《選線設(shè)計(jì)》第8章(1)-既有線改建設(shè)計(jì)

選線設(shè)計(jì)——既有線改建設(shè)計(jì)土木工程學(xué)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(hào)電話87602879郵編:610031Email:sryi@第三節(jié)既有線改建設(shè)計(jì)本節(jié)要點(diǎn)熟悉既有線改建設(shè)計(jì)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(xiàng)、既有線改建線路測(cè)繪工作內(nèi)容掌握放大縱斷面圖設(shè)計(jì)方法掌握既有線平面改建設(shè)計(jì)方法了解橫斷面改建設(shè)計(jì)方法及要求第三節(jié)既有線改建設(shè)計(jì)既有線改建設(shè)計(jì)工作內(nèi)容及原則設(shè)計(jì)內(nèi)容收集經(jīng)濟(jì)技術(shù)資料進(jìn)行工程地質(zhì)勘察線路測(cè)繪和調(diào)查既有個(gè)體工程調(diào)查施工組織和概算資料的調(diào)查收集有關(guān)圖紙資料了解既有線運(yùn)營(yíng)情況，取得客貨運(yùn)量與行車(chē)組織等經(jīng)濟(jì)技術(shù)資料，研究提高鐵路能力的措施，并提出分期加強(qiáng)的方案查明不良地質(zhì)及重點(diǎn)工程的地質(zhì)條件，提出改建或繞行方案意見(jiàn)，修建第二線時(shí)，還應(yīng)包括第二線左右側(cè)的意見(jiàn)，提供橋、隧、路基各類工程設(shè)計(jì)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(cè)繪、縱斷面測(cè)量、橫斷面測(cè)繪、地形測(cè)繪和各種調(diào)查，以便研究線路改建方案并進(jìn)行平縱面設(shè)計(jì)對(duì)橋梁、涵洞、隧道、路基的設(shè)計(jì)、施工和使用情況進(jìn)行調(diào)查，以確定其利用、加固和改建原則，并收集設(shè)計(jì)所需要的資料。修建第二線時(shí)，還要收集第二的邊側(cè)和線間距資料進(jìn)行施工組織和概算調(diào)查，以編制概預(yù)算，并提供方案經(jīng)濟(jì)比較用單價(jià)第三節(jié)既有線改建設(shè)計(jì)既有線改建設(shè)計(jì)工作內(nèi)容及原則設(shè)計(jì)總原則應(yīng)符合《技規(guī)》和《線規(guī)》的基本要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。充分利用既有建筑物與設(shè)備改建施工時(shí)，必須保證正常運(yùn)營(yíng)和行車(chē)安全有理由時(shí)，允許改建設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)較新建鐵路標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)降低縱斷面改建設(shè)計(jì)改建原因（1）路基發(fā)生沉陷、凍害而變形；（2）線路維修過(guò)程中因更換道碴、起道、落道而引起軌面高程的改變；（3）延長(zhǎng)站線引起站坪兩端縱斷面的改建；（4）削減超限坡時(shí)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(shè)計(jì)一般規(guī)定最大坡度與坡度差（1）改建既有線時(shí)，對(duì)局部超過(guò)限制坡度的地段，若降坡將引起困難工程，且運(yùn)營(yíng)實(shí)踐和牽引計(jì)算檢算證明列車(chē)可以利用動(dòng)能以不低于機(jī)車(chē)計(jì)算速度通過(guò)的坡度，可予以保留，但既有線為雙線時(shí)，不應(yīng)妨礙自動(dòng)閉塞的采用。（2）改建既有線的最大坡度地段，若按規(guī)定進(jìn)行曲線和隧道折減將引起巨大工程時(shí)，可以保留原標(biāo)準(zhǔn)。（3）改建既有線如有充分技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù)時(shí)，其相鄰坡段的坡度差可保留原數(shù)值?？v斷面改建設(shè)計(jì)一般規(guī)定坡段長(zhǎng)度

改建既有線的坡段長(zhǎng)度，當(dāng)設(shè)計(jì)速度小于等于160km/h的路段，在困難條件下可采用200m；設(shè)計(jì)速度為200km/h的路段，最小坡段長(zhǎng)度一般不宜小于600m，困難條件下不應(yīng)小于400m，且連續(xù)使用時(shí)不得超過(guò)兩個(gè)?？v斷面改建設(shè)計(jì)一般規(guī)定豎曲線

（1）設(shè)計(jì)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(shí)，須設(shè)置圓曲線型豎曲線，且豎曲線最小長(zhǎng)度不宜小于25m。豎曲線半徑不得小于15000m。（2）設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)，在其頂點(diǎn)的曲率半徑不小于新線規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)豎曲線半徑RSH為（m）

