大連快軌3 號線大修軌道設(shè)計

韓朝霞

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司，天津300142）

1 引言

大連快軌3 號線自2003 年5 月開通運營，由于運營公司只具備日常維護、小修及應(yīng)急搶修能力，自運營至今沒有條件對其進行大修和全面養(yǎng)護。目前，線路維修項目已超出運營公司的維修能力，需聘請專業(yè)的設(shè)計及施工單位對全線實施大修，確保運營安全。

2 工程概況

大連快軌3 號線此次大修線路全長為48.9km，其中高架線長16.84km，地面線長30.87km，山嶺隧道長1.123km，設(shè)計時速為100km/h，車輛采用B 型車4 輛編組，接觸網(wǎng)供電。

正線及配線軌道概況：

1）鋼軌：采用50kg/m U71Mn 熱軋鋼軌，鋪設(shè)普通溫度應(yīng)力式無縫線路。

2）扣件：地面線和隧道內(nèi)碎石道床采用彈條Ⅰ型扣件；高架區(qū)間碎石道床地段采用彈條Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）；高架車站整體道床地段采用Ⅱ型軌道減振器扣件。

3）軌枕及道床：高架線、地面線、隧道內(nèi)采用Ⅱ型預(yù)應(yīng)力混凝土枕碎石道床；高架車站采用混凝土短軌枕整體道床。

4）道岔及道床：采用50kg/m 鋼軌9 號道岔（專線4141）及交叉渡線（專線7512），單開道岔全長28.848m，直向允許通過速度為100km/h，側(cè)向允許通過速度為30km/h。道岔采用木枕碎石道床。

3 軌道結(jié)構(gòu)維修設(shè)計

3.1 鋼軌

3.1.1 既有線鋼軌情況

3 號線鋼軌已出現(xiàn)不同程度的傷損：側(cè)磨、掉塊、擦傷、波磨、魚鱗紋等病害，尤其是小半徑曲線地段鋼軌磨耗嚴重。

分析原因主要為：（1）小半徑曲線地段鋼軌側(cè)磨超限嚴重；（2）車輪空轉(zhuǎn)、滑行等造成的鋼軌傷損；（3）鋼軌焊接工藝缺點導(dǎo)致鋼軌接頭連接結(jié)構(gòu)缺點造成的鋼軌傷損；（4）小半徑曲線涂油造成掉塊現(xiàn)象加劇；（5）傷損輪對鋼軌造成的沖擊傷害。

3.1.2 鋼軌維修方案

全線共更換鋼軌22 處，其中有孔鋼軌158 根（均為高架線），無孔鋼軌266 根（其中高架線202 根，地面線64 根），經(jīng)統(tǒng)計換軌位置均為半徑不大于500m 的曲線地段。

3.2 道岔

3.2.1 既有線道岔情況

本次大修范圍全線共16 組單開道岔和5 組交叉渡線，經(jīng)了解，折返站以及出入線與正線相連的3 組單開道岔和3 組交叉渡線因使用頻率高，道岔鋼軌件磨耗嚴重，需整組更換該6 組道岔。

其他道岔雖未達到更換標準，但由于木枕經(jīng)年腐蝕作用傷損嚴重，個別地段用鐵絲緊固，嚴重威脅運營安全，急需更換。

3.2.2 道岔更換方案

隨著我國道岔研究和標準化進程的發(fā)展，既有3 號線的木岔枕、剛性扣件道岔目前已逐步退出歷史舞臺，因此，道岔整組更換的方案主要有2 個：

方案一：仍采用既有型號道岔，為降低木枕帶來的病害，木岔枕重新設(shè)計為混凝土岔枕，該方案從技術(shù)上可行，且保證了全線道岔型號的統(tǒng)一，有利于工務(wù)維修和備品備件，但是由于既有線道岔型號目前已基本停產(chǎn)，新建線路不再采用，因此，未來零部件的更換供貨困難[1]。

方案二：采用與該線原設(shè)計道岔號數(shù)相同，道岔a 值（道岔前長）、b 值（道岔后長）及總長相同的混凝土枕50kg/m 鋼軌9 號道岔（CZ2209）及交叉渡線（CZ2210）；該方案考慮了技術(shù)升級，可保證全線道岔逐漸升級為現(xiàn)在成熟且常用的混凝土道岔，且技術(shù)可行，經(jīng)研究也存在一些問題：（1）由于單開道岔曲股長度不同縮短176mm，曲股道岔后連接短軌需進行調(diào)整；（2）道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備相同，但是安裝裝置不同，需信號專業(yè)配合調(diào)整；（3）增加全線道岔種類及備品備件數(shù)量，增加了養(yǎng)護維修的難度[2]。

