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，選擇好的方法對城市交通軌道進行減振，對城市交通的發(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價施工和維修技術(shù)是否成熟的標準，以期為人們在減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

中圖分類號：U231.94 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0022-02

1 軌道減振措施的等級分類

各類軌道減振措施的基本等級劃分：

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，下同）。其中，彈性軌枕因為存在的問題較多，所以，在新線建設中已基本被淘汰。

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)過這幾年的應用總結(jié)，基本僅限于在對既有線改造時使用。

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常考慮的因素

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。在具體工程設計中，一般采用兩種劃分方式，一種定量判斷法是按敏感點預測超標量劃分，典型的標準是：超標量為0～5 dB時，采用中等減振措施；超標量為5～10 dB時，采用高等減振措施；超標量≥10 dB時，采用特殊減振措施。

2.2 造價

大多數(shù)工程減振措施選型時，造價是決定性因素之一。造價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上分別增加約150萬元/km、700萬元/km、800萬元/km、1 200萬元/km、1 400萬元/km。

2.3 對線路條件的適應性

大部分減振措施均能適應地鐵的線路條件，但是，一些減振措施會受線路條件的制約，在選型時需加以注意，比如：①彈性軌枕保持軌距的能力相對較差，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，在高架線應用對橋梁影響很大，所以，在橋上應用會受到制約。

2.4 對輪軌系統(tǒng)的影響

因為近年來在部分運營線中出現(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，那么列車通過時的鋼軌動態(tài)振幅就會超過3 mm，先鋒扣件剛度低至6 kN/mm，鋼軌振幅會更大。

3 軌道減振措施取舍需考慮的施工因素

3.1 施工效率對工期的適應性

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

梯形軌枕道床結(jié)構(gòu)簡單，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，在工期適應性方面有很大的優(yōu)勢。

3.2 軌道幾何尺寸鋪設精度的可控性

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運行的平穩(wěn)性和與輪軌關(guān)系相關(guān)的設備使用狀態(tài)。軌道幾何尺寸精度主要取決于施工鋪軌時的精度控制效果，而軌道的框架整體性對施工精度控制至關(guān)重要。近年來，越來越多的地鐵工程使用長軌枕，就是為了提高軌道的框架整體性。

3.3 對下部基礎施工誤差的適應性

軌道下部基礎主要有隧道、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預設的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、更換將會變得十分困難，而且套筒和蓋板與鋼軌距離太近，長期運營過程中可能會產(chǎn)生雜散電流或短路的現(xiàn)象，已有多個鋼彈簧浮置板鋪設段在運營后產(chǎn)生了類似的問題。

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

在地鐵長期運營過程中，可能會出現(xiàn)一些意外狀況而導致隔振元件失效。因此，隔振元件應安裝在便于檢修、更換的地方，這是減振措施選型應特別重視的一點。

目前，在所用的各類主要減振措施中，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)是預應力混凝土結(jié)構(gòu)，耐久性可達100年。可通過框架結(jié)構(gòu)中部的空間對減振墊隨時進行檢查、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，只需打開套筒頂部的蓋板即可進行檢修、更換。但是，鋼彈簧隔振器數(shù)量多，板自身剛度較大，所以，個別隔振器失效很難被發(fā)現(xiàn)，因此會留下隱患。

4.2 下部基礎差異沉降的適應性

地鐵隧道為狹長型結(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，不可避免地會產(chǎn)生差異沉降。差異沉降主要發(fā)生在地下車站兩端，聯(lián)絡通道、盾構(gòu)井、泵房、路橋和路隧過渡段、U型槽等部位，嚴重時，在20 m范圍內(nèi)可能會產(chǎn)生超過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，必須要充分考慮其能否適應下部基礎的差異沉降，即當差異沉降產(chǎn)生后，減振軌道結(jié)構(gòu)應便于及時進行檢查、調(diào)整和恢復。在目前所用的各類主要減振措施中，減振扣件的可調(diào)整量與普通扣件類似，僅為20～30 mm，所以，無法滿足較大差異沉降的調(diào)整需求。

梯形軌枕為預應力混凝土結(jié)構(gòu)，抗彎能力強，長6 m梯形軌枕可承受4塊減振墊空吊，達到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行填補，在枕下墊高可避免扣件調(diào)高對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，減振墊可無限墊高，以恢復線路的初始狀態(tài)，比如西安地鐵為了應對地裂縫地段的差異沉降，即研究采用了類似梯形軌枕的預制框架軌枕板。此時需注意的是，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，而應采用耐久性好的柔性耐沖擊材料。

鋼彈簧浮置板理論上對差異沉降有一定的適應能力，當部分隔振器因隧道結(jié)構(gòu)下沉而喪失對浮置板的支承時，可在隔振器頂部增設調(diào)高墊片作為彌補。不過實際情況是，因浮置板長度達到25 m左右，每個隔振器的靜態(tài)和動態(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，一般不將軌面調(diào)至設計標高，而是在其前后作順坡處理。但是，長25 m左右的鋼彈簧浮置板難以實現(xiàn)變坡處理。

減振墊浮置板對差異沉降的適應性相對較差，因為差異沉降將使其底部隔振墊部位局部空吊，而隔振墊又無法調(diào)整，也無法實施注漿填充，所以，這樣就會使浮置板縱向支承變得不均勻，難以消除對軌道的穩(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，在運營期間，雜物、泥沙淤積或排水不暢會導致軌道短路、設備銹蝕。積水嚴重時，對減振效果也會產(chǎn)生不利影響，這一點在軌道減振措施選型時需充分重視。在目前所用的各類主要減振措施中，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，可同時設置中心排水明溝和兩側(cè)排水溝，既可與普通無砟軌道的兩側(cè)溝順接，也方便與浮置板的中心暗溝過渡。不均勻沉降情況較嚴重時，明溝排水方便檢查、清理、整治和改造，不會產(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置排水暗溝，暗溝存在以下幾方面的問題：①溝底標高較低，與普通軌道的明溝之間有250～300 mm的高差，排水過渡段設置較困難；②暗溝截面較小，不便檢查，一旦產(chǎn)生淤積很難清理；③下部基礎產(chǎn)生差異沉降時，暗溝的標高無法調(diào)整，必然會引發(fā)積水病害。

5 結(jié)束語

綜上所述，做好軌道減振措施的施工和后期檢修工作對保證軌道長期、安全運營十分重要。在施工前，我們要綜合考慮軌道減振措施的選型，精密計算各類參數(shù)，做好施工質(zhì)量管理工作，提高施工質(zhì)量；在投入運營后，要定期進行維修，確保軌道處于良好的運行狀態(tài)。

參考文獻

[1]曾向榮，任靜.地鐵減振存在的問題分析及建議[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比試驗[J].都市快軌交通，2005（05）.

〔編輯：白潔〕