軌道減振技術(shù)在深圳地鐵蛇口線中的應(yīng)用

摘要：近年來(lái)，城市軌道交通在迅速發(fā)展的同時(shí)，對(duì)地鐵軌道減振降噪的要求也越來(lái)越高。文章以深圳地鐵蛇口線為例，介紹了國(guó)內(nèi)外常用的軌道減振技術(shù)措施，闡述了其形式、特點(diǎn)和效果，并結(jié)合地鐵施工實(shí)際情況和運(yùn)營(yíng)階段的維修工作，對(duì)各類減振技術(shù)的應(yīng)用和改良提出了建議。

關(guān)鍵詞：深圳地鐵；軌道結(jié)構(gòu)；減振技術(shù)；減振扣件

中圖分類號(hào)：U213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）02-0045-03

1 工程概況

深圳地鐵蛇口線（2號(hào)線）西起南山區(qū)赤灣站，東止羅湖區(qū)新秀站，線路全長(zhǎng)約35.78km，均為地下線，共設(shè)車站29座，設(shè)蛇口西車輛段1座和后海停車場(chǎng)1處。線路設(shè)計(jì)最大速度80km/h，車輛選型為A型車，采用6節(jié)編組方案。

蛇口線途經(jīng)多個(gè)商業(yè)中心、住宅小區(qū)和學(xué)校，周圍建筑環(huán)境敏感度高，敏感點(diǎn)多。為了解決地鐵列車振動(dòng)帶來(lái)的不利影響，蛇口線在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了軌道減振專項(xiàng)研究，在吸收了深圳地鐵一期工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)內(nèi)外新型的減振技術(shù)進(jìn)行比選，并成功地進(jìn)行了應(yīng)用。

2 減振技術(shù)措施設(shè)計(jì)原則

城市軌道交通的減振技術(shù)措施一般分為三個(gè)等級(jí)，即一般減振地段、較高減振地段和高等（特殊）減振地段，具體如何選用，須以環(huán)評(píng)報(bào)告為依據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，明確保護(hù)對(duì)象和范圍并確定期望值，最終的選擇還要考慮軌道鋪設(shè)形式和地質(zhì)條件。

軌道減振降噪技術(shù)措施在設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循以下原則：良好的穩(wěn)定性和耐久性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工和安裝方便；軌道幾何尺寸的可調(diào)性；成本低，維修養(yǎng)護(hù)工作量小。

3 各類減振技術(shù)措施在深圳地鐵蛇口線中的應(yīng)用情況

蛇口線正線和車輛段針對(duì)各類地段的減振要求，分別采用了不同的減振形式，其效果和數(shù)量見表1：

表1 深圳地鐵蛇口線軌道減振技術(shù)措施一覽

線路 減振等級(jí) 減振形式 減振效

果/dB 數(shù)量/km

正線 一般 DTⅢ彈性扣件 3～8 全線

較高 彈性短軌枕 8～13 4.460

軌道減振器扣件 5～8 4.040

ZE減振扣件 5～8 5.978

高等 橡膠隔振墊 10～15 1.148

梯形軌枕整 ﹥10 0.143

鋼彈簧浮置板 ≥15 4.281

蛇口西車輛段 — 橡膠隔振墊 5～15 0.975

接頭夾板 5 庫(kù)外線

無(wú)縫線路 — 庫(kù)內(nèi)線

3.1 一般減振地段減振技術(shù)措施

蛇口線正線一般減振地段的技術(shù)措施主要是采用重型60kg/m鋼軌的無(wú)縫線路和DTⅢ型彈性扣件。60kg/m鋼軌的垂直剛度大，相比50kg/m鋼軌可以降低振動(dòng)強(qiáng)度2～4dB；無(wú)縫線路可以減少鋼軌接頭，有效地減少車輪與鋼軌之間的沖擊振動(dòng)和噪音。DTⅢ型彈性扣件主要依靠其軌下和鐵墊板下橡膠墊減

