城市軌道交通工程地鐵鋼軌軌底坡調(diào)整技術(shù)研究

左書藝,張 濤

(中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司, 陜西咸陽(yáng) 712000)

城市軌道交通工程地鐵鋼軌軌底坡調(diào)整技術(shù)研究

左書藝,張 濤

(中鐵一局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司, 陜西咸陽(yáng) 712000)

城市軌道交通工程中,鋼軌不均勻磨耗的原因之一是軌底坡不滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)重慶軌道交通1號(hào)線現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的軌底坡數(shù)據(jù),通過(guò)調(diào)整軌下墊板或扣件板下墊板的方式,對(duì)軌底坡測(cè)量數(shù)據(jù)不滿足要求的地段進(jìn)行調(diào)整,使軌道幾何尺寸得到了有效控制,列車輪對(duì)與軌面的關(guān)系得到了改善。結(jié)論如下：軌底坡的正確設(shè)置,可減少鋼軌不均勻磨耗,提高車輛輪對(duì)與鋼軌的使用壽命,減少養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。

城市軌道交通；鋼軌；軌底坡；調(diào)整

1 概述

列車車輪踏面與鋼軌頂面主要的接觸部分呈一定坡度，以使鋼軌軸心受力，鋼軌自身結(jié)構(gòu)有向內(nèi)的傾斜度即形成了軌底坡。軌道設(shè)置軌底坡，可提高鋼軌的橫向穩(wěn)定能力，減輕軌頭不均勻磨耗，延長(zhǎng)使用壽命。

隨著我國(guó)城市軌道交通的快速興建，越來(lái)越多的城市開(kāi)通了地鐵運(yùn)營(yíng)，在運(yùn)營(yíng)線路維護(hù)中發(fā)現(xiàn)一些線路存在由于軌底坡設(shè)置不滿足設(shè)計(jì)要求，致使車輛輪對(duì)與鋼軌間磨耗嚴(yán)重，造成軌頂面上由車輪碾磨形成的光帶偏離軌頂中心向內(nèi)。重慶軌道交通1號(hào)線于2011年7月正式運(yùn)營(yíng)通車至今已經(jīng)2年多，在日常線路維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)多段線路存在軌底坡不滿足設(shè)計(jì)要求，鋼軌光帶嚴(yán)重偏離，鋼軌磨耗嚴(yán)重，必須進(jìn)行軌底坡調(diào)整，以減少輪對(duì)與鋼軌間受力磨耗，延長(zhǎng)輪對(duì)及鋼軌使用壽命。

2 造成軌底坡不滿足要求的原因

2.1 重慶軌道交通1號(hào)線設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)最高速度：100 km/h

最小曲線半徑：正線250 m

最大線路坡度：35‰

軌距：1 435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距

鋼軌：60 kg/m U75V鋼軌

軌底坡：1/30

2.2 軌底坡不滿足要求的原因分析

通過(guò)對(duì)重慶軌道交通1號(hào)線全線范圍內(nèi)的軌底坡測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比分析，造成軌底坡不滿足設(shè)計(jì)要求的原因如下。

(1)在新線施工中，鋼軌扣件壓力大于短軌枕重力，軌排在起吊、運(yùn)輸、架軌(支軌架)及調(diào)整軌道幾何尺寸等工序中，軌排鋼軌不受軌排架及支軌架的約束，發(fā)生變形，致使軌底坡發(fā)生變化。

(2)施工過(guò)程中，鋼軌軌底坡未按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整、卡控到位，未進(jìn)行施工后測(cè)量檢查，以至于造成軌底坡不足。

(3)以往施工中主要采用鋼軌支撐架上預(yù)設(shè)軌底坡來(lái)控制鋼軌的軌底坡，若不能嚴(yán)格按照鋼軌支撐架法施工工藝，易造成軌底坡不足。

3 軌底坡不滿足要求形成的病害及影響

(1)軌底坡設(shè)置不正確，會(huì)造成車輛輪對(duì)對(duì)鋼軌碾壓的光帶偏移，鋼軌受到偏心荷載，加大鋼軌受擠壓后的剝落掉塊，列車輪對(duì)也會(huì)受到傷損。