縱斷面改建設(shè)計(jì)一般規(guī)定縱斷面高程基準(zhǔn)以軌面標(biāo)高為基準(zhǔn)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(biāo)高，曲線路段為內(nèi)軌的軌面標(biāo)高起道高度小于50cm時(shí)起道高度為50～100cm時(shí)起道高度大于100cm或落道后道床厚度小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)縱斷面改建設(shè)計(jì)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(lái)降低軌面標(biāo)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(biāo)高，以免挖切道床影響正常運(yùn)營(yíng)；僅在個(gè)別路段，為避免改建橋隧建筑物，避免挖切路基，或?yàn)榱藴p少線路改造，才允許挖切道床以降低軌面標(biāo)高道床厚度僅允許較規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)減薄5cm，但最小道床厚度不得小于25cm。縱斷面改建設(shè)計(jì)放大縱斷面圖采用放大縱斷面圖的目的設(shè)計(jì)細(xì)致準(zhǔn)確，更細(xì)致地研究既有軌面標(biāo)高的升降，保證盡可能利用既有建筑物將縱斷面設(shè)計(jì)得更加經(jīng)濟(jì)合理縱斷面改建設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)放大縱斷面圖放大縱斷面圖設(shè)計(jì)方法填寫(xiě)資料欄各欄數(shù)據(jù)既有線平面、百米標(biāo)與加標(biāo)、地面標(biāo)高、既有道床厚度及既有軌面標(biāo)高、路基病害路段與工程地質(zhì)特征縱斷面改建設(shè)計(jì)放大縱斷面圖圖式資料與數(shù)據(jù)縱斷面改建設(shè)計(jì)放大縱斷面圖放大縱斷面圖設(shè)計(jì)方法道床底部高程與計(jì)算軌面高程計(jì)算

道床底面高程=既有軌面高程-既有軌道高度計(jì)算軌面高程=道床底面高程+設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)放大縱斷面圖放大縱斷面圖設(shè)計(jì)方法既有縱斷面繪制初步縱斷面拉坡軌面縱坡設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軌面標(biāo)高計(jì)算既有軌面抬降值縱斷面改建設(shè)計(jì)放大縱斷面圖圖式線路縱斷面圖縱斷面改建設(shè)計(jì)改建既有線縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)橋涵有碴橋涵梁上通常不允許落低既有線高程，必要時(shí)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(yīng)根據(jù)既有軌面高程設(shè)計(jì)縱斷面涵洞處允許適當(dāng)抬降既有軌面高程縱斷面改建設(shè)計(jì)改建既有線縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)隧道需要提高隧道凈空或削減隧道坡度時(shí)，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(chǔ)車(chē)站站坪站內(nèi)正線不宜過(guò)多抬降；站坪縱斷面改建應(yīng)綜合考慮，使整個(gè)改建工程量最小。車(chē)站正線改建時(shí)，可用站線作為施工臨時(shí)通車(chē)線路基結(jié)合路基橫斷面、支擋結(jié)構(gòu)、路基病害進(jìn)行改建設(shè)計(jì)三、平面改建設(shè)計(jì)平面測(cè)繪與曲線改建平面測(cè)繪丈量里程設(shè)置外移樁線路調(diào)繪曲線測(cè)量偏角法坐標(biāo)法三、平面改建設(shè)計(jì)曲線改建原因及改建方式既有曲線撥正提高線路標(biāo)準(zhǔn)加大曲線半徑加長(zhǎng)緩和曲線長(zhǎng)度加長(zhǎng)夾直線同向曲線改為一個(gè)大曲線三、平面改建設(shè)計(jì)曲線改建原因及改建方式提高線路標(biāo)準(zhǔn)加長(zhǎng)緩和曲線長(zhǎng)度加長(zhǎng)夾直線同向曲線改為一個(gè)大曲線三、平面改建設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)曲線改建的測(cè)設(shè)方法直接測(cè)設(shè)法當(dāng)既有線與改建線線間距離較大時(shí)，改建線可采用新線方法直接測(cè)設(shè)；既有線撥動(dòng)法曲線及其毗鄰路段的改建，通常是將既有線撥動(dòng)到設(shè)計(jì)位置，設(shè)計(jì)時(shí)需要算出既有線每個(gè)測(cè)點(diǎn)撥動(dòng)到設(shè)計(jì)位置的撥動(dòng)量。