基于西安地裂縫軌道框架板的方案研究

張亞平　陳罄超　周華龍　王小韜　周昌盛

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都　610031)

0　引言

地裂縫是西安地區(qū)典型的地質(zhì)災(zāi)害，均分布在黃土梁洼地貌交界延伸分布部位，且由北向南依次呈南傾排列。地裂縫的形成發(fā)育非常復(fù)雜，涉及面極廣，其展布特征、活動(dòng)規(guī)律及影響因素與地質(zhì)環(huán)境條件和人類(lèi)活動(dòng)有著密不可分的聯(lián)系。地裂縫是在過(guò)量開(kāi)采承壓水以至產(chǎn)生地面不均勻沉降的條件下形成的。臨潼—長(zhǎng)安斷裂帶(FN)西北側(cè)(上盤(pán))一組北東走向的隱伏地裂縫出現(xiàn)活動(dòng)，已在地表形成破裂，到目前為止，西安市區(qū)已發(fā)現(xiàn)的地裂縫帶達(dá)14條之多，其活動(dòng)時(shí)間之長(zhǎng)和規(guī)模之大，已成為不容忽視的城市地質(zhì)災(zāi)害。

目前，西安地鐵在地裂縫處的道床采用的是框架板結(jié)構(gòu)，隧道采用暗挖擴(kuò)大斷面施工法，部分地段由于擴(kuò)大斷面結(jié)構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)加大，施工造價(jià)增加，為減少施工分析和造價(jià)，線(xiàn)路將調(diào)坡段設(shè)置位置調(diào)整，軌道的調(diào)整方式也要隨之變化。

1　原地裂縫處軌道框架板結(jié)構(gòu)

軌道是地鐵車(chē)輛運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，無(wú)論何種工況下，都應(yīng)嚴(yán)格保證其平順性。為了確保軌道在變形結(jié)構(gòu)上保持平穩(wěn)，道床設(shè)置需要能夠靈活的適應(yīng)線(xiàn)路縱坡的調(diào)整，從而不影響列車(chē)正常運(yùn)營(yíng)。目前采用的是可調(diào)式框架板軌道配合大調(diào)量扣件，該方案具有軌道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整體性好、調(diào)整量大等優(yōu)點(diǎn)。

框架板軌道結(jié)構(gòu)高度為700 mm(馬蹄形隧道)，框架板理論長(zhǎng)度2 500 mm,實(shí)際寬度2 425 mm，板寬2 100 mm；框架板設(shè)4對(duì)扣件,板下設(shè)2對(duì)支撐墊板，端部外側(cè)設(shè)1對(duì)限位榫；框架板頂部設(shè)1/30軌道坡，四角設(shè)吊裝環(huán)；框架板調(diào)整以60 mm為小周期，120 mm為大周期；框架板采用C60混凝土預(yù)制，縱向采用預(yù)應(yīng)力縱筋。

隨著西安地鐵六號(hào)線(xiàn)設(shè)計(jì)的深入，地裂縫段由地裂縫中心位置向上盤(pán)方向調(diào)坡并不適用于所有的地裂縫實(shí)際情況，例如主地裂縫和次生地裂縫、兩條主地裂縫距離較近的地段，調(diào)坡段設(shè)置在地裂縫下盤(pán)位置處可減少調(diào)坡段長(zhǎng)度；地裂縫段設(shè)防段較長(zhǎng)的區(qū)段，變坡點(diǎn)設(shè)置在下盤(pán)位置可減少調(diào)坡段長(zhǎng)度，即減少暗挖法施工長(zhǎng)度，減少工程投資。

目前西安地鐵穿越地裂縫地段普遍采用該方案，但尚未進(jìn)行過(guò)軌道板下支撐的調(diào)整，對(duì)調(diào)整方案和調(diào)整過(guò)程尚未進(jìn)行系統(tǒng)研究。

本文將從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、墊塊尺寸影響等方面對(duì)軌道板下支撐的調(diào)整進(jìn)行計(jì)算研究分析。

2　高度可調(diào)式軌道結(jié)構(gòu)理論分析

2.1　方案設(shè)計(jì)

根據(jù)地裂縫對(duì)軌道線(xiàn)路的影響，我們?cè)谲壍来┰降亓芽p區(qū)段放置高度可調(diào)式框架板，當(dāng)該區(qū)段發(fā)生沉降時(shí)，我們可降低框架板來(lái)消除地裂縫對(duì)軌道線(xiàn)路的影響如圖1所示，來(lái)保持原線(xiàn)路幾何形位。

本文提出在框架板下放置多層調(diào)高墊塊，當(dāng)框架板需要降低時(shí)可按需求撤出調(diào)高墊塊，設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

