《選線設計》第8章(1)-既有線改建設計

選線設計——既有線改建設計土木工程學院道路與鐵道工程系易思蓉四川成都二環(huán)路北一段111號電話87602879郵編:610031Email:sryi@第三節(jié)既有線改建設計本節(jié)要點熟悉既有線改建設計的工作內(nèi)容了解既有線改建的原因、方法、一般規(guī)定和注意事項、既有線改建線路測繪工作內(nèi)容掌握放大縱斷面圖設計方法掌握既有線平面改建設計方法了解橫斷面改建設計方法及要求第三節(jié)既有線改建設計既有線改建設計工作內(nèi)容及原則設計內(nèi)容收集經(jīng)濟技術資料進行工程地質(zhì)勘察線路測繪和調(diào)查既有個體工程調(diào)查施工組織和概算資料的調(diào)查收集有關圖紙資料了解既有線運營情況，取得客貨運量與行車組織等經(jīng)濟技術資料，研究提高鐵路能力的措施，并提出分期加強的方案查明不良地質(zhì)及重點工程的地質(zhì)條件，提出改建或繞行方案意見，修建第二線時，還應包括第二線左右側(cè)的意見，提供橋、隧、路基各類工程設計所需要的工程地質(zhì)資料，以及沙石等建筑材料的資料包括平面測繪、縱斷面測量、橫斷面測繪、地形測繪和各種調(diào)查，以便研究線路改建方案并進行平縱面設計對橋梁、涵洞、隧道、路基的設計、施工和使用情況進行調(diào)查，以確定其利用、加固和改建原則，并收集設計所需要的資料。修建第二線時，還要收集第二的邊側(cè)和線間距資料進行施工組織和概算調(diào)查，以編制概預算，并提供方案經(jīng)濟比較用單價第三節(jié)既有線改建設計既有線改建設計工作內(nèi)容及原則設計總原則應符合《技規(guī)》和《線規(guī)》的基本要求和有關標準。充分利用既有建筑物與設備改建施工時，必須保證正常運營和行車安全有理由時，允許改建設計的標準較新建鐵路標準適當降低縱斷面改建設計改建原因（1）路基發(fā)生沉陷、凍害而變形；（2）線路維修過程中因更換道碴、起道、落道而引起軌面高程的改變；（3）延長站線引起站坪兩端縱斷面的改建；（4）削減超限坡時需抬降路基高程；（5）受洪水威脅地段需加高路基；縱斷面改建設計一般規(guī)定最大坡度與坡度差（1）改建既有線時，對局部超過限制坡度的地段，若降坡將引起困難工程，且運營實踐和牽引計算檢算證明列車可以利用動能以不低于機車計算速度通過的坡度，可予以保留，但既有線為雙線時，不應妨礙自動閉塞的采用。（2）改建既有線的最大坡度地段，若按規(guī)定進行曲線和隧道折減將引起巨大工程時，可以保留原標準。（3）改建既有線如有充分技術經(jīng)濟依據(jù)時，其相鄰坡段的坡度差可保留原數(shù)值?？v斷面改建設計一般規(guī)定坡段長度

改建既有線的坡段長度，當設計速度小于等于160km/h的路段，在困難條件下可采用200m；設計速度為200km/h的路段，最小坡段長度一般不宜小于600m，困難條件下不應小于400m，且連續(xù)使用時不得超過兩個?？v斷面改建設計一般規(guī)定豎曲線

（1）設計速度大于或等于160km/h的路段，坡度代數(shù)差大于或等于1‰時，須設置圓曲線型豎曲線，且豎曲線最小長度不宜小于25m。豎曲線半徑不得小于15000m。（2）設計時速不大于160km/h的路段，如既有線相鄰坡段采用拋物線型豎曲線連接時，在其頂點的曲率半徑不小于新線規(guī)定標準的條件下，可保留原有連接方式。拋物線型豎曲線系由一定變坡率（‰）的20m連續(xù)坡段組成，其線型與圓曲線接近，頂部的相應豎曲線半徑RSH為（m）

縱斷面改建設計一般規(guī)定縱斷面高程基準以軌面標高為基準改建施工方法道碴起道滲水土起道抬降路基面直線地段為左側(cè)鋼軌的軌面標高，曲線路段為內(nèi)軌的軌面標高起道高度小于50cm時起道高度為50～100cm時起道高度大于100cm或落道后道床厚度小于規(guī)定標準時縱斷面改建設計一般規(guī)定軌面高程與拉坡原則一般不采用挖切路基的辦法來降低軌面標高僅在受建筑限界與結(jié)構(gòu)物構(gòu)造控制，以及為消除路基病害的路段方可采用。