市域鐵路雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式與造價分析

陳 珊

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

市域鐵路，是近年來在大中城市發(fā)展起來的新型交通方式，具有速度快、運量大、公交化等特點的客運專線鐵路[1]。市域鐵路通常運營里程為50～100km，運營速度為120～160km/h，站間距2.5～5km，介于干線鐵路及城市軌道交通之間，兼具干線鐵路及城市軌道交通的功能與特征[2-3]。但作為鐵路線路關(guān)鍵工程，市域鐵路的特點決定其軌道結(jié)構(gòu)既不能直接照搬干線鐵路，不經(jīng)濟，滿足不了其特殊的減振要求；也不能直接照搬城市軌道交通，無法保證在相對高速的運營條件下軌道結(jié)構(gòu)的安全、可靠性要求[4-5]。市域鐵路的軌道結(jié)構(gòu)必須結(jié)合其運營特點、施工條件、經(jīng)濟性等多個方面進行綜合研究后確定。

1 市域鐵路軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

1.1 列車動荷載小

市域鐵路屬運營速度120～160km/h的客運專線鐵路，沒有貨運列車的大軸重，產(chǎn)生的動載系數(shù)也不及高速列車，因而其列車動荷載相對較小，標準軸重不超過170kN。

1.2 減振降噪要求高

鐵路在運行過程中，車輪撞擊、車輛振動均會產(chǎn)生巨大的噪音震動，因而要求軌道設(shè)計必須采取減振降噪措施，減少噪聲污染。市域鐵路相比城市軌道交通運行速度更快，列車軸重更大，且多為高架線路，穿過人口稠密地區(qū)多，相比干線鐵路，線路周邊存在更多環(huán)境敏感點，可以說市域鐵路對軌道減振降噪的要求比干線鐵路和城市軌道交通更高。

2 市域鐵路軌道結(jié)構(gòu)選型

市域鐵路行車高密度，維修工作只能在夜間進行，考慮減小維修工作量，降低維修噪聲等因素，市域鐵路軌道結(jié)構(gòu)優(yōu)先選擇無砟道床形式。無砟道床從施工工藝可以分為預制板式和現(xiàn)澆式，現(xiàn)澆式又有彈性支撐塊式、短枕式、長枕式和雙塊式。彈性支撐塊式由于不能應用于露天區(qū)間，鋪設(shè)范圍受限制，因而不考慮。

2.1 預制板式無砟道床

預制板式無砟道床有CRTSⅠ型板、CRTSⅡ型板、CRTSⅢ型板。軌道板在制板廠生產(chǎn)精加工，外形美觀，質(zhì)量易于保證，道床結(jié)構(gòu)整體性強，穩(wěn)定性好，運抵現(xiàn)場后直接鋪裝。預制板式無砟道床在干線鐵路中有廣泛應用，近些年國內(nèi)個別城市軌道交通線路中也有推廣試用。然而需設(shè)立專門的制板廠，對于規(guī)模較小線路，經(jīng)濟效益較差，同時預制板式道床軌道結(jié)構(gòu)高度較大，用于橋梁地段時二期恒載較大。

2.2 短枕式無砟道床

短軌枕在工廠預制，軌枕底部設(shè)外露鋼筋以加強與道床混凝土的聯(lián)結(jié)，通過現(xiàn)場澆筑道床混凝土，使短軌枕與道床成為一體，構(gòu)成無砟道床。短枕式無砟道床設(shè)計、施工技術(shù)成熟，在國內(nèi)城市軌道交通中廣泛使用。但是在軌排組裝及現(xiàn)澆混凝土時需采用整套特殊鋼軌支撐架，施工中軌底坡不易控制，調(diào)整作業(yè)量大，施工效率相對較低，整體性也差，主要運用于速度標準較低的城市軌道交通線路。

2.3 長枕式無砟道床

長軌枕在工廠預制，軌枕預留道床縱向鋼筋穿筋孔，通過現(xiàn)場澆筑道床混凝土，使長軌枕與道床成為一體，構(gòu)成無砟道床。兩股鋼軌通過長軌枕連接為一個整體，軌排整體性強，施工速度快，精度也更易保證。長枕式無砟道床在早期國內(nèi)客專及部分城際鐵路有所運用，目前也是我國城市軌道交通道床結(jié)構(gòu)使用趨勢之一。但由于軌枕與現(xiàn)澆道床間新老混凝土結(jié)合面大，施工控制不好時，結(jié)合面處易出現(xiàn)縫隙、裂紋病害。