撥動(dòng)量計(jì)算方法繩正法計(jì)算撥動(dòng)量漸伸線原理計(jì)算撥動(dòng)量既有線撥距計(jì)算漸伸線原理漸伸線的線型及特性漸伸線的法線是對(duì)應(yīng)點(diǎn)上原曲線的切線漸伸線上任意兩點(diǎn)曲率半徑之差，等于對(duì)應(yīng)點(diǎn)上原曲線弧長(zhǎng)的增量；既有線撥距計(jì)算漸伸線原理計(jì)算漸伸線長(zhǎng)度的公式漸伸線長(zhǎng)度E為AB曲線的中心角在其對(duì)應(yīng)弧段上的定積分既有線撥距計(jì)算漸伸線原理計(jì)算漸伸線長(zhǎng)度的公式OA曲線的中心角為OA曲線曲率K在其對(duì)應(yīng)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(jì)算點(diǎn)距ZH（或HZ）點(diǎn)的長(zhǎng)度而變換既有線撥距計(jì)算漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算式既有線撥距計(jì)算繩正法撥道計(jì)算基本原理及測(cè)量方法用一根不易變形的20m長(zhǎng)的弦線，兩端緊貼外軌內(nèi)側(cè)頂線下16mm處,在弦的中點(diǎn)量出弦線與外軌側(cè)面的距離，稱為實(shí)測(cè)正矢；并規(guī)定實(shí)測(cè)正矢與”計(jì)劃正矢”之差、實(shí)測(cè)正矢連續(xù)差及實(shí)測(cè)正矢最大最小值之差的限值。若實(shí)測(cè)正矢超過(guò)規(guī)定值，則曲線需要進(jìn)行整正。既有線撥距計(jì)算既有線撥距計(jì)算繩正法撥道計(jì)算計(jì)劃正矢的計(jì)算圓曲線——圓曲線上各點(diǎn)正矢應(yīng)相等緩和曲線設(shè)y1,y2,y3,……為各測(cè)點(diǎn)的支距，則有：對(duì)于常用緩和曲線，各點(diǎn)正矢可表示為：fs為緩和曲線的正矢遞減率，當(dāng)n為緩和曲線分段數(shù)時(shí)，則有：既有線撥距計(jì)算繩正法撥道計(jì)算計(jì)劃正矢的計(jì)算緩和曲線當(dāng)HY點(diǎn)正好落在測(cè)點(diǎn)上時(shí)，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(diǎn)就不可能恰好落在測(cè)點(diǎn)上，其正矢要作為特殊情況進(jìn)行計(jì)算。設(shè)HZ點(diǎn)左右測(cè)點(diǎn)分別為b（緩和曲線上）、a（直線上），距HZ點(diǎn)的距離分別為B、A，且λ=L/2，則兩測(cè)點(diǎn)的正矢為：既有線撥距計(jì)算繩正法撥道計(jì)算計(jì)劃正矢的計(jì)算緩和曲線同樣，設(shè)YH點(diǎn)左右測(cè)點(diǎn)分別為a（圓曲線上）、b（緩和曲線上），距YH點(diǎn)分別為A、B，則有：設(shè)HZ點(diǎn)左右測(cè)點(diǎn)分別為b（緩和曲線上）、a（直線上），距HZ點(diǎn)的距離分別為B、A，且λ=L/2，則兩測(cè)點(diǎn)的正矢為：第二緩和曲線上其它各測(cè)點(diǎn)的計(jì)劃正矢，可根據(jù)各點(diǎn)至ZH點(diǎn)的距離按比例求得。既有線撥距計(jì)算既有線撥距計(jì)算繩正法撥道計(jì)算撥距計(jì)算既有線漸伸線長(zhǎng)度設(shè)曲線上各測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)正矢為相應(yīng)的漸伸線長(zhǎng)度為本，則：也就是說(shuō)，第n點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度等于其前一點(diǎn)(n-1)為止的正矢累積的合計(jì)數(shù)的兩倍。既有線撥距計(jì)算繩正法撥道計(jì)算撥距計(jì)算設(shè)計(jì)曲線漸伸線長(zhǎng)度設(shè)曲線上各測(cè)點(diǎn)的計(jì)算點(diǎn)正矢為相應(yīng)的漸伸線長(zhǎng)度為本，則：撥距計(jì)算第n點(diǎn)的撥道量為撥道完成后，第n測(cè)點(diǎn)的實(shí)際正矢應(yīng)為：既有線撥距計(jì)算繩正法撥道計(jì)算撥道計(jì)算的限制條件保證曲線整正前后始終點(diǎn)的切線方向不變。要求計(jì)劃正矢的總和必須等于實(shí)測(cè)正矢的總和；、保證曲線整正前后始終點(diǎn)位置不變，要求曲線終點(diǎn)撥量為零；保證曲線上某些控制點(diǎn)因受具體條件限制而不能撥動(dòng)之出的撥量為零。偏角法撥距計(jì)算既有線漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算出發(fā)數(shù)據(jù)外業(yè)測(cè)量中測(cè)出的既有曲線上每20m測(cè)點(diǎn)的偏角計(jì)算公式1）基本公式圓曲線的漸伸線長(zhǎng)度緩和曲線的漸伸線長(zhǎng)度一般公式E=該測(cè)點(diǎn)偏角的弧度數(shù)×該測(cè)點(diǎn)距置鏡點(diǎn)的曲線長(zhǎng)2）通用計(jì)算式（1）置鏡點(diǎn)設(shè)在始切線：（2）置鏡點(diǎn)設(shè)在A點(diǎn)：（3）置鏡點(diǎn)在B點(diǎn)：既有線撥距計(jì)算既有線撥距計(jì)算（4）通用計(jì)算公式：第n置鏡點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度為：第n測(cè)段中各測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度的通用計(jì)算公式為：既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算計(jì)算條件既有曲線撥正到設(shè)計(jì)位置，曲線長(zhǎng)度應(yīng)基本保持不變，才能保證必要的計(jì)算精度。