从维修保养视域下分析城市轨道交通减振措施

1、    从维修保养视域下分析城市轨道交通减振措施    吴千周摘 要：综合考虑多方面的因素，选择好的方法对城市交通轨道进行减振，对城市交通的发展有着非常重要的意义。分析、总结了轨道减振措施的类型、效果和成本等因素，介绍了如何更好地施工和保证施工质量的相关措施，并指出减振措施是评价施工和维修技术是否成熟的标准，以期为人们在减振措施选型上提供更好的建议。关键词：地铁轨道；减振施工；浮置板；梯形轨枕：u231.94 ：a ：2095-6835（2014）11-0022-021 轨道减振措施的等级分类各类轨道减振措施的基本等级划分：中等减振：压缩型减振扣件、剪切

2、型减振器扣件、弹性轨枕等，减振效果58 db（隧道壁z记权振级，下同）。其中，弹性轨枕因为存在的问题较多，所以，在新线建设中已基本被淘汰。高等减振：梯形轨枕、中档钢弹簧浮置板、减振垫浮置板、先锋扣件等，减振效果1015 db。其中，先锋扣件经过这几年的应用总结，基本仅限于在对既有线改造时使用。特殊减振：高档钢弹簧浮置板等，减振效果在15 db以上。2 轨道减振措施选型通常考虑的因素2.1 减振效果减振效果是轨道减振措施选型的主要考虑因素之一。在具体工程设计中，一般采用两种划分方式，一种定量判断法是按敏感点预测超标量划分，典型的标准是：超标量为05 db时，采用中等减振措施；超标量为510 db

3、时，采用高等减振措施；超标量10 db时，采用特殊减振措施。2.2 造价大多数工程减振措施选型时，造价是决定性因素之一。造价与减振效果基本成正比，减振扣件、梯形轨枕、减振垫浮置板、中档钢弹簧浮置板、高档钢弹簧浮置板在普通轨道基础上分别增加约150万元/km、700万元/km、800万元/km、1 200万元/km、1 400万元/km。2.3 对线路条件的适应性大部分减振措施均能适应地铁的线路条件，但是，一些减振措施会受线路条件的制约，在选型时需加以注意，比如：弹性轨枕保持轨距的能力相对较差，不太适于小半径曲线；套靴内易存水或泥沙杂物，不适于冰冻环境下的高架线；还发现弹性轨枕在不均匀沉降甚至凹

4、型竖曲线地段易产生空吊，所以，近年来已基本被淘汰；浮置板自重一般30 kn/m，轨道结构高度650 mm，在高架线应用对桥梁影响很大，所以，在桥上应用会受到制约。2.4 对轮轨系统的影响因为近年来在部分运营线中出现较多钢轨异常波磨，所以，这一因素才被关注的。以前的减振理念是尽量降低钢轨支承刚度，但是，未重视对轮轨系统产生的不良影响。如果减振扣件刚度为10 kn/mm，那么列车通过时的钢轨动态振幅就会超过3 mm，先锋扣件刚度低至6 kn/mm，钢轨振幅会更大。3 轨道减振措施取舍需考虑的施工因素3.1 施工效率对工期的适应性“轨通”是地铁工程建设的标志性工期节点，国内地铁铺轨工期通常较紧凑，要

5、求的铺轨综合进度达到75100 m/（d·工作面）。铺轨工期还易受土建施工进度挤压，这时，铺轨进度就需加快至100150 m/（d·工作面）才能将工期抢回来，因此，减振措施的施工进度也很重要。梯形轨枕道床结构简单，可采用与普通轨道一致的“自上而下一次浇筑成型”的施工方法。梯形轨枕自身框架性好，轨排组装后的轨距和轨底坡精度高，精调工作量可减少，所以，其施工速度与普通轨道一致，在工期适应性方面有很大的优势。3.2 轨道几何尺寸铺设精度的可控性轨道几何尺寸主要包括轨距、轨底坡、高低、水平、轨向、三角坑等，它们的精度直接影响列车运行的平稳性和与轮轨关系相关的设备使用状态。轨道几何尺

6、寸精度主要取决于施工铺轨时的精度控制效果，而轨道的框架整体性对施工精度控制至关重要。近年来，越来越多的地铁工程使用长轨枕，就是为了提高轨道的框架整体性。3.3 对下部基础施工误差的适应性轨道下部基础主要有隧道、桥梁和路基等，其中，盾构隧道较容易出现顶进施工偏差。在盾构隧道的限界范围内，为确保隔振器的拆装、检修不受钢轨影响，一般钢弹簧浮置板厚>320 mm，而受套筒和隔振器的构造限制，板厚很难<280 mm。若盾构隧道产生的左右或向上的施工误差超过预设的100 mm，则套筒和隔振器不得不挪至钢轨下部，不然浮置板的顶升和检修、更换将会变得十分困难，而且套筒和盖板与钢轨距离太近，长期运营

