對ＧＢ50157 2003《地鐵設計規范》部分條文的探討摘 要?。牵?0157-2003《地鐵設計規范》是一部多專業、綜合性國家標準。結合地鐵工程實踐,對該規范中線路、軌道部分章節,如曲線超高設置、軌道結構高度確定、軌枕鋪設數量以及減振軌道結構等有關條文進行研究。并提出了尚需明確和補充的幾個問題.關鍵詞 地鐵,設計規范,修訂 ＧＢ50157 2003《地鐵設計規范》(以下簡稱《規范》),于2003年8月1日實施,它是一部多專業的綜合性規范。筆者在學習過程中,結合工程實踐對其中部分條文(如線路、軌道)的細微處進行了研究,并與讀者共同探討。1曲線超高值的設置 《規范》6.2.8規定“曲線最大超高宜為120ｍｍ,當設置的超高值不足時,一般可允許有不大于61ｍｍ的欠超高”中,但未對允許過超高做出規定。 欠超高反映了列車高速通過曲線時旅客舒適度及曲線外股鋼軌磨耗程度,允許過超高則反映了列車低速通過曲線時旅客舒適度及曲線內股鋼軌磨耗程度。地鐵不存在客貨共線問題,通過曲線時速度應是一致的。但是地鐵車輛起動、制動加速度較大,曲線長度較長時進出同一曲線的通過速度相差懸殊,如按低速通過設置超高,則高速時欠超高過大,超過允許值;如按高速通過設置超高,則低速時必然出現過超高,如要防止過超高過大則要限制曲線的通過速度。因此,設置適量的過超高是有必要的。 ＧＢ50090 99《鐵路線路設計規范》3.1.5條文說明“本規范允許欠超高的取值為:一般70ｍｍ、困難90ｍｍ”,“允許過超高一般30ｍｍ、困難50ｍｍ”[2];《鐵路線路維修規則》(鐵運[2001]23號部文發布)第3.7.1條規定“未被平衡欠超高,一般應不大于75ｍｍ,困難情況下應不大于90ｍｍ;未被平衡過超高不得大于50ｍｍ”[3]。廣深準高速鐵路規定允許欠超高一般為70ｍｍ,困難時不大于90ｍｍ,允許過超高一般為30ｍｍ、困難時不大于50ｍｍ。由此可見,國鐵曲線超高的設置無論是設計還是運營維修中均考慮了過超高。為此建議,地鐵曲線地段允許設置過超高,其取值可定為:一般30ｍｍ,困難時不大于50ｍｍ。實際上在工程設計中已經按上述方法操作。2軌道結構高度2.1馬蹄型隧道內混凝土整體道床 《規范》6.3.1第2條規定軌道結構高度“單線馬蹄形隧道內混凝土整體道床為不小于650ｍｍ”,而對雙線馬蹄形隧道未加說明。根據計算和使用經驗,標準軌距的混凝土整體道床寬度,應采用2.4ｍ(即距線路中心各1.2ｍ)是比較適宜的,因此馬蹄形隧道中該范圍內的內軌道結構高度應對照矩形隧道執行,即為560ｍｍ。 由于單線馬蹄形隧道軌下處的半徑不盡相同,仰拱矢度也不相同:半徑愈小矢度愈大;反之,半徑愈大矢度愈小。以某工程馬蹄型隧道為例:仰拱半徑為5000ｍｍ,矢度為240ｍｍ;線路中心處軌道結構高度則為560ｍｍ+240ｍｍ=800ｍｍ(如圖1)。
因此《規范》規定為不小于650ｍｍ顯然是不夠的,特別是雙線隧道該問題將更加突出。建議《規范》6.3.1規定可改為“馬蹄形隧道內混凝土整體道床應滿足線路中心線兩側1200ｍｍ范圍內不小于560ｍｍ”這對于單線和雙線隧道均可適用。2.2軌下部位混凝土道床厚度 《規范》6.3.5中第3條:“軌下部位混凝土厚度,直線地段不宜小于130ｍｍ;曲線地段不宜小于110ｍｍ”。曲線地段標準比直線地段低不知有何根據。另外,該條文與《規范》6.3.1第1條:“軌道結構高度矩形隧道內混凝土整體道床為560ｍｍ”不相匹配。如按《規范》6.3.1第1條計算,直線地段最小厚度約為150～170ｍｍ之間,而6.3.5第3條卻規定該數值不宜小于130ｍｍ。筆者認為6.3.5第3條規定如需列出,建議《規范》軌下部位混凝土厚度應分別按隧道內及高架橋上列出,同時應說明該厚度為軌枕下的尺寸,且曲線地段標準不應低于直線地段。2.3地面線碎石道床 《規范》表6.3.1第5條規定“地面線碎石道床為820～1000ｍｍ”,但是有些數值并不在上述范圍。例如:60ｋｇ/ｍ鋼軌混凝土枕碎石道床,其巖石、滲水土路基道床厚為300ｍｍ,軌道結構高度為686ｍｍ。