(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,陜西西安 710043)
地鐵車輛基地是地鐵列車停放和故障檢修的地方,其中包括一些供電、工務和通信信號的維修點,在確保地鐵安全運行中發(fā)揮重要的作用。比如,為方便開展列車檢修工作,通常需要設置檢查坑,但傳統(tǒng)的壁式檢查坑空間較為狹小,通透性不佳,實際開展檢修時會遇到多種問題,隨著技術的發(fā)展目前已被軌道橋所取代。從軌道橋的應用優(yōu)勢來說,應用作用十分顯著,目前廣泛使用的鋼結構軌道橋的設計強度、結構布局均有較大的優(yōu)勢。目前使用的軌道橋由軌道支柱和鋼軌組成,通常情況下鋼軌長度均為25 m,軌道支柱有鋼結構和混凝土結構兩種[1]。鑒于鋼結構軌道橋在地鐵車輛基地中發(fā)揮的作用越來越重要,因此掌握其應用要點和策略尤為必要。
目前鋼結構軌道橋在動車和地鐵中的應用最為廣泛,且均可以取得良好的成效。就動車目前對鋼結構軌道橋的應用情況來看,主要采用的是大跨度的固定式鋼結構軌道橋,實踐應用發(fā)現這種設計方式可以極大拓展底部作業(yè)空間,維修人員開展徹底檢修更加方便,有助于提升維修的效率與質量。鋼結構軌道橋可以應用于一、二、三、四、五級修檢查庫,應用范圍較為廣泛。地鐵目前對鋼結構軌道橋的應用情況,可借助鋼結構軌道橋通透性強和視覺效果良好的優(yōu)勢,為列車檢修提供良好的工作環(huán)境,其應用范圍日益廣泛。目前地鐵車輛基地主要是將鋼結構軌道橋布設于運用庫、吹掃庫、定修庫、靜調庫和雙周三月檢庫。通過對國內一些在鋼結構軌道橋建設方面取得良好效果的城市進行分析,如北京、西安和長沙,發(fā)現這些城市應用的地鐵車輛段場多采用混凝土結構軌道橋,鋼結構軌道橋的應用不是十分廣泛。比如,長沙1號線尚雙塘車輛段采用鋼結構軌道橋,總體已經取得良好的成效,后續(xù)需要進一步加大研究力度,拓寬應用范圍。
針對國內目前對混凝土結構軌道橋和鋼結構軌道橋的應用情況,根據掌握的專業(yè)知識對兩者的特點進行簡要剖析。(1)混凝土結構軌道橋:混凝土結構軌道橋的軌道支柱是混凝土澆筑,這種設計方式存在一定的局限性,如體積較大、外形較笨拙,且實際應用發(fā)現支柱設置較為密集,增加了工程的投資成本。目前使用的混凝土結構軌道橋的軌道支柱以方形混凝土結構為主,也有頂部加寬混凝土結構形式和加托梁的混凝土結構。(2)鋼結構軌道橋:鋼結構軌道橋作為目前地鐵車輛基地常用的橋架形式,是指鋼結構支柱通過彈力Ⅲ形扣件連接鋼軌而成的橋架。為了方便列車行走部位可以同步滿足檢修的目的,中間會設有檢查地溝。長期的實踐應用發(fā)現,鋼結構軌道橋使用的鋼制型材外觀上較為輕巧,但其強度比較突出。鋼結構軌道橋可以通過螺栓與基礎連接,整個安裝較為簡單快捷。
隨著近年來城市地鐵建設項目的增多,鋼結構軌道橋的應用優(yōu)勢逐漸凸顯,安裝方便和安全性高的優(yōu)勢讓其在地鐵車輛基地施工中得到了廣泛的應用。與混凝土結構軌道橋相比,鋼結構軌道橋的優(yōu)點更多,比如混凝土結構軌道橋在施工過程中極易出現立柱鋼筋脫離軌道中心線的情況。待混凝土澆筑工作完成后,后續(xù)若發(fā)現施工問題,重新進行整改較為困難?;炷淋壍罉騿胃⒅某休d能力較弱,實際施工時會選擇密集排布的方式,會出現軌縫未完整設置在立柱上的情況,對整個立柱承載能力提升極為不利。鋼結構軌道橋與基礎連接方式為螺栓,長期的實踐應用發(fā)現這種連接方式不僅方法簡單,且由于鋼結構立柱均是預先嚴格按照設計標準制作的,因此不會出現偏移的情況,具有保證和提升鋼結構軌道穩(wěn)定性的作用。另外,鋼結構軌道橋每一根的立柱具有較強的承載能力,可以根據施工特點合理布設,設置合適的立柱間距,所有的軌縫可以準確落于立柱上[2]。
通過對鋼結構軌道橋的深入研究與廣泛應用后發(fā)現,其在設計、施工、運營過程中均可以發(fā)揮有效的作用,為地鐵車輛基地施工帶來了諸多的便利。比如在設計過程中,通過應用鋼結構軌道橋,可以不進行混凝土支柱結構強度的計算校核工作。通常情況下,施工人員只需要重點開展支柱基礎位置設計、支柱基礎預埋條件確定等相關性工作即可,可減少設計人員的工作量。實踐應用發(fā)現,這種設計方式可以減輕設計工作中較為煩瑣的工作量,可保證設計數據的準確性,可以提升整個鋼結構軌道橋設計質量。
