北京地铁10号线正线轨道总体设计_武江虹

北京地铁10号线正线轨道总体设计

武江虹,郑瑞武,李文英

(北京城建设计研究总院,北京　100037)

摘　要:结合北京地铁10号线全线位于城区、用地紧张、工期较短、远期延伸的工程特点,详细阐述正线轨道设计方案比选研究过程,并简单介绍轨道采用的扣件、道岔、道床、轨道减振设计方案及轨道施工方法。

关键词:北京地铁10号线;轨道;设计中图分类号:U231　　文献标识码:A文章编号:100422954(2008)0720016204

1　概述

北京地铁10号线是继北京地铁2号线之后又一条环线地铁,线路南、西、东环线位均在三环路、四环路之间,平行于环路行进,东环沿东三环路行进,线路总长约53km,分2期建设。一期工程是一条先东西后南北走向的半环线。线路全长2416km,全部为地下线,共设22座车站,平均站间距1116m。线路北段主要沿巴沟路、海淀南路、知春路、北土城西路、北土城东路、太阳宫大街由西向东,在东段沿机场路、东三环路由北向南。线路全线地处北京市城区,所经地段为繁华地段。

奥运支线(8号线)与10号线一期工程同期建设,由于初期只修建4站3区间,且无车辆段或停车场,车辆停放在10号线万柳车辆段,经联络线进行调车。

线路在西北端的万柳地区沿万泉河路南北向设车辆段1处,在巴沟站设2条出入线连接车辆段。10号线一期工程、奥运支线线路及万柳车辆段布置见图1。

本工程设22座车站,其中有12座为换乘车站,初期实现6座车站换乘。分别与已建成的地铁1号线在国贸站换乘、与已建成的13号线在知春路站、芍药居站换乘;与已通车的地铁5号线在惠新西街南口站、4号线在海淀黄庄站换乘,与同期建设的8号线在北土城站换乘。

收稿日期:2008205221

作者简介:武江虹(1976—),女,工程师。

图1　10号线一期工程线路示意

全线设4条联络线,即在海淀黄庄站与地铁4号线、在安贞门站与8号线、在惠新西街南口站与5号线连接。

正线线路最小曲线半径为350m,共8处,最大线路纵坡24‰,最小线间距316m。出入线和联络线的最小曲线半径为180m。

采用接触轨供电方式,接触轨为钢铝复合轨。采用标准B1型车,最大车辆轴重141kN,列车最高运行速度80km/h。

一期工程特点是全线地处北京市城区繁华地段,沿线环境保护敏感点较多,可利用的地面空间小;该工程与奥运支线同期施工,施工分界点划分困难;线路两端远期均要延伸,设计应充分考虑远期建设并预留延伸条件。2　轨道设计思路

　北京地铁10号线初步设计开始于2003年,建设单位和运营单位多年来积累了丰富的建设与运营管理经验,对10号线提出如下总的技术定位。

[2]　李振玉.图象通信与监控系统[M].北京:中国铁道出版社,1994.[3]　杨　煜,李　源.电厂视频监控系统的设计实例[J].计算机应用

高,地铁施工更需要一种能够迅速、准确、详细地提供

现场实际信息的工具,因此,基于网络的地铁施工视频监视系统的应用具有很大的实际意义。参考文献:

[1]　车彦海.地铁施工阶段的轨道车行车管理研究与实践[J].铁道标

研究,1998(6).

[4]　李论平.视频监控在铁路系统中的应用[J].大众科技,2006(6).[5]　黎连业,及延东,朱卫东.入侵防范电视监控系统设计与施工技术

[M].北京:电子工业出版社,2005.

准设计,2007(10).

