對ＧＢ50157 2003《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》部分條文的探討摘 要 ＧＢ50157-2003《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》是一部多專業(yè)、綜合性國家標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合地鐵工程實(shí)踐,對該規(guī)范中線路、軌道部分章節(jié),如曲線超高設(shè)置、軌道結(jié)構(gòu)高度確定、軌枕鋪設(shè)數(shù)量以及減振軌道結(jié)構(gòu)等有關(guān)條文進(jìn)行研究。并提出了尚需明確和補(bǔ)充的幾個(gè)問題.關(guān)鍵詞 地鐵,設(shè)計(jì)規(guī)范,修訂 ＧＢ50157 2003《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》),于2003年8月1日實(shí)施,它是一部多專業(yè)的綜合性規(guī)范。筆者在學(xué)習(xí)過程中,結(jié)合工程實(shí)踐對其中部分條文(如線路、軌道)的細(xì)微處進(jìn)行了研究,并與讀者共同探討。1曲線超高值的設(shè)置 《規(guī)范》6.2.8規(guī)定“曲線最大超高宜為120ｍｍ,當(dāng)設(shè)置的超高值不足時(shí),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(guī)定。 欠超高反映了列車高速通過曲線時(shí)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(shí)旅客舒適度及曲線內(nèi)股鋼軌磨耗程度。地鐵不存在客貨共線問題,通過曲線時(shí)速度應(yīng)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(shí)進(jìn)出同一曲線的通過速度相差懸殊,如按低速通過設(shè)置超高,則高速時(shí)欠超高過大,超過允許值;如按高速通過設(shè)置超高,則低速時(shí)必然出現(xiàn)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(shè)置適量的過超高是有必要的。 ＧＢ50090 99《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》3.1.5條文說明“本規(guī)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(guī)則》(鐵運(yùn)[2001]23號部文發(fā)布)第3.7.1條規(guī)定“未被平衡欠超高,一般應(yīng)不大于75ｍｍ,困難情況下應(yīng)不大于90ｍｍ;未被平衡過超高不得大于50ｍｍ”[3]。廣深準(zhǔn)高速鐵路規(guī)定允許欠超高一般為70ｍｍ,困難時(shí)不大于90ｍｍ,允許過超高一般為30ｍｍ、困難時(shí)不大于50ｍｍ。由此可見,國鐵曲線超高的設(shè)置無論是設(shè)計(jì)還是運(yùn)營維修中均考慮了過超高。為此建議,地鐵曲線地段允許設(shè)置過超高,其取值可定為:一般30ｍｍ,困難時(shí)不大于50ｍｍ。實(shí)際上在工程設(shè)計(jì)中已經(jīng)按上述方法操作。2軌道結(jié)構(gòu)高度2.1馬蹄型隧道內(nèi)混凝土整體道床 《規(guī)范》6.3.1第2條規(guī)定軌道結(jié)構(gòu)高度“單線馬蹄形隧道內(nèi)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(jù)計(jì)算和使用經(jīng)驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)軌距的混凝土整體道床寬度,應(yīng)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(nèi)的內(nèi)軌道結(jié)構(gòu)高度應(yīng)對照矩形隧道執(zhí)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(jié)構(gòu)高度則為560ｍｍ+240ｍｍ=800ｍｍ(如圖1)。
因此《規(guī)范》規(guī)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(guī)范》6.3.1規(guī)定可改為“馬蹄形隧道內(nèi)混凝土整體道床應(yīng)滿足線路中心線兩側(cè)1200ｍｍ范圍內(nèi)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(guī)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(biāo)準(zhǔn)比直線地段低不知有何根據(jù)。另外,該條文與《規(guī)范》6.3.1第1條:“軌道結(jié)構(gòu)高度矩形隧道內(nèi)混凝土整體道床為560ｍｍ”不相匹配。如按《規(guī)范》6.3.1第1條計(jì)算,直線地段最小厚度約為150～170ｍｍ之間,而6.3.5第3條卻規(guī)定該數(shù)值不宜小于130ｍｍ。筆者認(rèn)為6.3.5第3條規(guī)定如需列出,建議《規(guī)范》軌下部位混凝土厚度應(yīng)分別按隧道內(nèi)及高架橋上列出,同時(shí)應(yīng)說明該厚度為軌枕下的尺寸,且曲線地段標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于直線地段。2.3地面線碎石道床 《規(guī)范》表6.3.1第5條規(guī)定“地面線碎石道床為820～1000ｍｍ”,但是有些數(shù)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(jié)構(gòu)高度為686ｍｍ。因此地面線碎石道床軌道結(jié)構(gòu)高度應(yīng)根據(jù)鋼軌、軌枕類型、道床厚度、路拱高度等分別進(jìn)行計(jì)算,不宜統(tǒng)一規(guī)定范圍。2.4軌道結(jié)構(gòu)高度的計(jì)算位置 由于隧道內(nèi)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(nèi)軌降低超高值的一半的辦法設(shè)置。因此在曲線時(shí),軌道結(jié)構(gòu)高度計(jì)算位置是以線路中心線為準(zhǔn),還是以曲線內(nèi)軌中心線為準(zhǔn),《規(guī)范》中沒有涉及。 