本方法僅適用于將錯(cuò)動(dòng)的既有曲線撥正為規(guī)則線型，以及撥動(dòng)前后曲線長(zhǎng)度不會(huì)大量變化的改建設(shè)計(jì)保證設(shè)計(jì)曲線和既有曲線的轉(zhuǎn)角相等；使測(cè)量終點(diǎn)設(shè)計(jì)曲線和既有曲線的漸伸線長(zhǎng)度相等，即力爭(zhēng)減小曲線路段工程量既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算撥距計(jì)算步驟（i）計(jì)算既有曲線各測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度；（ii）選定設(shè)計(jì)曲線半徑；（iii）計(jì)算設(shè)計(jì)曲線各測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度；（iv）求出撥動(dòng)距離既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算撥距的大小及方向撥距大小撥距方向?yàn)檎?，表示向圓心方向撥動(dòng)（曲線內(nèi)壓）；Δ為負(fù)，表示向切線方向移動(dòng)（曲線外挑）撥動(dòng)距離=設(shè)計(jì)曲線的漸伸線長(zhǎng)-既有曲線的漸伸線長(zhǎng)既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算選配設(shè)計(jì)曲線半徑平均偏角法估計(jì)既有曲線半徑為：既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算選配設(shè)計(jì)曲線半徑三點(diǎn)法估計(jì)既有曲線半徑為：既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算選配設(shè)計(jì)曲線半徑二階差商法既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算選配設(shè)計(jì)曲線半徑算例如表6－6實(shí)例，由K10＋100至K10＋260為圓曲線線段。用三點(diǎn)法，取K10+100為B，EB＝3326；K10＋180為C，EC＝44.935；L＝80。則計(jì)算K10+100至K10＋260共9個(gè)測(cè)點(diǎn)漸伸線二次差值，n＝7，＝5.597。則既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算選配設(shè)計(jì)曲線半徑設(shè)計(jì)曲線半徑的取值設(shè)計(jì)曲線半徑根據(jù)估算的既有曲線半徑值取整，并且應(yīng)盡量接近既有曲線半徑值。取整時(shí)，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(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算計(jì)算曲線曲中（QZ）點(diǎn)里程QZ點(diǎn)里程應(yīng)保證終切線不撥動(dòng)，即撥動(dòng)前后曲線的轉(zhuǎn)角不變，測(cè)量終點(diǎn)的撥距為零。設(shè)測(cè)量終點(diǎn)距QZ點(diǎn)的距離為X，則測(cè)量終點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度為QZ里程=測(cè)量終點(diǎn)里程-X令：既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算選取緩和曲線長(zhǎng)度a計(jì)算設(shè)計(jì)曲線長(zhǎng)度和ZY點(diǎn)里程；b在圓曲線范圍內(nèi)選取三個(gè)測(cè)點(diǎn)，令各測(cè)點(diǎn)的，對(duì)應(yīng)的緩和曲線內(nèi)移距為：c按平均值計(jì)算緩和曲線長(zhǎng)度：既有線撥距計(jì)算漸伸線原理?yè)芫嘤?jì)算推算設(shè)計(jì)曲線各主要點(diǎn)里程計(jì)算設(shè)計(jì)曲線漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算撥距量既有曲線測(cè)量資料既有曲線漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算+設(shè)計(jì)曲線漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算撥距計(jì)算置鏡點(diǎn)測(cè)點(diǎn)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