因此地面線碎石道床軌道結構高度應根據鋼軌、軌枕類型、道床厚度、路拱高度等分別進行計算,不宜統一規定范圍。2.4軌道結構高度的計算位置 由于隧道內混凝土整體道床地段的軌道曲線超高值采用外軌抬高超高值的一半、內軌降低超高值的一半的辦法設置。因此在曲線時,軌道結構高度計算位置是以線路中心線為準,還是以曲線內軌中心線為準,《規范》中沒有涉及。 筆者認為:矩形、馬蹄型隧道混凝土整體道床軌道結構高度應以曲線內軌中心線為準,即曲線地段另加超高值一半設置。3軌枕鋪設數量 《規范》表6.3.2中正線枕式整體道床軌枕鋪設數量“直線及Ｒ>400ｍ或坡度ｉ<20‰”采用表中“1600～1680根(對)/ｋｍ”。其中“或”應視為滿足其中一個條件即可采用該檔次標準。但實際上應是兩個條件必須同時滿足才能采用該檔次標準。因此筆者建議應將“或”改為“和”。另外該表無試車線標準,建議將“正線”改為“正線和試車線”。4 減振軌道結構 地鐵線路主要振動源是列車運行時輪軌相互撞擊所產生的振動,經軌道結構傳到隧道或高架結構,再傳向大地,從而引發隧道或高架結構附近地面建筑物的振動。地鐵振動對環境影響的主要因素是地質條件、車輛特性、軌道結構、隧道或高架結構等,另外還與線路中心至地面建筑等的距離、隧道埋深、地面建筑的類型及功能等有關。 《規范》6.5要求根據線路中心距離各類建筑物小于20ｍ和穿軌地段,來確定采用何種減振軌道結構。在地鐵工程減振軌道結構設計中,應根據地鐵工程環境影響報告的要求,在滿足ＧＢ10070 88《城市區域環境振動標準》規定的前提下,對超過國家標準的地段,確定其減振軌道結構型式及鋪設范圍。 筆者認為,在規范條文中規定“小于20ｍ”,僅在無環保資料時供設計者參考。此部分內容可在條文說明中闡述。5尚需明確和補充的幾個問題 以下幾個問題尚需明確和補充,以便地鐵工程設計時統一標準。 (1)《規范》5.2線路平面中表5.2.1的最小曲線半徑及《規范》5.3線路縱斷面中表5.3.8的豎曲線半徑,只有正線、聯絡線、出入線的標準,無折返線、停車線等輔助線的標準。建議將“正線”一欄改為“正線、試車線”;“聯絡線、出入線”一欄改為“輔助線”。 《規范》5.3.1線路縱斷面最大坡度只有正線、聯絡線、出入線的標準,無折返線、停車線等輔助線及試車線標準;《規范》5.3.2線路縱斷面最小坡度只有正線的標準,無聯絡線、出入線、輔助線、試車線等的標準。建議補充。 (2)《規范》6.3扣件、軌枕及道床,中表6.3.8的碎石道床,厚度,無輔助線及試車線的標準。應將“正線”一欄改為“正線、輔助線、試車線”。 (3)《規范》6.3.7“地面的出入線、試車線和庫外線宜采用混凝土枕碎石道床或木枕碎石道床”和6.3.14“正線、聯絡線、出入線和試車線的整體道床與碎石道床間應設軌道彈性過渡段”中,均缺少折返線、停車線等輔助線及車場庫外回轉線的內容。 (4)《規范》6.3.11的碎石道床,只列出正線、聯絡線、出入線、試車線及車場線的鋪設標準,尚缺少輔助線的鋪設標準。 (5)《規范》6.4道岔及其道床中表6.4.2的道岔間插入短鋼軌長度,反向單開道岔相接時表中軌縫尺寸未表示(見表1)。如改為表2,筆者認為比較容易理解。單渡線時Ｌ小于表中數值,可采用膠接絕緣接頭。參考文獻1ＧＢ50157 2003 地鐵設計規范2ＧＢ50090 99 鐵路線路設計規范3中華人民共和國鐵路部.鐵路線路維修規則(鐵運[2001]23號部文發布).北京:中國鐵路出版社,2001.28
因此《規范》規定為不小于650ｍｍ顯然是不夠的,特別是雙線隧道該問題將更加突出。建議《規范》6.3.1規定可改為“馬蹄形隧道內混凝土整體道床應滿足線路中心線兩側1200ｍｍ范圍內不小于560ｍｍ”這對于單線和雙線隧道均可適用。2.2軌下部位混凝土道床厚度 《規范》6.3.5中第3條:“軌下部位混凝土厚度,直線地段不宜小于130ｍｍ;曲線地段不宜小于110ｍｍ”。曲線地段標準比直線地段低不知有何根據。另外,該條文與《規范》6.3.1第1條:“軌道結構高度矩形隧道內混凝土整體道床為560ｍｍ”不相匹配。