地鐵隧道無砟軌道上拱整治技術(shù)措施

徐建明

摘 要：地鐵隧道結(jié)構(gòu)隆起造成無砟軌道軌道幾何尺寸異常，超出軌道扣件設(shè)計(jì)調(diào)整量。通過調(diào)整線路設(shè)計(jì)坡度、設(shè)計(jì)大調(diào)高特殊扣件、調(diào)整軌道軌面標(biāo)高等措施，解決地鐵運(yùn)營線路因隧道隆起造成無砟軌道上拱后幾何尺寸超限問題，提出一套完善、切實(shí)可行的地鐵隧道隆起、無砟軌道上拱整治技術(shù)和方法，以完善地鐵線路軌道養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地鐵;無砟軌道;上拱;整治

中圖分類號：U216

隨著地鐵運(yùn)營線路長度的不斷增加，隧道結(jié)構(gòu)隆起問題日益凸顯，造成的無砟軌道不平順只能采用調(diào)高扣件本身的方式加以整治，超出扣件調(diào)整量后只能限速，嚴(yán)重影響地鐵線路的運(yùn)營。本文以運(yùn)營地鐵隧道隆起、無砟軌道上拱為研究對象，探索運(yùn)營地鐵隧道隆起、無砟軌道上拱、軌道幾何尺寸超限整治技術(shù)措施，以恢復(fù)軌道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無砟軌道上拱的徹底整治。

1 無砟軌道上拱概況

某城市地鐵區(qū)間右線DK9+173.49處因外界地層地下水水壓作用出現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)隆起的現(xiàn)象，無砟軌道最大上拱達(dá)65 mm，遠(yuǎn)大于地鐵運(yùn)營的安全行車標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)營部門立即組織緊急搶修，并使列車限速5 km/h運(yùn)行。經(jīng)相關(guān)專業(yè)對隧道結(jié)構(gòu)采取排水泄壓、注漿加固等技術(shù)措施后，監(jiān)測結(jié)果顯示上拱部位隧道結(jié)構(gòu)沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定，軌道幾何尺寸得到較大的改善，但離正常運(yùn)營行車標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距，列車運(yùn)營速度仍限制在15 km/h，嚴(yán)重影響地鐵運(yùn)營。

軌道軌面標(biāo)高測量顯示，軌道上拱段里程范圍為DK9+163.49～DK9+183.49，位于平曲線與直線交接處，3.054‰上坡。左股鋼軌DK9+173.49處相對設(shè)計(jì)標(biāo)高上拱30.6 mm，右股鋼軌DK9+173.49處相對設(shè)計(jì)標(biāo)高上拱58.8 mm，見圖1。為了使軌道滿足規(guī)范要求，需要對軌道線路坡度進(jìn)行調(diào)整。

2 上拱整治原則

（1）軌道上拱整治須在運(yùn)營期間利用天窗期進(jìn)行，不得中斷地鐵運(yùn)營。

（2）軌道上拱整治須與接觸網(wǎng)調(diào)整同時(shí)組織實(shí)施。以保證調(diào)整后接觸網(wǎng)凈空滿足要求。

（3）軌道上拱整治應(yīng)滿足GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.1條“區(qū)間隧道內(nèi)的線路最小坡度宜采用3‰，困難條件下可采用2‰”，6.3.3條“兩相鄰坡段的坡度代數(shù)差等于或者大于2‰時(shí)應(yīng)設(shè)圓曲線型的豎曲線連接”，6.3.6條“豎曲線與緩和曲線或超高順坡段，在無砟道床豎曲線與緩和曲線重疊時(shí)，每條鋼軌的超高最大順坡率不得大于1.5‰”等要求。

（4）根據(jù)軌道扣件設(shè)計(jì)圖，通過調(diào)整鐵墊板厚度達(dá)到軌道上拱整治要求。

3 整治技術(shù)措施

3.1 軌道線路調(diào)坡

3.1.1 軌道中心線調(diào)坡

隧道隆起段DK9+163.49～DK9+183.49線路位于原設(shè)計(jì)縱坡坡度3.054‰（坡長806.801m）內(nèi)。根據(jù)軌道上拱測量結(jié)果，右股鋼軌DK9+173.49處最大上拱值為58.8 mm，左股鋼軌DK9+173.49處最大上拱值為30.6 mm。為此，在軌道最大拱起DK9+173.49處設(shè)置1個(gè)變坡點(diǎn)，對軌道中心線進(jìn)行調(diào)坡處理，最大上拱處軌道中心線比原設(shè)計(jì)調(diào)高58.8mm，并向兩端各設(shè)置1條長為150m的縱坡，其中小里程方向150m縱坡坡度為3.512‰，大里程方向150m縱坡坡度為2.599‰。軌道中心線調(diào)坡示意圖見圖2。

3.1.2 軌道右股鋼軌順坡

軌道右股鋼軌DK9+

173.49處最大上拱值為58.8mm，按照鋼軌順坡率原則向兩側(cè)各順坡150m（共300 m），其中，向小里程方向順坡150m（包含圓曲線72.356 m，緩和曲線65 m），順坡后坡度變化為：圓曲線段3.44‰（調(diào)整前為3.2‰），緩和曲線段2.6‰（調(diào)整前為2.2‰）;向大里程方向順坡150 m（為直線段），順坡后坡度變化為2.6‰（調(diào)整前為3.054‰）。右股鋼軌順坡示意圖見圖3。