一般不宜降低既有線軌面標高，以免挖切道床影響正常運營；僅在個別路段，為避免改建橋隧建筑物，避免挖切路基，或為了減少線路改造，才允許挖切道床以降低軌面標高道床厚度僅允許較規(guī)定標準減薄5cm，但最小道床厚度不得小于25cm?？v斷面改建設計放大縱斷面圖采用放大縱斷面圖的目的設計細致準確，更細致地研究既有軌面標高的升降，保證盡可能利用既有建筑物將縱斷面設計得更加經(jīng)濟合理縱斷面改建設計放大縱斷面圖圖式橫向比例1:10000縱向比例1:100(或1:200)線路縱斷面圖下部：資料與數(shù)據(jù)縱斷面改建設計放大縱斷面圖放大縱斷面圖設計方法填寫資料欄各欄數(shù)據(jù)既有線平面、百米標與加標、地面標高、既有道床厚度及既有軌面標高、路基病害路段與工程地質(zhì)特征縱斷面改建設計放大縱斷面圖圖式資料與數(shù)據(jù)縱斷面改建設計放大縱斷面圖放大縱斷面圖設計方法道床底部高程與計算軌面高程計算

道床底面高程=既有軌面高程-既有軌道高度計算軌面高程=道床底面高程+設計軌道高度軌道高度=鋼軌高度+墊板厚度+軌枕高度+道床厚縱斷面改建設計放大縱斷面圖放大縱斷面圖設計方法既有縱斷面繪制初步縱斷面拉坡軌面縱坡設計設計軌面標高計算既有軌面抬降值縱斷面改建設計放大縱斷面圖圖式線路縱斷面圖縱斷面改建設計改建既有線縱斷面設計注意事項橋涵有碴橋涵梁上通常不允許落低既有線高程，必要時可用道碴起道的方法抬高軌面高程；軌面抬高值一般在10~15cm范圍內(nèi)明橋面橋梁上應根據(jù)既有軌面高程設計縱斷面涵洞處允許適當抬降既有軌面高程縱斷面改建設計改建既有線縱斷面設計注意事項隧道需要提高隧道凈空或削減隧道坡度時，采用落道方法；但降低值不宜大于0.4m，以免破壞隧道邊墻基礎車站站坪站內(nèi)正線不宜過多抬降；站坪縱斷面改建應綜合考慮，使整個改建工程量最小。車站正線改建時，可用站線作為施工臨時通車線路基結(jié)合路基橫斷面、支擋結(jié)構(gòu)、路基病害進行改建設計三、平面改建設計平面測繪與曲線改建平面測繪丈量里程設置外移樁線路調(diào)繪曲線測量偏角法坐標法三、平面改建設計曲線改建原因及改建方式既有曲線撥正提高線路標準加大曲線半徑加長緩和曲線長度加長夾直線同向曲線改為一個大曲線三、平面改建設計曲線改建原因及改建方式提高線路標準加長緩和曲線長度加長夾直線同向曲線改為一個大曲線三、平面改建設計曲線改建原因及改建方式線路繞行曲線裁彎取直橋隧建筑物位置改移三、平面改建設計曲線改建的測設方法直接測設法當既有線與改建線線間距離較大時，改建線可采用新線方法直接測設；既有線撥動法曲線及其毗鄰路段的改建，通常是將既有線撥動到設計位置，設計時需要算出既有線每個測點撥動到設計位置的撥動量。撥動量計算方法繩正法計算撥動量漸伸線原理計算撥動量既有線撥距計算漸伸線原理漸伸線的線型及特性漸伸線的法線是對應點上原曲線的切線漸伸線上任意兩點曲率半徑之差，等于對應點上原曲線弧長的增量；既有線撥距計算漸伸線原理計算漸伸線長度的公式漸伸線長度E為AB曲線的中心角在其對應弧段上的定積分既有線撥距計算漸伸線原理計算漸伸線長度的公式OA曲線的中心角為OA曲線曲率K在其對應弧段上的定積分圓曲線與三次拋物線型緩和曲線的曲率圓曲線曲率為常數(shù)：K=1/R；緩和曲線的曲率為變量，隨計算點距ZH（或HZ）點的長度而變換既有線撥距計算漸伸線長度計算式既有線撥距計算繩正法撥道計算基本原理及測量方法用一根不易變形的20m長的弦線，兩端緊貼外軌內(nèi)側(cè)頂線下16mm處,在弦的中點量出弦線與外軌側(cè)面的距離，稱為實測正矢；并規(guī)定實測正矢與”計劃正矢”之差、實測正矢連續(xù)差及實測正矢最大最小值之差的限值。若實測正矢超過規(guī)定值，則曲線需要進行整正。既有線撥距計算既有線撥距計算繩正法撥道計算計劃正矢的計算圓曲線——圓曲線上各點正矢應相等緩和曲線設y1,y2,y3,……為各測點的支距，則有：對于常用緩和曲線，各點正矢可表示為：fs為緩和曲線的正矢遞減率，當n為緩和曲線分段數(shù)時，則有：既有線撥距計算繩正法撥道計算計劃正矢的計算緩和曲線當HY點正好落在測點上時，其正矢為fc-f0，但由于圓曲線一般都不是10m的整倍數(shù)，因此YH或HZ點就不可能恰好落在測點上，其正矢要作為特殊情況進行計算。