城際鐵路地下車(chē)站平坡設(shè)置研究

摘 要：城際鐵路地下車(chē)站普遍采用 2‰ 的坡段以解決縱向排水問(wèn)題，但設(shè)置 2‰ 的縱坡不僅增加車(chē)站土建施工難度，還對(duì)后期的設(shè)備安裝、裝修等帶來(lái)諸多不便。文章根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合線(xiàn)路平面條件、車(chē)站布置、隧道斷面等，分析城際鐵路與地鐵縱斷面設(shè)計(jì)異同、地下車(chē)站設(shè)置平坡對(duì)排水產(chǎn)生的影響，并提出解決方案。研究認(rèn)為，城際鐵路地下車(chē)站內(nèi)排水可通過(guò)墊層找坡、底板找坡等方式解決，隧道內(nèi)排水可通過(guò)溝底找坡方式解決。端頭為直線(xiàn)的地下車(chē)站可設(shè)置為平坡;端頭為曲線(xiàn)的地下車(chē)站不宜設(shè)置為平坡，需根據(jù)緩和曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)、道岔等參數(shù)計(jì)算確定。

關(guān)鍵詞：城際鐵路;地下車(chē)站;縱斷面;平坡;排水

中圖分類(lèi)號(hào)：U239.5

0 引言

城際鐵路地下車(chē)站縱斷面設(shè)計(jì)過(guò)程中，普遍采用2‰ 的坡段以解決車(chē)站縱向排水問(wèn)題，但設(shè)置2‰ 縱坡不僅增加車(chē)站土建施工難度，還對(duì)后期的設(shè)備安裝、裝修等帶來(lái)諸多不便，而在地鐵車(chē)站設(shè)計(jì)中已逐步采用平坡方案[1]。城市軌道交通設(shè)計(jì)管理工作者對(duì)地鐵地下車(chē)站設(shè)置平坡進(jìn)行了研究，認(rèn)為地下車(chē)站采用平坡具備以下優(yōu)點(diǎn)[1-4]。

（1）車(chē)站的頂板、中板、站臺(tái)板、軌頂均設(shè)計(jì)為平坡，車(chē)站范圍內(nèi)各自高程數(shù)據(jù)保持一致，可簡(jiǎn)化線(xiàn)路、建筑、結(jié)構(gòu)、綜合管線(xiàn)、裝修等專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)接口。

（2）方便與周邊地下物業(yè)開(kāi)發(fā)空間對(duì)接，避免在豎向銜接處出現(xiàn)“剪刀差”。

（3）在車(chē)站土建施工及設(shè)備安裝時(shí)，減小了車(chē)站高程控制方面出錯(cuò)的概率。

地鐵地下車(chē)站已廣泛采用平坡設(shè)計(jì)，城際鐵路地下車(chē)站采用平坡與地鐵地下車(chē)站具有類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。因此，有必要在現(xiàn)行規(guī)范基礎(chǔ)上，分析研究城際鐵路地下車(chē)站采用平坡設(shè)計(jì)的可行性。

城際鐵路地下車(chē)站設(shè)置為平坡存在客觀需求，但城際鐵路縱斷面設(shè)計(jì)與地鐵縱斷面設(shè)計(jì)存在一定差異，因此，需根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，并結(jié)合城際車(chē)站實(shí)際條件，研究城際鐵路地下車(chē)站設(shè)置為平坡的可行性，分析其可能產(chǎn)生的影響。

1 現(xiàn)行規(guī)范要求

城際鐵路速度目標(biāo)值通常為120～200 km/h，地鐵速度目標(biāo)值通常為100 km/h及以下，TB 10623-2014 《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]與GB 50157-2013 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[7]對(duì)車(chē)站縱斷面設(shè)置要求存在差異。

《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，車(chē)站站臺(tái)范圍內(nèi)的線(xiàn)路應(yīng)設(shè)在一個(gè)坡道上，坡度宜采用2‰。當(dāng)具有有效排水措施或與相鄰建筑物合建時(shí)，可采用平坡，豎曲線(xiàn)與緩和曲線(xiàn)或超高順坡段在有砟道床地段不得重疊，在無(wú)砟道床地段豎曲線(xiàn)與緩和曲線(xiàn)重疊時(shí)，每條鋼軌的超高最大順坡率不得大于1.5‰[7]。

