高速鐵路橋上接軌方案研究

王堯周

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210017）

1 工程概況

新建線經(jīng)多方論證，在某市引入本市高鐵站，將在建線30m 范圍內(nèi)納入在建線工程。共設(shè)置4 組聯(lián)絡(luò)線，其中在建線至新建線聯(lián)絡(luò)線接軌點位于區(qū)間橋梁地段，此處為本文主要論述范圍，如圖1所示。

圖1 車站平面布置示意圖

1.1 在建線概況

在建線為時速350km 無砟軌道雙線高速鐵路，位于東部沿海地區(qū)，均為軟弱土層，在建線已開工兩年，線下主體工程已大部分完成施工，梁體未架設(shè)，接軌點位置完成樁基施工。

1.2 新建線概況

新建線與在建線技術(shù)標準相同，均為時速350km無砟軌道雙線高速鐵路，目前暫未開工。

2 總體方案

2.1 運量分析

根據(jù)運量預測，新建高鐵跨線至既有鐵路近期25對[某樞紐（西）]，新建高鐵跨線至在建高鐵近期24對，進而可進入某樞紐（北），調(diào)配在建高鐵跨線至新建高鐵近期43 對，從而達到各區(qū)域利用本接軌方案進入某樞紐各個區(qū)域，如圖2所示。

圖2 新建高鐵引入某樞紐客車列流圖

2.2 線路方案

2.2.1 方案概述

結(jié)合新建高鐵引入某樞紐的客運需求預測，新建高鐵引入高鐵站總體框架：在建線位不變、在西側(cè)集中疏解方案。

結(jié)合在建高鐵正線平縱斷面情況，在西側(cè)需求直線邊從側(cè)向接入方案，距離較近的較為合適接軌的直線段有兩段：分別為DK270（ 直線段長1571m）和DK272（直線段長429m）附近。其中，在DK270 附近存在跨公路（40+64+40）m 連續(xù)梁，已完成施工接軌點應在本連續(xù)梁后。基于現(xiàn)場施工及線路平縱斷面情況[1]，提出四個接軌方案：

方案一：42 號道岔接軌不拆除連續(xù)梁（DK272）；方案二：42 號道岔接軌拆除連續(xù)梁（DK272）；方案三：18 號道岔接軌不拆除連續(xù)梁（DK272）；方案四：42 號道岔接軌不拆除連續(xù)梁（DK270）。

2.2.2 影響因素分析

影響方案的因素主要有：道岔轉(zhuǎn)轍機處梁軌相對位移、道岔末端與直緩點間夾直線長度、運輸組織、投資估算及對在建線的影響[2]。

（1）道岔轉(zhuǎn)轍機處梁軌相對位移

根據(jù)《鐵路無縫線路設(shè)計規(guī)范》（TB10015—2012）第7.3.3 的規(guī)定“站線道岔不宜跨越梁縫；困難條件下跨越梁縫時，道岔尖軌尖端、尖軌根端、心軌尖端、心軌根端至梁縫的最小距離應滿足道岔和橋梁結(jié)構(gòu)安全以及道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備正常使用等要求”，其條文解釋“為滿足設(shè)置正常轉(zhuǎn)換和鎖閉，在伸縮力和制動力作用下轉(zhuǎn)轍機處梁軌相對位移量不大于5mm”[3]。

方案一兩聯(lián)連續(xù)梁無法插入簡支梁，溫度跨較大，梁軌相對位移較大，橋梁結(jié)構(gòu)需要采取措施或改變型式，其他方案均滿足規(guī)范要求。

（2）道岔末端與直緩點間夾直線長度

《高速鐵路設(shè)計規(guī)（范條文說明）》（TB10621—2014）中關(guān)于5.2.11 條的計算原理說明，道岔（直向）基本軌縫與曲線之間設(shè)置一定長度的直線段是以減少列車運行時的振動和搖晃，按列車在曲線上產(chǎn)生的振動與道岔上產(chǎn)生的振動不疊加考慮，按1.5～2 個振動周期計算，道岔與曲線之間的直線段長度為Lmin=(1.5～2)×Vmax/3.6≈(0.42～0.56)V。若按照最困難條件，則Lmin=0.42V[4]。方案一夾直線長度最大可為101m，方案二夾直線長度為120m，方案三夾直線長度為142m，方案四可滿足規(guī)范要求。

（3）運輸組織影響分析

42 號道岔側(cè)向過岔速度為160km/h，18 號道岔側(cè)向過岔速度為80km/h，由于跨線列車側(cè)向過岔速度不同，因此跨線列車運行時分以及列車追蹤時分也有差異，進而對兩線間的列車運輸組織影響也不一樣。本次對42 號、18 號兩種道岔接軌方案的跨線列車運行時分以及列車追蹤時分進行分析檢算。本次研究選取方案一（42 號道岔接軌、不拆除連續(xù)梁方案）與方案三（18 號道岔接軌方案）進行比較分析。

通過牽引計算模擬，動車采用CRH380AL，列控數(shù)據(jù)采用CRH380_300T，重點對兩個方案在建高鐵至新建高鐵場運行時分、列車追蹤間隔進行檢算見表1。

