地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)位移控制技術(shù)

【摘要】為了減少地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)施工中的道床位移，降低地鐵運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)展地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)位移控制技術(shù)的設(shè)計(jì)研究。明確地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床的鋪設(shè)方式，嚴(yán)格控制梁面高程，將軌頂作為高程基準(zhǔn)線，通過(guò)對(duì)軌道不同結(jié)構(gòu)位置高度的實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)位移的初步控制。在結(jié)構(gòu)中粘有減振板的一側(cè)與底部位置增設(shè)一個(gè)隔離層結(jié)構(gòu)，對(duì)施工中的吊裝行為進(jìn)行調(diào)整，降低由于不規(guī)范行為造成的鋪設(shè)位移;考慮到浮動(dòng)梯形軌枕結(jié)構(gòu)中支撐架中心距離與兩側(cè)間隙距離存在的差異，設(shè)計(jì)一種專門用于梯形軌枕道床位置調(diào)整的支撐結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)橫桿整體結(jié)構(gòu)的加長(zhǎng)、加寬、加固處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道位移量的控制。實(shí)例驗(yàn)證結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的位移控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以起到良好的位移控制效果。

【關(guān)鍵詞】地鐵;浮動(dòng)梯形軌枕;道床;鋪設(shè);高程檢測(cè);位移控制技術(shù)

【中圖分類號(hào)】U455.43? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.11.055

引言：

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷深入，我國(guó)的道路交通事業(yè)發(fā)展進(jìn)入到了一個(gè)全新階段，這在一定程度上體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)更是各地域間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)文化互通的必然需求。軌道交通的全面發(fā)展，在很大程度上對(duì)于我國(guó)的道路交通事業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用，隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，軌道軌枕減振道床的鋪設(shè)技術(shù)也得到了極大的提升。為了緩解城市交通中的車流擁堵問(wèn)題，有關(guān)設(shè)計(jì)單位研發(fā)了專門用于軌道交通，可起到振動(dòng)主動(dòng)隔離、降低噪聲干擾的浮動(dòng)梯形軌枕[1]。浮動(dòng)梯形軌枕主要由兩塊預(yù)制混凝土縱梁集成在左右兩端構(gòu)成，細(xì)部結(jié)構(gòu)中集成了限位凸臺(tái)、減振與緩沖墊等，結(jié)構(gòu)外形與“梯子”類似，這種結(jié)構(gòu)不僅加強(qiáng)了傳統(tǒng)軟枕中的橫向預(yù)應(yīng)力，還具有框架式軌道的綜合特性優(yōu)勢(shì)。在地鐵中安裝浮動(dòng)梯形軌枕，可以在很大程度上解決地鐵在行駛過(guò)程中的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題，隨著相關(guān)工作在市場(chǎng)內(nèi)的逐步推進(jìn)，與之相關(guān)的研究成果得到大范圍推廣。但在浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的道床位移誤差，容易使高速行駛的地鐵出現(xiàn)脫軌事故，不僅對(duì)乘坐地鐵的社會(huì)群體生命安全造成威脅，更是會(huì)對(duì)其后續(xù)運(yùn)營(yíng)造成負(fù)面影響。一些學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[2]通過(guò)建立車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型，通過(guò)對(duì)比系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)選擇最佳軌道類型;研究發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)降低車速引起的軌下結(jié)構(gòu)振動(dòng)減少軌道位移，與長(zhǎng)枕套靴式無(wú)砟軌相比，采用支承塊式彈性無(wú)砟軌，道床位移最小，適用于重載鐵路鋪設(shè)使用;文獻(xiàn)[3]以存在振動(dòng)和位移較大問(wèn)題的蘇州地鐵浮置道床為研究目標(biāo)，將有限元建模方法和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法相結(jié)合，提出浮置道床減振優(yōu)化方案。分別針對(duì)扣件剛度、鋼彈簧剛度、浮置板配重構(gòu)建有限元分析模型;根據(jù)模型和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)增加浮置板配重能夠減小道床振動(dòng)，控制鋼軌和道床在鋪設(shè)過(guò)程中的位移。

為了避免地鐵脫軌事故，降低地鐵運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)控制地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)施工中的道床位移。因此，基于以上研究成果，本文設(shè)計(jì)了一種針對(duì)地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床的鋪設(shè)位移控制技術(shù)。分析并選擇地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床的最佳鋪設(shè)方式，嚴(yán)格控制梁面高程;實(shí)時(shí)測(cè)量軌道不同結(jié)構(gòu)位置高度，初步控制位移。在結(jié)構(gòu)中增設(shè)隔離層結(jié)構(gòu)，并調(diào)整施工中的吊裝行為;設(shè)計(jì)專門用于梯形軌枕道床位置調(diào)整的支撐結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)位移的高效率控制。實(shí)例驗(yàn)證結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的位移控制技術(shù)能夠有效控制道床鋪設(shè)位移，保障地鐵在行駛中的安全性，為乘客提供一個(gè)更加舒適、穩(wěn)定的乘車環(huán)境，保證地鐵等交通運(yùn)輸工具在我國(guó)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的發(fā)展與建設(shè)中起到更加良好的作用。