《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)在平道上，當(dāng)需設(shè)在坡道上時(shí)，坡度不應(yīng)大于1‰;地下車(chē)站可設(shè)在不大于2‰ 的坡道上;困難條件下，無(wú)配線(xiàn)車(chē)站可設(shè)在不大于6‰ 的坡道上。到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)應(yīng)采用一個(gè)坡段。豎曲線(xiàn)（或變坡點(diǎn)）與平面曲線(xiàn)起終點(diǎn)間的最小距離不宜小于20 m。豎曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)、道岔均不得重疊設(shè)置[5]。

可見(jiàn)，因鐵路等級(jí)不同，速度目標(biāo)值不同，《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》與《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)車(chē)站坡度設(shè)置要求存在差異?！兜罔F設(shè)計(jì)規(guī)范》指出，地鐵車(chē)站若能解決排水問(wèn)題，可設(shè)置在平坡上;根據(jù)《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范條文說(shuō)明》[6]，城際鐵路地下車(chē)站坡度的設(shè)置也參考了《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》，即考慮有利于排水，地下車(chē)站可設(shè)在不大于2‰ 的坡道上。地鐵豎曲線(xiàn)與緩和曲線(xiàn)只有在有砟道床地段才不得重疊設(shè)置，城際鐵路豎曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)、道岔均不得重疊設(shè)置[5-7]，城際鐵路對(duì)豎曲線(xiàn)的設(shè)置要求更高。

2 地下車(chē)站設(shè)置平坡排水方案

城際鐵路地下車(chē)站與地鐵地下車(chē)站雖然在體量與規(guī)模上存在一定差異，但施工工法基本一致，車(chē)站通常采用明挖或暗挖法施工，車(chē)站端頭設(shè)置盾構(gòu)始發(fā)或接收井。城際鐵路地下車(chē)站設(shè)置為平坡，首先要解決排水問(wèn)題，包括車(chē)站排水及車(chē)站前、后區(qū)間平坡隧道排水。

2.1 車(chē)站布置形式

以珠三角城際為例，多數(shù)城際線(xiàn)路存在開(kāi)行大站快車(chē)的客觀需求，一般采用同時(shí)開(kāi)行大站快車(chē)、站站停2 種列車(chē)運(yùn)營(yíng)模式[7]。大站快車(chē)模式下，每隔3～5個(gè)車(chē)站需設(shè)置1個(gè)有配線(xiàn)車(chē)站，不具備越行功能的車(chē)站可不設(shè)置配線(xiàn)。

圖1～圖3為幾種常見(jiàn)的城際鐵路地下車(chē)站布置形式。

城際鐵路標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)長(zhǎng)度約210 m，規(guī)模較地鐵站大，無(wú)配線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)車(chē)站長(zhǎng)度約340 m，有配線(xiàn)車(chē)站長(zhǎng)度與道岔布置形式有關(guān)。采用12號(hào)道岔情況下，車(chē)站長(zhǎng)度約為580 m;采用18號(hào)道岔情況下，車(chē)站長(zhǎng)度約為680 m，為減少開(kāi)挖范圍、節(jié)約工程投資，地下有配線(xiàn)車(chē)站通常采用12號(hào)道岔。因車(chē)站長(zhǎng)度不一樣，有配線(xiàn)車(chē)站與無(wú)配線(xiàn)車(chē)站對(duì)排水溝的設(shè)置要求也不同。因此，本文重點(diǎn)對(duì)典型的有配線(xiàn)車(chē)站和無(wú)配線(xiàn)車(chē)站設(shè)置平坡后排水方案進(jìn)行研究。

2.2 地下車(chē)站排水

根據(jù)《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》，城際鐵路到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)為400 m，且到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度范圍內(nèi)應(yīng)采用一個(gè)坡段 [5]。因此，當(dāng)車(chē)站設(shè)置為平坡時(shí)，無(wú)配線(xiàn)車(chē)站內(nèi)平坡段的長(zhǎng)度至少應(yīng)為400 m，有配線(xiàn)車(chē)站內(nèi)平坡段長(zhǎng)度至少應(yīng)與車(chē)站長(zhǎng)度一致（含咽喉區(qū)）。