設HZ點左右測點分別為b（緩和曲線上）、a（直線上），距HZ點的距離分別為B、A，且λ=L/2，則兩測點的正矢為：既有線撥距計算繩正法撥道計算計劃正矢的計算緩和曲線同樣，設YH點左右測點分別為a（圓曲線上）、b（緩和曲線上），距YH點分別為A、B，則有：設HZ點左右測點分別為b（緩和曲線上）、a（直線上），距HZ點的距離分別為B、A，且λ=L/2，則兩測點的正矢為：第二緩和曲線上其它各測點的計劃正矢，可根據(jù)各點至ZH點的距離按比例求得。既有線撥距計算既有線撥距計算繩正法撥道計算撥距計算既有線漸伸線長度設曲線上各測點的實測正矢為相應的漸伸線長度為本，則：也就是說，第n點的漸伸線長度等于其前一點(n-1)為止的正矢累積的合計數(shù)的兩倍。既有線撥距計算繩正法撥道計算撥距計算設計曲線漸伸線長度設曲線上各測點的計算點正矢為相應的漸伸線長度為本，則：撥距計算第n點的撥道量為撥道完成后，第n測點的實際正矢應為：既有線撥距計算繩正法撥道計算撥道計算的限制條件保證曲線整正前后始終點的切線方向不變。要求計劃正矢的總和必須等于實測正矢的總和；、保證曲線整正前后始終點位置不變，要求曲線終點撥量為零；保證曲線上某些控制點因受具體條件限制而不能撥動之出的撥量為零。偏角法撥距計算既有線漸伸線長度計算出發(fā)數(shù)據(jù)外業(yè)測量中測出的既有曲線上每20m測點的偏角計算公式1）基本公式圓曲線的漸伸線長度緩和曲線的漸伸線長度一般公式E=該測點偏角的弧度數(shù)×該測點距置鏡點的曲線長2）通用計算式（1）置鏡點設在始切線：（2）置鏡點設在A點：（3）置鏡點在B點：既有線撥距計算既有線撥距計算（4）通用計算公式：第n置鏡點的漸伸線長度為：第n測段中各測點的漸伸線長度的通用計算公式為：既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算計算條件既有曲線撥正到設計位置，曲線長度應基本保持不變，才能保證必要的計算精度。本方法僅適用于將錯動的既有曲線撥正為規(guī)則線型，以及撥動前后曲線長度不會大量變化的改建設計保證設計曲線和既有曲線的轉(zhuǎn)角相等；使測量終點設計曲線和既有曲線的漸伸線長度相等，即力爭減小曲線路段工程量既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算撥距計算步驟（i）計算既有曲線各測點的漸伸線長度；（ii）選定設計曲線半徑；（iii）計算設計曲線各測點的漸伸線長度；（iv）求出撥動距離既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算撥距的大小及方向撥距大小撥距方向為正值，表示向圓心方向撥動（曲線內(nèi)壓）；Δ為負，表示向切線方向移動（曲線外挑）撥動距離=設計曲線的漸伸線長-既有曲線的漸伸線長既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算選配設計曲線半徑平均偏角法估計既有曲線半徑為：既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算選配設計曲線半徑三點法估計既有曲線半徑為：既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算選配設計曲線半徑二階差商法既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算選配設計曲線半徑算例如表6－6實例，由K10＋100至K10＋260為圓曲線線段。用三點法，取K10+100為B，EB＝3326；K10＋180為C，EC＝44.935；L＝80。則計算K10+100至K10＋260共9個測點漸伸線二次差值，n＝7，＝5.597。則既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算選配設計曲線半徑設計曲線半徑的取值設計曲線半徑根據(jù)估算的既有曲線半徑值取整，并且應盡量接近既有曲線半徑值。