從維修保養(yǎng)視域下分析城市軌道交通減振措施

吳千周

摘 要：綜合考慮多方面的因素，選擇好的方法對(duì)城市交通軌道進(jìn)行減振，對(duì)城市交通的發(fā)展有著非常重要的意義。分析、總結(jié)了軌道減振措施的類(lèi)型、效果和成本等因素，介紹了如何更好地施工和保證施工質(zhì)量的相關(guān)措施，并指出減振措施是評(píng)價(jià)施工和維修技術(shù)是否成熟的標(biāo)準(zhǔn)，以期為人們?cè)跍p振措施選型上提供更好的建議。

關(guān)鍵詞：地鐵軌道；減振施工；浮置板；梯形軌枕

中圖分類(lèi)號(hào)：U231.94 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0022-02

1 軌道減振措施的等級(jí)分類(lèi)

各類(lèi)軌道減振措施的基本等級(jí)劃分：

中等減振：壓縮型減振扣件、剪切型減振器扣件、彈性軌枕等，減振效果5～8 dB（隧道壁Z記權(quán)振級(jí)，下同）。其中，彈性軌枕因?yàn)榇嬖诘膯?wèn)題較多，所以，在新線建設(shè)中已基本被淘汰。

高等減振：梯形軌枕、中檔鋼彈簧浮置板、減振墊浮置板、先鋒扣件等，減振效果10～15 dB。其中，先鋒扣件經(jīng)過(guò)這幾年的應(yīng)用總結(jié)，基本僅限于在對(duì)既有線改造時(shí)使用。

特殊減振：高檔鋼彈簧浮置板等，減振效果在15 dB以上。

2 軌道減振措施選型通?？紤]的因素

2.1 減振效果

減振效果是軌道減振措施選型的主要考慮因素之一。在具體工程設(shè)計(jì)中，一般采用兩種劃分方式，一種定量判斷法是按敏感點(diǎn)預(yù)測(cè)超標(biāo)量劃分，典型的標(biāo)準(zhǔn)是：超標(biāo)量為0～5 dB時(shí)，采用中等減振措施；超標(biāo)量為5～10 dB時(shí)，采用高等減振措施；超標(biāo)量≥10 dB時(shí)，采用特殊減振措施。

2.2 造價(jià)

大多數(shù)工程減振措施選型時(shí)，造價(jià)是決定性因素之一。造價(jià)與減振效果基本成正比，減振扣件、梯形軌枕、減振墊浮置板、中檔鋼彈簧浮置板、高檔鋼彈簧浮置板在普通軌道基礎(chǔ)上分別增加約150萬(wàn)元/km、700萬(wàn)元/km、800萬(wàn)元/km、1 200萬(wàn)元/km、1 400萬(wàn)元/km。

2.3 對(duì)線路條件的適應(yīng)性

大部分減振措施均能適應(yīng)地鐵的線路條件，但是，一些減振措施會(huì)受線路條件的制約，在選型時(shí)需加以注意，比如：①?gòu)椥攒壵肀３周壘嗟哪芰ο鄬?duì)較差，不太適于小半徑曲線；套靴內(nèi)易存水或泥沙雜物，不適于冰凍環(huán)境下的高架線；還發(fā)現(xiàn)彈性軌枕在不均勻沉降甚至凹型豎曲線地段易產(chǎn)生空吊，所以，近年來(lái)已基本被淘汰；②浮置板自重一般≥30 kN/m，軌道結(jié)構(gòu)高度≥650 mm，在高架線應(yīng)用對(duì)橋梁影響很大，所以，在橋上應(yīng)用會(huì)受到制約。

2.4 對(duì)輪軌系統(tǒng)的影響

因?yàn)榻陙?lái)在部分運(yùn)營(yíng)線中出現(xiàn)較多鋼軌異常波磨，所以，這一因素才被關(guān)注的。以前的減振理念是盡量降低鋼軌支承剛度，但是，未重視對(duì)輪軌系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響。如果減振扣件剛度為10 kN/mm，那么列車(chē)通過(guò)時(shí)的鋼軌動(dòng)態(tài)振幅就會(huì)超過(guò)3 mm，先鋒扣件剛度低至6 kN/mm，鋼軌振幅會(huì)更大。

3 軌道減振措施取舍需考慮的施工因素

3.1 施工效率對(duì)工期的適應(yīng)性

“軌通”是地鐵工程建設(shè)的標(biāo)志性工期節(jié)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)地鐵鋪軌工期通常較緊湊，要求的鋪軌綜合進(jìn)度達(dá)到75～100 m/（d·工作面）。鋪軌工期還易受土建施工進(jìn)度擠壓，這時(shí)，鋪軌進(jìn)度就需加快至100～150 m/（d·工作面）才能將工期搶回來(lái)，因此，減振措施的施工進(jìn)度也很重要。