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铁道标准设计　RAILWAY　STANDARD　DESIGN　2008(7)

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・工程设计・

(1)把10号线建成国内一流地铁。采取合理的(1)轨道产品的标准化设计

设计方案,保证地铁车辆运行安全、平稳。在环评报告

指导下,结合线位及沿线条件,进行环保分析、采取合理的减振措施,满足环保要求。轨道部件设计要标准化、成熟化,减少维修工作量。全线铺设无缝线路,减少钢轨接头。

(2)积极稳妥地采用新技术、新工艺,提高轨道技术性能。

(3)继承与发展北京地铁轨道技术。

为此,轨道设计积极配合业主实现对10号线的总的技术定位,主要进行轨道产品标准化设计、轨道形式的优化设计、轨道结构的环保设计。3　轨道设计重点问题研究

轨道部件主要有扣件、道岔等。在10号线建设

前,北京地铁已拥有4条地铁线路、近30年的运营经验。北京地铁5号线轨道部件是在对地铁运营公司进行设计回访的基础上,以13号线、八通线的设备为基础,进行优化和完善的,形成了DTⅥ2型扣件和60kg/m钢轨9号道岔系列。DTⅥ2型扣件组装图和60kg/m钢轨9号单开道岔总布置见图2、图3。

针对既定的设计思路,结合10号线的具体特点,

轨道设计重点有4个方面。

图2　DTⅥ2型扣件组装

图3　60kg/m钢轨9号单开道岔总平面布置(单位:mm)

　　与13号线、八通线相比,扣件和道岔主要在以下方面进行了改进:

①DTⅥ2型扣件铁垫板的材质由Q2352A改为QT450210,材质改进后,铁垫板的防腐性能得到了提高;

②优化了道岔轨距及轨距过渡;③优化了道岔岔枕的布置,改进后的岔枕布置间距更加合理。

5号线采用的扣件和道岔,在13号线的基础上更精益求精,是更高质量的产品系列。经过改进,扣件耐久性、控制制造精度都得到了提高。

10号线与5号线同期建设,轨道部件标准化设计体现“方便建设管理、建设服务于运营”管理理念,轨道设备选型既考虑与同期在建线的部件统一,方便建设管理,又与既有线的部件统一,方便运营维修及备料,因此,10号线均采用地铁5号线的DTⅥ2型扣件和60kg/m钢轨9号道岔系列。10号线扣件和道岔吸收了5号线生产及铺设的经验,增加了扣件组装验收、公差带匹配等质量环节的控制,有效避免了5号线轨枕生产顶面未设置变坡等问题的发生。

(2)减振地段研究

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10号线全线地处城区,沿线敏感点———学校、医

院、饭店、文物古迹等较多,设计依据环评报告振动敏感点预测值,采取分级减振治理措施。在此之外,设计单位对全线进行调研,根据设计经验,提出增加距线路10m之内的居民楼、与地铁同期建设且距离线路10m之内建筑或位于地铁结构上部(如汇佳学校)建筑、换乘车站为振动敏感点,并提请环评确认。

对于规划未完成地段,结合规划情况及规划实现时间进行综合分析,对在通车前可实现规划且对地铁振动不敏感的地段,不进行减振设计;对通车前实现规划困难且对地铁振动敏感的地段,不进行减振设计。10号线因规划未实现,采取减振措施的地段总长度为1530m。

全线采用较高减振措施地段(铺设Ⅲ型轨道减振器扣件)总长6159单线km,投资额约700万元;全线采用特殊减振措施地段(铺设钢弹簧浮置板整体道床)总长2193单线km,投资额约3000万元。

(3)轨道施工方法研究

钢轨焊接采用质量最高的接触焊工法。接触焊工法是目前北京地铁轨道施工普遍采用的方法,一般是在车辆段设置长度不小于150m的焊轨基地,用固定

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・工程设计・武江虹,郑瑞武,李文英—北京地铁10号线正线轨道总体设计

式接触焊轨机将25m长的标准轨焊接成100～150m的长轨节,再用轨道车将长轨节运送至洞内,用移动式气压焊轨机焊接长轨节。10号线全线所经地段均为北京市较繁华的地段,无设置焊轨基地的条件;出入线建设工期滞后,也不能利用车辆段作为铺轨基地,因此,10号线轨道施工根据现场情况,选定洞外轨排基地组装轨排、洞内采用移动式接触焊轨机焊接钢轨的施工方案。

洞内移动式接触焊工法的焊接速度为40接头/d,可以满足工期要求。但其缺点是焊接时会产生大量烟尘,在洞内密闭条件下不易挥散,作业条件差。施工时在焊机上增加了特殊研制的烟尘吸收和空气净化装置,减少了焊接施工对周围环境的影响。

