珠江三角洲城際快速軌道交通廣佛線軌道工程設(shè)計(jì)

丁靜波，曹 亮

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司軌道工程設(shè)計(jì)研究院，北京 100055)

1 廣佛線工程概況及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

珠江三角洲城際軌道交通廣州至佛山線(簡(jiǎn)稱廣佛線)是連接佛山、廣州兩地區(qū)的重要交通線路，具有推動(dòng)珠江三角洲區(qū)域城市發(fā)展和提升廣佛都市區(qū)城市管理功能和中心地位的作用。線路起于佛山市魁奇路站，終點(diǎn)瀝滘站，全長(zhǎng)32.16 km，均為地下站，共21座車站，其中佛山市境內(nèi)線路長(zhǎng)14.79 km，設(shè)11座車站，廣州市境內(nèi)線路長(zhǎng)17.37 km，設(shè)10座車站，在線路中部的南海區(qū)夏南村，設(shè)車輛段一處。首期段魁奇路至西朗，線路長(zhǎng)度20.7 km，于2010年11月3日正式開通。

廣佛線車輛采用B型車，列車最高運(yùn)行速度80 km/h，初、近、遠(yuǎn)期按4節(jié)編組，以接觸網(wǎng)方式供電。軌道主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1)軌距:1 435 mm，按《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》B型車標(biāo)準(zhǔn)加寬軌距。

(2)鋼軌:正線及輔助線、試車線采用60 kg/m鋼軌;車輛段采用50 kg/m鋼軌。

(3)扣件:彈性分開式扣件。

(4)道床:地下線采用整體道床;地面線采用碎石道床。

(5)道岔:正線采用9號(hào)道岔，車輛段采用7號(hào)道岔。

(6)軌底坡:1∶40。

(7)軌枕根數(shù):正線按1 600根/km鋪設(shè);車輛段按1 440根/km鋪設(shè)。

(8)曲線最大超高值:120 mm。

2 廣佛線正線軌道設(shè)計(jì)

2.1 軌道扣件選型設(shè)計(jì)

廣州地鐵1號(hào)線使用了香港地鐵的3670型彈條，又稱為單趾彈條，它與國(guó)鐵Ⅲ型彈條相似，屬于“e”型彈條。該彈條扣壓力適中，單個(gè)彈條扣壓力為5.6 kN，適用于地下及高架線路。扣件的調(diào)高量比有螺栓的“ω”型扣件小，調(diào)距量經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，可達(dá)到14 mm，均能滿足運(yùn)營(yíng)維修要求。與在建及運(yùn)營(yíng)廣州地鐵一致，廣佛線主要采用單趾彈簧扣件，但在曲線半徑R≤400 m或坡道i≥20‰時(shí)，采用扣壓力更大的ZX-3型扣件，以增強(qiáng)薄弱地段的抗縱、橫向阻力，提高軌道的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2.2 地下線整體道床選型設(shè)計(jì)

目前廣州已開通運(yùn)營(yíng)7條地鐵線路，早期開通的廣州地鐵1、2號(hào)線均為地下線，采用短枕式整體道床。后期開通的地鐵4號(hào)線為與直線電機(jī)車輛相匹配，在廣州地鐵內(nèi)首次采用了長(zhǎng)枕埋入式整體道床。

廣佛線最初方案與地鐵1、2號(hào)線一致，采用短枕式整體道床結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工技術(shù)成熟，且造價(jià)低。最早開通的地鐵1號(hào)線已運(yùn)營(yíng)滿10年，通過對(duì)運(yùn)營(yíng)線路的初步調(diào)研，該結(jié)構(gòu)中的短軌枕常與周邊道床混凝土剝離、松動(dòng)，且出現(xiàn)破損掉塊問題。此外，短枕式道床常采用支撐架施工工藝，支撐架對(duì)保持軌道幾何形位精準(zhǔn)較差。地鐵4號(hào)線運(yùn)營(yíng)至今已5年，采用長(zhǎng)枕埋入式整體道床，軌道幾何狀態(tài)保持良好。由于長(zhǎng)軌枕整體性能好，能克服施工誤差，利于保持軌道幾何狀態(tài)，從而降低道床病害，提高軌道全壽命周期，減少維修成本。因此，廣佛線與同期建設(shè)2/8號(hào)線、3號(hào)線北延段均采用了長(zhǎng)枕埋入式整體道床。參照國(guó)內(nèi)地鐵設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，廣佛線埋入式長(zhǎng)軌枕長(zhǎng)為2.1 m，枕高為160 mm，預(yù)應(yīng)力筋總張拉力為210 kN。

與短枕式整體道床相比，長(zhǎng)軌枕每個(gè)扣件節(jié)點(diǎn)比短枕增加80元，參照廣州地鐵工程主要項(xiàng)目綜合成本指導(dǎo)價(jià)，長(zhǎng)枕埋入式整體道床每公里鋪設(shè)道床概算價(jià)約360.1萬(wàn)元，比短枕式道床增加25.7萬(wàn)元。

2.3 岔區(qū)合成軌枕整體道床設(shè)計(jì)

合成軌枕是玻璃長(zhǎng)纖維強(qiáng)化的發(fā)泡聚氨脂成型的枕木，最早在日本應(yīng)用，技術(shù)較成熟，其使用壽命可達(dá)50年左右。廣州地鐵4、5號(hào)線采用直線電機(jī)車輛，為便于車輛感應(yīng)板的安裝，確保系統(tǒng)安全，4、5號(hào)線道岔區(qū)首次采用了合成軌枕。合成軌枕耐久性、可修復(fù)性好，特別在道岔區(qū)使用，有利于調(diào)整道岔的幾何尺寸，更好保持道岔的幾何形位，加快了軌道施工進(jìn)度。在同等條件下，每組道岔施工可節(jié)省約2 d時(shí)間，若按一處配線道岔群8組計(jì)算，可加快施工進(jìn)度約10～12 d。鑒于合成軌枕造價(jià)較高，廣佛線與同期建設(shè)的2/8號(hào)線、3號(hào)線北延段僅在道岔區(qū)內(nèi)采用。