梯形軌枕道床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可采用與普通軌道一致的“自上而下一次澆筑成型”的施工方法。梯形軌枕自身框架性好，軌排組裝后的軌距和軌底坡精度高，精調(diào)工作量可減少，所以，其施工速度與普通軌道一致，在工期適應(yīng)性方面有很大的優(yōu)勢(shì)。

3.2 軌道幾何尺寸鋪設(shè)精度的可控性

軌道幾何尺寸主要包括軌距、軌底坡、高低、水平、軌向、三角坑等，它們的精度直接影響列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性和與輪軌關(guān)系相關(guān)的設(shè)備使用狀態(tài)。軌道幾何尺寸精度主要取決于施工鋪軌時(shí)的精度控制效果，而軌道的框架整體性對(duì)施工精度控制至關(guān)重要。近年來(lái)，越來(lái)越多的地鐵工程使用長(zhǎng)軌枕，就是為了提高軌道的框架整體性。

3.3 對(duì)下部基礎(chǔ)施工誤差的適應(yīng)性

軌道下部基礎(chǔ)主要有隧道、橋梁和路基等，其中，盾構(gòu)隧道較容易出現(xiàn)頂進(jìn)施工偏差。在盾構(gòu)隧道的限界范圍內(nèi)，為確保隔振器的拆裝、檢修不受鋼軌影響，一般鋼彈簧浮置板厚>320 mm，而受套筒和隔振器的構(gòu)造限制，板厚很難<280 mm。若盾構(gòu)隧道產(chǎn)生的左右或向上的施工誤差超過(guò)預(yù)設(shè)的100 mm，則套筒和隔振器不得不挪至鋼軌下部，不然浮置板的頂升和檢修、更換將會(huì)變得十分困難，而且套筒和蓋板與鋼軌距離太近，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生雜散電流或短路的現(xiàn)象，已有多個(gè)鋼彈簧浮置板鋪設(shè)段在運(yùn)營(yíng)后產(chǎn)生了類(lèi)似的問(wèn)題。

4 軌道減振措施取舍需考慮的維修因素

4.1 隔振元件檢修、更換的方便性

在地鐵長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些意外狀況而導(dǎo)致隔振元件失效。因此，隔振元件應(yīng)安裝在便于檢修、更換的地方，這是減振措施選型應(yīng)特別重視的一點(diǎn)。

目前，在所用的各類(lèi)主要減振措施中，減振扣件的檢修和更換與普通扣件一致，較為方便。

梯形軌枕的主體結(jié)構(gòu)是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，耐久性可達(dá)100年?？赏ㄟ^(guò)框架結(jié)構(gòu)中部的空間對(duì)減振墊隨時(shí)進(jìn)行檢查、調(diào)整或更換。

鋼彈簧浮置板的隔振器檢修和更換也很方便，只需打開(kāi)套筒頂部的蓋板即可進(jìn)行檢修、更換。但是，鋼彈簧隔振器數(shù)量多，板自身剛度較大，所以，個(gè)別隔振器失效很難被發(fā)現(xiàn)，因此會(huì)留下隱患。

4.2 下部基礎(chǔ)差異沉降的適應(yīng)性

地鐵隧道為狹長(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，沿線路方向受地質(zhì)水文條件、結(jié)構(gòu)外形和施工方法等多種因素影響，不可避免地會(huì)產(chǎn)生差異沉降。差異沉降主要發(fā)生在地下車(chē)站兩端，聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)井、泵房、路橋和路隧過(guò)渡段、U型槽等部位，嚴(yán)重時(shí)，在20 m范圍內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生超過(guò)100 mm的差異沉降。在不良地質(zhì)條件地區(qū)，差異沉降已成為地鐵工程難以整治的主要病害之一，在其他地區(qū)的地鐵工程中也屬于多發(fā)病害之一。在軌道減振措施選型時(shí)，必須要充分考慮其能否適應(yīng)下部基礎(chǔ)的差異沉降，即當(dāng)差異沉降產(chǎn)生后，減振軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)便于及時(shí)進(jìn)行檢查、調(diào)整和恢復(fù)。在目前所用的各類(lèi)主要減振措施中，減振扣件的可調(diào)整量與普通扣件類(lèi)似，僅為20～30 mm，所以，無(wú)法滿足較大差異沉降的調(diào)整需求。

