地鐵彈性短軌枕應(yīng)用及維護(hù)工作

廖湘志

(廣州市地下鐵道總公司，廣東廣州510000)

廣州地鐵已建成開通8條線路，總里程236 km，運(yùn)營日均客運(yùn)量近500萬人次。軌道交通體系已由線基本成網(wǎng)。地鐵穿梭于城市商業(yè)中心、市民居住區(qū)等人口稠密、環(huán)境要求高的特殊地段，軌道采取減振降噪的需求也隨著線網(wǎng)的形成和完善而變得越來越迫切。廣州地鐵減振降噪技術(shù)措施的應(yīng)用相對(duì)來說比較多樣化，建設(shè)時(shí)期根據(jù)環(huán)評(píng)要求和線路走向，采取了相應(yīng)的減振降噪技術(shù)措施。目前在廣州地鐵線路采用的減振降噪技術(shù)措施主要有軌道減振器扣件、GJ－Ⅲ型軌道減振扣件、彈性短軌枕、橡膠浮置板道床、Vanguard扣件、梯形軌道、鋼彈簧浮置板道床等。文中就廣州地鐵在彈性短軌枕的應(yīng)用及維修工作的相關(guān)情況作初步探討。

1 彈性短軌枕應(yīng)用概述

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

彈性短軌枕式整體道床由獨(dú)立的短軌枕、彈性鋼軌扣件和軌下彈性墊板及混凝土道床等部分組成。枕下大膠墊采用三元乙丙(EPDM)橡膠加工成封閉的蜂窩結(jié)構(gòu)，即微孔發(fā)泡膠墊板。其優(yōu)點(diǎn)是殘余變形小，動(dòng)彈性損失少，能最大限度提供系統(tǒng)所需要的彈性，具有較好的噪聲和振動(dòng)衰減特性，彌補(bǔ)了無碴軌道剛性大的缺陷，其垂向支承剛度約20 kN/mm，在一定程度上比其他扣件減震增大了參振質(zhì)量，減振效果較好。經(jīng)設(shè)計(jì)院應(yīng)用測試，可減少6～10dB，在200Hz以上頻段減振效果明顯優(yōu)于其他減振扣件。短軌枕及膠套可批量生產(chǎn)，制造成本相對(duì)較低。因此，作為軌道中等減振措施中的一種方式而被應(yīng)用于地下軌道。

1.2 應(yīng)用地段統(tǒng)計(jì)

應(yīng)用地段統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 應(yīng)用地段統(tǒng)計(jì)

1.3 運(yùn)營情況

先期應(yīng)用的彈性短軌枕在地鐵工程投入運(yùn)營之后，出現(xiàn)以下幾個(gè)問題。

(1)軌枕空吊。空吊的彈性短軌枕在卸掉彈條后有下沉現(xiàn)象，下沉值為5 mm。這種情況表明在列車沒有經(jīng)過時(shí)，彈條把彈性短軌枕吊在鋼軌上，當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)鋼軌與彈性短軌枕一起下沉，當(dāng)列車經(jīng)過后鋼軌與彈性短軌枕又浮起。彈性短軌枕和軌枕橡膠套與道床脫離，未能起到設(shè)計(jì)的減振作用。由于彈性短軌枕空吊量呈現(xiàn)出不連續(xù)，列車經(jīng)過時(shí)下沉高度不一樣，對(duì)鋼軌和道床產(chǎn)生附加沖擊力，造成列車高速行駛中產(chǎn)生輕微不平穩(wěn)。

(2)彈性短軌枕與膠套之間松動(dòng)磨損出現(xiàn)間隙，軌距保持能力差?？盏醯膹椥远誊壵砼c膠套存在間隙，間隙最大值為15 mm。卸掉彈條后，在彈性短軌枕自重作用下，下沉為4 mm。

(3)橡膠包套易進(jìn)水，微孔發(fā)泡膠墊板壓縮變形，剛度增大減振性能下降。少數(shù)空吊的彈性短軌枕周邊有黑色水漬流出，初步判斷膠套或微孔橡膠墊被磨損后與水混合，列車經(jīng)過時(shí)被擠出。

(4)彎道鋼軌波浪磨耗嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)2#線、8#線2007年至2008處于彈性短軌枕路段的傷損鋼軌計(jì)有16根，產(chǎn)生鋼軌內(nèi)部裂紋處存在鋼軌表面波浪磨耗及魚鱗裂紋，且波長普遍較短，10～25 mm不等(普通波磨波長為250～350 mm)，波頂有明顯的車輪刮擦痕跡。