1、地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)位移控制技術(shù)

1.1梯形軌枕道床鋪設(shè)中的高程檢測(cè)

為了降低梯形軌枕道床鋪設(shè)過(guò)程中的位移，應(yīng)設(shè)計(jì)梯形軌枕道床整體結(jié)構(gòu)與鋪設(shè)方式，并做好鋪設(shè)過(guò)程中的高程檢測(cè)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)位移的初步控制。設(shè)計(jì)的地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)方式如圖1所示。

梯形軌枕道床的軌頂高程不可以隨意發(fā)生改變，而在鋪設(shè)中的梯形軌枕又屬于預(yù)制構(gòu)件[4]，因此，梯形軌枕道床結(jié)構(gòu)下部梁面鋪設(shè)中的高程誤差會(huì)直接對(duì)基礎(chǔ)層位移量造成影響，從而影響或干預(yù)到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層的厚度，進(jìn)一步對(duì)道床鋪設(shè)過(guò)程中的受力狀態(tài)造成影響[5]。

為了降低此步驟中的鋪設(shè)位移，應(yīng)在鋪設(shè)時(shí)嚴(yán)格控制梁面高程，將軌頂作為高程基準(zhǔn)線，通過(guò)對(duì)軌道不同結(jié)構(gòu)位置高度的精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)測(cè)量，確保鋪設(shè)過(guò)程中的高度不得小于設(shè)計(jì)高度。同時(shí)，在鋪設(shè)過(guò)程中，要求梯形軌枕道床的中心線兩側(cè)各自預(yù)留1.3m的范圍，對(duì)此部分進(jìn)行拉毛處理。此外，在梯形軌枕道床底部范圍內(nèi)，不可以出現(xiàn)高度>10.0mm的結(jié)構(gòu)。在鋪設(shè)時(shí)注意高程誤差的控制，將誤差控制在+10.0mm～-30.0mm范圍內(nèi)，一旦在鋪設(shè)中測(cè)量發(fā)現(xiàn)梯形軌枕道床高程誤差超出設(shè)計(jì)范圍，需要及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理，否則將造成梯形軌枕道床鋪設(shè)位移。

1.2地鐵浮動(dòng)梯形軌枕吊裝行為調(diào)整

完成對(duì)梯形軌枕道床的高程檢測(cè)后，對(duì)其施工中的吊裝行為進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，降低由于不規(guī)范行為造成的鋪設(shè)位移。

在進(jìn)行梯形軌枕道床鋪設(shè)施工前，需要在結(jié)構(gòu)中粘有減振板的一側(cè)與底部位置增設(shè)一個(gè)隔離層結(jié)構(gòu)。隔離層的材料為泡沫板，確保泡沫板與底面結(jié)構(gòu)與側(cè)面結(jié)構(gòu)完全填充與粘結(jié)后，對(duì)隔離層鋪設(shè)高度進(jìn)行控制。在此過(guò)程中，應(yīng)確保隔離層泡沫板的高度高于減振層3.0mm～5.0mm[6-7]。同時(shí)，在對(duì)此結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工處理時(shí)，應(yīng)將減振板的接觸面剪切成斜面，以便于在后續(xù)鋪設(shè)施工時(shí)，混凝土材料與結(jié)構(gòu)的完全粘結(jié)。通常情況下，設(shè)置梯形軌枕的側(cè)面厚度在13.0mm～18.0mm之間，底部隔離層的厚度在25.0mm～35.0mm之間。隔離層示意圖如下圖2所示。

按照?qǐng)D2所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離層處理。與此同時(shí)，對(duì)梯形軌枕道床進(jìn)行吊裝施工處理。施工時(shí)要嚴(yán)格遵循吊裝規(guī)范，在選擇合理的吊裝行為作業(yè)點(diǎn)后，按照梯形軌枕拼接的順序，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行依次吊裝。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，使用吊車將梯形軌枕道床放置在固定位置，注意吊裝時(shí)的起吊點(diǎn)應(yīng)當(dāng)與梯形軌枕道床端部連接[8-10]。在梯形軌枕道床的凸形臺(tái)端進(jìn)行吊裝孔、支架等結(jié)構(gòu)的安裝，確保軌枕結(jié)構(gòu)基本就位后，完成對(duì)地鐵浮動(dòng)梯形軌枕鋪設(shè)中吊裝行為的約束與調(diào)整。