平坡車(chē)站站廳及站臺(tái)排水可借鑒地鐵平坡站排水方案，通過(guò)靠近結(jié)構(gòu)外墻設(shè)置離壁溝，離壁溝內(nèi)設(shè)置排水坡向地漏進(jìn)行排水，可解決平坡車(chē)站站廳層排水問(wèn)題。在站臺(tái)中間根據(jù)排水需求設(shè)置地漏并找坡，可解決平坡車(chē)站站臺(tái)排水問(wèn)題。

軌行區(qū)排水方案及對(duì)車(chē)站結(jié)構(gòu)的影響是本次研究的重點(diǎn)，以580 m長(zhǎng)的有配線(xiàn)地下車(chē)站為例，當(dāng)車(chē)站縱坡設(shè)置為平坡后，車(chē)站內(nèi)排水方案有以下幾種[1-3，9-12]。

（1）車(chē)站底板為平坡，水溝采用“W”形坡。軌面及車(chē)站底板采用平坡，通過(guò)墊層找坡實(shí)現(xiàn)排水功能，水溝坡度2‰，因車(chē)站長(zhǎng)度較長(zhǎng)，水溝設(shè)置成“W”形坡，在坡底設(shè)置集水井和泵房，如圖4所示。此方案車(chē)站開(kāi)挖深度可保持一致，車(chē)站整體埋深加深約0.3 m。此方案結(jié)構(gòu)板設(shè)置平坡，構(gòu)件規(guī)整，尺寸統(tǒng)一，對(duì)構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)放樣、立模及混凝土澆筑有利，尤其是當(dāng)車(chē)站采用組合結(jié)構(gòu)體系時(shí)，對(duì)鋼構(gòu)件的工廠放樣加工及現(xiàn)狀安裝有利，可提高工程質(zhì)量，避免出現(xiàn)難以彌補(bǔ)的錯(cuò)誤。墊層找坡，實(shí)施條件較好，找坡質(zhì)量容易控制，增加的墊層自重對(duì)車(chē)站抗浮有利。

（2）通過(guò)車(chē)站底板找坡，水溝采用“W”形坡。軌面采用平坡，通過(guò)底板找坡實(shí)現(xiàn)排水功能，水溝坡度2‰，因車(chē)站長(zhǎng)度較長(zhǎng)，水溝設(shè)置成“W”形坡，在坡底設(shè)置集水井和泵房，如圖5所示。此方案車(chē)站開(kāi)挖深度根據(jù)坡度變化，可在一定程度上減少土方開(kāi)挖量。此方案結(jié)構(gòu)構(gòu)件起伏，尺寸非標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施難度非常大且效果難以保證;當(dāng)車(chē)站采用組合結(jié)構(gòu)體系時(shí)，鋼構(gòu)件規(guī)格均不相同，加工難度大，現(xiàn)場(chǎng)容易出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤且難以彌補(bǔ)，但土方開(kāi)挖量略少。

（3）通過(guò)車(chē)站底板找坡，水溝采用“一”字形單面坡。軌面采用平坡，通過(guò)底板找坡實(shí)現(xiàn)排水功能，水溝坡度2‰，水溝設(shè)置成“一”字形單面坡，在坡底設(shè)置集水井和泵房，如圖6所示。此方案車(chē)站開(kāi)挖深度根據(jù)坡度變化，因車(chē)站長(zhǎng)度較長(zhǎng)，車(chē)站一端埋深較另一端深約1.2 m。此方案結(jié)構(gòu)構(gòu)件不規(guī)整，尺寸非標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施難度較大;當(dāng)車(chē)站采用組合結(jié)構(gòu)體系時(shí)，鋼構(gòu)件規(guī)格均不相同，加工難度大，現(xiàn)場(chǎng)容易出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤且難以彌補(bǔ)，基坑開(kāi)挖方量為3種方案中最多。