少振動(dòng)，橡膠墊都設(shè)有凹槽，采用氯丁橡膠制作。

3.2 較高減振地段減振技術(shù)措施

3.2.1 橡膠套靴彈性短軌枕。橡膠套靴彈性短軌枕減振技術(shù)是國(guó)際上廣泛采用的中等減振地段的軌道結(jié)構(gòu)，就是在短軌枕外套一層橡膠套靴，短軌枕下墊入一高彈墊層，然后將套靴和短軌枕一起澆筑在混凝土道床中，減振效果可以達(dá)到12dB，蛇口線全線共有4.46km彈性短軌枕線路。

鐵科院在高速鐵路上的實(shí)驗(yàn)表明彈性短軌枕可以降低輪軌間相互作用力39～52kN，減低振動(dòng)加速度17～46g，減少振動(dòng)10dB，減振效果良好。但是也存在一些缺點(diǎn)，比如橡膠套靴易進(jìn)入泥沙和水，不易清理；施工不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生空吊，軌距和軌底坡不易保持和控制；橡膠老化，損壞后無(wú)法更換，維修困難等。

3.2.2 軌道減振器扣件。軌道減振器扣件是我國(guó)在德國(guó)科隆蛋扣件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一種減振扣件，底板呈長(zhǎng)方形，承軌板與底座的連接處呈橢圓形，用橡膠將位于軌下的承軌板和連接軌枕的底座鐵墊板硫化在一起，減振效果可達(dá)5～8dB，蛇口線在初期工程4.04km線路使用了減振器扣件。

軌道減振器扣件的特點(diǎn)是橡膠設(shè)計(jì)成有一定斜度，橡膠圈在輪軌垂直作用力作用下主要受剪，由于橡膠的剪切彈性優(yōu)于壓縮彈性，故該扣件具有很低的垂直靜剛度。缺點(diǎn)是橡膠生產(chǎn)技術(shù)不夠先進(jìn)，性能不足，長(zhǎng)期作用下可能會(huì)引起橡膠疲勞甚至撕裂，對(duì)軌道幾何尺寸的保持十分不利，存在一定安全隱患。

3.2.3 ZE減振型扣件整體道床。ZE減振型扣件也是一種新型減振扣件，深圳地鐵也是第一次使用這種扣件，全部用在蛇口線東延工程中，共計(jì)5.978km。它通過(guò)在扣件體夾層和扣件鐵墊板下各設(shè)置一塊天然橡膠墊達(dá)到減振目的，扣件體上設(shè)有齒形凹槽，可以配合齒形墊片調(diào)整軌距。

相比彈性短軌枕，本扣件的橡膠墊設(shè)在道床外，可以隨時(shí)更換，維修簡(jiǎn)易方便，且不會(huì)出現(xiàn)前者施工不當(dāng)產(chǎn)生的空吊問題。與軌道減振器扣件相比，橡膠墊夾在扣件中，不會(huì)出現(xiàn)上述安全問題。

3.3 高等減振地段減振技術(shù)措施

3.3.1 軌道橡膠隔振墊。軌道橡膠隔振墊采用德國(guó)卡棱貝格道床墊技術(shù)，該技術(shù)適用于高等減振地段，本工程中橡膠隔振墊應(yīng)用于世界之窗站和僑香站右線，共計(jì)1.148km。

減振墊采用圓錐截頂結(jié)構(gòu)，是點(diǎn)和面的組合，約束阻尼和橡膠彈簧的組合，從而使得隔離式減振在各方面的減振效果都相當(dāng)出色，減振效果為10～15dB。缺點(diǎn)則是隔振墊處于道床下部，檢修和更換困難。

