天水至平?jīng)鼍€(xiàn)蓮花臺(tái)車(chē)站整體道床設(shè)計(jì)

莫榮韓（蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司 線(xiàn)路運(yùn)輸所，甘肅 蘭州　730000）

天水至平?jīng)鼍€(xiàn)蓮花臺(tái)車(chē)站整體道床設(shè)計(jì)

莫榮韓
（蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司 線(xiàn)路運(yùn)輸所，甘肅 蘭州730000）

蓮花臺(tái)車(chē)站是天水至平?jīng)鲨F路線(xiàn)上的一處會(huì)讓站，車(chē)站兩端咽喉位于隧道內(nèi)，中部位于橋上，而隧道內(nèi)車(chē)站道岔區(qū)整體道床設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)尚無(wú)工程先例；同時(shí)，橋隧過(guò)渡段軌道結(jié)構(gòu)及加固處理措施具有一定代表性。本文結(jié)合相關(guān)規(guī)范、新型道岔的研制及工程實(shí)際，提出了蓮花臺(tái)車(chē)站鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道的設(shè)計(jì)方案與相應(yīng)的施工方案。

天（水）平（涼）鐵路；會(huì)讓站；整體道床；設(shè)計(jì)

1　工程概況

蓮花臺(tái)車(chē)站是天水至平?jīng)鼍€(xiàn)上的一處會(huì)讓站，車(chē)站位于關(guān)山及六盤(pán)山中間的麻庵鄉(xiāng)西北側(cè)麻庵河河溝范圍，關(guān)山隧道出口和六盤(pán)山隧道進(jìn)口里程分別為D1K83+459和D1K83+492，車(chē)站兩端伸入兩隧道內(nèi)并于隧道內(nèi)設(shè)置岔區(qū)，車(chē)站中部位于兩隧道之間的1-18 m鋼筋混凝土剛構(gòu)橋上。蓮花臺(tái)車(chē)站共有2股道（含1條正線(xiàn)），另有安全線(xiàn)1條，道岔3組。

2　蓮花臺(tái)車(chē)站整體道床設(shè)計(jì)

2.1關(guān)山及六盤(pán)山隧道內(nèi)道床方案

關(guān)山及六盤(pán)山隧道間線(xiàn)路露頭較短，且為橋梁，為避免后期運(yùn)營(yíng)維修成本增加，兩隧道及麻庵河橋范圍內(nèi)宜采用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定類(lèi)型相同的無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)。目前國(guó)內(nèi)外技術(shù)成熟的無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)形式有板式軌道、雙塊式無(wú)砟軌道和彈性支承塊式無(wú)砟軌道等。結(jié)合天水至平?jīng)鼍€(xiàn)速度目標(biāo)值較低且以煤炭運(yùn)輸為主的特點(diǎn)，板式軌道因投資較高而不宜在本線(xiàn)采用，而運(yùn)煤過(guò)程中煤渣及煤內(nèi)含水將會(huì)對(duì)彈性支承塊橡膠套靴壽命及整體性造成不利影響，即容易引起結(jié)構(gòu)污染、老化和支承塊松動(dòng)；設(shè)計(jì)推薦關(guān)山及六盤(pán)山隧道（含兩隧道間麻庵河橋）采用雙塊式無(wú)砟軌道。國(guó)內(nèi)適用于本線(xiàn)的雙塊式無(wú)砟軌道主要有CRTSⅠ型及CRTSⅡ型。兩者的主要區(qū)別有兩方面：其一是Ⅰ型無(wú)砟軌道雙塊式軌枕的鋼筋桁架不外露，其二是Ⅰ型無(wú)砟軌道采用混凝土軌道板澆筑與雙塊式軌枕安裝同時(shí)進(jìn)行的施工工藝，而Ⅱ型無(wú)砟軌道采用先灌注軌道板混凝土，后將雙塊式軌枕安裝就位的施工工藝，對(duì)專(zhuān)用施工設(shè)備的加工、操作、保養(yǎng)及維護(hù)要求較嚴(yán)格［1］。從簡(jiǎn)化施工的角度考慮，天水至平?jīng)鼍€(xiàn)采用CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道。CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)由下部支承結(jié)構(gòu)、道床板、軌枕、鋼軌及扣件系統(tǒng)組成。其結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性高、剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)、維修工作量少、結(jié)構(gòu)高度低、荷載小和道床整潔美觀等優(yōu)點(diǎn)。