表1 運行時分、列車追蹤間隔對比表

由上表可知，從運行時分來看，18 號道岔方案較42 號道岔方案增加運行時分通過和起停均為1.13min，列車追蹤間隔增加0.56min，如表2所示。

2.2.3 總體線路確定

經(jīng)各方案對比分析見表2，方案四投資增加近4 億元，且運行效率較低，予以舍棄；方案二需拆除已建成的連續(xù)梁，對在建鐵路及社會影響較大，予以舍棄；方案三在聯(lián)絡(luò)線列車遠期對數(shù)較多（52 對）的情況下運行效率較低，對運營組織有較大影響，結(jié)合路局意見，予以舍棄。綜合各因素比選，確定采用方案一：42 號道岔接軌不拆除連續(xù)梁（DK272）。

方案一道岔尖端至梁縫的距離應滿足18m，確保道岔轉(zhuǎn)轍機處梁軌相對位移不大于5mm，橋梁結(jié)構(gòu)需要采取措施或改變型式。

方案一存在道岔末端與直緩點間夾直線長度不滿足0.5V 要求，項目實施完成后可結(jié)合實際產(chǎn)生振動及舒適度數(shù)據(jù)進一步驗證，在保證列車安全和舒適度情況下逐步提高運營速度，為今后類型工程提供借鑒意義。

3 接軌結(jié)構(gòu)方案

3.1 方案設(shè)計原則

3.1.1 《鐵路無縫線路設(shè)計規(guī)范》（TB10015—2012）第7.3.3 規(guī)定，橋上正線道岔不應跨越梁縫，道岔始端、終端至梁縫距離不應小于18m。道岔與梁縫的最小距離直接影響道岔和橋梁的受力和變形，是橋上無縫道岔設(shè)計的一個關(guān)鍵控制指標，道岔下部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)結(jié)構(gòu)對道岔受力和變形最為有利[5]。

3.1.2 規(guī)范中關(guān)于路基上道岔至梁縫的距離未見規(guī)定，現(xiàn)提出橋式路基方案，即在橋上填土方案。

3.1.3 基于以上分析，結(jié)合現(xiàn)場情況，利用已實施樁基，提出兩類型方案：橋上直接鋪設(shè)無砟道岔和橋上覆土（0.8m 厚）后鋪設(shè)無砟道岔方案。

3.2 方案研究

根據(jù)以上設(shè)計原則提出四個方案：

3.2.1 方案一：預應力混凝土連續(xù)梁橋方案，如圖3所示。道岔始、終端均滿足至梁縫的距離不小于18m，道岔末端與直緩點間夾直線長度為88m，在滿足極限值條件下，正線速度最大可為210km/h。

圖3 （2×32+2×24+3×32）m 二變四道岔連續(xù)梁示意圖

3.2.2 方案二：鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)方案，如圖4所示。道岔始、終端均不滿足至梁縫的距離不小于18m 要求，但經(jīng)軌道專業(yè)核算，可滿足道岔轉(zhuǎn)轍機處梁軌相對位移量不大于5mm 的要求。道岔末端與直緩點間夾直線長度為93m，在滿足極限值條件下，正線速度最大可為221km/h。

圖4 （4×16+2×24+4×16）m 二變四道岔連續(xù)剛構(gòu)示意圖

3.2.3 方案三：框架覆土方案，如圖5所示。

圖5 （2-2×16+2-2×12+2-2×16）m 框架布置示意圖

3.2.4 方案四：鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)覆土方案，如圖6所示。

圖6 （2×32+2×24+3×32）m 二變四道岔連續(xù)剛構(gòu)示意圖

方案三、四均為橋式路基方案，根據(jù)規(guī)范不需要滿足岔始、終端至梁縫的距離不小于18m 的要求。道岔末端與直緩點間夾直線長度為101m，在滿足極限值條件下，正線速度最大可為240km/h。

3.3 方案比選

接軌結(jié)構(gòu)方案可行性主要在于結(jié)構(gòu)是否能滿足軌道結(jié)構(gòu)要求，為運輸組織、線路平順性等創(chuàng)造更好條件，期間工作人員應考慮對在建線影響、投資及景觀等因素。

經(jīng)各方案對比分析，在投資、運輸組織、結(jié)構(gòu)受力及景觀綜合比選下，推薦采用方案四，方案四對運輸組織影響最小，工程投資也較小，且對已實施樁基利用效果最佳，如表3所示。

4 結(jié)語

高速鐵路橋上接軌方案需要考慮的因素眾多，一般包含線路條件、地形、地質(zhì)、周邊環(huán)境、投資、景觀、相關(guān)專業(yè)要求等。在各方案可實施的基礎(chǔ)上，我們更應關(guān)注高鐵的運輸組織、運輸效率、服務水平、軌道的平順性及對路網(wǎng)能力的影響，并在此基礎(chǔ)上提出接軌方案的推薦意見。

《鐵路無縫線路設(shè)計規(guī)范》（TB10015—2012）未規(guī)定路基上道岔至梁縫或橋臺的距離要求。本文提出的橋式路基方案可增加道岔末端與直緩點間夾直線長度，夾直線長度是衡量軌道平順性的重要指標，現(xiàn)仿真分析均能滿足目標速度值要求，后續(xù)可根據(jù)項目實施完成后結(jié)合實際產(chǎn)生振動及舒適度數(shù)據(jù)進一步驗證，在保證列車安全和舒適度的情況下逐步提高運營速度，為今后類型工程提供借鑒意義。

表3 接軌結(jié)構(gòu)方案比選表