“上蓋物業”模式下地鐵場段軌道結構設計

王根平， 江萬紅， 楊厚強， 鄧 希

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

近年來，隨著城市化進程的不斷加快，城市土地高強度開發，城市土地資源稀缺問題日益突出[1]。地鐵周邊土地的復合型利用，即“地鐵+物業”模式成為必然趨勢[2]。蓋下車輛運行引起的振動對蓋上物業存在一定的影響。因此“上蓋物業開發”模式下的地鐵場段內軌道結構設計不同于常規場段內軌道結構設計。本文介紹了常規場段內軌道結構設計，并分析了地鐵內常用的減振降噪措施，為“上蓋物業開發”模式下的地鐵場段內軌道結構減振降噪設計提供參考和借鑒。

1 普通場段內軌道結構設計

1.1 一般原則

車輛基地是為地鐵日常運營提供必要后勤服務的基礎配套設施，是地鐵列車停放檢修，整備運用的管理中心所在地，其主要業務包括列車停放清洗、定期檢修、日常維修以及人員換班，是地鐵運營系統的“心臟”和“大腦”。根據車輛基地所處空間位置一般為地下車輛基地及地面車輛基地，軌道系統也會針對車輛基地所處位置進行相匹配的軌道結構選型及設計。

從滿足功能需求、經濟適用的角度，地面車輛基地軌道結構一般為庫外有砟軌道+庫內無砟軌道模式；從滿足功能需求、減少養護維修的角度，地下車輛基地軌道結構全部為無砟軌道模式。

1.2 車輛基地內軌道結構設計

車輛基地內軌道系統設計有：軌道結構設計(有砟軌道、整體道床、平過道、功能庫道床)、排水設計、安全工程(車擋)、線路工程(標志標識)、接口設計(預留預埋、雜散排流、信號計軸、絕緣接頭)等。當然，車輛基地軌道系統的設計主體是軌道結構。庫外有砟軌道結構由上至下依次為50kg/m鋼軌(含鋼軌接頭)、有砟軌道彈性扣件、有砟軌枕、碎石道床。其結構如圖1所示。

圖1 有砟軌道結構

庫外無砟軌道庫由上至下依次為50kg/m鋼軌(含鋼軌接頭)、無砟軌道彈性扣件、軌枕、整體道床。按一定長度采用分塊結構，軌道結構與下部基礎采用預埋連接措施或后錨固連接措施，其結構如圖2、圖3所示。

圖2 一般整體道床結構

圖3 平過道整體結構

庫內無砟軌道庫由上至下依次為50kg/m鋼軌(含鋼軌接頭)、無砟軌道彈性扣件、軌枕、立柱上或立壁式整體道床或特殊要求的整體道床。按一定長度采用分塊結構，軌道結構與下部基礎采用預埋連接措施或后錨固連接措施，其結構如圖4、圖5所示。

圖4 立壁式整體道床結構

圖5 立柱式整體道床結構

其它功能庫整體道床結構需結合工藝要求及設備招標確定道床結構樣式，可以結合具體情況特殊設計。

2 “上蓋物業”模式下車輛段軌道結構特殊設計

2.1 軌道結構設計的特點

“上蓋物業”模式下車輛基地軌道結構形式與常規車輛基地內一致，但在車輛基地上蓋要實施物業開發，需要為物業開發提供良好的環境，軌道結構應具體有少維修、低振動、低噪聲、少污染等特征，因此，帶“上蓋物業開發”的車輛基地應實施減振降噪措施或預留后期實施減振降噪措施的條件。

2.2 減振降噪特殊設計

考慮到少維修和少污染的工作環境，帶“上蓋物業開發”車輛基地軌道全部采用整體軌道結構，整體道床結構在低振動、少噪聲方面的特殊設計主要有以下幾個部分。

2.2.1 無縫化線路

地鐵車輛基地鋼軌是為地鐵列車提供接發列車的重要組成軌道部件，普通車輛基地列車運行速度一般不超過25km/h，且同為空載，一般會采用有縫線路。眾所周知，有縫線路接頭既是軌道薄弱環節也是振動噪聲的激勵源，相關研究表明：由于接頭存在，列車通過時發生沖擊及振動，并伴有沖擊噪聲，沖擊力最大可達到非接頭區的3倍以上[3]。車輛基地受制于場地限制，小半徑曲線極其多，鋼軌接頭很難保持對接形式，因此列車沖擊接頭的次數是常規接頭的兩倍，因此消除有縫接頭是實現減振降噪重要措施。消除接頭的方法有焊接接頭(圖6)和凍結接頭(圖7)，為配合軌道電路還可采用膠結絕緣接頭。同時還可以打磨鋼軌表面使輪軌表面平滑，可降低輪軌滾動振動噪聲。