结合明挖区间设置和工程筹划,全线共设置3个轨排井,在轨排井四周设置铺轨基地,铺轨基地的面积

2

一般为3000m。

这种施工方法施工进度快、洞内作业量减少、轨排组装工艺稳定,有效保证了10号线轨道施工的顺利完成。

(4)与奥运支线的施工接口划分

10号线与其他线的联络线一般位于联络线10号线侧道岔的岔尾。奥运支线为BT项目,各工程接口统一为同一点更便于项目的施工组织和管理。BT项目土建部分与10号线的分界点为联络线左线K0+900、右线K1+000。因此,将铺轨施工分界点与土建施工分界点统一。4　专题设计

10号线全线盾构地段较长,把改善圆形隧道水沟

设置、降低轨道结构高度放在首位,采用短枕式中心水

沟整体道床结构,水沟不设盖板。412　钢轨焊接

北京已建成地铁其钢轨焊接方法均为在地面焊轨基地将标准长度钢轨焊成125～250m的长钢轨,经正火、打磨、探伤后用平板车送入隧道内,再用气压焊焊成长钢轨,最后经撞轨调整后张拉锁定。

10号线全线无设置焊轨基地的条件,应采用洞内移动式焊接的方式焊接钢轨,但从提高长轨条的焊接质量角度,经综合比选,采用洞内移动式接触焊工法焊轨。413　减振方式

环评单位根据对全线敏感点的预测结果,按减振要求的不同,把全线分为一般减振地段、较高减振地段和特殊减振地段。

在轨道设计中全线主要采取铺设无缝线路、采用设有双弹性垫层的弹性分开式DTⅥ2型扣件、钢轨打磨、钢轨涂油、严格控制施工与养护维修的水平等措施,满足一般减振要求。

结合北京地铁的运营经验,较高减振地段采用改进型的轨道减振器扣件。扣件与DⅠ轨道减振器扣件基本相同,主要部件轨道减振器采用双刚度设计。轨道减振器扣件较DTⅥ2型扣件振动级减少10～12dB。

特殊减振地段采用弹簧隔振系统。弹簧2质量2隔振系统的隔振效果显著,可减少20～25dB,同时可消除固体声,隔振系统固有频率约5Hz。施工简单,精度易保证。

随着设计的深入,环评单位提出劲松站后端编号“2523”道岔地段需采用轨道减振器扣件。为尽量减少轨道部件种类,采用螺旋道钉将道岔垫板(滑床板)固定在轨道减振器上。因轨道减振器尺寸较大,信号转辙机安装装置基础部位取消短岔枕,直接将套管埋在道床内。414　道床排水方案

10号线正线道床水排放方式为重力流排放,道床水沟为中心排水沟,一般地段排水沟纵坡与线路纵坡一致。对于特殊部位,如排水泵站不与线路最低点重合地段、钢弹簧浮置板地段等,需进行特殊设计。

排水泵站不与线路最低点重合地段排水方案研究:为保证排水泵站处为道床水沟的最低点,需局部调整道床排水沟纵坡。如光华路—国贸站区间,线路最低点为K20+700,左侧线路纵坡为4‰,右侧线路纵坡为2‰,泵站位于K20+690处,设计将K20+690～K20+720道床排水坡改为坡向K20+690纵坡,坡度值为2‰,具体如表1所示。

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在设计过程中,对影响工程造价和施工工法的问题,如轨枕类型、水沟形式、钢轨焊接方法等均进行了专门研究。411　道床

(1)轨枕　国内地铁整体道床有长轨枕、短轨枕两种道床形式。长轨枕道床结构的优点是结构稳定,整体性好,可采用轨排法施工,工厂预制的混凝土轨枕可确保轨距及轨底坡,施工进度快、精度高;缺点是只能设双侧小水沟。短轨枕整体道床的优点是水沟设置灵活、调整余量大、减振地段轨道结构高度不用加高、施工组织灵活、投资低,尤其适用于盾构地段。

(2)道床水沟　地铁道床水沟有中心水沟和两侧水沟两种形式,中心水沟不影响隧道宽度、有利于接触轨的架设、有利于设置铺轨基标;两侧水沟便于在道床中间行走,但水沟下混凝土厚度薄,不利于接触轨供电方式。

