彈簧浮置板軌道結(jié)構(gòu)新技術(shù)

王 建

(隔而固(青島)振動(dòng)控制有限公司，山東青島 266108)

1 線路背景

北京市軌道交通大興線北起地鐵4號線公益西橋站,南至大興區(qū)南兆路。與地鐵4號線共同構(gòu)成貫穿北京南北向的軌道交通主干線。大興線沿線經(jīng)過豐臺區(qū)南苑西、大興區(qū)西紅門、大興新城主城區(qū)、大興新城核心區(qū)、大興區(qū)生物醫(yī)藥基地等地區(qū),新建車站11座,其中地下車站10座,高架車站1座。

亦莊線是連接北京市中心城和亦莊新城的軌道交通線路。線路起點(diǎn)位于地鐵5號線宋家莊站,終點(diǎn)至亦莊火車站。沿線經(jīng)過小紅門、舊宮、開發(fā)區(qū)、次渠等地區(qū)。全長23.23 km,共設(shè)車站14座,其中地下車站6座,高架車站8座。

2 減振要求

根據(jù)環(huán)評結(jié)果,兩條線路中,大興線特殊減振地段為5處,單線總長約3.1 km；亦莊線特殊減振地段為5處,單線總長約4.2 km。保護(hù)目標(biāo)涵蓋了小區(qū)、酒店、政府機(jī)關(guān)、醫(yī)院、古建筑等不同的建筑形式。隧道包含盾構(gòu)、明挖、暗挖等不同的結(jié)構(gòu)形式。兩線路鋪軌的工期非常緊張,其設(shè)計(jì)條件又不盡相同。這一系列的因素對于彈簧浮置板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品選型、配套產(chǎn)品、施工工藝等一系列方面提出了較高的要求。

3 基底超高技術(shù)

在盾構(gòu)隧道的緩和曲線及圓曲線地段采用線路超高在基底實(shí)現(xiàn)的方法,如圖1所示。如此以來,可以在整個(gè)隔振地段統(tǒng)一道床形式、浮置板道床鋼筋以及隔振器的規(guī)格。大大降低了浮置板鋼筋加工及隔振器生產(chǎn)的復(fù)雜程度,在隧道出現(xiàn)偏差時(shí)設(shè)計(jì)及施工調(diào)整的工作量及工程量也明顯減少。自上海地鐵10號線開始推廣采用該設(shè)計(jì)模式以來的統(tǒng)計(jì)表明,該技術(shù)可以使浮置板的鋼筋種類減少70%以上,隔振器規(guī)格減少90%以上,工程進(jìn)度由5 m/d增加至50 m/d。

圖1 大興線盾構(gòu)隧道浮置板斷面形式(單位：mm)

從大興線及亦莊的實(shí)際工程應(yīng)用來看,雖然基底施工的難度有所加大,但道床的鋼筋綁扎與隔振器外筒定位可以脫離隧道內(nèi)部,直接在地面上完成,實(shí)現(xiàn)了道床施工與基底施工的并行施工工法,大大縮短了工期,由于隧道內(nèi)部現(xiàn)場綁扎的鋼筋數(shù)量及規(guī)格的減少,也使得施工精度、質(zhì)量得到了進(jìn)一步的提高。

4 分體式隔振器技術(shù)

圖2 分體式隔振器(單位：mm)

采用分體式設(shè)計(jì)的隔振器,可以將隔振器頂升部件與工作部件完全分開,減小了隔振器的總高度,如圖2所示。這樣,可以在較小的軌下空間內(nèi)使用原本無法布置的大型隔振器(最小高度為400 mm),從而在保證隔振層承載力的前提下減少了全線的隔振器數(shù)量與隔振層的剛度,降低了減振工程總造價(jià),并且提高了隔振效率。

此外,由于隔振器高度降低,可以在一定程度上降低板厚,從而可以加大隔振器與鋼軌的橫向距離(在盾構(gòu)或暗挖隧道),配合基底超高技術(shù),即使在曲線地段的曲線外側(cè),隔振器內(nèi)筒也可以避開鋼軌。

5 上置式剪力鉸技術(shù)

