王浩然 程 櫻 秦曉光 張海波

(1.上海市城市建設設計研究總院(集團)有限公司，200125，上海；2.上海有軌電車工程技術(shù)研究中心，200125，上?！蔚谝蛔髡?，高級工程師)

有軌電車具有工程造價相對較低、運行安全可靠性較好、乘客舒適度良好、運輸能力相對較大、能耗低、環(huán)境無污染等優(yōu)點，已成為當今城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分[1-3]。一般而言，有軌電車作為城市的主、次骨干公交系統(tǒng)或特色公交，往往修建于城市主、次干道的路中或路側(cè)，其鋼軌扣件需埋入道路鋪裝層內(nèi)，并需要在道路交叉口區(qū)域無條件進行頻繁養(yǎng)護維修。出于城市景觀的要求，有軌電車的正線區(qū)間段軌道結(jié)構(gòu)多采用埋入式無砟軌道形式。同時，有軌電車軌道路基是承受結(jié)構(gòu)和電車荷載的基礎，也是有軌電車工程的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞將直接影響乘客的乘坐舒適度以及行車安全。

目前，有軌電車線路大都敷設于既有道路上，其路基和軌道結(jié)構(gòu)主要采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土方式進行設計，并開展施工建設。該方式的主要缺點有現(xiàn)場搭設大量模板、綁扎鋼筋、人工耗費量大、施工時間長、效率低下、對周圍環(huán)境及道路交通影響較大等。為了緩解施工期間的交通壓力，降低施工對居民日常生活的影響，快速施工、綠色施工正成為有軌電車建設面臨的迫切需求。

近年來，廣大工程師和學者們圍繞有軌電車軌道路基綠色快速施工的需求展開研究，并取得了一定的成果，如嵌入式連續(xù)支撐軌道、軌道路基一體化結(jié)構(gòu)和裝配式軌道路基結(jié)構(gòu)等。這些技術(shù)均已在實際工程中獲得了成功的應用且效果顯著。本文旨在通過介紹這些新技術(shù)，展現(xiàn)有軌電車軌道路基在快速施工、綠色建造等方面的研究進展，為豐富有軌電車工程軌道路基建造技術(shù)及指導現(xiàn)場實踐提供基礎。

1 嵌入式連續(xù)支撐軌道

1.1 技術(shù)方案

嵌入式連續(xù)支撐軌道是采用高分子材料鎖固鋼軌的一種無扣件軌道結(jié)構(gòu)，鋼軌完全由凹槽內(nèi)的高分子彈性材料和軌下彈性墊板連續(xù)固定和支撐。典型的嵌入式軌道構(gòu)造如圖1所示。

1.2 技術(shù)特點

嵌入式連續(xù)支撐軌道的主要技術(shù)參數(shù)：豎向剛度為40～55 (kN/mm)/m；橫向剛度不小于30 (kN/mm)/m；縱向剛度不小于15 (kN/mm)/m；抗拔剛度不小于40 (kN/mm)/m，且在垂向80 kN加載力下可持續(xù)3 min；經(jīng)過300萬次疲勞試驗后，軌距變化量不應大于3 mm，橫向及豎向剛度變化率不應大于15%。

圖1 典型嵌入式軌道構(gòu)造圖Fig.1 Schematic diagram of embedded track structure

嵌入式連續(xù)支撐軌道的主要優(yōu)點為：

1) 結(jié)構(gòu)簡單，軌旁與瀝青路面結(jié)合處剛度均勻且無多余部件，連續(xù)支承有助于提升平順性，進而改善鋼軌受力。

2) 瀝青鋪裝層與軌道之間采用鋼槽進行硬隔離，鋼軌的橫向變形能夠在鋼槽內(nèi)的高分子材料間緩沖消耗，鋼軌與瀝青面層間互不干擾。國內(nèi)多個項目的有軌電車運營經(jīng)驗表明，軌旁瀝青路面良好，無出現(xiàn)開裂剝離現(xiàn)象。

3) 后期換軌維護時，可直接從鋼槽中取出鋼軌進行更換而不破壞瀝青面層，有利于快速恢復線路及周邊道路。

4) 減振性能良好，能夠滿足中等或高等減振需求。

5) 采用鋼軌全隔離的形式能夠減少雜散電流，進而減小鋼軌腐蝕。

1.3 實施效果

嵌入式連續(xù)支撐軌道目前已成功應用于成都有軌電車蓉2號線，其結(jié)構(gòu)實施效果如圖2所示。相較于普通的埋入式道床，嵌入式設計在路口承壓、道路銜接、絕緣防腐、減振降噪等方面均有一定的優(yōu)勢。

2 軌道路基一體化結(jié)構(gòu)

2.1 技術(shù)方案

在深厚軟土地區(qū)，有軌電車軌下基礎設計方案通常以沉降控制為主要評價指標。在實際工程中，不同地基的處理方法有所不同，且路基工程地基土的工程性質(zhì)沿線路縱向有所變化，導致路基沿線路

縱向的沉降變形不可能是均勻的，因此有軌電車路基一般需采用換填、復合地基、樁板結(jié)構(gòu)等處理方式[4]。

軌道路基一體化結(jié)構(gòu)是一種新型的路基形式，其結(jié)構(gòu)主要由鋼筋混凝土樁基、樁周土體和鋼筋混凝土承載板等組成，如圖3所示[5]。其主要作用機理為：通過承載板將上部荷載傳到樁體，樁體把荷載擴散到樁間土及下臥硬層，進而達到穩(wěn)定和控制路基沉降變形的目的。

