盾構鋼彈簧浮置板軌道調整措施及應用實例

曾凡沖

（北京九州一軌隔振技術有限公司，北京 100070）

隨著人們對生活的美好向往，人們對環境保護的意識日益增強、對生活質量的要求越來越高。地鐵是各大城市軌道交通的重要方式，但由于建造的地鐵線路越來越多，不可避免的會經過一些居民樓、醫院、學校、古建筑等，地鐵車輪的振動通過基礎隧道、土壤傳至這些建筑，引起建筑的二次結構噪聲，會影響人們生活、降低精密儀器精度、破壞古建筑結構等。鋼彈簧浮置板隔振系統作為特殊減振措施，可以有效降低這些影響。鋼彈簧浮置板隔振系統其原理是質量—彈簧—阻尼隔振系統，浮置板通過鋼彈簧隔振器支撐在基礎道床上，通過其自身足夠的慣性質量來平衡地鐵車輛產生的動荷載，從而使鋼彈簧浮置板隔振系統只把靜荷載和少量的動荷載傳到了基礎上[4]。

目前，盾構隧道結構因其施工方便快捷、成本低、對環境影響小等優點，在地鐵的建設中被大量采用，但由于施工誤差的存在，實際的軌道結構高度往往不能滿足鋼彈簧浮置板的施工要求，甚至在調線調坡后軌道結構高度不足的問題依舊存在[2,5]。因此本文針對盾構中軌道結構高度不能滿足鋼彈簧浮置板施工的問題，并結合工程施工經驗，給出合理的軌道結構高度建議及超差后的調整措施。

1 鋼彈簧浮置板軌道結構高度

圖1為盾構鋼彈簧浮置板軌道斷面圖，鋼彈簧浮置板軌道隔振系統主要由鋼軌、扣件、混凝土短軌枕、鋼筋混凝土板、隔振器、排水溝、觀察筒、密封條、剪力鉸、鋼筋混凝土基底等部分組成[5]。

圖1 鋼彈簧浮置板軌道盾構斷面圖

直線段軌道結構高度h與基底面寬L存在如下關系（見圖2）。

圖2 軌道結構高度h與基底面寬L關系

圖2中，直線段軌道結構高度h與基底面寬L存在如下關系：

式中：R為隧道限界半徑；L為基底面寬度；H為基底面至軌面線的高度。

若隔振器橫向間距為1860mm（此間距下保證后期運營維護時無需拆除鋼軌），隔振器底部尺寸按350mm×350mm計時，安裝隔振器所需基底面寬度為1860+350=2210（mm）。對常規設計（軌下凈空為70mm、板厚為340mm、浮起高度為30mm），H=176+70+340+30=616（mm）。若建筑限界內徑2600mm時，由公式可計算出軌道結構高度h=862mm。即滿足鋼彈簧浮置板正常施工時，盾構段實際軌道結構高度至少為862mm。

2 軌道結構高度不足的影響

由于盾構實際施工存在誤差、隧道沉降等原因，會出現實際的軌道結構高度達不到設計時預留高度的情況。當實際軌道結構高度不能滿足鋼彈簧浮置板施工要求時，會影響到鋼彈簧浮置板軌道的結構設計、施工與后期運營維護。主要影響如下：

（1）影響基底厚度和強度。當鋼彈簧浮置板地段軌道結構高度不足時，若要保證板厚不變，勢必會使道床下基底的厚度減小，進而影響基底中鋼筋布置以及減少基底縱筋數量，其結果是降低了基底的強度。

（2）影響隔振器橫向間距。浮置板地段軌道結構高度超差嚴重時，若基底寬度不能滿足1860mm橫向間距隔振器要求的基底寬度，須將隔振器向線路中心移動才能安裝隔振器。其結果是減小了隔振器的橫向間距，首先是不利于隔振器的安裝、維護，其次會影響浮置板軌道系統的穩定性和隔振能力。

（3）影響道床板的厚度。道床板厚度與基底厚度共同組成軌道結構的高度，軌道結構高度變小，但基底厚度只能降低很小的部分，當基底厚度降低后仍不能隔振器安裝要求時，只能通過減小浮置板的厚度來彌補，其結果是浮置板的參振質量減小，固有頻率增大，影響浮置板的隔振效果[3、5]。

3 調整措施探討

結合工程實例，當盾構中鋼彈簧浮置板軌道結構高度不能滿足施工要求時，即出現超差，常用的處理措施有以下幾種：

（1）調線調坡。調線調坡設計采用調整線路或設備的方法，是需在開始施工前進行的非常需要的工作，其可以有效地解決因施工誤差等原因產生的侵限問題，確保軌道的順利鋪設、設備的順利安裝。這種方式可以保證浮置板的厚度和系統的隔振效果。

（2）減小道床板厚度。減小道床板厚度，為滿足軌面高度，則需提高基底高程，進而增加基底面的寬度，以滿足鋼彈簧隔振器的安裝寬度要求。但道床板厚度變小，會使得參振質量變小、隔振系統的1階固有頻率增大，其結果是降低了鋼彈簧浮置板系統的隔振效果。工程中為了增大隔振系統的參振質量，會在道床板上加設一定尺寸的凸臺。

（3）減小隔振器橫向間距。將隔振器沿垂直線路中心線方向向中心靠攏，使隔振器能正確地安裝在基底上，縮小橫向間距會使隔振器位于鋼軌下方，不利于隔振器、軌道系統的運營維護、檢查。但減小隔振器橫向間距不會影響鋼彈簧浮置板軌道系統的隔振效果[5]。

特殊情況，如結構侵限比較嚴重時，通過減小軌下凈空也是一種增大浮置板道床厚度的方法，但需滿足一定的施工條件才可采用。

在實際工程應用中，依實際情況應先對超差線路進行調線調坡，如果調線調坡后仍不滿足施工要求，再選擇措施（2）或（3），或結合（2）、（3）兩種措施進行調整設計。軌道高度調整流程圖見圖3。

圖3 軌道高度調整流程圖

4 工程實例

以合肥市1號線地鐵為例，就鋼彈簧浮置板軌道結構高度超差后，說明按此流程處理的過程。合肥市1號線地鐵鋼彈簧浮置板地段設計結構高度為800mm，調線調坡后實際施工測得個別地段軌道高度在810～855mm。根據第1部分滿足鋼彈簧浮置板施工的結構高度至少為862mm以上，所以此區段線路不滿足鋼彈簧浮置板施工要求，須進行調整。考慮到后期運營方便維護，選擇了減小板厚并增加凸臺配重的方式進行調整。超差地段按照調整后斷面順利完成施工，調整后設計斷面及完成后見圖4。合肥市1號線已于2016年年底通車運行。

5 結論

結合工程實際，從理論設計分析了盾構內鋼彈簧浮置板所需最小軌道結構高度，總結分析了工程中軌道結構高度超差后的處理措施，并得出以下結論：

（1）為滿足常規參數的鋼彈簧浮置板施工要求，盾構隧道實際軌道結構應為862mm及以上。

圖4 調整后設計斷面及完成圖

（2）分析了盾構中鋼彈簧浮置板軌道結構高度不足帶來的不利影響以及軌道結構高度不足時可采用的調整措施。鋪軌前的調線調坡是首選方法；調線調坡后仍不滿足時，應根據相關單位要求，進行調整隔振器橫向間距、調整板厚或兩者結合。依工程經驗給出了調整的流程圖，按照此種流程可以很好地解決因軌道結構高度不足帶來的鋼彈簧浮置板道床無法施工的問題。