【摘要】近年來隨著城市軌道交通建設的迅速發(fā)展,作為其重要組成部分的軌道工程在地鐵、輕軌上的應用已不再局限于傳統(tǒng)國鐵的功能,除具有列車線路運營的載體功能外,在設計、施工過程中,必須綜合考慮其對安全、環(huán)境的影響。在地鐵和輕軌建設過程中,隧道及其他構筑物在特殊地質(zhì)條件下(如西安地鐵特有的地裂縫地質(zhì)結構)產(chǎn)生的位移或沉降,進而對軌道幾何尺寸產(chǎn)生影響,因此城市軌道工程應具備完好的自身調(diào)節(jié)能力來確保軌道的幾何形態(tài),使其滿足安全使用功能;城市軌道交通屬于市政工程,線路所經(jīng)區(qū)域繁華,人口密集,列車運營所產(chǎn)生的噪音直接影響著市民的生活質(zhì)量,不同地段對減振要求也不盡相同,但在學校、醫(yī)院、住宅等敏感區(qū)域的軌道采取相應的減振措施是必要的。
【關鍵詞】軌道工程道床;可調(diào)式;減振;可調(diào)式框架板;鋼彈簧浮置板
城市軌道工程采用的無砟軌道具有軌道穩(wěn)定性高,剛度均勻性好,結構耐久性強和維修工作量顯著減少等特點。根據(jù)道床使用功能可分為三大類,一般整體道床,可調(diào)式道床以及減振類道床。一般整體道床屬典型的無砟道床,單純的作為列車運行的載體,結構相對簡單,因此本文不詳加論述。
1、可調(diào)式道床
可調(diào)式道床是針對特殊的地質(zhì)條件而設計的一種道床結構形式,如針對西安地鐵一、二號線所經(jīng)過得地裂縫地質(zhì)結構,該類地質(zhì)活動可對其上的地鐵隧道及其他建筑物產(chǎn)生影響,進而使軌道的幾何尺寸發(fā)生變化,可調(diào)式框架板道床就是針對這一地質(zhì)結構而進行設計的一種可調(diào)式道床,當?shù)亓芽p活動對地鐵隧道或其他構筑物的產(chǎn)生影響時,通過設計賦予道床的調(diào)節(jié)能力進行自我調(diào)整,確保軌道幾何形態(tài)符合規(guī)范要求。
1.1地裂縫地質(zhì)結構
地裂縫是地表巖、土體在自然或人為因素作用下,產(chǎn)生開裂,并在地面形成一定長度和寬度的裂縫的一種地質(zhì)現(xiàn)象,當這種現(xiàn)象發(fā)生在有人類活動的地區(qū)時,便可成為一種地質(zhì)災害;地裂縫的形成是指強烈地震時因地下斷層錯動使巖層發(fā)生位移或錯動,并在地面上形成斷裂,其走向和地下斷裂帶一致,規(guī)模大,常呈帶狀分布。地裂縫對軌道的影響主要表現(xiàn)為:因地裂縫的活動造成隧道結構的沉降與位移,進而影響軌道的幾何尺寸。
1.2可調(diào)式框架板道床
可調(diào)式框架板道床是針對西安地鐵特有的地裂縫地質(zhì)結構進行設計的,主要由鋼軌、框架板扣件和框架板結構三部分組成??烧{(diào)式框架板道床通過框架板扣件與框架板結構來應對隧道結構的位移和沉降;框架板扣件可調(diào)節(jié)軌道的軌向、中線偏差,當隧道結構因地裂縫活動而發(fā)生位移時,軌道的軌向和中線偏差隨之發(fā)生變化,通過框架板扣件中的鋸齒墊塊和鐵墊板的橢圓孔位移預留量調(diào)整軌向和中心偏差;框架板結構用于調(diào)節(jié)水平、高低、超高,當隧道結構應地裂縫活動而發(fā)生沉降時,軌道的水平、高低、超高隨之發(fā)生變化,通過框架板結構下的調(diào)高墊板與調(diào)高用預制混凝土墊塊進行調(diào)整。
1.3可調(diào)式框架板道床施工難點
1在西安地鐵二號線F10地裂縫軌道工程施工過程中,在半徑小于800m的曲線地段施工時,調(diào)軌難度異常大;分析原因:當遇到小半徑曲線地段時,由于框架板結構剛度大,軌排鋼軌無法彎曲,進而無法使軌道幾何尺寸達到規(guī)范要求,因此組裝軌排時應按鋪軌方向先行放線模擬,對框架板軌排進行預彎,確保軌道曲線半徑、曲線長度、曲線轉(zhuǎn)向與所鋪設地段相同。
2可調(diào)式框架板混凝土道床面高于框架板結構上表面,而道床中心設置排水溝,且溝底低于結構下表面,澆筑道床時結構下方易發(fā)生漏空現(xiàn)象,針對這一質(zhì)量難題,我們在西安地鐵一、二號線的可調(diào)式框架板道床混凝土施工過程中,通常采取以下措施:將混凝土坍落度控制在180mm,澆筑至框架板主體結構下表面上方2~3cm位置,嚴格按技術交底對框架板結構下混凝土進行振搗,并觀察混凝土的流動情況,當澆筑完成約30分后,混凝土不再流動且尚未初凝時,將多余的混凝土鏟掉,收光抹面,整個澆筑過程中對結構下方混凝土密實度不斷檢查,結果顯示這是一個非??尚杏行У姆桨?。