2011年3月鐵路總公司工程設(shè)計(jì)鑒定中心下發(fā)了《關(guān)于新建天水至平?jīng)鲨F路特長(zhǎng)隧道無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式的批復(fù)》（鐵鑒函［2011］203號(hào)），批復(fù)中對(duì)長(zhǎng)隧道內(nèi)整體道床部分的批復(fù)意見(jiàn)為：同意長(zhǎng)度＞6 km的唐楊隧道及關(guān)山隧道進(jìn)口至六盤(pán)山隧道出口鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道；關(guān)山隧道和六盤(pán)山隧道之間的蓮花臺(tái)車(chē)站亦鋪設(shè)無(wú)砟軌道。即同意我院提出的長(zhǎng)隧道采用CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道的設(shè)計(jì)方案。

2.2蓮花臺(tái)車(chē)站整體道床設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)無(wú)砟軌道建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀，隧道內(nèi)鋪設(shè)無(wú)砟軌道已具備相對(duì)成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，但本工程具有其特殊性，車(chē)站（2股道、3組道岔）位于兩隧一橋內(nèi)（上），且道岔區(qū)設(shè)置于隧道內(nèi)，給無(wú)砟軌道的設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)了一定困難（目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有類(lèi)似工程實(shí)例），故設(shè)計(jì)的特殊性和難度大大增加。針對(duì)這一現(xiàn)狀，擬定了蓮花臺(tái)車(chē)站范圍內(nèi)軌道設(shè)計(jì)方案如下：與關(guān)山及六盤(pán)山隧道一致，蓮花臺(tái)車(chē)站范圍內(nèi)均按雙塊式無(wú)砟軌道進(jìn)行設(shè)計(jì)，道岔區(qū)整體道床方案為將道岔按軌道板單元澆注在隧道仰拱上，與兩端整體道床連接。

2.2.1道岔選型

本線(xiàn)是以運(yùn)煤為主的鐵路，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為120 km/h，正線(xiàn)道岔型號(hào)以12號(hào)為宜［2］，而2011年3 月29日鐵路總公司《關(guān)于新建天水至平?jīng)鲨F路特長(zhǎng)隧道無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式的批復(fù)》下發(fā)之時(shí)，國(guó)內(nèi)可用于無(wú)砟軌道上的60 kg/m鋼軌12號(hào)道岔的型號(hào)僅有SYC0501。它是鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院，在重慶樞紐遂渝引入工程無(wú)砟軌道綜合試驗(yàn)段蔡家站為解決道岔在整體道床上這一問(wèn)題，與山海關(guān)橋梁廠聯(lián)合研發(fā)的一組可動(dòng)心軌道岔；該道岔直向通過(guò)速度為200 km/h，如果蓮花臺(tái)車(chē)站道岔采用該型號(hào)道岔，則稍顯浪費(fèi)。同時(shí)，SYC0501道岔電液轉(zhuǎn)轍機(jī)須安裝在軌道外側(cè)，且要求最外側(cè)鋼軌至隧道邊墻的距離需＞2.5 m，由此則會(huì)帶來(lái)道岔區(qū)隧道斷面的加寬問(wèn)題。鑒于以上原因，從節(jié)省投資及與天水至平?jīng)鼍€(xiàn)速度目標(biāo)值匹配的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)單位向鐵路總公司建議研制新型12號(hào)無(wú)砟道岔。

2.2.2新型12號(hào)無(wú)砟道岔

鑒于天水至平?jīng)鼍€(xiàn)急需12號(hào)無(wú)砟道岔上道鋪設(shè)的情況，中國(guó)鐵路總公司就此立項(xiàng)，委托中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鐵科研）開(kāi)展“客貨共線(xiàn)鐵路12號(hào)無(wú)砟道岔”的研發(fā)工作。

鐵科研經(jīng)固定型轍叉和可動(dòng)心軌轍叉選型研究、道岔線(xiàn)型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、扣件系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究、無(wú)砟岔枕設(shè)計(jì)研究、道岔關(guān)鍵部件的室內(nèi)試驗(yàn)、道岔工廠試制、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和評(píng)估等全系統(tǒng)的研究之后，推出了適用于客貨共線(xiàn)鐵路60 kg/m鋼軌12號(hào)可動(dòng)心軌單開(kāi)道岔，圖號(hào)研線(xiàn)1505［3］。

