3.3 桥梁和隧道范围内线路的平面和纵断面
3.3.1 大桥宜设在直线上,必须设在曲线上时,宜采用较大的曲线半径。跨度大于40m或桥长大于100m的明桥面桥和无碴桥面桥需设在曲线上时,其曲线半径不应小于600m。在露天采场内,曲线半径可适当减小,但最小不应小于300m。
除地形受限制的道碴桥面桥外,同一座桥不应设在反向曲线上。大桥的桥头引线设在曲线上时,宜采用较大的曲线半径。缓和曲线不宜设在明桥面和无碴桥面的桥上。
桥梁设在直线上,对于设计、施工、运营、养护以及流水条件等方面都有利。若设在曲线上,将产生一系列弊病,例如可能限制行车速度、列车运行不平稳和线路容易变形与钢轨磨耗加剧而增加养护工作等。因为桥上更换钢轨整治曲线比较困难,线路位置变形容易造成过大偏心,对墩台受力不利;桥上限制速度、施行制动和列车运行摇摆,对桥梁本身和运营安全不利。因此,设计线路平面和选择桥位时,应将桥梁,尤其是大中桥尽可能布置在直线上。但在地形困难的山区展线越岭地段,线路傍山依水跨河绕地质不良地段,以及受车站站坪位置的影响或为避免工程过大等其他困难情况,大中桥必须设在曲线上时,则应采用较大的曲线半径,以减少不利影响。如采用小半径曲线,除上述弊病加剧外,还会出现另外一些问题,如增加架桥施工困难和可能影响采用合理的桥梁跨度(因为常用标准梁都有其相适应的最小曲线半径)等。根据曲线维修养护要求,包括减轻钢轨磨耗,以及不限制行车速度等要求,大中桥上曲线半径不应小于各级铁路一般地段的最小曲线半径。在十分困难的情况下,如采用小于上述曲线半径时,应从线路和桥梁等各方面全面比较,审慎选用。
桥头引线特别是连接大桥的桥头引线,其标准不应低于桥上线路平面。在地形受限制的条件下,为了避免工程过大,桥头引线的曲线半径可以减小,但应符合该段线路最小曲线半径的要求。同时,为了保证桥头路基稳定安全,如桥头引线曲线外侧面向水流上游时,则应尽量将曲线推移到洪泛线之外,避免在桥头产生回流而形成水袋。
桥面应设在直线上。如设在曲线上,线路很难固定,轨距不易保持,直接影响运营安全。在铺设和抽换枕木时,外轨超高处理困难,明桥面桥上曲线外轨超高靠桥枕调整或将桥墩台的支承垫石作成部分超高,其余仍用桥枕调整。当桥枕高度不够时,还要将两根桥枕重叠作成楔形,尤其是缓和曲线地段外轨超高逐渐变化,给施工、养护和维修增加了更大的困难。故只在特殊情况下,通过方案比较确有技术经济根据时,方可将跨度大于40m或桥长大于100m的明桥面桥设在小于600m半径的曲线上。由于露天采场内制约条件多、工程量大、列车运行速度较低,结合鞍钢弓长岭的生产实践经验和鞍钢集团矿业设计院的设计经验,在露天矿内使用300m半径是可行的。
同一座桥梁如设在反向曲线上,列车过桥时,由一曲线进入另一曲线,摆动剧烈,运行不够安全,对桥梁受力也不利,同时由于线路养护拨道不易正确就位,梁上产生偏心,尤其是明桥面桥超高更难调整,故对于各类型桥面的桥上均应避开反向曲线。如不得已而设在反向时,应采用道碴桥面,还宜设计较长的夹直线。
3.3.2 明桥面桥和无碴桥面桥宜设在平道上。跨度大于40m或桥长大于100m的明桥面桥和无碴桥面桥必需设在坡道上时,其坡度不宜大于6‰。地形受限制地段,当有足够依据并确保线路能锁定时,也可采用不大于12‰的坡度。
竖曲线不应设在明桥面和无碴桥面上。
明桥面桥和无碴桥面桥设在坡道上时,由于钢轨的爬行影响,难于锁定线路和维持标准轨距,容易造成病害,危及行车安全,给养护带来很大的困难,故明桥面桥和无碴桥面桥应尽量设在平道上。如果必须设在坡道上时,最大坡度以不超过6‰为宜。只有在地形受限制时,经过方案比较,提出允许的经济技术数据,方可将跨度大于40m或桥长大于100m的明桥面桥和无碴桥面桥设在大于6‰的坡道上,但不宜大于12‰,对钢轨的爬行及支座受力情况应采取一定的措施。
在明桥面上和无碴桥面上不应设置变坡点,竖曲线和缓和曲线也不应伸入明桥面和无碴桥面。明桥面上和无碴桥面上,如有竖曲线和缓和曲线时,其曲率需要用木枕调整,每根木枕厚度都不一样,均需特制,并需固定位置顺序铺设,给施工、养护都带来困难。故在一般情况下,明桥面和无碴桥面应将全桥设在一个坡度上,竖曲线和缓和曲线不应伸入桥面。
3.3.3 隧道宜设在直线上,受地形、地质等条件限制必须设在曲线上时,宜采用较大的曲线半径,但不宜设在反向曲线上。
隧道的施工、运营、养护及改建等工作条件均不如明线,尤其是在小半径曲线隧道、长隧道及反向曲线隧道,问题更为突出。
3.3.4 隧道内的坡道,可设计为单面坡道或人字坡道,地下水特别发育的长隧道宜采用人字坡。隧道坡度不宜小于3‰,在寒冷地区地下水发育的隧道宜适当加大坡度。
隧道内的坡型,应结合隧道所在地段的地形、工程地质与水文地质、线路纵断面、牵引种类、隧道长度、施工条件、运营要求等具体情况,全面考虑设计为单面坡或人字坡。单面坡有利于紧坡地段争取高度和隧道的通风;人字坡有利于从隧道两端同时施工时的排水和出碴。位于紧坡地段的隧道,一般应设计为单面坡,紧坡地段的越岭隧道,宜设计为向自然纵坡陡的一侧为下坡的单面坡;一般隧道,为使自然通风有利,亦宜设计为单面坡,当长隧道或特长隧道内地下水发育,将给施工带来极大困难,特别是施工期紧迫而双向运营通风尚不严重影响通过能力和对线路高度损失影响不大的情况下,设计为人字坡往往较为有利。
隧道纵向坡度,由于峒内排水需要,不宜过缓,考虑施工时在无排水沟的条件下能顺利排水,其自然坡度宜在5‰左右,而修建后其排水沟的最小坡度亦不宜小于2‰。在寒冷及严寒地区地下水发育的隧道,为了减少冬季排水沟产生冻害,加大排水坡以增大流速是有利的。