曾凡沖

（北京九州一軌隔振技術(shù)有限公司，北京 100070）

隨著人們對生活的美好向往，人們對環(huán)境保護的意識日益增強、對生活質(zhì)量的要求越來越高。地鐵是各大城市軌道交通的重要方式，但由于建造的地鐵線路越來越多，不可避免的會經(jīng)過一些居民樓、醫(yī)院、學(xué)校、古建筑等，地鐵車輪的振動通過基礎(chǔ)隧道、土壤傳至這些建筑，引起建筑的二次結(jié)構(gòu)噪聲，會影響人們生活、降低精密儀器精度、破壞古建筑結(jié)構(gòu)等。鋼彈簧浮置板隔振系統(tǒng)作為特殊減振措施，可以有效降低這些影響。鋼彈簧浮置板隔振系統(tǒng)其原理是質(zhì)量—彈簧—阻尼隔振系統(tǒng)，浮置板通過鋼彈簧隔振器支撐在基礎(chǔ)道床上，通過其自身足夠的慣性質(zhì)量來平衡地鐵車輛產(chǎn)生的動荷載，從而使鋼彈簧浮置板隔振系統(tǒng)只把靜荷載和少量的動荷載傳到了基礎(chǔ)上[4]。

目前，盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)因其施工方便快捷、成本低、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，在地鐵的建設(shè)中被大量采用，但由于施工誤差的存在，實際的軌道結(jié)構(gòu)高度往往不能滿足鋼彈簧浮置板的施工要求，甚至在調(diào)線調(diào)坡后軌道結(jié)構(gòu)高度不足的問題依舊存在[2,5]。因此本文針對盾構(gòu)中軌道結(jié)構(gòu)高度不能滿足鋼彈簧浮置板施工的問題，并結(jié)合工程施工經(jīng)驗，給出合理的軌道結(jié)構(gòu)高度建議及超差后的調(diào)整措施。

1 鋼彈簧浮置板軌道結(jié)構(gòu)高度

圖1為盾構(gòu)鋼彈簧浮置板軌道斷面圖，鋼彈簧浮置板軌道隔振系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件、混凝土短軌枕、鋼筋混凝土板、隔振器、排水溝、觀察筒、密封條、剪力鉸、鋼筋混凝土基底等部分組成[5]。

圖1 鋼彈簧浮置板軌道盾構(gòu)斷面圖

直線段軌道結(jié)構(gòu)高度h與基底面寬L存在如下關(guān)系（見圖2）。

圖2 軌道結(jié)構(gòu)高度h與基底面寬L關(guān)系

圖2中，直線段軌道結(jié)構(gòu)高度h與基底面寬L存在如下關(guān)系：

式中：R為隧道限界半徑；L為基底面寬度；H為基底面至軌面線的高度。

若隔振器橫向間距為1860mm（此間距下保證后期運營維護時無需拆除鋼軌），隔振器底部尺寸按350mm×350mm計時，安裝隔振器所需基底面寬度為1860+350=2210（mm）。對常規(guī)設(shè)計（軌下凈空為70mm、板厚為340mm、浮起高度為30mm），H=176+70+340+30=616（mm）。若建筑限界內(nèi)徑2600mm時，由公式可計算出軌道結(jié)構(gòu)高度h=862mm。即滿足鋼彈簧浮置板正常施工時，盾構(gòu)段實際軌道結(jié)構(gòu)高度至少為862mm。

2 軌道結(jié)構(gòu)高度不足的影響

由于盾構(gòu)實際施工存在誤差、隧道沉降等原因，會出現(xiàn)實際的軌道結(jié)構(gòu)高度達不到設(shè)計時預(yù)留高度的情況。當(dāng)實際軌道結(jié)構(gòu)高度不能滿足鋼彈簧浮置板施工要求時，會影響到鋼彈簧浮置板軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工與后期運營維護。主要影響如下：

（1）影響基底厚度和強度。當(dāng)鋼彈簧浮置板地段軌道結(jié)構(gòu)高度不足時，若要保證板厚不變，勢必會使道床下基底的厚度減小，進而影響基底中鋼筋布置以及減少基底縱筋數(shù)量，其結(jié)果是降低了基底的強度。

（2）影響隔振器橫向間距。浮置板地段軌道結(jié)構(gòu)高度超差嚴重時，若基底寬度不能滿足1860mm橫向間距隔振器要求的基底寬度，須將隔振器向線路中心移動才能安裝隔振器。其結(jié)果是減小了隔振器的橫向間距，首先是不利于隔振器的安裝、維護，其次會影響浮置板軌道系統(tǒng)的穩(wěn)定性和隔振能力。

