有軌電車軌道路基快速建造技術研究*

王浩然 程 櫻 秦曉光 張海波

(1.上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司，200125，上海；2.上海有軌電車工程技術研究中心，200125，上海∥第一作者，高級工程師)

有軌電車具有工程造價相對較低、運行安全可靠性較好、乘客舒適度良好、運輸能力相對較大、能耗低、環境無污染等優點，已成為當今城市公共交通系統的重要組成部分[1-3]。一般而言，有軌電車作為城市的主、次骨干公交系統或特色公交，往往修建于城市主、次干道的路中或路側，其鋼軌扣件需埋入道路鋪裝層內，并需要在道路交叉口區域無條件進行頻繁養護維修。出于城市景觀的要求，有軌電車的正線區間段軌道結構多采用埋入式無砟軌道形式。同時，有軌電車軌道路基是承受結構和電車荷載的基礎，也是有軌電車工程的重要組成部分，其質量的好壞將直接影響乘客的乘坐舒適度以及行車安全。

目前，有軌電車線路大都敷設于既有道路上，其路基和軌道結構主要采用傳統的現澆混凝土方式進行設計，并開展施工建設。該方式的主要缺點有現場搭設大量模板、綁扎鋼筋、人工耗費量大、施工時間長、效率低下、對周圍環境及道路交通影響較大等。為了緩解施工期間的交通壓力，降低施工對居民日常生活的影響，快速施工、綠色施工正成為有軌電車建設面臨的迫切需求。

近年來，廣大工程師和學者們圍繞有軌電車軌道路基綠色快速施工的需求展開研究，并取得了一定的成果，如嵌入式連續支撐軌道、軌道路基一體化結構和裝配式軌道路基結構等。這些技術均已在實際工程中獲得了成功的應用且效果顯著。本文旨在通過介紹這些新技術，展現有軌電車軌道路基在快速施工、綠色建造等方面的研究進展，為豐富有軌電車工程軌道路基建造技術及指導現場實踐提供基礎。

1 嵌入式連續支撐軌道

1.1 技術方案

嵌入式連續支撐軌道是采用高分子材料鎖固鋼軌的一種無扣件軌道結構，鋼軌完全由凹槽內的高分子彈性材料和軌下彈性墊板連續固定和支撐。典型的嵌入式軌道構造如圖1所示。

1.2 技術特點

嵌入式連續支撐軌道的主要技術參數：豎向剛度為40～55 (kN/mm)/m；橫向剛度不小于30 (kN/mm)/m；縱向剛度不小于15 (kN/mm)/m；抗拔剛度不小于40 (kN/mm)/m，且在垂向80 kN加載力下可持續3 min；經過300萬次疲勞試驗后，軌距變化量不應大于3 mm，橫向及豎向剛度變化率不應大于15%。

圖1 典型嵌入式軌道構造圖Fig.1 Schematic diagram of embedded track structure

嵌入式連續支撐軌道的主要優點為：

1) 結構簡單，軌旁與瀝青路面結合處剛度均勻且無多余部件，連續支承有助于提升平順性，進而改善鋼軌受力。

2) 瀝青鋪裝層與軌道之間采用鋼槽進行硬隔離，鋼軌的橫向變形能夠在鋼槽內的高分子材料間緩沖消耗，鋼軌與瀝青面層間互不干擾。國內多個項目的有軌電車運營經驗表明，軌旁瀝青路面良好，無出現開裂剝離現象。

3) 后期換軌維護時，可直接從鋼槽中取出鋼軌進行更換而不破壞瀝青面層，有利于快速恢復線路及周邊道路。

4) 減振性能良好，能夠滿足中等或高等減振需求。

5) 采用鋼軌全隔離的形式能夠減少雜散電流，進而減小鋼軌腐蝕。

1.3 實施效果

嵌入式連續支撐軌道目前已成功應用于成都有軌電車蓉2號線，其結構實施效果如圖2所示。相較于普通的埋入式道床，嵌入式設計在路口承壓、道路銜接、絕緣防腐、減振降噪等方面均有一定的優勢。

2 軌道路基一體化結構

2.1 技術方案

在深厚軟土地區，有軌電車軌下基礎設計方案通常以沉降控制為主要評價指標。在實際工程中，不同地基的處理方法有所不同，且路基工程地基土的工程性質沿線路縱向有所變化，導致路基沿線路