值得說(shuō)明的是，在無(wú)砟岔枕的設(shè)計(jì)研究中，鐵科研對(duì)比了普通長(zhǎng)岔枕埋入式無(wú)砟軌道及類(lèi)雙塊式岔枕埋入式無(wú)砟軌道兩種結(jié)構(gòu)形式。其中普通長(zhǎng)岔枕埋入式無(wú)砟軌道沿用一般道岔軌枕，施工時(shí)容易出現(xiàn)軌排上浮，造成岔枕與現(xiàn)澆道床之間出現(xiàn)離縫松動(dòng)現(xiàn)象；而類(lèi)雙塊式岔枕因有桁架鋼筋連接道床板，軌道整體結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性得到了較大改善。因此研線(xiàn)1505岔枕采用類(lèi)雙塊式岔枕（圖1）。

圖1　無(wú)砟岔枕示意（單位：mm）

2.2.3蓮花臺(tái)車(chē)站無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)

結(jié)合定型后的無(wú)砟道岔（研線(xiàn)1505），我院開(kāi)展了蓮花臺(tái)車(chē)站無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)由3部分組成：隧道內(nèi)非岔區(qū)部分、麻庵河橋上、隧道內(nèi)岔區(qū)部分，同時(shí)處理好岔區(qū)與非岔區(qū)、橋與隧的過(guò)渡。

1）隧道內(nèi)非岔區(qū)部分無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)

隧道內(nèi)非岔區(qū)部分無(wú)砟軌道道床板采用C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)澆注于隧道仰拱上，寬2.8 m，軌下截面厚258 mm［4］，直線(xiàn)地段道床板頂面設(shè)置2%的橫向人字形排水坡，曲線(xiàn)地段道床板設(shè)面向曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)的單向2%排水坡。雨水匯集方式為雙線(xiàn)地段隧道中部設(shè)集水槽，沿線(xiàn)路方向每隔4.55 m布置一處泄水孔（泄水孔左右間隔布置），通向相應(yīng)側(cè)隧道排水溝，曲線(xiàn)地段加設(shè)內(nèi)側(cè)泄水孔。泄水孔采用預(yù)埋PVC管方式設(shè)置，管徑50 mm。雙塊式軌枕在道床板澆筑時(shí)埋入鋪設(shè)。隧道內(nèi)非岔區(qū)部分無(wú)砟軌道橫斷面如圖2所示。

2）麻庵河橋上無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)

麻庵河橋上無(wú)砟軌道位于半徑1 200 m的曲線(xiàn)范圍，先于橋面上鋪設(shè)C40混凝土墊層，拉毛后架設(shè)整體道床道床板鋼筋，吊裝雙塊式軌枕，再澆筑道床板混凝土。為加強(qiáng)道床板與橋的連接，在全橋范圍預(yù)埋φ25的錨固螺紋鋼筋（預(yù)埋鋼筋在該橋施工時(shí)施作），排間距1.30 m，每排5根，預(yù)埋的螺紋鋼筋與此段范圍內(nèi)的道床板、橋梁頂板縱橫向鋼筋應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置。排水設(shè)計(jì)為橋中部設(shè)泄水孔（預(yù)埋PVC管）。橋上無(wú)砟軌道橫斷面如圖3所示。

3）隧道內(nèi)岔區(qū)部分無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)

蓮花臺(tái)車(chē)站共設(shè)有3組道岔，其中①，③組道岔銜接形成單渡線(xiàn)，②組道岔為單開(kāi)道岔。

道岔區(qū)道床板采用單元板塊設(shè)計(jì)，即單開(kāi)道岔按一個(gè)單元板塊、單渡線(xiàn)按一個(gè)單元板塊設(shè)計(jì)。