（3）影響道床板的厚度。道床板厚度與基底厚度共同組成軌道結(jié)構(gòu)的高度，軌道結(jié)構(gòu)高度變小，但基底厚度只能降低很小的部分，當(dāng)基底厚度降低后仍不能隔振器安裝要求時，只能通過減小浮置板的厚度來彌補，其結(jié)果是浮置板的參振質(zhì)量減小，固有頻率增大，影響浮置板的隔振效果[3、5]。

3 調(diào)整措施探討

結(jié)合工程實例，當(dāng)盾構(gòu)中鋼彈簧浮置板軌道結(jié)構(gòu)高度不能滿足施工要求時，即出現(xiàn)超差，常用的處理措施有以下幾種：

（1）調(diào)線調(diào)坡。調(diào)線調(diào)坡設(shè)計采用調(diào)整線路或設(shè)備的方法，是需在開始施工前進行的非常需要的工作，其可以有效地解決因施工誤差等原因產(chǎn)生的侵限問題，確保軌道的順利鋪設(shè)、設(shè)備的順利安裝。這種方式可以保證浮置板的厚度和系統(tǒng)的隔振效果。

（2）減小道床板厚度。減小道床板厚度，為滿足軌面高度，則需提高基底高程，進而增加基底面的寬度，以滿足鋼彈簧隔振器的安裝寬度要求。但道床板厚度變小，會使得參振質(zhì)量變小、隔振系統(tǒng)的1階固有頻率增大，其結(jié)果是降低了鋼彈簧浮置板系統(tǒng)的隔振效果。工程中為了增大隔振系統(tǒng)的參振質(zhì)量，會在道床板上加設(shè)一定尺寸的凸臺。

（3）減小隔振器橫向間距。將隔振器沿垂直線路中心線方向向中心靠攏，使隔振器能正確地安裝在基底上，縮小橫向間距會使隔振器位于鋼軌下方，不利于隔振器、軌道系統(tǒng)的運營維護、檢查。但減小隔振器橫向間距不會影響鋼彈簧浮置板軌道系統(tǒng)的隔振效果[5]。

特殊情況，如結(jié)構(gòu)侵限比較嚴重時，通過減小軌下凈空也是一種增大浮置板道床厚度的方法，但需滿足一定的施工條件才可采用。

在實際工程應(yīng)用中，依實際情況應(yīng)先對超差線路進行調(diào)線調(diào)坡，如果調(diào)線調(diào)坡后仍不滿足施工要求，再選擇措施（2）或（3），或結(jié)合（2）、（3）兩種措施進行調(diào)整設(shè)計。軌道高度調(diào)整流程圖見圖3。

圖3 軌道高度調(diào)整流程圖

4 工程實例

以合肥市1號線地鐵為例，就鋼彈簧浮置板軌道結(jié)構(gòu)高度超差后，說明按此流程處理的過程。合肥市1號線地鐵鋼彈簧浮置板地段設(shè)計結(jié)構(gòu)高度為800mm，調(diào)線調(diào)坡后實際施工測得個別地段軌道高度在810～855mm。根據(jù)第1部分滿足鋼彈簧浮置板施工的結(jié)構(gòu)高度至少為862mm以上，所以此區(qū)段線路不滿足鋼彈簧浮置板施工要求，須進行調(diào)整。考慮到后期運營方便維護，選擇了減小板厚并增加凸臺配重的方式進行調(diào)整。超差地段按照調(diào)整后斷面順利完成施工，調(diào)整后設(shè)計斷面及完成后見圖4。合肥市1號線已于2016年年底通車運行。

5 結(jié)論

結(jié)合工程實際，從理論設(shè)計分析了盾構(gòu)內(nèi)鋼彈簧浮置板所需最小軌道結(jié)構(gòu)高度，總結(jié)分析了工程中軌道結(jié)構(gòu)高度超差后的處理措施，并得出以下結(jié)論：

（1）為滿足常規(guī)參數(shù)的鋼彈簧浮置板施工要求，盾構(gòu)隧道實際軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)為862mm及以上。

圖4 調(diào)整后設(shè)計斷面及完成圖

（2）分析了盾構(gòu)中鋼彈簧浮置板軌道結(jié)構(gòu)高度不足帶來的不利影響以及軌道結(jié)構(gòu)高度不足時可采用的調(diào)整措施。鋪軌前的調(diào)線調(diào)坡是首選方法；調(diào)線調(diào)坡后仍不滿足時，應(yīng)根據(jù)相關(guān)單位要求，進行調(diào)整隔振器橫向間距、調(diào)整板厚或兩者結(jié)合。依工程經(jīng)驗給出了調(diào)整的流程圖，按照此種流程可以很好地解決因軌道結(jié)構(gòu)高度不足帶來的鋼彈簧浮置板道床無法施工的問題。