2 原因分析

統(tǒng)計(jì)空吊的彈性短軌枕分布位置和空吊量，彈性短軌枕施工和鋼軌焊接存在工藝要求偏差，是導(dǎo)致彈性短軌枕空吊的直接因素。

2.1 彈性短軌枕施工工藝分析。

彈性短軌枕主要組成部分是橡膠套、微孔橡膠墊板。彈性短軌枕膠套和混凝土枕安裝過程示意見圖1～圖4。

圖1 軌枕膠套和微孔橡膠墊板

圖2 將微孔橡膠墊板放入橡膠套

圖3 膠粘軌枕微孔橡膠墊板和膠套

圖4 捆扎膠套及軌枕

彈性短軌枕施工過程:短軌枕與橡膠包套、微孔墊板裝配時(shí)采用膠粘方法，在短軌枕底部和橡膠包套內(nèi)底部分別刷上三道萬能膠液，膠種采用氯丁型膠，將短軌枕、微孔橡膠墊板、橡膠包套組裝在一起。橡膠包套底部與微孔橡膠墊板應(yīng)緊密接觸。組裝好的彈性短軌枕應(yīng)用膠帶固定橡膠包套于短軌枕上，捆封短軌枕帽緣下與包套頂部之間的空隙，并用鐵絲在承軌臺(tái)兩外側(cè)各綁扎一圈，以確保道床施工時(shí)三者之間相互密貼。用膠塞或其他類似材料填堵設(shè)在橡膠包套底部兩側(cè)的兩個(gè)排氣孔，并用膠帶粘封排氣孔及膠塞。

采用掛枕法施工，在搗固道床混凝土前膠套松脫或未充分搗實(shí)彈性短軌枕下的混凝土，易引起個(gè)別彈性短軌枕空吊1～2 mm。

2.2 鋼軌焊接工藝分析

發(fā)生在鋼軌接頭前后2～3 m范圍內(nèi)的空吊，且接頭前后起拱，用1 m鋼直尺測量鋼軌高接頭難以發(fā)現(xiàn)此情況。初步判斷是焊接鋼軌時(shí)，把鋼軌抬得過高或者是前后彈條卸除過少，接頭焊接完后接頭前后2～3 m鋼軌未能恢復(fù)到平直，安裝彈條后軌枕與鋼軌內(nèi)應(yīng)力很大，經(jīng)列車通過荷載的反復(fù)作用引起軌枕與道床脫離。

3 彈性短軌枕維護(hù)工藝

3.1 軌枕空吊量與維護(hù)工藝

軌枕空吊量與維護(hù)工藝見表2。

表2 軌枕空吊量與維護(hù)工藝

3.2 彈性短軌枕更換工藝

當(dāng)發(fā)現(xiàn)短軌枕破損嚴(yán)重、預(yù)埋套管失效、橡膠套靴嚴(yán)重?fù)p壞等病害，導(dǎo)致不能保持鋼軌幾何狀態(tài)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)局部更換彈性短軌枕。

(1)首先將待換的彈性短軌枕兩側(cè)一定長度范圍內(nèi)的扣件松開，使該范圍的鋼軌處于自由狀態(tài)。單側(cè)松開扣件鋼軌長度不小于30 m。

(2)在待更換的彈性短軌枕兩側(cè)各用一起道器將鋼軌連同待更換支承塊抬高，進(jìn)行更換。相應(yīng)的作業(yè)軌溫范圍小于鎖定軌溫+5℃。

(3)被換支承塊即可從鋼軌一側(cè)抽出道床。

(4)取下微孔橡膠墊板，以檢查原微孔橡膠墊板性能(根據(jù)具體情況，確定是否需要)。

(5)將同型號(hào)的彈性支承塊放回原位。如由于尺寸誤差，放入困難時(shí)，可重新抬出，對(duì)側(cè)面進(jìn)行適當(dāng)打磨，直至恢復(fù)正確狀態(tài)。

(6)移除起道器，將鋼軌放回原位置。

(7)安裝扣件，恢復(fù)軌道幾何狀態(tài)。

4 結(jié)束語

優(yōu)點(diǎn):彈性短軌枕具有較好的噪聲和振動(dòng)衰減特性，彌補(bǔ)了無碴軌道剛性大的缺陷，制造成本低，減振效果好。

缺點(diǎn):橡膠套靴及微孔墊板維修更換不方便，需要進(jìn)行長壽命設(shè)計(jì)，但將造成經(jīng)濟(jì)成本大幅提高。彈性短軌枕道床如施工不當(dāng)，對(duì)軌道初期幾何形位有影響;雨水或臟物進(jìn)入橡膠套靴內(nèi)部時(shí)可能對(duì)結(jié)構(gòu)性能或壽命產(chǎn)生不利影響。

目前，本單位對(duì)彈性短軌枕地段定期抽樣送檢檢測，并計(jì)劃對(duì)彈性短軌枕地段進(jìn)行改造試驗(yàn)，為此類設(shè)備大修更新改造積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。