單開(kāi)道岔道床板設(shè)計(jì)起點(diǎn)為岔頭軌縫中心向外2根軌枕（1.2 m），終點(diǎn)為岔后軌縫中心向外4根軌枕（2.6 m），終點(diǎn)的選擇主要考慮岔后直股與側(cè)股無(wú)砟軌道道床板是否具備分開(kāi)施作條件。道床板厚度為380 mm，縱橫向均配置雙層鋼筋，其中縱向鋼筋直徑為φ12 mm，橫向鋼筋直徑為φ16 mm。道床板頂面自中心向兩側(cè)設(shè)2%的橫向人字形排水坡。無(wú)砟岔枕在道床板澆筑時(shí)埋入鋪設(shè)。隧道內(nèi)岔區(qū)單開(kāi)道岔無(wú)砟軌道示意如圖4。

圖2　隧道內(nèi)非岔區(qū)部分無(wú)砟軌道橫斷面示意

圖3　橋上無(wú)砟軌道1/2橫斷面示意（單位：mm）

單渡線(xiàn)道岔道床板（圖5）設(shè)計(jì)起點(diǎn)為岔頭軌縫中心向外2根軌枕（1.2 m），終點(diǎn)為直股方向岔枕后7根軌枕（4.2 m），側(cè)股方向兩道岔連成一體。道床板厚380 mm，縱橫向均配置雙層鋼筋，其中縱向鋼筋直徑為φ12 mm，橫向鋼筋直徑為φ16 mm。道床板頂面自中心向兩側(cè)設(shè)2%的橫向人字形排水坡。無(wú)砟岔枕在道床板澆筑時(shí)埋入鋪設(shè)。

2.2.4無(wú)砟軌道過(guò)渡段設(shè)計(jì)

蓮花臺(tái)車(chē)站位于兩隧一橋上，需處理好岔區(qū)與非岔區(qū)的過(guò)渡、橋隧過(guò)渡、軌道結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接等問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)剛度的平穩(wěn)過(guò)渡、整體穩(wěn)定性和減少輪軌作用帶來(lái)的道床損害，最終保證列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)及延長(zhǎng)軌道整體使用壽命。

1）岔區(qū)與非岔區(qū)的過(guò)渡

圖4　單開(kāi)道岔無(wú)砟軌道示意（單位：mm）

岔區(qū)與非岔區(qū)整體道床均鋪設(shè)于隧道仰拱上，兩者基礎(chǔ)類(lèi)型一致，因此過(guò)渡無(wú)需特殊處理。但岔區(qū)與非岔區(qū)銜接處仍為軌道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，因此，設(shè)計(jì)采取岔頭及岔尾軌縫中心均置于道岔區(qū)整體道床范圍內(nèi)，另在銜接處前后分別設(shè)置 10排，橫向每排4根φ25 mm鋼筋錨栓（如圖6所示）貫穿道床板至隧道仰拱，以加強(qiáng)道床板與其基礎(chǔ)的銜接，提高軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖5　單渡線(xiàn)無(wú)砟軌道道床板布置示意

2）橋隧過(guò)渡段的設(shè)計(jì)

關(guān)山隧道出口至麻庵河橋間有一段長(zhǎng)12 m的路基過(guò)渡段，因該過(guò)渡段較短，無(wú)法同時(shí)施作路隧過(guò)渡及路橋過(guò)渡，故設(shè)計(jì)采用延伸隧道仰拱至橋頭，以實(shí)現(xiàn)軌下隧道-路基-橋梁基礎(chǔ)的基本統(tǒng)一，再于其上鋪設(shè)整體道床（圖7）。另麻庵河橋橋尾與六盤(pán)山隧道已經(jīng)連上，基礎(chǔ)剛度基本一致，可不考慮基礎(chǔ)過(guò)渡。

圖6　道床板與基礎(chǔ)連接錨栓布置示意

圖7　橋隧過(guò)渡段整體道床布置（長(zhǎng)度：mm）

因麻庵河橋上亦鋪設(shè)無(wú)砟軌道，同時(shí)橋上需鋪設(shè)護(hù)輪軌，而隧道進(jìn)口處向內(nèi)5.2 m需加強(qiáng)，所以設(shè)計(jì)時(shí)將關(guān)山和六盤(pán)山隧道進(jìn)口5.2 m范圍、關(guān)山隧道與麻庵河間12 m的路基、麻庵河橋4部分進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。道床板采用C40鋼筋混凝土，寬2.8 m，軌下截面厚258 mm，道床板設(shè)面向曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)的單向2%排水坡。軌枕采用雙塊式軌枕（肆軌-0803-2帶輔助軌），輔助軌采用50 kg/m鋼軌。同時(shí)為加強(qiáng)道床板與基礎(chǔ)的連接，橋上預(yù)埋φ25的錨固螺紋鋼筋，非橋部分均設(shè)置φ25螺紋鋼筋錨栓。另考慮到不同結(jié)構(gòu)間存在不均勻沉降等問(wèn)題，12 m的路基過(guò)渡段、麻庵河橋2部分整體道岔按單元板塊設(shè)計(jì)，留有伸縮縫（圖7）。