傳統(tǒng)的浮置板剪力鉸形式為中置式剪力鉸。中置式剪力鉸位于板斷面中央的位置,此種剪力鉸成本低,在使用過程中剪力鉸與鋼筋應(yīng)同時(shí)綁扎；對于本項(xiàng)目所采用的地面完成鋼筋綁扎隧道內(nèi)拼裝的施工作業(yè)方式,中置式剪力鉸對于相鄰板鋼筋就位造成了困難。

所以,配合基底超高，本項(xiàng)目在盾構(gòu)地段選用上置式剪力鉸，如圖3所示,剪力鉸的安裝直接于板上部進(jìn)行操作,便于調(diào)整,進(jìn)一步加快了施工進(jìn)度。同時(shí),上置式的剪力鉸對于其運(yùn)營階段的檢修與維護(hù)提供了便利。

圖3 上置式剪力鉸

6 短軌枕的選用

在盾構(gòu)隧道內(nèi),由于軌下空間不足,非特殊設(shè)計(jì)的短軌枕無法與浮置板道床配合使用,為此，一般情況下均做成無枕式浮置道床。若軌下空間條件允許(一般在明挖及暗挖隧道內(nèi)軌道高度較大時(shí)),采用有枕式的設(shè)計(jì)將有效的增加軌底靜空,便于軌道的養(yǎng)護(hù)與維修。在大興線韓園子車站減振地段采用了有枕式的設(shè)計(jì),如圖4所示。

圖4 大興線韓園子車站減振道床(單位：mm)

7 特殊軌道高度

在亦莊線盾構(gòu)區(qū)間的特殊減振地段采用了特殊的軌道高度預(yù)留,軌道結(jié)構(gòu)高度為900 mm,如圖5所示。這在國內(nèi)其他線路上是不多見的,由此尺寸所限定的軌下空間對于鋼彈簧浮置板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了很大的便利性。

第一,浮置板的板厚達(dá)到了400 mm以上,從而,無需在板中部設(shè)置凸起(圖1)以提高板的剛度與整體性,這對于信號設(shè)備安裝、過軌管線的布置、道床整體的養(yǎng)護(hù)維修均提供了很大的便利。第二,可直接采用大型整體式鋼彈簧隔振器(非分體式),降低了隔振器的數(shù)量,提高了隔振效率,且安裝、檢修、更換隔振器內(nèi)筒(彈簧、阻尼)時(shí)無需頂升帽、無需拆除鋼軌,減少了線路運(yùn)營后的人力與物力投入。

圖5 亦莊線盾構(gòu)區(qū)間鋼彈簧浮置板道床(單位：mm)

8 結(jié)語

針對大興線與亦莊線的減振要求及特殊情況,在兩線路的特殊減振地段的鋼彈簧浮置板減振設(shè)計(jì)時(shí)，采用了一系列的新型技術(shù)及其相配合的施工作業(yè)形式,因地制宜的進(jìn)行道床設(shè)計(jì),最大限度地利用現(xiàn)有條件在技術(shù)層面提高施工的質(zhì)量、速度,提高養(yǎng)護(hù)維修的便利性、提高減振效果,這對于其他城市、其他線路有一定的參考價(jià)值。

當(dāng)然,在這一技術(shù)的應(yīng)用過程中,仍然發(fā)現(xiàn)了若干有待于進(jìn)一步研究提高的方面,比如,是否可對于浮置板道床的短軌枕進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)從而使其可以與浮置板相配合使用；是否可采用更具機(jī)械化且便于現(xiàn)場調(diào)整的施工工法比如鋼筋籠或是預(yù)制型浮置板，從而進(jìn)一步加快浮置板的施工速度與施工質(zhì)量,在線路初步設(shè)計(jì)時(shí)如何保證較為合理的軌道高度等等。這些方面都將成為該技術(shù)今后的研究重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Jaquet, G Hueffmann. Ausbildung eines tieffrequenten Masse-Feder-Systems Mittels Stahlfederelementen bei U-und Vollbahnen als Schutzgegen Erschuettenrungen und Koerperschalleinwirkung(采用鋼彈簧隔振器的彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)在控制地鐵及輕軌振動(dòng)與固體傳聲中的應(yīng)用)[J]. VDIBericht, Nr 1345,1997．

[2]王建立,王 進(jìn),尹學(xué)軍,等.盾構(gòu)中鋼彈簧浮置板道床的設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2007(10)．

[3]王 建,王建立.北京地鐵10號線一期工程浮置板地段系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2008(7).