2.4 雙塊式無砟道床

雙塊式無砟道床主要由雙塊式軌枕、現(xiàn)澆鋼筋混凝土道床等組成，在我國高速鐵路、城際鐵路中廣泛應用，是一種先進、成熟的無砟道床結(jié)構(gòu)形式。雙塊式軌枕既具有短軌枕重量輕、與現(xiàn)澆道床間新老混凝土結(jié)合面小的優(yōu)點，又具有長軌枕軌排架整體性強的優(yōu)點，道床混凝土搗固作業(yè)方便，施工快捷，施工調(diào)整工作量小，且質(zhì)量易于保證，施工精度較高。綜合比較后，推薦市域鐵路采用雙塊式無砟軌道。

3 雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式

在既有的雙塊式無砟軌道設(shè)計體系基礎(chǔ)上，結(jié)合市域鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，提出高架線和地面線采用單元板結(jié)構(gòu)，地下線采用道床板連續(xù)結(jié)構(gòu)，同時高架線取消底座，降低軌道結(jié)構(gòu)高度，減小二期恒載。

3.1 高架線

高架線雙塊式無砟軌道橫斷面如圖1所示，采用單層結(jié)構(gòu)，混凝土直接澆筑于梁面上，形成道床板，道床板與橋梁間通過梁面預埋連接鋼筋連接。道床板采用C40混凝土，厚度320mm，寬度2.8m，標準單元板長5～7m，單元板間設(shè)置100mm伸縮結(jié)構(gòu)縫。

圖1 高架線雙塊式無砟軌道橫斷面示意圖

3.2 地面線

地面線雙塊式無砟軌道橫斷面如圖2所示，采用雙層結(jié)構(gòu)，先在路基表層澆筑施工鋼筋混凝土底座板，底座板上設(shè)置線位凹槽，然后在底座板上施工道床板。道床板與底座均采用C40混凝土，道床板厚度305mm，底座厚度270mm，寬度2.8m，標準單元板長5～7m，單元板間設(shè)置100mm伸縮結(jié)構(gòu)縫。

圖2 地面線雙塊式無砟軌道橫斷面示意圖

3.3 地下線

地下線雙塊式無砟軌道橫斷面如圖3所示，采用單層結(jié)構(gòu)，混凝土直接澆筑于隧道回填面或結(jié)構(gòu)面上，形成道床板。道床板采用C40混凝土，厚度320mm，寬度2.8m。隧道變形縫處道床板斷開設(shè)計，設(shè)置寬20mm伸縮結(jié)構(gòu)縫。

圖3 地下線雙塊式無砟軌道橫斷面示意圖

4 不同地段雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)造價

基于上述結(jié)構(gòu)形式，以某市域鐵路為例，對不同地段雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，并對造價進行了分析。該市域鐵路線路全長55.19km，其中高架線45.75km，地面線0.35km，地下線7.33km，設(shè)計速度120km/h。

根據(jù)不同地段的雙塊式無砟軌道數(shù)量，統(tǒng)計了不同地段的單公里造價，如表1所示。從表1可以看出，高架線雙塊式無砟軌道單公里造價和地下線有所差異，但不超過500萬元/km；地面線由于采用雙層結(jié)構(gòu)，道床板及底座厚度575mm，導致造價較高，架線和地下線增加，單公里造價達到648萬元/km。根據(jù)項目環(huán)境影響報告書，市域鐵路在環(huán)境敏感點要求采取減振降噪措施。高等減振段采用隔離式減振墊減振方案，軌道結(jié)構(gòu)由雙塊式無砟道床板、彈性減振墊層、底座板構(gòu)成。道床板底部設(shè)置限位凸臺、對應底座部位設(shè)置限位凹槽以限制道床板縱橫向位移，保證道床結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。不同地段的高等減振雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)類似，單公里數(shù)量區(qū)別不大。從表1中也可以看出，高架線、地面線和地下線高等減振段雙塊式無砟軌道單公里造價略有差異，不超過1200萬元/km。

表1 不同雙塊式無砟軌道單鋪軌公里造價 單位：萬元/km

5 結(jié)束語

文章結(jié)合市域鐵路軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，對軌道結(jié)構(gòu)進行選型，提出了不同地段雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式，并以某市域鐵路為例，對不同地段雙塊式無砟軌道造價進行了分析，以期對其他市域鐵路的軌道設(shè)計提供參考。

（1）對比目前在干線鐵路和城市軌道交通中成功應用的各種無砟軌道形式，從結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟、施工、維修等方面綜合考慮，推薦采用雙塊式無砟軌道。

（2）在既有的雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出高架線和地面線采用單元板結(jié)構(gòu)，地下線采用道床板連續(xù)結(jié)構(gòu)，同時高架線取消底座。

（3）高架線和地下線雙塊式無砟軌道單公里造價不超過500萬元/km，地面線采用雙層結(jié)構(gòu)，單公里造價為648萬元/km。高架線、地面線和地下線高等減振段雙塊式無砟軌道單公里造價略有差異，不超過1200萬元/km。