3在施工過程中,我們發(fā)現(xiàn)框架板結構四周用泡沫塑料包裹,泡沫塑料柔軟易損,膠水遇水時與混凝土粘結性差,因此加強對泡沫材料的保護,并提高框架板結構與泡沫塑料接縫處的防水性能是施工過程中的重大難點,在施工過程中通常采用透明膠帶將泡沫塑料與框架板結構接縫處進行密封式粘貼,防止?jié)仓r接縫處浸水。
2、減振類道床
城市軌道交通屬于市政工程,線路所經(jīng)區(qū)域繁華,人口密集,列車運營所產(chǎn)生的噪音直接影響著市民的生活質(zhì)量,在學校、醫(yī)院、住宅等敏感區(qū)域的軌道采取減振措施是必要的。線路所在的不同地段對道床的減振要求也不盡相同,根據(jù)減振要求的等級可分為中等減振道床、高等減振道床,特殊減振道床。道床的減振效果可以通過扣配件、軌枕實現(xiàn),如減振器道床與縱向軌枕道床,該類道床施工工藝類似一般整體道床,較為簡單;也可以通過道床結構部分實現(xiàn),如橡膠墊整體道床和鋼彈簧浮板道床。本文減振類道床介紹最具代表性的鋼彈簧浮置板道床。
2.1鋼彈簧浮置板道床
鋼彈簧浮置板道床是一種特殊的新型軌道減振軌道結構形式,由道床板、鋼彈簧隔振器、剪力絞、橫向限位裝置、密封條、鋼軌及扣件等組成。它將具有一定質(zhì)量和剛度的混凝土道床板置于鋼彈簧隔振器上,構成質(zhì)量-彈簧-隔振系統(tǒng)。其基本原理就是在軌道和基礎間插入一固有頻率遠低于激振頻率的線性隔振器,借以減少傳入基底的振動量,是減小向下部結構傳振和傳聲的有效方法,彈簧-質(zhì)量-道床隔振系統(tǒng)的隔振作用的有效性,主要取決于道床的質(zhì)量、彈簧的剛度及相互作用。經(jīng)過鋼彈簧浮置板道床的隔離,列車產(chǎn)生的強大振動只有極少量會傳遞到下部結構,對下部結構和周圍環(huán)境起到很好的保護作用。
2.2鋼彈簧浮置板道床施工難度
鋼彈簧浮置板道床常見的質(zhì)量缺陷為隔振筒與鋼軌底部貼死、隔振筒傾斜以及隔振筒懸空。分析原因最終歸結于基底的高程誤差與平整度;因設計時道床板強度要求決定了道床厚度,當基底高程誤差較大時,隔振筒與鋼軌底部貼死,這對強電專業(yè)接觸網(wǎng)系統(tǒng)有著致命的影響;如果基底平整度不符合設計要求,隔振筒會出現(xiàn)懸空或傾斜,不利于道床的減振性能;由此可見基底的施工質(zhì)量直接影響著隔振筒位置和軌頂?shù)臉烁?,因此基底表面的誤差直接決定著浮置板的施工精度,浮置板施工的首要質(zhì)量控制目標就是對基底施工誤差的控制,這也是浮置板工程項目的技術配合重點。
1由于隧道盾構時基底高程易受盾構機姿態(tài)的影響,當現(xiàn)場基底空間尺寸與設計圖紙有較大差異,可經(jīng)設計各方確認后根據(jù)實際情況采取必要的斷面調(diào)整,對基底鋼筋采用增減支撐高度等措施進行變通補償。以西安地鐵一號線浐河站~半坡站區(qū)間浮置板道床為例,盾構基底高程最大偏差+80mm,該段道床基底如果按設計圖紙進行配筋下料,就會出現(xiàn)漏筋狀況,因此我們利用測量的數(shù)據(jù)在CAD繪圖軟件上進行模擬,適當減小基底箍筋、架立筋的長度,使整個鋼筋混凝土結構滿足要求。
2當隧道曲線地段基底設置超高,即采用與浮置板、軌道超高設置相同的傾斜基底,基底面在橫向始終與軌頂面的橫向連線平行。施工時應嚴格控制基底表面的平整度;曲線地段基底內(nèi)側(cè)與外側(cè)高程由有差異,澆筑時應合理控制混凝土的坍落度,也可采用二次澆筑施工來控制施工誤差,以西安地鐵一號線長樂坡站~浐河站區(qū)間浮置板道床為例,我們采取以下方式進行基底澆筑:先澆筑混凝土至上層鋼筋位置,在一次澆筑混凝土初凝前,二次澆筑上層混凝土,此層混凝土采用添加止裂纖維的細骨料混凝土,并結合面層施工盡可能維持曲線段基底的表面精度。
3基底澆筑完畢后,對每個安裝隔振器的位置的高程和水平度進行檢查,對于高程差大于0~-5mm、隔振器處水平度大于±2mm/m2的超差部位。可采用整體打磨或墊高的辦法進行處理,嚴禁采用在混凝土表面局部墊高或挖深的方法來滿足隔振器放置要求,墊高材料一般選用質(zhì)量較好的高強灌漿料。
參考文獻
[1]李文陽,潘春娟,門玉明.西安地裂縫作用下建筑物的破壞模式研究:[學術論文].上海.同濟大學.西安:長安大學,2010.8.23~8.26
[2]隔而固(青島)減振技術有限公司.鋼彈簧浮置板道床檢修維護技術手冊[G].2008
[3]練松良.《軌道工程》.北京:人民交通出版社,2009