縱向的沉降變形不可能是均勻的，因此有軌電車路基一般需采用換填、復合地基、樁板結構等處理方式[4]。

軌道路基一體化結構是一種新型的路基形式，其結構主要由鋼筋混凝土樁基、樁周土體和鋼筋混凝土承載板等組成，如圖3所示[5]。其主要作用機理為：通過承載板將上部荷載傳到樁體，樁體把荷載擴散到樁間土及下臥硬層，進而達到穩定和控制路基沉降變形的目的。

圖3 結構一體化路基橫斷面圖[5]Fig.3 Drawing of integrated structural subgrade cross-section[5]

2.2 技術特點

常規方案中，軌道與路基結構的受力是分開考慮的，上部道床板與下部支撐板通常采用兩層鋼筋混凝土結構疊合在一起，結構總高度不小于900 mm。而實際工程中，上部道床板與下部支撐板的層間作用介于滑動和固結之間，故常規方案中的計算模型偏于保守，鋼軌下方結構物總厚度較大。而軌道路基一體化結構考慮軌道與路基結構一體受力，將軌道扣件埋入路基承載板中一次澆筑完成。這種方法可有效減少結構厚度，在同等條件下減少混凝土用量約30%，減少鋼筋用量約20%。同時，對于市中心地下管線密集區域，軌道路基一體化結構總厚度小、路基開挖深度小、受影響的管線減少，因此可減少管線搬遷量，大幅降低工程費用并節約工期。

軌道路基一體化結構的優點主要有以下幾點：

1) 在有軌電車軌道基礎沉降控制方面明顯優于傳統的換填處理以及復合地基方案；

2) 在管線遷改、施工周期、后期維修養護和經濟性方面更具優勢；

3) 可有效減少軌道與路基結構的總厚度，在降低造價的同時加快工期。

2.3 實施效果

軌道路基一體化結構已成功應用于上海松江有軌電車T1線工程。該線正式通車運營近3年，路基沉降控制良好，不均勻沉降滿足運營要求。

3 裝配式軌道與路基結構

3.1 技術方案

有軌電車裝配式軌道與路基結構主要分為基礎結構、上部結構和連接構件3個部分，如圖4所示[6]。基礎結構主要采用預應力高強混凝土(PHC)管樁。上部結構為預制軌道梁，如圖5所示。該結構由矩形結構板優化而成，在結構滿足強度和變形的要求下，減少了結構總質量，從而便于預制吊裝。

圖4 裝配式軌道與路基結構示意圖[6]

對于連接構件，由于鋪軌的鋪設精度要求，其構造及設置至關重要。首先，由于預制樁平面和標高施工誤差遠大于增強道床板的鋪設精度要求，連

圖5 預制軌道梁示意圖Fig.5 Schematic diagram of prefabricated track beam

接構件需具有一定的平面位置及標高調節能力。同時，連接構件的節點強度與剛度耐久性也需滿足列車動載及振動作用的長期運營要求。目前，連接構件采用的是可調節連接裝置，如圖6所示。該裝置由焊接板、樁頂連接鋼棒、調節套管和鎖定螺母組成。連接裝置下方通過螺母與預制樁內的鋼筋相連接，通過調節套管調整焊接板的標高，通過焊接板與預制軌道梁底的預埋件焊接連接完成預制樁與預制軌道梁的連接。

圖6 可調節連接裝置Fig.6 Adjustable connection devices

3.2 技術特點

裝配式軌道與路基結構的優點主要有以下幾點：

1) 可進行多線生產和統一裝配，大大提升了生產效率，節省大量資源；

2) 最大限度降低施工對交通車道的擠占，顯著降低對周圍正常交通的影響；

3) 便于產品的質量控制，減少現場現澆對周圍環境的影響；

4) 施工機械成本和預制生產成本可獲得充分攤銷，有利于推進有軌電車的綠色施工，實現節能減排的基本目標。

3.3 實施效果

裝配式軌道與路基結構已成功應用于嘉興有軌電車一期工程，運行至今整體效果良好，無論是軌道的平順度，還是路基的沉降控制，都完全達到了預期效果，乘客乘車的舒適度較高。

4 結語

本文從嵌入式連續支撐軌道、軌道路基一體化結構和裝配式軌道與路基結構等3個方面，對有軌電車軌道路基結構近年來的快速化建造技術方案、特點和效果進行了闡述，分析了有軌電車的結構特點帶來的技術新難點。現階段的城市發展對快速性施工、綠色環保建造等提出了更高的施工要求，需在軌道路基結構設計與施工中不斷探索，以減少施工對周邊環境的影響，提高城市生活品質。