7、过程中可能会产生杂散电流或短路的现象，已有多个钢弹簧浮置板铺设段在运营后产生了类似的问题。4 轨道减振措施取舍需考虑的维修因素4.1 隔振元件检修、更换的方便性在地铁长期运营过程中，可能会出现一些意外状况而导致隔振元件失效。因此，隔振元件应安装在便于检修、更换的地方，这是减振措施选型应特别重视的一点。目前，在所用的各类主要减振措施中，减振扣件的检修和更换与普通扣件一致，较为方便。梯形轨枕的主体结构是预应力混凝土结构，耐久性可达100年。可通过框架结构中部的空间对减振垫随时进行检查、调整或更换。钢弹簧浮置板的隔振器检修和更换也很方便，只需打开套筒顶部的盖板即可进行检修、更换。但是，钢弹簧隔振器数

8、量多，板自身刚度较大，所以，个别隔振器失效很难被发现，因此会留下隐患。4.2 下部基础差异沉降的适应性地铁隧道为狭长型结构，沿线路方向受地质水文条件、结构外形和施工方法等多种因素影响，不可避免地会产生差异沉降。差异沉降主要发生在地下车站两端，联络通道、盾构井、泵房、路桥和路隧过渡段、u型槽等部位，严重时，在20 m范围内可能会产生超过100 mm的差异沉降。在不良地质条件地区，差异沉降已成为地铁工程难以整治的主要病害之一，在其他地区的地铁工程中也属于多发病害之一。在轨道减振措施选型时，必须要充分考虑其能否适应下部基础的差异沉降，即当差异沉降产生后，减振轨道结构应便于及时进行检查、调整和恢复。在

9、目前所用的各类主要减振措施中，减振扣件的可调整量与普通扣件类似，仅为2030 mm，所以，无法满足较大差异沉降的调整需求。 梯形轨枕为预应力混凝土结构，抗弯能力强，长6 m梯形轨枕可承受4块减振垫空吊，达到6 mm。梯形轨枕下部的减振垫空吊后，可在其下采用垫片或浇注型弹性材料进行填补，在枕下垫高可避免扣件调高对轨道几何尺寸精度和轨道稳定性的影响，理论上只要限界允许，减振垫可无限垫高，以恢复线路的初始状态，比如西安地铁为了应对地裂缝地段的差异沉降，即研究采用了类似梯形轨枕的预制框架轨枕板。此时需注意的是，枕下调高填充材料不宜采用承受冲击荷载能力较差的脆硬性材料，而应采用耐久性好的柔性耐冲击材料。

10、钢弹簧浮置板理论上对差异沉降有一定的适应能力，当部分隔振器因隧道结构下沉而丧失对浮置板的支承时，可在隔振器顶部增设调高垫片作为弥补。不过实际情况是，因浮置板长度达到25 m左右，每个隔振器的静态和动态压缩量较大，所以，部分隔振器下沉或失去支承的情况较难被发现，而且也很难保证每个下沉的隔振器被均匀调高。此外，在隧道发生差异沉降时，一般不将轨面调至设计标高，而是在其前后作顺坡处理。但是，长25 m左右的钢弹簧浮置板难以实现变坡处理。减振垫浮置板对差异沉降的适应性相对较差，因为差异沉降将使其底部隔振垫部位局部空吊，而隔振垫又无法调整，也无法实施注浆填充，所以，这样就会使浮置板纵向支承变得不均匀，难以

11、消除对轨道的稳定性、隔振垫使用寿命和排水暗沟的正常使用等产生的影响。此外，隔振垫的阻隔也使隧道外注浆整治变得十分困难。4.3 排水的衔接性、通畅性和可检修性地铁轨行区的排水通畅性非常重要，在运营期间，杂物、泥沙淤积或排水不畅会导致轨道短路、设备锈蚀。积水严重时，对减振效果也会产生不利影响，这一点在轨道减振措施选型时需充分重视。在目前所用的各类主要减振措施中，减振扣件的道床结构与普通扣件一致，因而排水性能也与普通轨道一致。梯形轨枕道床的排水性能也较好，可同时设置中心排水明沟和两侧排水沟，既可与普通无砟轨道的两侧沟顺接，也方便与浮置板的中心暗沟过渡。不均匀沉降情况较严重时，明沟排水方便检查、清理、整治和改造，不会产生积水病害。减振垫浮置板和钢弹簧浮置板因结构构造所限，只能在浮置板底部设置排水暗沟，暗沟存在以下几方面的问题：沟底标高较低，与普通轨道的明沟之间有250300 mm的高差，排水过渡段设置较困难；暗沟截面较小，不便检查，一旦产生淤积很难清理；下部基础产生差异沉降时，暗沟的标高无法调整，必然会引发积水病害。5 结束语综上所述，做好轨道减振措施的施工和后期检修工作对保证轨道长期、安全运营十分重要。在施工