(3)设置水沟盖板　加设盖板不利于水沟清理,污染隧道内环境且加大了维修工作量。18

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表1　光华路—国贸站区间道床排水坡度示意

・工程设计・

辙器及辙叉部位,事先应与线路、结构、人防门等专业做好协调工作。

(2)应根据区间人防门设置的里程位置,向人防专业提供该处的轨道结构断面(含曲线超高、排水沟等)。人防门两侧的扣件及轨枕布置,应根据人防门的尺寸进行设定。

(3)若人防门较厚,使扣件布置间距过大,则应向人防门提出相应的钢轨支承要求。

(4)协调处理好人防门两侧的杂散电流钢筋、轨旁设备等方面的关系。

(5)协调人防门与特殊减振地段的关系,使二者错开设置或进行特殊设计。712　浮置板排水顺接

由于一般整体道床地段中心排水沟距离轨面高较钢弹簧浮置板道床地段小,当钢弹簧浮置板位于坡段的上半段且其下部不能设置泵房时,则需将浮置板出水端一般整体道床地段的排水沟底降低,使与钢弹簧浮置板地段排水沟顺接(图4),同时在沟顶设铸铁箅子,以方便人员行走。

钢弹簧浮置板及两端地段排水方案研究:受浮置板构造形式影响,浮置板地段水沟高度需降低。对于道床水流入端,在紧邻浮置板道床100mm地段将道床水沟降至结构底板,进行局部汇水,即可保证道床水顺利流入浮置板地段;对于道床水流出端,需根据浮置板的水沟底高程,考虑将道床排水沟底下降至道床水能顺利流出。5　轨道设计方案

在对轨道设计的重点问题和专题问题进行充分研究的基础上,简述轨道设计方案。

10号线采用1435mm标准轨距,采用1/40轨底坡。正线及辅助线采用60kg/m钢轨,铺设温度应力式无缝线路。地下线及U形结构地段采用无挡肩弹性分开式DTⅥ2型扣件,接触轨支墩与轨枕一体化设计。道床为短枕式整体道床。道床内设钢筋网。采用60kg/m钢轨9号单开道岔和交叉渡线。道岔采用60AT直线型尖轨、固定型高锰钢整铸辙叉、弹性分开式扣件。道岔一般部位采用与区间相同的无挡肩弹性分开式DTⅥ2型扣件,特殊部位扣压件和轨距垫等与区间轨道的一致。较高减振地段采用Ⅲ型轨道减振器扣件。扣件采用“双刚度”设计。特殊减振地段铺设

钢弹簧浮置板道床隔振系统。采用洞外轨排基地组装轨排、洞内采用移动式接触焊轨机焊接钢轨的施工方案。全线设置线路标志及与工务有关的信号标志。线路标志主要有百米标、坡度标、曲线要素标、曲线始终点标、道岔编号标等。与工务有关的信号标志包括限速标、停车标、终点停车标、警冲标、车挡表示器等。线路及辅助线终端采用缓冲滑动式车挡。6　10号线施工情况

图4　与钢弹簧浮置板地段衔接处一般整体道床

排水沟断面(单位:mm)

8　设计意义

(1)优化了北京地铁轨道产品图。优化后的扣件

和道岔,是更高质量的产品系列。经过改进,扣件耐久性、控制制造精度都得到了提高。

(2)形成了减振道岔设计图纸。减振道岔与全线较高减振地段采取的方案一致。道岔减振器型号减少,整组只有4种型号,便于备货和更换;道岔区扣件与普通道岔一致,未增加备件种类,为以后工程较高减振地段设计提供了模板。参考文献:

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(增刊).

[2]　吴建忠,杨金福.钢轨减振接头夹板在轨道交通上的应用[J].都

正线轨道铺装工程于2007年3月16日开工,分

别从巴沟站、安贞门站、农业展览馆站铺轨基地向下料口两端铺轨。施工过程中,施工单位严格执行设计要求,各项工程进展顺利,施工质量较好。2007年8月1日,样板段轨道铺装完成;2007年10月25日全线轨道铺装完成;2007年11月10日顺利完成轨道工程施工任务。2008年1月24日通过竣工预验收。7　对后续新建项目的建议711　人防门设置位置

(1)原则上人防门不宜设置在道岔区,尤其是转

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市快轨交通,2004,17(5).

[3]　任　静,王　进,曾向荣.北京地铁5号现正线轨道设计综述[J].

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