調(diào)高墊塊如圖2所示，調(diào)高墊塊分兩種：厚50 mm的硬質(zhì)復(fù)合材料墊及厚100 mm的增強(qiáng)混凝土調(diào)高墊塊。每次調(diào)整量為50 mm，當(dāng)調(diào)整量不足50 mm時(shí)采用調(diào)高墊板及加厚鐵墊板，當(dāng)調(diào)高量為50 mm的整數(shù)倍時(shí)采用硬質(zhì)復(fù)合材料墊，當(dāng)調(diào)高量累計(jì)達(dá)到100 mm的整數(shù)時(shí)，撤出硬質(zhì)復(fù)合材料墊，采用增強(qiáng)混凝土調(diào)高墊塊。硬質(zhì)復(fù)合材料墊最多只設(shè)一層，調(diào)高量超過(guò)200 mm后，其下采用增強(qiáng)混凝土調(diào)高墊塊層疊。兩混凝土墊塊之間，混凝土墊塊之間，以及硬質(zhì)復(fù)合材料墊撤出框架板時(shí)需放置橡膠墊塊。

調(diào)整方式如表1所示。

橡膠墊塊(c)厚度為2 mm～5 mm，其作用是保證框架板與調(diào)高墊塊或兩調(diào)高墊塊間的密貼，特別說(shuō)明的是，當(dāng)沉降量大于300 mm后，就要啟動(dòng)撤出調(diào)高墊塊與加入調(diào)高墊塊配合的方案，如圖3所示。

當(dāng)軌道穿越地裂縫區(qū)段沉降量超出預(yù)測(cè)值時(shí)，在A區(qū)實(shí)施撤出調(diào)高墊塊方案，若調(diào)整后還不滿(mǎn)足要求，則在B區(qū)實(shí)施加入調(diào)高墊塊方案，配合A區(qū)撤出調(diào)高墊塊方案，直至滿(mǎn)足線(xiàn)路要求。

表1　調(diào)整方式表

2.2　框架板與調(diào)高墊塊連接設(shè)計(jì)

方案：

在可調(diào)式框架板、橡膠墊片、混凝土支撐塊上打8個(gè)鍵形孔，用T形螺栓將其連接，然后在框架板上部用螺母緊固。支撐塊下方8個(gè)鍵形孔預(yù)留出凹槽，并在操作時(shí)用塑料蓋蓋緊以防自流平混凝土進(jìn)入，作業(yè)完畢后將旋轉(zhuǎn)螺栓從T形孔取出完成操作。具體操作步驟如下：

1)框架板上相應(yīng)位置打8個(gè)鍵形孔，具體如圖4，圖5所示。

2)支撐塊對(duì)應(yīng)位置打2個(gè)鍵形孔，并在下方預(yù)置2個(gè)凹槽，以便作業(yè)完畢后取出T形螺栓，具體如圖6所示。

3)橡膠墊片對(duì)應(yīng)位置打兩個(gè)鍵形孔，如圖7所示。

4)用M16的T形螺栓和M16的螺母，具體尺寸如圖8所示。

5)上部件準(zhǔn)備齊全之后開(kāi)始作業(yè)，將橡膠墊片對(duì)齊放置在支撐塊之上，橡膠墊片的作用是消除框架板與支撐塊之間的間隙，如圖9所示。

6)將框架板吊起，把四個(gè)混凝土橡膠連接塊放在對(duì)應(yīng)位置，使其鍵形孔與框架板的鍵形孔對(duì)齊，如圖10所示。

7)將T形螺栓通過(guò)鍵形孔插入至混凝土凹槽后旋轉(zhuǎn)90°。

8)在框架板上方分別用螺母緊固8根T形螺栓，然后將聯(lián)接體吊起30 mm高度，用塑料蓋蓋住支撐塊的凹槽防止自流平混凝土進(jìn)入，蓋好后注射自流平混凝土消除間隙。在地基上對(duì)應(yīng)自流平混凝土位置預(yù)留凹槽，使其一部分在凹槽之中防止錯(cuò)動(dòng)，如圖11所示。

9)由于框架板還兼顧人員疏散問(wèn)題，框架板不平整存在安全隱患，所以在作業(yè)完畢后卸下螺母，旋轉(zhuǎn)90°取出T形螺栓。為了使支撐塊和橡膠墊片在線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)時(shí)不會(huì)錯(cuò)位，我們還需在鍵形孔中插入定位銷(xiāo)，使其從框架板中間位置一直到地基，裝好后在孔中填入瀝青使其封閉，這樣墊層的位置就得到了有保障的固定。

3　結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)目前地裂縫處框架板軌道的對(duì)比，提出一種新的地裂縫軌道框架板調(diào)整方式，即穩(wěn)定區(qū)調(diào)整，沉降區(qū)不調(diào)整，使得地裂縫處框架板的調(diào)整方式增加，更好的服務(wù)西安地鐵建設(shè)。