圖3 結(jié)構(gòu)一體化路基橫斷面圖[5]Fig.3 Drawing of integrated structural subgrade cross-section[5]

2.2 技術(shù)特點

常規(guī)方案中，軌道與路基結(jié)構(gòu)的受力是分開考慮的，上部道床板與下部支撐板通常采用兩層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)疊合在一起，結(jié)構(gòu)總高度不小于900 mm。而實際工程中，上部道床板與下部支撐板的層間作用介于滑動和固結(jié)之間，故常規(guī)方案中的計算模型偏于保守，鋼軌下方結(jié)構(gòu)物總厚度較大。而軌道路基一體化結(jié)構(gòu)考慮軌道與路基結(jié)構(gòu)一體受力，將軌道扣件埋入路基承載板中一次澆筑完成。這種方法可有效減少結(jié)構(gòu)厚度，在同等條件下減少混凝土用量約30%，減少鋼筋用量約20%。同時，對于市中心地下管線密集區(qū)域，軌道路基一體化結(jié)構(gòu)總厚度小、路基開挖深度小、受影響的管線減少，因此可減少管線搬遷量，大幅降低工程費用并節(jié)約工期。

軌道路基一體化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要有以下幾點：

1) 在有軌電車軌道基礎沉降控制方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的換填處理以及復合地基方案；

2) 在管線遷改、施工周期、后期維修養(yǎng)護和經(jīng)濟性方面更具優(yōu)勢；

3) 可有效減少軌道與路基結(jié)構(gòu)的總厚度，在降低造價的同時加快工期。

2.3 實施效果

軌道路基一體化結(jié)構(gòu)已成功應用于上海松江有軌電車T1線工程。該線正式通車運營近3年，路基沉降控制良好，不均勻沉降滿足運營要求。

3 裝配式軌道與路基結(jié)構(gòu)

3.1 技術(shù)方案

有軌電車裝配式軌道與路基結(jié)構(gòu)主要分為基礎結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和連接構(gòu)件3個部分，如圖4所示[6]?；A結(jié)構(gòu)主要采用預應力高強混凝土(PHC)管樁。上部結(jié)構(gòu)為預制軌道梁，如圖5所示。該結(jié)構(gòu)由矩形結(jié)構(gòu)板優(yōu)化而成，在結(jié)構(gòu)滿足強度和變形的要求下，減少了結(jié)構(gòu)總質(zhì)量，從而便于預制吊裝。

圖4 裝配式軌道與路基結(jié)構(gòu)示意圖[6]

對于連接構(gòu)件，由于鋪軌的鋪設精度要求，其構(gòu)造及設置至關(guān)重要。首先，由于預制樁平面和標高施工誤差遠大于增強道床板的鋪設精度要求，連

圖5 預制軌道梁示意圖Fig.5 Schematic diagram of prefabricated track beam

接構(gòu)件需具有一定的平面位置及標高調(diào)節(jié)能力。同時，連接構(gòu)件的節(jié)點強度與剛度耐久性也需滿足列車動載及振動作用的長期運營要求。目前，連接構(gòu)件采用的是可調(diào)節(jié)連接裝置，如圖6所示。該裝置由焊接板、樁頂連接鋼棒、調(diào)節(jié)套管和鎖定螺母組成。連接裝置下方通過螺母與預制樁內(nèi)的鋼筋相連接，通過調(diào)節(jié)套管調(diào)整焊接板的標高，通過焊接板與預制軌道梁底的預埋件焊接連接完成預制樁與預制軌道梁的連接。

圖6 可調(diào)節(jié)連接裝置Fig.6 Adjustable connection devices

3.2 技術(shù)特點

裝配式軌道與路基結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要有以下幾點：

1) 可進行多線生產(chǎn)和統(tǒng)一裝配，大大提升了生產(chǎn)效率，節(jié)省大量資源；

2) 最大限度降低施工對交通車道的擠占，顯著降低對周圍正常交通的影響；

3) 便于產(chǎn)品的質(zhì)量控制，減少現(xiàn)場現(xiàn)澆對周圍環(huán)境的影響；

4) 施工機械成本和預制生產(chǎn)成本可獲得充分攤銷，有利于推進有軌電車的綠色施工，實現(xiàn)節(jié)能減排的基本目標。

3.3 實施效果

裝配式軌道與路基結(jié)構(gòu)已成功應用于嘉興有軌電車一期工程，運行至今整體效果良好，無論是軌道的平順度，還是路基的沉降控制，都完全達到了預期效果，乘客乘車的舒適度較高。

4 結(jié)語

本文從嵌入式連續(xù)支撐軌道、軌道路基一體化結(jié)構(gòu)和裝配式軌道與路基結(jié)構(gòu)等3個方面，對有軌電車軌道路基結(jié)構(gòu)近年來的快速化建造技術(shù)方案、特點和效果進行了闡述，分析了有軌電車的結(jié)構(gòu)特點帶來的技術(shù)新難點?，F(xiàn)階段的城市發(fā)展對快速性施工、綠色環(huán)保建造等提出了更高的施工要求，需在軌道路基結(jié)構(gòu)設計與施工中不斷探索，以減少施工對周邊環(huán)境的影響，提高城市生活品質(zhì)。