1.3軌道位移量控制

在上述設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，考慮到梯形軌枕與常規(guī)結(jié)構(gòu)不同，道床支撐架中心距離與兩側(cè)間隙距離可能存在差異[11]。為了降低由于此種差異造成的軌道鋪設(shè)位移，需要設(shè)計(jì)一種專門用于梯形軌枕道床位置調(diào)整的支撐結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)支撐架橫桿加長(zhǎng)、加寬、加固處理，確保支撐架中心距離大于梯形軌枕道床兩側(cè)間隙距離，滿足支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度的綜合需求。在此基礎(chǔ)上，按照鋪設(shè)施工設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)的具體操作為：水平調(diào)節(jié)→軌距調(diào)節(jié)→基準(zhǔn)位置調(diào)節(jié)，按照先粗調(diào)后精調(diào)的步驟，進(jìn)行軌道位移量的綜合調(diào)控。

2、實(shí)例應(yīng)用分析

在本文上述論述基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步探究本文設(shè)計(jì)的位移控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性，選擇以某地鐵施工工程項(xiàng)目為例，在其開(kāi)展道床鋪設(shè)時(shí)，按照本文上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)對(duì)位移控制技術(shù)的應(yīng)用。

已知該工程項(xiàng)目中梯形軌枕道床位于2號(hào)線地鐵線路半徑為263m的曲線上，并且其左右兩線上下重疊，其地面為某高層建筑。在鋪設(shè)的過(guò)程中，其右線里程為HJE21+050～ HJE21+620，共計(jì)86塊，梯形軌枕板的長(zhǎng)度分別為5.23m和4.23m;其左線里程為HJE21+070～ HJE21+620，共計(jì)75塊，梯形軌枕板的長(zhǎng)度分別為5.23m和4.23m。

在明確該工程項(xiàng)目的基本概況后，首先針對(duì)其梯形軌枕道床鋪設(shè)中的高程進(jìn)行檢測(cè)，在確保梯形軌枕道床高程誤差在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)后，對(duì)地鐵浮動(dòng)梯形軌枕吊裝行為進(jìn)行調(diào)整，并針對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行約束和調(diào)整。最后，對(duì)軌道位移過(guò)程中的當(dāng)量進(jìn)行控制，確保軌道能夠以規(guī)律的變化完成位移。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其位移量的記錄，選擇以向下道床垂向和橫向產(chǎn)生的向下位移作為測(cè)量對(duì)象，利用位移測(cè)量工具對(duì)其位移量進(jìn)行測(cè)定，并將垂向位移量測(cè)定結(jié)果繪制成表1所示。

將橫向位移量測(cè)定結(jié)果繪制成表2所示。

結(jié)合表1和表2中道床垂向和橫向產(chǎn)生位移量的測(cè)定結(jié)果可以看出，在本文位移控制技術(shù)應(yīng)用下，地鐵浮動(dòng)梯形軌枕向下道床無(wú)論是垂向還是橫向產(chǎn)生的位移量的差值和絕對(duì)值均呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化，說(shuō)明其位移在變化過(guò)程中具有規(guī)律性。同時(shí)，在應(yīng)用本文控制技術(shù)后，道床鋪設(shè)的位移不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大或過(guò)小的問(wèn)題，保證了道床在橫向和垂向上都能夠進(jìn)行左右對(duì)稱的搖擺，避免了運(yùn)行過(guò)程中偏移量過(guò)大造成地鐵無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)：

本文從梯形軌枕道床鋪設(shè)中的高程檢測(cè)、地鐵浮動(dòng)梯形軌枕吊裝行為調(diào)整、軌道位移量控制三個(gè)方面，對(duì)地鐵浮動(dòng)梯形軌枕道床鋪設(shè)位移控制技術(shù)展開(kāi)了詳細(xì)的研究。完成設(shè)計(jì)后，選擇某梯形軌枕道床鋪設(shè)工程項(xiàng)目作為實(shí)例，展開(kāi)實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，本文設(shè)計(jì)的位移控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道位移量的有效控制。為了進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方法，可在后續(xù)的研究中，將本文設(shè)計(jì)的方法投入鐵路運(yùn)輸工程施工過(guò)程中，通過(guò)實(shí)踐掌握此項(xiàng)技術(shù)的缺陷，為我國(guó)鐵路運(yùn)輸、地鐵交通等行業(yè)的發(fā)展提供進(jìn)一步的指導(dǎo)。

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作者簡(jiǎn)介：

孫超（1983.04-），男，漢，山東諸城人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向：地鐵軌道施工。