綜上所述，通過(guò)墊層找坡、底板找坡，以及增加集水井、泵房等方式，可有效解決車(chē)站范圍內(nèi)排水問(wèn)題。因城際鐵路車(chē)站長(zhǎng)度較地鐵車(chē)站長(zhǎng)，為減少開(kāi)挖深度，應(yīng)盡量避免采用“一”字形單面坡，可根據(jù)車(chē)站長(zhǎng)度采用“人”字坡，或者“W”形坡，通常情況下宜采用車(chē)站底板為平坡、墊層找坡的方案。

2.3 區(qū)間隧道排水

城際鐵路地下車(chē)站端頭多采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)隧道為圓形結(jié)構(gòu)，斷面根據(jù)城際鐵路限界、接觸網(wǎng)、軌下結(jié)構(gòu)綜合擬定，排水溝溝底至底部盾構(gòu)管片凈距為固定值。隧道內(nèi)排水一般采用道床兩側(cè)雙側(cè)排水明溝的方式，將少量滲漏水或消防水排至隧道中部V、W形坡最低點(diǎn)設(shè)置的廢水泵房，集中抽排至地面市政管網(wǎng)。當(dāng)線(xiàn)路為平坡時(shí)，隧道內(nèi)排水溝需通過(guò)溝底找坡，以滿(mǎn)足排水要求，但水溝不能侵入管片結(jié)構(gòu)，因此通過(guò)溝底找坡條件有限。

以速度目標(biāo)值160 km/h的某城際鐵路雙洞單線(xiàn)盾構(gòu)隧道為例，《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：旅客列車(chē)最高行車(chē)速度160 km/h時(shí)，直線(xiàn)地段隧道軌面以上凈空橫斷面面積為35 m2，雙線(xiàn)隧道不小于64 m2，隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置貫通的救援通道，救援通道寬度不宜小于1.0 m，高度宜為2.2 m，內(nèi)側(cè)至線(xiàn)路中線(xiàn)距離不應(yīng)小于1.8m，走行面高度宜與軌面齊平[7]。其襯砌內(nèi)輪廓圖[8]如圖7所示，雙洞單線(xiàn)盾構(gòu)隧道外徑8.8m，內(nèi)徑8.0m，管片厚度0.4m，隧道兩側(cè)均設(shè)有排水溝，排水溝斷面尺寸均為0.25m×0.25m。

當(dāng)車(chē)站設(shè)置平坡時(shí)，兩端區(qū)間隧道平坡段長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短，以利于隧道排水。城際鐵路區(qū)間隧道內(nèi)平坡段的長(zhǎng)度與變坡點(diǎn)位置、豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度、道岔布置等有關(guān)，車(chē)站平面示意如圖 8所示。

當(dāng)車(chē)站端頭為直線(xiàn)時(shí)，豎曲線(xiàn)可緊鄰車(chē)站設(shè)置。以某城際鐵路無(wú)配線(xiàn)車(chē)站為例，到發(fā)線(xiàn)有效長(zhǎng)度 400 m，車(chē)站開(kāi)挖長(zhǎng)度約340m，無(wú)配線(xiàn)車(chē)站最小平坡段長(zhǎng)度約為30 m，溝底找坡0.06 m即可。有配線(xiàn)站端頭豎曲線(xiàn)可緊鄰車(chē)站設(shè)置。因此，當(dāng)車(chē)站端頭為直線(xiàn)時(shí)，盾構(gòu)隧道內(nèi)平坡段長(zhǎng)度可控制在較短范圍內(nèi)，通過(guò)溝底找坡可基本滿(mǎn)足排水要求。

當(dāng)車(chē)站端頭為曲線(xiàn)時(shí)，隧道平坡段長(zhǎng)度受緩和曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)、道岔等影響，需計(jì)算確定。根據(jù)《城際鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》，豎曲線(xiàn)（或變坡點(diǎn)）與平面曲線(xiàn)起終點(diǎn)間的最小距離不宜小于20 m。豎曲線(xiàn)與豎曲線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)、道岔均不得重疊設(shè)置。正線(xiàn)上的道岔與緩和曲線(xiàn)間的直線(xiàn)段長(zhǎng)度一般條件下不小于0.4v。