2.4 軌道減振設(shè)計(jì)

廣佛線途經(jīng)佛山市、南海新區(qū)，進(jìn)入廣州市芳村區(qū)與廣州地鐵1號(hào)線接駁，沿線有季華園、祖廟、珠江水產(chǎn)研究所、南海金融高新區(qū)、廣船廣鋼宿舍、芳村衛(wèi)生院、真光中學(xué)等振動(dòng)敏感點(diǎn)。按華南環(huán)境科研研究院的評(píng)估資料，廣佛線沿線振動(dòng)超標(biāo)均小于8 dB，采用一般中等減振就能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.1 雙層非線性減振扣件

早期的廣州地鐵1、2號(hào)線，在振動(dòng)超標(biāo)小于8 dB的地段，主要采取彈性短枕、減振扣件2種減振方式，但經(jīng)過多年運(yùn)營(yíng)，彈性短枕存在與道床間分離空吊及減振器扣件橡膠制品老化等問題。為此，廣佛線為便于運(yùn)營(yíng)更換，與同期建設(shè)的2/8號(hào)線、3號(hào)線北延段均采用了雙層非線性減振扣件。該扣件也是在原單趾彈簧扣件基礎(chǔ)上改型，可與之互換使用，由緩沖尼龍墊板、上層和下層鐵墊板、橡膠減振材料組成，利用緩沖尼龍墊板實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自鎖，且傳遞縱、橫向力。廣佛線雙層非線性減振扣件靜剛度為12 kN/mm，動(dòng)靜剛度比1.25。

通過對(duì)廣佛線已實(shí)施的雙層非線性減振扣件調(diào)研表明，這種裝配“夾心層”式減振結(jié)構(gòu)，對(duì)于小半徑曲線的適用能力較弱，鋼軌的內(nèi)外股的磨耗偏大，應(yīng)對(duì)小半徑曲線等特殊地段限制使用或進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)。

2.4.2 下穿物業(yè)開發(fā)地段的特殊軌道減振

地鐵除為市民出行提供便捷外，還有“地鐵經(jīng)濟(jì)”效應(yīng)，因此地方政府均比較重視對(duì)地鐵沿線的物業(yè)開發(fā)。廣佛線金融高新區(qū)站(原南海汽車站)位置A30地塊，是集商業(yè)、居住、公交于一體的綜合開發(fā)的地段，廣佛線下穿A30地塊段，里程范圍為YDK12+456～YDK13+0.0，見圖 1。

圖1 金融高新區(qū)站A30地段上蓋物業(yè)開發(fā)位置

金融高新區(qū)站A30物業(yè)開發(fā)建筑基礎(chǔ)與車站結(jié)構(gòu)合建，列車下行穿過，荷載直接作用于A30地段建筑結(jié)構(gòu)底板上，運(yùn)營(yíng)期間對(duì)上層建筑振動(dòng)明顯。按照地鐵規(guī)范，沿線建筑物小于20 m及穿越地段，宜采取較高減振措施。與本工程相似的北京四惠站和西直門站、上海臨平路站分別采用了減振器減振和鋼彈簧浮置板減振，其中北京四惠站雖然采取了中等減振措施，但振感仍明顯。為改善物業(yè)開發(fā)環(huán)境，提升利用價(jià)值，決定在金融高新區(qū)站A30物業(yè)開發(fā)地段采用鋼彈簧浮置板減振。

3 廣佛線車輛段軌道設(shè)計(jì)

廣佛線夏南車輛段地處佛山市南海區(qū)境內(nèi)的夏南村，位于海八路五丫口大橋南側(cè)，車輛段總占地面積約23 hm2，鋪軌長(zhǎng)度為12.42 km。車輛段主要鋪設(shè)碎石道床，采用彈條Ⅰ型扣件，新Ⅱ型混凝土軌枕。車場(chǎng)線采用50 kg/m鋼軌7號(hào)單開道岔，試車線采用60 kg/m鋼軌9號(hào)單開道岔，均為木枕。庫(kù)內(nèi)根據(jù)工藝型式，采用短枕式整體道床，彈條Ⅰ型分開式扣件。

車輛段內(nèi)涉及的專業(yè)多，做好與各專業(yè)的接口設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。庫(kù)外車場(chǎng)線碎石道床與路基專業(yè)協(xié)調(diào)，確保排水順暢及軌道高度;檢修和運(yùn)用庫(kù)與建筑、車輛段工藝、防彌留、排水等專業(yè)協(xié)調(diào)，以控制軌道結(jié)構(gòu)預(yù)埋件設(shè)置達(dá)標(biāo)。夏南車輛段庫(kù)內(nèi)及平過道整體道床部分基礎(chǔ)為軟土地基，由于前期處理接口措施不當(dāng)，引起軌道工后沉降過大，通過采用CT灌漿料和加長(zhǎng)扣件預(yù)埋螺栓方式基本解決，目前運(yùn)營(yíng)狀況良好。

4 結(jié)語(yǔ)

為迎接廣州2010年亞運(yùn)盛會(huì)，廣佛線與同期建設(shè)的2/8號(hào)線、3號(hào)線北延段均在2010年底順利開通，通過調(diào)研反饋，廣佛線軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)良好，特別是在小半徑曲線等薄弱地段采用了扣壓力更大的ZX-3型扣件，較好地控制了曲線磨耗，提高了結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

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