 由于隧道内混凝土整体道床地段的轨道曲线超高值采用外轨抬高超高值的一半、内轨降低超高值的一半的办法设置。因此在曲线时,轨道结构高度计算位置是以线路中心线为准,还是以曲线内轨中心线为准,《规范》中没有涉及。 笔者认为:矩形、马蹄型隧道混凝土整体道床轨道结构高度应以曲线内轨中心线为准,即曲线地段另加超高值一半设置。3轨枕铺设数量 《规范》表6.3.2中正线枕式整体道床轨枕铺设数量“直线及Ｒ>400ｍ或坡度ｉ<20‰”采用表中“1600～1680根(对)/ｋｍ”。其中“或”应视为满足其中一个条件即可采用该档次标准。但实际上应是两个条件必须同时满足才能采用该档次标准。因此笔者建议应将“或”改为“和”。另外该表无试车线标准,建议将“正线”改为“正线和试车线”。4 减振轨道结构 地铁线路主要振动源是列车运行时轮轨相互撞击所产生的振动,经轨道结构传到隧道或高架结构,再传向大地,从而引发隧道或高架结构附近地面建筑物的振动。地铁振动对环境影响的主要因素是地质条件、车辆特性、轨道结构、隧道或高架结构等,另外还与线路中心至地面建筑等的距离、隧道埋深、地面建筑的类型及功能等有关。 《规范》6.5要求根据线路中心距离各类建筑物小于20ｍ和穿轨地段,来确定采用何种减振轨道结构。在地铁工程减振轨道结构设计中,应根据地铁工程环境影响报告的要求,在满足ＧＢ10070 88《城市区域环境振动标准》规定的前提下,对超过国家标准的地段,确定其减振轨道结构型式及铺设范围。 笔者认为,在规范条文中规定“小于20ｍ”,仅在无环保资料时供设计者参考。此部分内容可在条文说明中阐述。5尚需明确和补充的几个问题 以下几个问题尚需明确和补充,以便地铁工程设计时统一标准。 (1)《规范》5.2线路平面中表5.2.1的最小曲线半径及《规范》5.3线路纵断面中表5.3.8的竖曲线半径,只有正线、联络线、出入线的标准,无折返线、停车线等辅助线的标准。建议将“正线”一栏改为“正线、试车线”;“联络线、出入线”一栏改为“辅助线”。 《规范》5.3.1线路纵断面最大坡度只有正线、联络线、出入线的标准,无折返线、停车线等辅助线及试车线标准;《规范》5.3.2线路纵断面最小坡度只有正线的标准,无联络线、出入线、辅助线、试车线等的标准。建议补充。 (2)《规范》6.3扣件、轨枕及道床,中表6.3.8的碎石道床,厚度,无辅助线及试车线的标准。应将“正线”一栏改为“正线、辅助线、试车线”。 (3)《规范》6.3.7“地面的出入线、试车线和库外线宜采用混凝土枕碎石道床或木枕碎石道床”和6.3.14“正线、联络线、出入线和试车线的整体道床与碎石道床间应设轨道弹性过渡段”中,均缺少折返线、停车线等辅助线及车场库外回转线的内容。 (4)《规范》6.3.11的碎石道床,只列出正线、联络线、出入线、试车线及车场线的铺设标准,尚缺少辅助线的铺设标准。 (5)《规范》6.4道岔及其道床中表6.4.2的道岔间插入短钢轨长度,反向单开道岔相接时表中轨缝尺寸未表示(见表1)。如改为表2,笔者认为比较容易理解。单渡线时Ｌ小于表中数值,可采用胶接绝缘接头。参考文献1ＧＢ50157 2003 地铁设计规范2ＧＢ50090 99 铁路线路设计规范3中华人民共和国铁路部.铁路线路维修规则(铁运[2001]23号部文发布).北京:中国铁路出版社,2001.28
因此《规范》规定为不小于650ｍｍ显然是不够的,特别是双线隧道该问题将更加突出。建议《规范》6.3.1规定可改为“马蹄形隧道内混凝土整体道床应满足线路中心线两侧1200ｍｍ范围内不小于560ｍｍ”这对于单线和双线隧道均可适用。2.2轨下部位混凝土道床厚度 《规范》6.3.5中第3条:“轨下部位混凝土厚度,直线地段不宜小于130ｍｍ;曲线地段不宜小于110ｍｍ”。曲线地段标准比直线地段低不知有何根据。另外,该条文与《规范》6.3.1第1条:“轨道结构高度矩形隧道内混凝土整体道床为560ｍｍ”不相匹配。如按《规范》6.3.1第1条计算,直线地段最小厚度约为150～170ｍｍ之间,而6.3.5第3条却规定该数值不宜小于130ｍｍ。