隧道范圍內(nèi)需要通過(guò)溝底找坡的最小高度計(jì)算公式如下：

H_min= L_min· 0.002 = （20 + L₀+ 0.4v） · 0.002? ? ? ? （1）

式（1）中，H_min為需要通過(guò)溝底找坡的最小高度，m;L_min為最小平坡段長(zhǎng)度，m;L₀為相鄰曲線(xiàn)緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度，m;v為城際鐵路速度目標(biāo)值，km/h。

有配線(xiàn)車(chē)站最小平坡段長(zhǎng)度較無(wú)配線(xiàn)車(chē)站大0.4v。以速度目標(biāo)值160 km/h城際鐵路為例，緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度為40～230 m，端頭為曲線(xiàn)的有配線(xiàn)車(chē)站需要通過(guò)溝底找坡的最小高度Hmin為0.248～0.628 m。如在隧道內(nèi)采用“人”字坡，分別向車(chē)站和區(qū)間排水，可使溝底找坡的高度減半，根據(jù)水溝尺寸，找坡高度仍有可能高出水溝頂。因此，當(dāng)車(chē)站端頭為曲線(xiàn)時(shí)，地下車(chē)站縱坡能否設(shè)置成平坡，需結(jié)合緩和曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)、道岔設(shè)置計(jì)算確定。

3 結(jié)論

城際鐵路地下車(chē)站普遍采用2‰ 的坡段以解決縱向排水問(wèn)題，但采用平坡具有較多優(yōu)點(diǎn)，本文根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合線(xiàn)路平面條件、車(chē)站布置、隧道斷面等，分析城際鐵路與地鐵縱斷面設(shè)計(jì)異同、地下車(chē)站設(shè)置平坡對(duì)排水產(chǎn)生的影響，得出以下結(jié)論。

（1）城際鐵路地下車(chē)站設(shè)置為平坡具有可簡(jiǎn)化專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)接口、方便與周邊地下空間物業(yè)開(kāi)發(fā)空間對(duì)接、降低土建施工及設(shè)備安裝出錯(cuò)概率的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)在有條件的車(chē)站進(jìn)行推廣。

（2）城際鐵路地下平坡車(chē)站軌行區(qū)排水可通過(guò)墊層找坡、底板找坡等方式解決，通常情況下宜采用車(chē)站底板為平坡、墊層找坡的方案。

（3）緊鄰地下平坡車(chē)站的區(qū)間隧道，車(chē)站端頭為直線(xiàn)的情況下，隧道平坡段較短，可以通過(guò)隧道溝底找坡解決排水問(wèn)題，車(chē)站可設(shè)置為平坡。當(dāng)車(chē)站端頭為曲線(xiàn)時(shí)，隧道平坡段需綜合緩和曲線(xiàn)、豎曲線(xiàn)、道岔設(shè)置計(jì)算確定，當(dāng)緊鄰車(chē)站的緩和曲線(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)溝底找坡不能滿(mǎn)足要求，不建議將車(chē)站設(shè)置為平坡。

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收稿日期 2020-01-06

責(zé)任編輯 胡姬

Study on setting flat slope of intercity

railway underground station

Yang Xinlin

Abstract： In order to solve the problem of longitudinal drainage， 2‰ gradient section is widely used in the underground station of intercity railway， but the setting of 2‰ longitudinal slope not only increases the difficulty of civil construction of the station， but also brings a lot of inconvenience to the later equipment installation and decoration. According to the relevant design specifications， based on the line plane conditions， station layout， tunnel section， etc.， this paper analyzes the design similarities and differences between the intercity railway and the subway vertical section， and the impact of the setting of the flat slope of the underground station on the drainage， and puts forward solutions. The research shows that the drainage in the underground station of intercity railway can be solved by the way of smoothing slope and bottom plate slope， and the drainage in the tunnel can be solved by the way of trench bottom slope. The underground station with straight end can be set as flat slope， the underground station with curve end should not be set as flat slope， which should be determined based on the parameters of transitional curve， vertical curve， turnout， etc.

Keywords： intercity railway， underground station， vertical section， flat slope， drainage

作者簡(jiǎn)介：楊新林（1989—），男，工程師