筆者認(rèn)為:矩形、馬蹄型隧道混凝土整體道床軌道結(jié)構(gòu)高度應(yīng)以曲線內(nèi)軌中心線為準(zhǔn),即曲線地段另加超高值一半設(shè)置。3軌枕鋪設(shè)數(shù)量 《規(guī)范》表6.3.2中正線枕式整體道床軌枕鋪設(shè)數(shù)量“直線及Ｒ>400ｍ或坡度ｉ<20‰”采用表中“1600～1680根(對)/ｋｍ”。其中“或”應(yīng)視為滿足其中一個(gè)條件即可采用該檔次標(biāo)準(zhǔn)。但實(shí)際上應(yīng)是兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足才能采用該檔次標(biāo)準(zhǔn)。因此筆者建議應(yīng)將“或”改為“和”。另外該表無試車線標(biāo)準(zhǔn),建議將“正線”改為“正線和試車線”。4 減振軌道結(jié)構(gòu) 地鐵線路主要振動源是列車運(yùn)行時(shí)輪軌相互撞擊所產(chǎn)生的振動,經(jīng)軌道結(jié)構(gòu)傳到隧道或高架結(jié)構(gòu),再傳向大地,從而引發(fā)隧道或高架結(jié)構(gòu)附近地面建筑物的振動。地鐵振動對環(huán)境影響的主要因素是地質(zhì)條件、車輛特性、軌道結(jié)構(gòu)、隧道或高架結(jié)構(gòu)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(guān)。 《規(guī)范》6.5要求根據(jù)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(jié)構(gòu)。在地鐵工程減振軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)地鐵工程環(huán)境影響報(bào)告的要求,在滿足ＧＢ10070 88《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的前提下,對超過國家標(biāo)準(zhǔn)的地段,確定其減振軌道結(jié)構(gòu)型式及鋪設(shè)范圍。 筆者認(rèn)為,在規(guī)范條文中規(guī)定“小于20ｍ”,僅在無環(huán)保資料時(shí)供設(shè)計(jì)者參考。此部分內(nèi)容可在條文說明中闡述。5尚需明確和補(bǔ)充的幾個(gè)問題 以下幾個(gè)問題尚需明確和補(bǔ)充,以便地鐵工程設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 (1)《規(guī)范》5.2線路平面中表5.2.1的最小曲線半徑及《規(guī)范》5.3線路縱斷面中表5.3.8的豎曲線半徑,只有正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線的標(biāo)準(zhǔn),無折返線、停車線等輔助線的標(biāo)準(zhǔn)。建議將“正線”一欄改為“正線、試車線”;“聯(lián)絡(luò)線、出入線”一欄改為“輔助線”。 《規(guī)范》5.3.1線路縱斷面最大坡度只有正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線的標(biāo)準(zhǔn),無折返線、停車線等輔助線及試車線標(biāo)準(zhǔn);《規(guī)范》5.3.2線路縱斷面最小坡度只有正線的標(biāo)準(zhǔn),無聯(lián)絡(luò)線、出入線、輔助線、試車線等的標(biāo)準(zhǔn)。建議補(bǔ)充。 (2)《規(guī)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(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)將“正線”一欄改為“正線、輔助線、試車線”。 (3)《規(guī)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(lián)絡(luò)線、出入線和試車線的整體道床與碎石道床間應(yīng)設(shè)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(zhuǎn)線的內(nèi)容。 (4)《規(guī)范》6.3.11的碎石道床,只列出正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線、試車線及車場線的鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn),尚缺少輔助線的鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。 (5)《規(guī)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(shí)表中軌縫尺寸未表示(見表1)。如改為表2,筆者認(rèn)為比較容易理解。單渡線時(shí)Ｌ小于表中數(shù)值,可采用膠接絕緣接頭。參考文獻(xiàn)1ＧＢ50157 2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范2ＧＢ50090 99 鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范3中華人民共和國鐵路部.鐵路線路維修規(guī)則(鐵運(yùn)[2001]23號部文發(fā)布).北京:中國鐵路出版社,2001.28
因此《規(guī)范》規(guī)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(guī)范》6.3.1規(guī)定可改為“馬蹄形隧道內(nèi)混凝土整體道床應(yīng)滿足線路中心線兩側(cè)1200ｍｍ范圍內(nèi)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(guī)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(biāo)準(zhǔn)比直線地段低不知有何根據(jù)。另外,該條文與《規(guī)范》6.3.1第1條:“軌道結(jié)構(gòu)高度矩形隧道內(nèi)混凝土整體道床為560ｍｍ”不相匹配。如按《規(guī)范》6.3.1第1條計(jì)算,直線地段最小厚度約為150～170ｍｍ之間,而6.3.5第3條卻規(guī)定該數(shù)值不宜小于130ｍｍ。