(2)軌底坡設(shè)置不正確，直接導(dǎo)致彈條受力不均勻，折斷頻率增大。

(3)對(duì)于整體道床軌道，若軌底坡不滿足設(shè)計(jì)要求，整改比較困難，施工難度大。

(4)軌底坡不足得不到及時(shí)調(diào)整處理，會(huì)縮短鋼軌及列車輪對(duì)壽命，增大維修費(fèi)用。

4 軌底坡調(diào)整技術(shù)

4.1 軌底坡調(diào)整工藝

軌底坡調(diào)整主要采用調(diào)整軌下及板下墊板的方法，在軌下墊板調(diào)整無(wú)法滿足要求的情況下，大膽提出了根據(jù)調(diào)整需要采用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的調(diào)整墊板，以滿足軌底坡一次調(diào)整達(dá)標(biāo)。對(duì)于調(diào)整量較大且軌下調(diào)整墊板不能滿足調(diào)整要求時(shí)，通過(guò)附加調(diào)整板下墊板的方式進(jìn)行軌底坡調(diào)整。軌底坡調(diào)整工藝流程如圖1所示。

4.2 軌底坡調(diào)整

4.2.1 技術(shù)要求

(1)按照相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，對(duì)于軌底坡數(shù)據(jù)X值要求1/30≥X≥1/50的范圍進(jìn)行整改。

(2)調(diào)整完成后軌道幾何尺寸應(yīng)符合以下要求：

①軌向用10 m弦量允許偏差為2 mm；

②軌頂水平左右股鋼軌頂面水平允許偏差為2 mm，在延長(zhǎng)18 m的距離范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)大于2 mm的三角坑；

③軌頂高低差用10 m弦量不應(yīng)大于2 mm；

④軌距允許偏差±2 mm，變化率不應(yīng)大于1‰。

(3) 各種方式組合的板下調(diào)整墊板總厚度不得大于30 mm。

(4) 采用板下墊板調(diào)整時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體調(diào)整尺寸選擇匹配長(zhǎng)度的螺旋道釘。

4.2.2 軌底坡調(diào)整數(shù)據(jù)測(cè)量

采用方筒平尺、楔形塞尺、道尺等專用測(cè)量器具針對(duì)兩股鋼軌之間相對(duì)軌底坡進(jìn)行測(cè)量，正線及出入段線軌底坡采用1/30，標(biāo)準(zhǔn)軌底坡及鋼軌位置見(jiàn)圖2。

測(cè)量時(shí)以方筒平尺緊貼兩股鋼軌軌底，再以楔形塞尺測(cè)量鋼軌軌底外側(cè)邊緣與方筒平尺之間高度差X，并進(jìn)行記錄。根據(jù)軌底坡計(jì)算公式：軌底坡值=1:(X∶150)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出的軌底坡X值，1/30≥X≥1/50，做好標(biāo)記，并進(jìn)行整改，如圖3所示。

4.2.3 軌底坡調(diào)整墊板配置

軌底坡調(diào)整墊板采用特殊的調(diào)整墊板，以滿足一次性調(diào)整要求，如圖4～圖8所示。

(1)調(diào)整墊板A(軌底一側(cè)降低2 mm)，調(diào)整范圍：0～1/75。

(2)調(diào)整墊板B(軌底一側(cè)降低4 mm)，調(diào)整范圍：-1/75～0。

(3)調(diào)整墊板C(軌底一側(cè)降低6 mm) 調(diào)整范圍：-1/37.5～-1/75；當(dāng)調(diào)整量大于6 mm時(shí)，采用2種板下調(diào)整墊板搭配使用進(jìn)行軌底坡調(diào)整。

(4)板下調(diào)整墊板D(板下軌底一側(cè)降低2 mm)