如按《規范》6.3.1第1條計算,直線地段最小厚度約為150～170ｍｍ之間,而6.3.5第3條卻規定該數值不宜小于130ｍｍ。筆者認為6.3.5第3條規定如需列出,建議《規范》軌下部位混凝土厚度應分別按隧道內及高架橋上列出,同時應說明該厚度為軌枕下的尺寸,且曲線地段標準不應低于直線地段。2.3地面線碎石道床 《規范》表6.3.1第5條規定“地面線碎石道床為820～1000ｍｍ”,但是有些數值并不在上述范圍。例如:60ｋｇ/ｍ鋼軌混凝土枕碎石道床,其巖石、滲水土路基道床厚為300ｍｍ,軌道結構高度為686ｍｍ。因此地面線碎石道床軌道結構高度應根據鋼軌、軌枕類型、道床厚度、路拱高度等分別進行計算,不宜統一規定范圍。2.4軌道結構高度的計算位置 由于隧道內混凝土整體道床地段的軌道曲線超高值采用外軌抬高超高值的一半、內軌降低超高值的一半的辦法設置。因此在曲線時,軌道結構高度計算位置是以線路中心線為準,還是以曲線內軌中心線為準,《規范》中沒有涉及。 筆者認為:矩形、馬蹄型隧道混凝土整體道床軌道結構高度應以曲線內軌中心線為準,即曲線地段另加超高值一半設置。3軌枕鋪設數量 《規范》表6.3.2中正線枕式整體道床軌枕鋪設數量“直線及Ｒ>400ｍ或坡度ｉ<20‰”采用表中“1600～1680根(對)/ｋｍ”。其中“或”應視為滿足其中一個條件即可采用該檔次標準。但實際上應是兩個條件必須同時滿足才能采用該檔次標準。因此筆者建議應將“或”改為“和”。另外該表無試車線標準,建議將“正線”改為“正線和試車線”。4 減振軌道結構 地鐵線路主要振動源是列車運行時輪軌相互撞擊所產生的振動,經軌道結構傳到隧道或高架結構,再傳向大地,從而引發隧道或高架結構附近地面建筑物的振動。地鐵振動對環境影響的主要因素是地質條件、車輛特性、軌道結構、隧道或高架結構等,另外還與線路中心至地面建筑等的距離、隧道埋深、地面建筑的類型及功能等有關。 《規范》6.5要求根據線路中心距離各類建筑物小于20ｍ和穿軌地段,來確定采用何種減振軌道結構。在地鐵工程減振軌道結構設計中,應根據地鐵工程環境影響報告的要求,在滿足ＧＢ10070 88《城市區域環境振動標準》規定的前提下,對超過國家標準的地段,確定其減振軌道結構型式及鋪設范圍。 筆者認為,在規范條文中規定“小于20ｍ”,僅在無環保資料時供設計者參考。此部分內容可在條文說明中闡述。5尚需明確和補充的幾個問題 以下幾個問題尚需明確和補充,以便地鐵工程設計時統一標準。 (1)《規范》5.2線路平面中表5.2.1的最小曲線半徑及《規范》5.3線路縱斷面中表5.3.8的豎曲線半徑,只有正線、聯絡線、出入線的標準,無折返線、停車線等輔助線的標準。建議將“正線”一欄改為“正線、試車線”;“聯絡線、出入線”一欄改為“輔助線”。 《規范》5.3.1線路縱斷面最大坡度只有正線、聯絡線、出入線的標準,無折返線、停車線等輔助線及試車線標準;《規范》5.3.2線路縱斷面最小坡度只有正線的標準,無聯絡線、出入線、輔助線、試車線等的標準。建議補充。 (2)《規范》6.3扣件、軌枕及道床,中表6.3.8的碎石道床,厚度,無輔助線及試車線的標準。應將“正線”一欄改為“正線、輔助線、試車線”。 (3)《規范》6.3.7“地面的出入線、試車線和庫外線宜采用混凝土枕碎石道床或木枕碎石道床”和6.3.14“正線、聯絡線、出入線和試車線的整體道床與碎石道床間應設軌道彈性過渡段”中,均缺少折返線、停車線等輔助線及車場庫外回轉線的內容。 (4)《規范》6.3.11的碎石道床,只列出正線、聯絡線、出入線、試車線及車場線的鋪設標準,尚缺少輔助線的鋪設標準。 (5)《規范》6.4道岔及其道床中表6.4.2的道岔間插入短鋼軌長度,反向單開道岔相接時表中軌縫尺寸未表示(見表1)。如改為表2,筆者認為比較容易理解。單渡線時Ｌ小于表中數值,可采用膠接絕緣接頭。參考文獻1ＧＢ50157 2003 地鐵設計規范2ＧＢ50090 99 鐵路線路設計規范3中華人民共和國鐵路部.鐵路線路維修規則(鐵運[2001]23號部文發布).北京:中國鐵路出版社,2001.28