3.3.2 梯形軌枕整體道床。梯形軌枕整體道床是一種新型的低噪音、低振動(dòng)的軌道系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)由梯形軌枕、減振墊和混凝土底座組成，梯形軌枕由預(yù)應(yīng)力混凝土縱梁和鋼管連接，形狀像梯子，梯形軌枕以一定間隔支撐在L型的鋼筋混凝土臺(tái)座上，形成彈性支撐的軌道系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)減振效果可以達(dá)到大于10dB，在本項(xiàng)目中主要用在湖貝站，共143m，目的是減少湖貝站軌行區(qū)上下重疊帶來(lái)的振動(dòng)影響。

日本通過(guò)近年的理論分析和實(shí)踐證明梯形軌枕軌道具有減振降噪效果良好、施工方便、可大幅降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本等優(yōu)越性，缺點(diǎn)是更換困難。

3.3.3 鋼彈簧浮置板減振道床。鋼彈簧浮置板減振道床是德國(guó)GERB（隔而固）公司研制的減振軌道結(jié)構(gòu)，它采用螺旋彈簧支撐浮置板的道床，將浮置板道床和基礎(chǔ)分離開來(lái)，浮置板道床可提供足夠的慣性抵消車輛產(chǎn)生的動(dòng)荷載，只有靜荷載和少量殘余動(dòng)荷載通過(guò)螺旋彈簧等彈性組件傳遞到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上。蛇口線共采用了4.281km的鋼彈簧浮置板道床，主要用在學(xué)校和高檔住宅下。

鋼彈簧浮置板道床已具有90多年的歷史，具有非常不錯(cuò)的減振效果，它的優(yōu)點(diǎn)是減振效果高，可達(dá)15dB以上，使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)具備一定的調(diào)節(jié)性，有利于后期維護(hù)。缺點(diǎn)是造價(jià)十分昂貴，鋼軌和道床、鋼套筒之間的凈空難以保證，曾引起過(guò)電流燒傷鋼軌的情況；鋼軌重傷折斷的臨時(shí)處理也比較困難。

3.4 車輛段減振技術(shù)措施

為了配合蛇口西車輛段上蓋物業(yè)開發(fā)，蛇口西車輛段在試車線和咽喉區(qū)設(shè)置了橡膠隔振墊，全廠庫(kù)內(nèi)線路采用無(wú)縫線路，庫(kù)外線路全部使用接頭減振夾板的方式減振。減振夾板通過(guò)減小車輪經(jīng)過(guò)軌縫的折角和臺(tái)階的方法，減緩車輪的沖擊振動(dòng)，從而使車輪能平順過(guò)渡，達(dá)到減少振動(dòng)的效果，相比普通夾板線路可減少噪音量5dB。

4 結(jié)語(yǔ)

深圳地鐵蛇口線采用了多種新型軌道減振技術(shù)措施，對(duì)蛇口線順利通過(guò)環(huán)境影響評(píng)估起到了很大作用，經(jīng)過(guò)近兩年時(shí)間的運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，各種減振技術(shù)的使用效果得到了進(jìn)一步驗(yàn)證，同時(shí)也暴露出一些亟待解決的問題，主要體現(xiàn)在：

（1）彈性短軌枕、橡膠隔振墊等結(jié)構(gòu)將減振的主體部分內(nèi)置在道床中，日常檢修困難；隨著橡膠老化，減振性能下降后，更換和大修有很大的難度，勢(shì)必對(duì)地鐵正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)。

（2）鋼彈簧浮置板道床經(jīng)過(guò)改良設(shè)計(jì)，去除了兩側(cè)凸臺(tái)，為鋼軌切割等作業(yè)創(chuàng)造了一定的作業(yè)空間，但軌底凈空不足等問題依然存在。

（3）在中等減振地段的ZE扣件體現(xiàn)出了施工質(zhì)量容易控制、軌道幾何尺寸調(diào)整范圍大、維修和更換方便的優(yōu)點(diǎn)，建議推廣。

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作者簡(jiǎn)介：吳明（1984-），男，甘肅靖遠(yuǎn)人，深圳地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司助理工程師。

（責(zé)任編輯：周 瓊）