取整時，可參考下表中數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)角度數(shù)（）<1010～2020～3030～50>50曲線半徑取整值（m）±25±10±5±2～1具體選定既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算計算曲線曲中（QZ）點里程QZ點里程應保證終切線不撥動，即撥動前后曲線的轉(zhuǎn)角不變，測量終點的撥距為零。設測量終點距QZ點的距離為X，則測量終點的漸伸線長度為QZ里程=測量終點里程-X令：既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算選取緩和曲線長度a計算設計曲線長度和ZY點里程；b在圓曲線范圍內(nèi)選取三個測點，令各測點的，對應的緩和曲線內(nèi)移距為：c按平均值計算緩和曲線長度：既有線撥距計算漸伸線原理撥距計算推算設計曲線各主要點里程計算設計曲線漸伸線長度計算撥距量既有曲線測量資料既有曲線漸伸線長度計算+設計曲線漸伸線長度計算撥距計算置鏡點測點里程（）（）（rad）ll·EJL或X與X·lES＝ES－EJ－12345678910111213141516K9+960+98000010000100.0000485200.0010.00100.001K10+00000020000200.0000970400.0040.004ZH＝K9+999.9920.01000.004+02000130001300.0004363600.0260.02620.010.0270.0270.001+04000920009200.0027150800.2170.217ZY＝K10+049.99240.010.2130.2130.004+06002450024500.00722371000.7220.72260.010.7200.7200.002+08004900049000.01425351201.7101.71080.011.7071.7070.003K10+10012140121400.02375591403.3263.326HY＝K10+099.99250.012.5010.8333.3340.008+12053100652400.1200399202.4015.72770.014.9010.8335.7340.007+14063940801200.1400142405.6018.92790.018.1020.8338.9350.008+16074830910100.1600370609.60212.928110.0112.1020.83312.9350.007+18085720101900040517.731QZ＝K10+189.618130.0116.9030.83317.7360.005+2001006101127500.200082610020.00823.334150.0122.5030.83323.3360.002+2201114401236200.220008412026.40129.727170.0128.9030.83329.7360.009+2401223401345200.240079714033.61136.937190.0136.1040.83336.9370.000+2601332201454000.260054016041.60944.935210.0144.1040.83344.9370.002K10+2801441001602400.280028418050.40553.731YH＝K10+279.244230.0152.9050.8330.76053.7380.007+3001123002725400.4787050209.57463.305250.0162.5050.83320.760.03063.3080.003+3201217002819400.49441304019.77673.507YZ＝K10+329.244270.0172.9050.83340.760.22673.5120.005+3401302202905000.50759996030.45684.187290.0184.1060.83360.730.74884.1910.004+3601338302941100.51812648041.45095.181310.0196.1060.83380.761.75595.1840.003+3804053013008