(5)板下調(diào)整墊板E(板下軌底一側(cè)降低4 mm)。

在軌底坡調(diào)整量較大時(shí)，可通過(guò)軌下、板下墊板組合的方式進(jìn)行軌底坡調(diào)整，見(jiàn)表1。

4.2.4 調(diào)整施工細(xì)則

(1)軌底坡測(cè)量前需對(duì)方筒平尺、錐形塞尺、道尺等進(jìn)行檢校，以保證測(cè)量精度。

(2)軌底坡測(cè)量前需用鋼絲刷清理軌底鐵銹，以減小測(cè)量誤差。方筒平尺在測(cè)量時(shí)應(yīng)貼緊鋼軌軌底，楔形塞尺盡量保持垂直于方筒平尺，保證測(cè)量精準(zhǔn)度。

(3)軌底坡整治時(shí)，應(yīng)根據(jù)事先測(cè)量的軌底坡數(shù)據(jù)計(jì)算好應(yīng)使用的調(diào)整墊板類型，并在施工時(shí)正確擺放楔形調(diào)整墊板。當(dāng)軌底坡偏小，需向大調(diào)整時(shí)，楔形調(diào)整墊板較厚一側(cè)靠近鋼軌外側(cè)，較薄一側(cè)靠近鋼軌內(nèi)側(cè)；當(dāng)軌底坡偏大，需向小調(diào)整時(shí)，楔形調(diào)整墊板較厚一側(cè)靠近鋼軌內(nèi)側(cè)，較薄一側(cè)靠近鋼軌外側(cè)。施工中需嚴(yán)格控制楔形調(diào)整墊板方向，以免造成調(diào)整錯(cuò)誤。

(4)軌底坡調(diào)整至合格后，為保證厚度降低一側(cè)彈條扣壓力滿足要求，需配置相應(yīng)的加厚軌距墊。

(5)采用調(diào)整板下墊板時(shí)，應(yīng)根據(jù)調(diào)整量采用特殊的長(zhǎng)螺栓。

(6)調(diào)整墊板在安裝時(shí)，軌下調(diào)整墊板安裝在軌底與鐵墊板之間；板下調(diào)整墊板安裝在板下橡膠墊板與鐵墊板之間。

(7)調(diào)整完成后，應(yīng)檢查線路軌距、水平、超高、正矢等相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)其中發(fā)生變化，超出規(guī)范要求的進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，保證線路幾何尺寸。

(8)調(diào)整完成后，對(duì)調(diào)整范圍內(nèi)軌道因加裝楔形墊板造成的軌道高度改變進(jìn)行順坡處理，保證軌道高低合格，不得出現(xiàn)空吊板現(xiàn)象。

5 調(diào)整效果評(píng)價(jià)

針對(duì)重慶軌道交通1號(hào)線出現(xiàn)的軌底坡不滿足要求的情況，選定七星崗～兩路口區(qū)間左線直線段ZDK4+346.875～ZDK4+384.375及兩路口～鵝嶺站區(qū)間右線YDK4+600～YDK4+643段進(jìn)行了試驗(yàn)段調(diào)整，運(yùn)營(yíng)通車半個(gè)月后進(jìn)行調(diào)整后數(shù)據(jù)測(cè)量，其調(diào)整后軌底坡數(shù)據(jù)達(dá)到了相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)1/30～1/50范圍，調(diào)整前后測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2、表3。

根據(jù)調(diào)整處理的試驗(yàn)段(直線段、曲線段)測(cè)量數(shù)據(jù)前后對(duì)比，以及從鋼軌面上被車輛碾壓而出現(xiàn)的光帶位置變化，可以得出以下結(jié)論：

(1)通過(guò)調(diào)整墊板調(diào)整后，軌底坡滿足技術(shù)要求，軌面光帶加寬，保證了列車輪對(duì)與鋼軌軌面正常接觸，減緩了輪軌磨耗；

(2)曲線地段調(diào)整后，內(nèi)、外軌的軌底坡滿足設(shè)計(jì)要求，曲線的方向和圓順度良好，緊固好軌道扣件，控制了曲線軌道位移，減緩了列車在通過(guò)曲線地段時(shí)的輪對(duì)與鋼軌面的擠壓受損；