圖6 焊接接頭

圖7 凍結接頭

2.2.2 鋼軌減振降噪措施

列車在車輛基地內上運行，輪軌振動噪聲不可避免，降低輪軌振動噪聲的有效方法之一是增加鋼軌阻尼，增加鋼軌阻尼能抑制鋼軌振動，進而降低鋼軌輻射噪音。阻尼鋼軌作用是通過選用合理阻尼材料和設計合理的結構以增加鋼軌振動衰減率從而實現減振降噪的目的，根據阻尼材料附屬于鋼軌的特點可以分為四類：阻尼動力吸振器、隔振器、自由阻尼處理和約束阻尼處理技術[4]，從阻尼鋼軌的應用情況來看，具有良好的減振降噪性能(圖8、圖9)。

圖8 阻尼鋼軌

圖9 靜音鋼軌

2.2.3 減振型扣件

扣件是聯結鋼軌與支承結構的重要部件，扣件能有效地將力傳遞至下部結構。同時良好的彈性或減振機能可以有效地實現扣件減振的需求。目前技術上成熟且已有上道運營經驗的減振型扣件有：剪切型粘接墊板，代表扣件為科隆蛋扣件(圖10)；壓縮型粘接墊板，代表扣件為洛德扣件；壓縮型鎖閉式扣件，代表扣件為雙層非線性扣件(圖11)；支撐型懸浮減振扣件，代表扣件為先鋒扣件(圖12)。壓縮型減振扣件的效果可達約8dB，剪切型減振扣件的減振效果可達約8～12dB，支撐型懸浮減振扣件的減振效果可達約16dB[5]。

圖10 剪切型減振扣件

圖11 壓縮型減振扣件

圖12 支撐型懸浮扣件

2.2.4 減振型軌枕

軌枕是承受來自上部力，并將力傳至于道床。為保證軌道施工質量，簡化軌道施工和土建工程施工的接口，在咽喉區、立壁式檢查坑、庫中平過道等整體道床地段均采用鋼筋混凝土短軌枕。鋼筋混凝土短軌枕剛度大，不具備減振能力，若能在軌枕上的考慮一定彈性，比如彈性軌枕、復合軌枕或組合型軌枕，可以提高軌枕的減振能力，但需要解決橫向穩定性以及保持軌道幾何形位的能力。組合型橡膠套靴軌枕的垂向彈性由軌枕下的橡膠套靴提供[6]；整體道床內使用復合短軌枕的方法目前還沒有成熟的應用經驗，但基于地下車輛基地行車速度低、溫度穩定的工況來講，復合型短軌枕也是一種有效的減振降噪措施，減振型軌枕結構簡單、施工方便，減振效果一般可達約8～12dB(圖13、圖14)。

圖13 組合型橡膠套靴軌枕

圖14 復合短軌枕

2.2.5 減振型道床

整體道床為鋼筋混凝土結構，結構本身不具減振特性，近年來在軌道結構上的一些改進和優化，使道床減振技術有所進步，而且安全性可以得到保障。梯形軌道就是其中的一種，梯形軌道由彈性分開式扣件、梯形軌道板、橡膠彈性支座及鋼筋混凝土基座組成，梯形軌道板間通過三根鋼管連接成一個整體，隔振效果不小于8～15dB。鋼彈簧浮置板軌道、橡膠浮置板軌道、橡膠隔振器浮置板軌道及橡膠復合彈簧浮置板軌道也是一些典型的軌道減振結構，結構有浮置板、隔振器和基底組成，其主要用于速度較高的高等或特殊減振地段，對于速度低的車輛基地不太適用這樣造價較高的減振軌道結構(圖15、圖16)。

圖15 梯形軌枕軌道

圖16 鋼彈簧浮置板軌道

3 結束語

為車輛基地上蓋物業開發提供良好的環境，必須在車輛基地軌道結構的設計中采用合理的軌道結構形式并采取相對應的減振降噪措施，本文總結了適用于車輛基地軌道結構常用的減振降噪措施，通過這些措施再結合環境評價要求及物業開發的需求可指導帶“上蓋物業開發”的軌道結構設計， 為類似工程提供參考。