基于西安地裂縫軌道框架板的方案研究

張亞平　陳罄超　周華龍　王小韜　周昌盛

(中國中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都　610031)

0　引言

地裂縫是西安地區典型的地質災害，均分布在黃土梁洼地貌交界延伸分布部位，且由北向南依次呈南傾排列。地裂縫的形成發育非常復雜，涉及面極廣，其展布特征、活動規律及影響因素與地質環境條件和人類活動有著密不可分的聯系。地裂縫是在過量開采承壓水以至產生地面不均勻沉降的條件下形成的。臨潼—長安斷裂帶(FN)西北側(上盤)一組北東走向的隱伏地裂縫出現活動，已在地表形成破裂，到目前為止，西安市區已發現的地裂縫帶達14條之多，其活動時間之長和規模之大，已成為不容忽視的城市地質災害。

目前，西安地鐵在地裂縫處的道床采用的是框架板結構，隧道采用暗挖擴大斷面施工法，部分地段由于擴大斷面結構施工風險加大，施工造價增加，為減少施工分析和造價，線路將調坡段設置位置調整，軌道的調整方式也要隨之變化。

1　原地裂縫處軌道框架板結構

軌道是地鐵車輛運行的基礎保障，無論何種工況下，都應嚴格保證其平順性。為了確保軌道在變形結構上保持平穩，道床設置需要能夠靈活的適應線路縱坡的調整，從而不影響列車正常運營。目前采用的是可調式框架板軌道配合大調量扣件，該方案具有軌道結構簡單、整體性好、調整量大等優點。

框架板軌道結構高度為700 mm(馬蹄形隧道)，框架板理論長度2 500 mm,實際寬度2 425 mm，板寬2 100 mm；框架板設4對扣件,板下設2對支撐墊板，端部外側設1對限位榫；框架板頂部設1/30軌道坡，四角設吊裝環；框架板調整以60 mm為小周期，120 mm為大周期；框架板采用C60混凝土預制，縱向采用預應力縱筋。

隨著西安地鐵六號線設計的深入，地裂縫段由地裂縫中心位置向上盤方向調坡并不適用于所有的地裂縫實際情況，例如主地裂縫和次生地裂縫、兩條主地裂縫距離較近的地段，調坡段設置在地裂縫下盤位置處可減少調坡段長度；地裂縫段設防段較長的區段，變坡點設置在下盤位置可減少調坡段長度，即減少暗挖法施工長度，減少工程投資。

目前西安地鐵穿越地裂縫地段普遍采用該方案，但尚未進行過軌道板下支撐的調整，對調整方案和調整過程尚未進行系統研究。

本文將從結構設計、墊塊尺寸影響等方面對軌道板下支撐的調整進行計算研究分析。

2　高度可調式軌道結構理論分析

2.1　方案設計

根據地裂縫對軌道線路的影響，我們在軌道穿越地裂縫區段放置高度可調式框架板，當該區段發生沉降時，我們可降低框架板來消除地裂縫對軌道線路的影響如圖1所示，來保持原線路幾何形位。

本文提出在框架板下放置多層調高墊塊，當框架板需要降低時可按需求撤出調高墊塊，設計思路如圖1所示。

調高墊塊如圖2所示，調高墊塊分兩種：厚50 mm的硬質復合材料墊及厚100 mm的增強混凝土調高墊塊。每次調整量為50 mm，當調整量不足50 mm時采用調高墊板及加厚鐵墊板，當調高量為50 mm的整數倍時采用硬質復合材料墊，當調高量累計達到100 mm的整數時，撤出硬質復合材料墊，采用增強混凝土調高墊塊。硬質復合材料墊最多只設一層，調高量超過200 mm后，其下采用增強混凝土調高墊塊層疊。兩混凝土墊塊之間，混凝土墊塊之間，以及硬質復合材料墊撤出框架板時需放置橡膠墊塊。

調整方式如表1所示。

橡膠墊塊(c)厚度為2 mm～5 mm，其作用是保證框架板與調高墊塊或兩調高墊塊間的密貼，特別說明的是，當沉降量大于300 mm后，就要啟動撤出調高墊塊與加入調高墊塊配合的方案，如圖3所示。

當軌道穿越地裂縫區段沉降量超出預測值時，在A區實施撤出調高墊塊方案，若調整后還不滿足要求，則在B區實施加入調高墊塊方案，配合A區撤出調高墊塊方案，直至滿足線路要求。

表1　調整方式表

2.2　框架板與調高墊塊連接設計

方案：

在可調式框架板、橡膠墊片、混凝土支撐塊上打8個鍵形孔，用T形螺栓將其連接，然后在框架板上部用螺母緊固。支撐塊下方8個鍵形孔預留出凹槽，并在操作時用塑料蓋蓋緊以防自流平混凝土進入，作業完畢后將旋轉螺栓從T形孔取出完成操作。具體操作步驟如下：

1)框架板上相應位置打8個鍵形孔，具體如圖4，圖5所示。

2)支撐塊對應位置打2個鍵形孔，并在下方預置2個凹槽，以便作業完畢后取出T形螺栓，具體如圖6所示。

3)橡膠墊片對應位置打兩個鍵形孔，如圖7所示。

4)用M16的T形螺栓和M16的螺母，具體尺寸如圖8所示。

5)上部件準備齊全之后開始作業，將橡膠墊片對齊放置在支撐塊之上，橡膠墊片的作用是消除框架板與支撐塊之間的間隙，如圖9所示。

6)將框架板吊起，把四個混凝土橡膠連接塊放在對應位置，使其鍵形孔與框架板的鍵形孔對齊，如圖10所示。

7)將T形螺栓通過鍵形孔插入至混凝土凹槽后旋轉90°。

8)在框架板上方分別用螺母緊固8根T形螺栓，然后將聯接體吊起30 mm高度，用塑料蓋蓋住支撐塊的凹槽防止自流平混凝土進入，蓋好后注射自流平混凝土消除間隙。在地基上對應自流平混凝土位置預留凹槽，使其一部分在凹槽之中防止錯動，如圖11所示。

9)由于框架板還兼顧人員疏散問題，框架板不平整存在安全隱患，所以在作業完畢后卸下螺母，旋轉90°取出T形螺栓。為了使支撐塊和橡膠墊片在線路運營時不會錯位，我們還需在鍵形孔中插入定位銷，使其從框架板中間位置一直到地基，裝好后在孔中填入瀝青使其封閉，這樣墊層的位置就得到了有保障的固定。

3　結語

本文根據目前地裂縫處框架板軌道的對比，提出一種新的地裂縫軌道框架板調整方式，即穩定區調整，沉降區不調整，使得地裂縫處框架板的調整方式增加，更好的服務西安地鐵建設。