(3)運(yùn)營(yíng)行車1個(gè)月后進(jìn)行了軌底坡整改數(shù)據(jù)復(fù)查，軌面光帶均向軌頂中心移動(dòng)了10～15 mm，接近鋼軌中心線，軌底坡調(diào)整取得了較好的效果；

(4)通過(guò)調(diào)整，軌底坡滿足設(shè)計(jì)要求，確保了列車運(yùn)行的舒適度，減緩了鋼軌面受力擠壓而產(chǎn)生的壓潰、飛邊、剝落掉塊，波浪形磨耗明顯減輕，延長(zhǎng)了輪對(duì)和鋼軌的使用壽命；

(5)通過(guò)使用改進(jìn)的軌底坡調(diào)整墊板，對(duì)于不滿足要求的軌底坡進(jìn)行了一次性調(diào)整，調(diào)整效果明顯。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于短枕式整體道床而言，施工時(shí)軌底坡較難控制。軌底坡調(diào)整前測(cè)量的數(shù)據(jù)表明軌底坡有較大的離散性，調(diào)整過(guò)程中會(huì)存在個(gè)別點(diǎn)難以調(diào)整到位，為此，提出以下建議：

(1)施工中及時(shí)消除扣件螺栓扭矩過(guò)大或不足對(duì)軌底坡帶來(lái)的影響，在拼裝軌節(jié)時(shí)，采用可定值的扭矩扳手，對(duì)每個(gè)螺栓進(jìn)行緊固，保證內(nèi)外側(cè)扣壓力相同，使軌底面與橡膠墊板達(dá)到密貼狀態(tài)，避免軌底坡出現(xiàn)變化；

(2)施工過(guò)程中，對(duì)鋼軌支撐架進(jìn)行剛度和穩(wěn)定性的加強(qiáng)，以確保鋼軌軌底與承軌槽面達(dá)到密貼穩(wěn)定狀態(tài)，避免承受重力而產(chǎn)生變形，確保軌底坡滿足要求；

(3)調(diào)整線路橫向位置時(shí)，避免將斜撐頂在鋼軌頭上進(jìn)行調(diào)整，以免鋼軌發(fā)生扭曲變形，軌底坡發(fā)生變化；

(4)地鐵運(yùn)營(yíng)部門在日常線路維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，對(duì)于線路軌底坡、螺栓扭矩、扣件彈條緊固、軌道幾何尺寸及軌面光帶位置多觀察和檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整處理，確保軌道幾何尺寸的嚴(yán)謹(jǐn)性，方可確保運(yùn)行列車輪對(duì)與鋼軌間處于正常接觸；

(5)施工單位要從施工質(zhì)量目標(biāo)出發(fā)，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，對(duì)于軌底坡進(jìn)行嚴(yán)控。

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AdjustmentTechniqueUsedforRailBaseSlopeofUrbanRailTransitProject

ZUO Shu-yi, ZHANG Tao

(Xinyun Project Co., Ltd., China Railway First Group, Xianyang 712000, Shanxi Province, China)

In urban rail transit projects, one of the reasons of uneven rail abrasion is that the rail base slop do not meet design requirement. About the Chongqing urban rail transit line 1, this paper expounded how to adjust the rail base slope according to the field-measured data of rail base slop, by means of adjusting the pads under rails or under fasteners, at the rail region where the field-measured data of rail base slope did not meet the design requirement. In that way, the geometrical size of the track was effectively controlled, and the relationship between the wheel-set and rail surface was improved. The conclusion is drawn as bellow: by rightly tilting the rail base, the uneven rail abrasion can be lessened, the service lives of both the wheel-set and the rail can be increased, and the maintenance and repairing cost can be decreased.

urban railway transit; rail; rail base slope; adjusting

2013-09-24；

：2013-10-18

左書藝(1972—)，男，工程師，2005年畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院交通土建工程專業(yè)，E-mail：zuoshuyi@126.com。

1004-2954(2014)05-0021-04

U231+.2

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.05.006