圆形地铁隧道调线调坡设计研究

1概述
近年来，随着城市轨道交通建设的快速发展，国内多数一、二线城市均已开通或修建了地铁，不仅缓解了城市公交的压力，而且创造了良好的经济、社会效益。然而在施工过程中，由于施工误差、复杂的地质情况等原因，产生了隧道主体结构的差异沉降和偏移等问题，使土建工程发生了偏差。
调线调坡是隧道主体结构基本完成后，铺轨工程开始之前必须要做的一项十分必要的工作。一方面对隧道结构断面的各个测点进行限界检查，另一方面对线路平、纵断面进行调整，减小侵限，确保线路平顺，列车运行平稳，旅客乘坐舒适、安全。
以深圳轨道交通5号线翻身站—灵芝站盾构区间圆形隧道为例进行分析，介绍调线调坡设计的全过程，为今后的轨道交通设计、施工提供借鉴和参考。
2调线调坡测量
地铁隧道应完全按照设计进行施工，但是由于施工误差、复杂的地质情况等原因，导致了开挖后的隧道与设计不能完全符合。按照原设计平、纵断面将无法满足限界要求，这就需要进行调线调坡设计。
调线调坡测量工作，必须满足调线调坡设计工作的技术要求，通过测量，反映工程结构内轮廓及高程现状，为调线调坡设计提供基础数据。
调线调坡的测量包括线路中线的放样，结构顶板、底板的水准测量，以及横断面的测量。
测量的基本要求如下所述。
(1)横断面测量之前要测设线路中线，所有横断面中心点都要设在线路中线上，中线测设资料以施工图设计文件为准。
(2)横断面底板顶和顶板底一般用水准仪测量，其余一般用全站仪、断面仪等仪器测量。
(3)外业测量选择横断面方向要与线路方向垂直，位于线路曲线点上的横断面要与该点处的切线方向垂直。
(4)横断面测量间距:线路直线、曲线段每6m和5m应测设一个横断面。此外还需要加测以下断面。淤区间。曲线的直缓、缓圆、曲中、圆缓、缓直五大桩；区间隧道起终点、隧道结构变化处、泵房中心、隔断门、变坡点处。于在断链点处。圆形隧道横断面测点位置如图1所示。


调线调坡设计前，首先要对测量单位报来的断面测量数据进行检核，以确保数据真实可靠。
3调线调坡限界检查
调线调坡限界检查包括横向限界检查和竖向限界检查，通过对每个横断面测点的测量数据与该测点的建筑限界进行比较，核实其是否侵限。
3.1横向限界检查
横向侵限检查主要核实水平方向，线路中线与左、右两侧边墙之间的距离是否满足建筑限界要求。若在较长范围内普遍侵限，则需要进行调线，调线需满足规范要求以及全线技术标Φ。调整线路平面的方法主要有:调整曲线半径、调整缓和曲线长度、调整交点位置、直线地段增加大半径曲线等。若进行了平面调整，则必须根据调整后的线路中线，重新进行结构顶板、底板的水准测量、以及横断面测量。根据新的测量数据，重新进行横向限界检查，若满足限界要求，即可进行竖向限界检查。
3.2竖向限界检查
竖向侵限检查包括轨道结构高度检查和轨上净空检查。
轨道结构高度检查需满足轨道专业要求，特别是在有高等、特殊减振要求的地段，调坡是必须要满足轨道专业要求，以免影响轨道铺设。
轨上净空检查需满足接触网专业要求。如果竖向侵限，则需要调整纵断面。调坡的方法主要有:移动变坡点位置，调整竖曲线半径大小，在限界允许范围内增加竖曲线等。
4调线调坡设计
4.1调线设计
根据限界检查情况，首先进行调线设计。
以翻身站—灵芝站区间右线，盾构地段为例，在DK4+690~DK4+955范围内，盾构机掘进时偏离了线路中线200~450mm，最大偏离了449mm，水平方向普遍侵限100~350mm，必须调整平面线位才能满足限界要求。侵限处主要集中在两个小半径曲线(400、450m)上，如表1所示。


通过采用移动交点位置、调整曲线要素等方法来调整线路平面，调后线路中心距离左、右边墙侵限情况如表2所示，在结构允许误差范围之内，已满足限界要求。


4.2调坡设计
平面线位满足要求之后，进行竖向侵限检查；若不满足限界要求，再进行纵断面调整。
以翻身站-灵芝站区间右线，盾构地段为例，调平面满足限界要求之后，进行坡度调整。根据重新测量的结构顶板、底板数据，在DK4+630~DK4+695范围内，盾构管片严重上浮，最大上浮量达到367mm，侵入建筑限界267mm，造成轨道结构高度严重不足，无法铺轨。由于该区间是盾构地段，无法对结构底板、顶板进行局部凿除，必须进行坡度调整。调坡前、后竖向侵限情况如表3、表4所示。


调坡过程中，将5000m半径的竖曲线调成了4200m，变坡点位置由DK4+610移至DK4+584.307，并在规范允许范围之内，在DK4+440.455和DK4+733.241里程处增加了2个竖曲线，主要调整情况如图2、图3所示。




移动变坡点后，需检核最低点位置，若最低点不在泵站处，需对轨道排水沟进行顺坡处理，以满足排水要求。
调坡后，轨道结构高度和轨上净空已基本满足限界要求。局部侵限无法消除，如DK4+680~DK4+685范围内底板侵限值为83~87mm，因盾构地段无法对结构底板进行凿除，必须对轨道结构进行特殊处理。


轨道结构加强措施如下:对侵限30mm以下地段水沟不做调整，只在调整段前后各5m做顺坡处理；侵限30~87mm地段，水沟进行适当调整，以达到排水要求，同时对道床采取了加强措施，将道床纵向钢筋由原Φ14mm改为Φ16mm，将横向钢筋由原Φ10mm改为Φ12mm，并在轨枕外侧增加一根纵向钢筋，加强配筋。
本段调坡后，轨上净空刚好满足接触网要求，接触网不需特殊处理；如果检测轨上净空不足，接触网安装时需进行特殊处理。
调线调坡完成后，需将成果资料发给限界、轨道、接触网、结构、给排水及相关设备专业进行核实，如有问题，及时调整，并满足各专业要求。
5结语
调线调坡设计是一项涉及多专业的系统性工作，也是铺轨前的一项十分必要的工作。通过优化地铁空间线位，减少了绝大部分侵限地段，最大程度上纠正了土建偏差，节省了工程投资，保障了铺轨的顺利进行和列车运营的安全。
(1)圆形隧道采用的是盾构管片，侵限无法通过处理混凝土保护层解决，必须通过调坡调线、轨道加强措施，以及接触网特殊处理来解决。
(2)调坡过程需要与轨道、给排水专业相互配合，调整变坡点后需核实能否满足轨道排水要求。
(3)调坡设计时应核实人防门是否已经施工，若已施工尽量不进行调坡。
(4)调坡设计时，需要与轨道、接触网专业密切配合，在满足轨道结构高度和轨上净空要求的前提下，尽量对坡度进行优化调整，最大程度地减小侵限范围和侵限值。
(5)在有高等、特殊减振要求的地段，进行调线调坡时，应尽量满足轨道结构高度要求，必要时可在不影响接触网安装的情况下减小轨上净空，以保证钢弹簧浮置板道床的实施。