3　整體道床施工

目前，我國(guó)在無(wú)砟軌道的鋪設(shè)上已經(jīng)具備較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，CRTSⅠ型無(wú)砟軌道施工的方法主要有工具軌法及軌排框架法，因軌排框架法對(duì)施工機(jī)具的要求和成本較高［5］，且天水至平?jīng)鼍€(xiàn)隧道斷面設(shè)計(jì)為小斷面隧道，無(wú)法采用大型機(jī)械設(shè)備，因此CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道的施工采用工具軌法。

蓮花臺(tái)車(chē)站無(wú)砟軌道施工難點(diǎn)在于車(chē)站位于山區(qū)，物料運(yùn)輸條件差；施工中因道岔尺寸大、施工空間窄，在隧道內(nèi)組裝道岔及軌排、支立模板等作業(yè)困難。為此，在物料運(yùn)輸上采用自關(guān)山隧道天水端材料廠往車(chē)站方向運(yùn)輸?shù)姆桨福瑫r(shí)對(duì)隧道內(nèi)間距110 m的大避車(chē)洞或輔助坑道進(jìn)行擴(kuò)大，作為運(yùn)輸車(chē)輛的調(diào)頭、會(huì)車(chē)地點(diǎn)，以節(jié)省運(yùn)料時(shí)間。對(duì)隧道內(nèi)道岔及軌排的組裝、模板支立等作業(yè)進(jìn)行精細(xì)化管理，制定詳細(xì)的步驟，確保施工中不破壞已施工完成的隧道水溝及電纜槽等。

4　結(jié)語(yǔ)

本文著重論述了天水至平?jīng)鼍€(xiàn)蓮花臺(tái)車(chē)站無(wú)砟軌道的設(shè)計(jì)方案。因普速鐵路隧道內(nèi)設(shè)車(chē)站并鋪設(shè)無(wú)砟軌道在國(guó)內(nèi)尚無(wú)工程實(shí)例，本工程的順利實(shí)施將會(huì)為以后類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)及施工提供借鑒。

［1］吳大勇.高速鐵路無(wú)砟軌道施工的質(zhì)量控制方法研究［D］.北京：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院），2014.

［2］鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.鐵路工程設(shè)計(jì)及技術(shù)手冊(cè)：站場(chǎng)及樞紐［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

［3］中國(guó)鐵道科學(xué)研究院.客貨共線(xiàn)鐵路12號(hào)無(wú)砟道岔設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.北京：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院，2015.

［4］鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.高速鐵路CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道隧道地段通用參考圖［Z］.北京：鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院，2011.

［5］王紅亮.隧道內(nèi)CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道軌排框架法施工工藝［J］.鐵道建筑，2012（4）：81-84.

（責(zé)任審編孟慶伶）

Design on Monolithic Track Bed of Lianhuatai Station in Tianshui-Pingliang Railway

MO Ronghan
（Track and Transportation Institute，Lanzhou Railway Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Lanzhou Gansu 730000，China）

Lianhuatai station is one passing station in T ianshui-Pingliang railway，both ends of the station are located in the tunnel and the middle part of the station lies on a bridge，and there is no domestic engineering precedent for the monolithic track bed design of station's turnout area inside the tunnel.T he track structure of bridge and tunnel transition area and reinforcement measures are representative in China.By combing with the relevant specification，new pattern turnout development and engineering practice，the design and corresponding construction scheme for Lianhuatai station which laid CRT SⅠ double-block ballastless track were presented in this paper.

T ianshui-Pingliang railway；Passing station；M onolithic track bed；Design

莫榮韓（1982— ），男，工程師。

U213.2+41

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.07.29

1003-1995（2016）07-0118-05

2016-01-19；

2016-04-20