笔者认为6.3.5第3条规定如需列出,建议《规范》轨下部位混凝土厚度应分别按隧道内及高架桥上列出,同时应说明该厚度为轨枕下的尺寸,且曲线地段标准不应低于直线地段。2.3地面线碎石道床 《规范》表6.3.1第5条规定“地面线碎石道床为820～1000ｍｍ”,但是有些数值并不在上述范围。例如:60ｋｇ/ｍ钢轨混凝土枕碎石道床,其岩石、渗水土路基道床厚为300ｍｍ,轨道结构高度为686ｍｍ。因此地面线碎石道床轨道结构高度应根据钢轨、轨枕类型、道床厚度、路拱高度等分别进行计算,不宜统一规定范围。2.4轨道结构高度的计算位置 由于隧道内混凝土整体道床地段的轨道曲线超高值采用外轨抬高超高值的一半、内轨降低超高值的一半的办法设置。因此在曲线时,轨道结构高度计算位置是以线路中心线为准,还是以曲线内轨中心线为准,《规范》中没有涉及。 笔者认为:矩形、马蹄型隧道混凝土整体道床轨道结构高度应以曲线内轨中心线为准,即曲线地段另加超高值一半设置。3轨枕铺设数量 《规范》表6.3.2中正线枕式整体道床轨枕铺设数量“直线及Ｒ>400ｍ或坡度ｉ<20‰”采用表中“1600～1680根(对)/ｋｍ”。其中“或”应视为满足其中一个条件即可采用该档次标准。但实际上应是两个条件必须同时满足才能采用该档次标准。因此笔者建议应将“或”改为“和”。另外该表无试车线标准,建议将“正线”改为“正线和试车线”。4 减振轨道结构 地铁线路主要振动源是列车运行时轮轨相互撞击所产生的振动,经轨道结构传到隧道或高架结构,再传向大地,从而引发隧道或高架结构附近地面建筑物的振动。地铁振动对环境影响的主要因素是地质条件、车辆特性、轨道结构、隧道或高架结构等,另外还与线路中心至地面建筑等的距离、隧道埋深、地面建筑的类型及功能等有关。 《规范》6.5要求根据线路中心距离各类建筑物小于20ｍ和穿轨地段,来确定采用何种减振轨道结构。在地铁工程减振轨道结构设计中,应根据地铁工程环境影响报告的要求,在满足ＧＢ10070 88《城市区域环境振动标准》规定的前提下,对超过国家标准的地段,确定其减振轨道结构型式及铺设范围。 笔者认为,在规范条文中规定“小于20ｍ”,仅在无环保资料时供设计者参考。此部分内容可在条文说明中阐述。5尚需明确和补充的几个问题 以下几个问题尚需明确和补充,以便地铁工程设计时统一标准。 (1)《规范》5.2线路平面中表5.2.1的最小曲线半径及《规范》5.3线路纵断面中表5.3.8的竖曲线半径,只有正线、联络线、出入线的标准,无折返线、停车线等辅助线的标准。建议将“正线”一栏改为“正线、试车线”;“联络线、出入线”一栏改为“辅助线”。 《规范》5.3.1线路纵断面最大坡度只有正线、联络线、出入线的标准,无折返线、停车线等辅助线及试车线标准;《规范》5.3.2线路纵断面最小坡度只有正线的标准,无联络线、出入线、辅助线、试车线等的标准。建议补充。 (2)《规范》6.3扣件、轨枕及道床,中表6.3.8的碎石道床,厚度,无辅助线及试车线的标准。应将“正线”一栏改为“正线、辅助线、试车线”。 (3)《规范》6.3.7“地面的出入线、试车线和库外线宜采用混凝土枕碎石道床或木枕碎石道床”和6.3.14“正线、联络线、出入线和试车线的整体道床与碎石道床间应设轨道弹性过渡段”中,均缺少折返线、停车线等辅助线及车场库外回转线的内容。 (4)《规范》6.3.11的碎石道床,只列出正线、联络线、出入线、试车线及车场线的铺设标准,尚缺少辅助线的铺设标准。 (5)《规范》6.4道岔及其道床中表6.4.2的道岔间插入短钢轨长度,反向单开道岔相接时表中轨缝尺寸未表示(见表1)。如改为表2,笔者认为比较容易理解。单渡线时Ｌ小于表中数值,可采用胶接绝缘接头。参考文献1ＧＢ50157 2003 地铁设计规范2ＧＢ50090 99 铁路线路设计规范3中华人民共和国铁路部.铁路线路维修规则(铁运[2001]23号部文发布).北京:中国铁路出版社,2001.28
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