綜合考慮全線技術(shù)升級改造，逐步提升全線道岔水平和質(zhì)量，提高車輛過岔舒適性，且可實現(xiàn)解決此次大修需要更換道岔型號的問題，最終采用方案二更換道岔。

3.3 扣件

3.3.1 既有線扣件情況

高架車站整體道床地段的扣件——Ⅱ型軌道減振器扣件，自運營至今未進行過檢修，經(jīng)拆卸發(fā)現(xiàn)減振墊老化、減振性能降低。

部分彈條Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）橡膠墊板老化嚴重。

3.3.2 扣件更換方案

彈條Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）更換為原型號扣件。

3.4 軌枕

經(jīng)現(xiàn)場核實，II 型預(yù)應(yīng)力混凝土枕存在不同程度的縱向和橫向裂紋、掉塊等傷損。

根據(jù)TG/GW 102—2019《普速鐵路線路修理規(guī)則》，經(jīng)現(xiàn)場核實共更換II 型預(yù)應(yīng)力混凝土枕8 000 根。更換軌枕型號仍為II 型預(yù)應(yīng)力混凝土枕。

3.5 碎石道床

3.5.1 有砟道床病害

道床病害主要包括：

1）橋梁與路基銜接位置，由于剛度變化，道砟壓碎；

2）軌枕連續(xù)失效地段，存在道砟板結(jié)嚴重的問題（見圖1），使道床彈性降低。

圖1 道砟板結(jié)情況

3.5.2 更換道砟方案

經(jīng)研究本線更換道砟包括：

1）全線每個橋梁橋頭10m 范圍路基地段碎石道床更換道砟，其中二級道砟更換為一級道砟；

2）軌枕連續(xù)失效的道砟板結(jié)地段，道砟清篩。

3.6 無縫線路作業(yè)

由于該線全線為溫度應(yīng)力式普通無縫線路，無縫線路地段的各項作業(yè)需滿足無縫線路維修的作業(yè)軌溫及作業(yè)要求。

無縫線路施工前須搜集無縫線路實際鎖定軌溫資料，根據(jù)實際鎖定軌溫進行作業(yè)。

無縫線路換軌, 其換軌作業(yè)軌溫要求在實際鎖定軌溫±10℃范圍內(nèi)，軌溫低于鎖定軌溫采用連入法，軌溫高于鎖定軌溫采用插入法。換軌須精確計算換軌長度，如鋼軌有伸縮量，考慮拉壓鋼軌或臨時插入短軌。

更換軌枕及扣件應(yīng)采用隔二松一流水作業(yè)的方法，作業(yè)軌溫宜在實際鎖定軌溫±10℃范圍內(nèi)。

以單元軌節(jié)為單位安排作業(yè)，施工后需滿足相鄰單元軌節(jié)間的鎖定軌溫差應(yīng)不大于5℃，同一區(qū)間內(nèi)單元軌節(jié)的最高與最低鎖定軌溫差不大于10℃，左右兩股鋼軌鎖定軌溫差不大于5℃。

4 體會與建議

綜上所述，總結(jié)出以下體會和建議：

1）既有線大修需盡量保證在不間斷運營的條件下進行，只有個別類似整組更換道岔的情況須短時間停運。因此，進行方案設(shè)計時，須在保證運營安全及減少對運營影響的前提下，考慮大修對既有線的影響。

2）應(yīng)充分重視與相關(guān)專業(yè)的配合，這是既有線改造設(shè)計較易忽視的地方。由于已運營線路經(jīng)歷了設(shè)計、施工、運營及運營過程中維修等多個階段，各專業(yè)系統(tǒng)情況復(fù)雜，不了解相關(guān)專業(yè)的狀態(tài)，不及時反饋對相關(guān)專業(yè)的影響，容易造成安全隱患。本次大修軌道主要涉及的專業(yè)包括：線路、橋梁、信號、供電、站臺門等。

3）涉及產(chǎn)品改造時，應(yīng)充分了解既有產(chǎn)品的類型，軌道產(chǎn)品更換時，在滿足既有線的安裝條件下，應(yīng)具有一定的前瞻性，考慮到產(chǎn)品未來的技術(shù)升級，提升整條線的軌道技術(shù)水平。

4）無縫線路軌道大修時，受城市軌道交通運營時間長、密度大以及運營單位維修能力限制，一般很少進行應(yīng)力放散，因此，線路大修應(yīng)盡量考慮全線無縫線路應(yīng)力放散及鎖定，尤其是高架線。

目前，3 號線軌道維修正在穩(wěn)步進行，通過此次維修改造，可提高全線軌道技術(shù)水平，提高運營安全性和舒適性。國內(nèi)城市軌道交通軌道大修改造設(shè)計案例較少，本文可為其他城市軌道交通項目的軌道維修及改造設(shè)計提供借鑒和參考。