筆者認(rèn)為6.3.5第3條規(guī)定如需列出,建議《規(guī)范》軌下部位混凝土厚度應(yīng)分別按隧道內(nèi)及高架橋上列出,同時(shí)應(yīng)說明該厚度為軌枕下的尺寸,且曲線地段標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于直線地段。2.3地面線碎石道床 《規(guī)范》表6.3.1第5條規(guī)定“地面線碎石道床為820～1000ｍｍ”,但是有些數(shù)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(jié)構(gòu)高度為686ｍｍ。因此地面線碎石道床軌道結(jié)構(gòu)高度應(yīng)根據(jù)鋼軌、軌枕類型、道床厚度、路拱高度等分別進(jìn)行計(jì)算,不宜統(tǒng)一規(guī)定范圍。2.4軌道結(jié)構(gòu)高度的計(jì)算位置 由于隧道內(nèi)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(nèi)軌降低超高值的一半的辦法設(shè)置。因此在曲線時(shí),軌道結(jié)構(gòu)高度計(jì)算位置是以線路中心線為準(zhǔn),還是以曲線內(nèi)軌中心線為準(zhǔn),《規(guī)范》中沒有涉及。 筆者認(rèn)為:矩形、馬蹄型隧道混凝土整體道床軌道結(jié)構(gòu)高度應(yīng)以曲線內(nèi)軌中心線為準(zhǔn),即曲線地段另加超高值一半設(shè)置。3軌枕鋪設(shè)數(shù)量 《規(guī)范》表6.3.2中正線枕式整體道床軌枕鋪設(shè)數(shù)量“直線及Ｒ>400ｍ或坡度ｉ<20‰”采用表中“1600～1680根(對)/ｋｍ”。其中“或”應(yīng)視為滿足其中一個(gè)條件即可采用該檔次標(biāo)準(zhǔn)。但實(shí)際上應(yīng)是兩個(gè)條件必須同時(shí)滿足才能采用該檔次標(biāo)準(zhǔn)。因此筆者建議應(yīng)將“或”改為“和”。另外該表無試車線標(biāo)準(zhǔn),建議將“正線”改為“正線和試車線”。4 減振軌道結(jié)構(gòu) 地鐵線路主要振動源是列車運(yùn)行時(shí)輪軌相互撞擊所產(chǎn)生的振動,經(jīng)軌道結(jié)構(gòu)傳到隧道或高架結(jié)構(gòu),再傳向大地,從而引發(fā)隧道或高架結(jié)構(gòu)附近地面建筑物的振動。地鐵振動對環(huán)境影響的主要因素是地質(zhì)條件、車輛特性、軌道結(jié)構(gòu)、隧道或高架結(jié)構(gòu)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(guān)。 《規(guī)范》6.5要求根據(jù)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(jié)構(gòu)。在地鐵工程減振軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)地鐵工程環(huán)境影響報(bào)告的要求,在滿足ＧＢ10070 88《城市區(qū)域環(huán)境振動標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的前提下,對超過國家標(biāo)準(zhǔn)的地段,確定其減振軌道結(jié)構(gòu)型式及鋪設(shè)范圍。 筆者認(rèn)為,在規(guī)范條文中規(guī)定“小于20ｍ”,僅在無環(huán)保資料時(shí)供設(shè)計(jì)者參考。此部分內(nèi)容可在條文說明中闡述。5尚需明確和補(bǔ)充的幾個(gè)問題 以下幾個(gè)問題尚需明確和補(bǔ)充,以便地鐵工程設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 (1)《規(guī)范》5.2線路平面中表5.2.1的最小曲線半徑及《規(guī)范》5.3線路縱斷面中表5.3.8的豎曲線半徑,只有正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線的標(biāo)準(zhǔn),無折返線、停車線等輔助線的標(biāo)準(zhǔn)。建議將“正線”一欄改為“正線、試車線”;“聯(lián)絡(luò)線、出入線”一欄改為“輔助線”。 《規(guī)范》5.3.1線路縱斷面最大坡度只有正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線的標(biāo)準(zhǔn),無折返線、停車線等輔助線及試車線標(biāo)準(zhǔn);《規(guī)范》5.3.2線路縱斷面最小坡度只有正線的標(biāo)準(zhǔn),無聯(lián)絡(luò)線、出入線、輔助線、試車線等的標(biāo)準(zhǔn)。建議補(bǔ)充。 (2)《規(guī)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(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)將“正線”一欄改為“正線、輔助線、試車線”。 (3)《規(guī)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(lián)絡(luò)線、出入線和試車線的整體道床與碎石道床間應(yīng)設(shè)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(zhuǎn)線的內(nèi)容。 (4)《規(guī)范》6.3.11的碎石道床,只列出正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線、試車線及車場線的鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn),尚缺少輔助線的鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。 (5)《規(guī)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(shí)表中軌縫尺寸未表示(見表1)。如改為表2,筆者認(rèn)為比較容易理解。單渡線時(shí)Ｌ小于表中數(shù)值,可采用膠接絕緣接頭。參考文獻(xiàn)1ＧＢ50157 2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范2ＧＢ50090 99 鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范3中華人民共和國鐵路部.鐵路線路維修規(guī)則(鐵運(yùn)[2001]23號部文發(fā)布).北京:中國鐵路出版社,2001.28