在施工方面,通過應用鋼結構軌道橋可以不再進行鋼筋綁扎安裝及混凝土澆筑這兩項工作,施工人員在施工過程中只需要將已經預制完成的鋼結構支柱和預埋的支柱基礎有效連接。施工方式簡化了工程流程,降低了施工難度,有利于提升施工效率,且施工流程越少,施工誤差也會更少,施工質量可以得到良好的保證。在運營方面,鋼結構軌道橋本身具有結構輕巧、通透性強的特點,可以營造良好的列車運行環(huán)境,即便是在開展故障檢修時,也可以借助通透性高的優(yōu)勢完成工作。除此之外,在實踐應用中發(fā)現,鋼結構軌道橋可以簡潔地鐵車輛基地環(huán)境,有助于提升美觀性和整潔性,為車輛基地的運營帶來了較大的便利。
鋼結構軌道橋的技術特點集中在鋼結構軌道橋的結構形式特點和鋼結構軌道橋在地鐵車輛基地的布置特點,掌握這兩方面的技術特點,有助于提升鋼結構軌道橋在地鐵車輛基地應用中的效果,需要給予充分的重視。
鋼結構軌道橋的設計任務主要包括科學確定立柱截面形狀、確定立柱間距、指定材質和相關的防腐與涂裝工作要點。(1)立柱截面形狀確定:首先,需要做好立柱截面的強度,保證符合設計要求,盡量保證設計美觀和整齊。在型鋼選擇上,可以根據設計要求和施工特點選擇H型鋼、H型鋼與鋼板所組成的方形或2塊槽型鋼組合的形式,也可以選擇其他強度更高、性質更加顯著的型鋼。(2)鋼結構軌道橋選用材料:鋼軌接頭放置于支柱位置,軌道夾板采用高強度的螺栓實現連接。鋼結構軌道橋的每一個支座頂面標高務必保證一致,將相鄰柱頂面的高度控制在±2 mm。為延長鋼結構軌道橋的使用壽命,確保地鐵運行的安全性,使用的零部件均需要做防銹處理,焊接構件均需要進行拋丸處理。除此之外,在進行各個鋼板焊接加工時,應嚴格遵照相關的技術規(guī)范標準,避免構件焊縫存在缺陷,待焊接完成后應及時消除內應力,確保焊接構件的質量。鋼結構軌道橋的頂層平面和上下梯踏板均可以采用防滑花紋鋼板。
鋼結構軌道橋在地鐵車輛基地的布置中需要遵循較多的原則,其布置方法和形式可以直接影響整個地鐵車輛基地的運行質量,鋼結構軌道橋在地鐵車輛基地的布置特點體現在以下幾方面:
(1)架空軌道橋采用連續(xù)軌道橋結構,由軌道支柱和鋼軌兩部分組成,選用的鋼軌長度應符合相關的規(guī)范標準,軌長度控制為25 m,務必保證軌頂面平直。
(2)目前主要采用螺母將軌道支柱底座固定于鋼筋混凝土槽形梁預埋件上,能夠實現預期的固定目標。操作過程中,各個支柱用四組斜墊鐵進行調整,且需要使用測量儀器進行找平處理,確定無位置差錯后即可以緊固螺母,用電焊固定墊鐵。
(3)通常情況下,軌道支柱上均會設置彈條Ⅲ形扣件,尤其是通過標準膠墊板絕緣墊塊和鐵座彈條鋼軌加以固定,其固定質量更佳。實踐應用發(fā)現,通過這種方式進行固定,可以實現減振、絕緣、增強強度、防爬和保持軌距的目的。為進一步做好鋼結構軌道橋的防銹工作,可以在鋼結構軌道安裝完成后對軌道和連接件進行瀝青漆涂刷。
(4)鑒于目前國內鋼軌多采用專用接頭夾板和高強度螺栓進行連接,實際鋪設過程中,務必確保兩側軌道軌縫呈相對式布置。
(5)鋼結構軌道橋在使用過程中重點需要滿足條件:最大限度減少列車維護檢修工作量;在軌道平順安裝過程中,確保相關的連接件連接牢固穩(wěn)定,不出現松動現象;安裝調整軌距盡可能保證便利,不增加工作人員的工作量,且具有良好的軌距控制能力;列車運行過程中減少振動和噪聲,減少對周邊環(huán)境的影響;軌道橋與支柱絕緣連接良好,保證電網用電安全。
隨著近年來城市地鐵建設的快速發(fā)展,地鐵車輛基地建設過程中所使用的技術越來越多,尤其是鋼結構軌道橋的應用更加廣泛,且可以取得良好的成效。目前鋼結構軌道橋在動車和列車中的應用日益廣泛,技術相對較為成熟,有助于增強設計質量和施工質量。但目前在鋼結構軌道橋應用中主要還存在兩方面的問題,影響鋼結構軌道橋進一步推廣使用。一方面,存在一些亟須解決的技術問題,如何減少設備維修量和延長時間壽命需要進一步探討;另一方面,其應用范圍需要進一步拓寬,將其充分應用到地鐵車輛基地建設中。鋼結構軌道橋的諸多優(yōu)勢使其成為今后地鐵車輛基地建設的新方向和新趨勢,后續(xù)應給予研究工作充分的重視,以推動鋼結構軌道橋更加廣泛的應用。