梯形軌枕為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，抗彎能力強(qiáng)，長(zhǎng)6 m梯形軌枕可承受4塊減振墊空吊，達(dá)到6 mm。梯形軌枕下部的減振墊空吊后，可在其下采用墊片或澆注型彈性材料進(jìn)行填補(bǔ)，在枕下墊高可避免扣件調(diào)高對(duì)軌道幾何尺寸精度和軌道穩(wěn)定性的影響，理論上只要限界允許，減振墊可無(wú)限墊高，以恢復(fù)線路的初始狀態(tài)，比如西安地鐵為了應(yīng)對(duì)地裂縫地段的差異沉降，即研究采用了類(lèi)似梯形軌枕的預(yù)制框架軌枕板。此時(shí)需注意的是，枕下調(diào)高填充材料不宜采用承受沖擊荷載能力較差的脆硬性材料，而應(yīng)采用耐久性好的柔性耐沖擊材料。

鋼彈簧浮置板理論上對(duì)差異沉降有一定的適應(yīng)能力，當(dāng)部分隔振器因隧道結(jié)構(gòu)下沉而喪失對(duì)浮置板的支承時(shí)，可在隔振器頂部增設(shè)調(diào)高墊片作為彌補(bǔ)。不過(guò)實(shí)際情況是，因浮置板長(zhǎng)度達(dá)到25 m左右，每個(gè)隔振器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓縮量較大，所以，部分隔振器下沉或失去支承的情況較難被發(fā)現(xiàn)，而且也很難保證每個(gè)下沉的隔振器被均勻調(diào)高。此外，在隧道發(fā)生差異沉降時(shí)，一般不將軌面調(diào)至設(shè)計(jì)標(biāo)高，而是在其前后作順坡處理。但是，長(zhǎng)25 m左右的鋼彈簧浮置板難以實(shí)現(xiàn)變坡處理。

減振墊浮置板對(duì)差異沉降的適應(yīng)性相對(duì)較差，因?yàn)椴町惓两祵⑹蛊涞撞扛粽駢|部位局部空吊，而隔振墊又無(wú)法調(diào)整，也無(wú)法實(shí)施注漿填充，所以，這樣就會(huì)使浮置板縱向支承變得不均勻，難以消除對(duì)軌道的穩(wěn)定性、隔振墊使用壽命和排水暗溝的正常使用等產(chǎn)生的影響。此外，隔振墊的阻隔也使隧道外注漿整治變得十分困難。

4.3 排水的銜接性、通暢性和可檢修性

地鐵軌行區(qū)的排水通暢性非常重要，在運(yùn)營(yíng)期間，雜物、泥沙淤積或排水不暢會(huì)導(dǎo)致軌道短路、設(shè)備銹蝕。積水嚴(yán)重時(shí)，對(duì)減振效果也會(huì)產(chǎn)生不利影響，這一點(diǎn)在軌道減振措施選型時(shí)需充分重視。在目前所用的各類(lèi)主要減振措施中，減振扣件的道床結(jié)構(gòu)與普通扣件一致，因而排水性能也與普通軌道一致。

梯形軌枕道床的排水性能也較好，可同時(shí)設(shè)置中心排水明溝和兩側(cè)排水溝，既可與普通無(wú)砟軌道的兩側(cè)溝順接，也方便與浮置板的中心暗溝過(guò)渡。不均勻沉降情況較嚴(yán)重時(shí)，明溝排水方便檢查、清理、整治和改造，不會(huì)產(chǎn)生積水病害。

減振墊浮置板和鋼彈簧浮置板因結(jié)構(gòu)構(gòu)造所限，只能在浮置板底部設(shè)置排水暗溝，暗溝存在以下幾方面的問(wèn)題：①溝底標(biāo)高較低，與普通軌道的明溝之間有250～300 mm的高差，排水過(guò)渡段設(shè)置較困難；②暗溝截面較小，不便檢查，一旦產(chǎn)生淤積很難清理；③下部基礎(chǔ)產(chǎn)生差異沉降時(shí)，暗溝的標(biāo)高無(wú)法調(diào)整，必然會(huì)引發(fā)積水病害。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，做好軌道減振措施的施工和后期檢修工作對(duì)保證軌道長(zhǎng)期、安全運(yùn)營(yíng)十分重要。在施工前，我們要綜合考慮軌道減振措施的選型，精密計(jì)算各類(lèi)參數(shù)，做好施工質(zhì)量管理工作，提高施工質(zhì)量；在投入運(yùn)營(yíng)后，要定期進(jìn)行維修，確保軌道處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾向榮，任靜.地鐵減振存在的問(wèn)題分析及建議[J].都市快軌交通，2012，25（4）.

[2]吳建忠.軌道減振器扣件與彈性套靴整體道床減振對(duì)比試驗(yàn)[J].都市快軌交通，2005（05）.

〔編輯：白潔〕