3.1.3 軌道左股鋼軌順坡

軌道右股鋼軌DK9+

173.49處經(jīng)順坡后比原設(shè)計(jì)值調(diào)高58.8mm，而左股鋼軌此處最大上拱值為30.6 mm，故此處左股鋼軌還應(yīng)再調(diào)高28.2mm與右股鋼軌保持一致，并按鋼軌順坡率原則向兩側(cè)各順坡150m（共300m），其中向小里程方向順坡 150 m（包含圓曲線72.356 m，緩和曲線65 m），順坡后坡度變化為：圓曲線段3.44‰（調(diào)整前為3.2‰），緩和曲線段4.25‰（調(diào)整前為3.8‰）;向大里程方向順坡150 m（為直線段），順坡后坡度變化為2.67‰（調(diào)整前為3.054‰）。左股鋼軌順坡示意圖見圖4。

經(jīng)軌道中心線調(diào)坡以及左右股鋼軌順坡后，原有曲線段的軌道超高值保持不變。

3.2 軌道扣件調(diào)整

區(qū)間最大隆起處右股鋼軌上拱值為58.8 mm，左股鋼軌上拱值為30.6 mm，根據(jù)軌道線路中心線調(diào)坡后的高程測量數(shù)據(jù)，左右股鋼軌要調(diào)整到一個(gè)相對應(yīng)標(biāo)高。右股鋼軌最高點(diǎn)保持現(xiàn)狀不變，左股鋼軌最高點(diǎn)則應(yīng)調(diào)高28.2 mm。此時(shí)右股鋼軌最不利點(diǎn)最大調(diào)高56 mm，左股鋼軌最不利點(diǎn)最大調(diào)高55 mm。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，左右股鋼軌的調(diào)高量已超過軌道扣件本身的設(shè)計(jì)允許調(diào)高量，這會對軌道扣件的穩(wěn)定性和安全性有較大影響。為了保證大調(diào)高特殊扣件結(jié)構(gòu)滿足軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性要求，并便于后期的養(yǎng)護(hù)和維修，軌道扣件調(diào)整及優(yōu)化設(shè)計(jì)建議如下。

（1）綜合考慮軌道扣件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和通用性，以及鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修的便利性，建議維持原有扣件結(jié)構(gòu)基本不變，并采用不同厚度鐵墊板和調(diào)高墊板進(jìn)行鋼軌順坡，實(shí)現(xiàn)軌道整體調(diào)高和整平。

（2）對現(xiàn)有DTVI 2型扣件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對具體工況，并考慮運(yùn)營維修的調(diào)整量，開展專項(xiàng)大調(diào)高特殊扣件設(shè)計(jì)及疲勞試驗(yàn)，以保證行車安全。

（3）考慮軌底坡、軌距影響，預(yù)留軌道扣件更大的調(diào)高余量。

（4）跟蹤觀測軌道幾何尺寸變化，優(yōu)化調(diào)整軌道線路平、縱斷面線型。

（5）盡量減少大調(diào)高特殊扣件鐵墊板的種類，方便運(yùn)營維護(hù)管理。

（6）調(diào)整量為0～20 mm時(shí)，采用原扣件進(jìn)行調(diào)高;調(diào)整量為20～70 mm時(shí)，為提高扣件的整體穩(wěn)定性，應(yīng)優(yōu)化鐵墊板型式設(shè)計(jì)，將鐵墊板設(shè)計(jì)寬度增加50mm，并增加鐵墊板承軌槽和鐵座處厚度（螺栓孔處厚度不變），厚度按每10 mm一個(gè)等級。根據(jù)不同的調(diào)高量選擇不同厚度的鐵墊板，同時(shí)通過在鐵墊板下增設(shè)調(diào)高墊板來滿足調(diào)整量要求。

（7）為避免鐵墊板螺栓孔在橫向力作用下對軌枕螺栓的剪切影響，以及軌道扣件調(diào)高后對軌距的影響（扣件調(diào)高量每增加10 mm，單邊軌距將減小0.25 mm），將鐵墊板螺栓孔加長5 mm變?yōu)闄E圓孔，使軌距可做調(diào)整。

（8）為保證軌道扣件靜剛度不變，應(yīng)將扣件鐵墊板下橡膠墊板和調(diào)高墊板的寬度相應(yīng)增加50 mm。

（9）在道床空間允許的情況下，增加鐵墊板長度以提高軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（10）為保證扣件配件的通用性與整體彈性，應(yīng)保持扣件類型與既有扣件一致。

4 結(jié)論及建議

（1）經(jīng)過對地鐵隧道無砟軌道上拱段采取調(diào)整軌道線路坡度、鋼軌順坡、更換大調(diào)高特殊扣件、增設(shè)調(diào)高墊板等整治措施后，列車于2017年12月恢復(fù)至設(shè)計(jì)行車速度運(yùn)行，并正常運(yùn)行長達(dá)1 年。經(jīng)工務(wù)部門對軌道上拱段的檢查，未發(fā)現(xiàn)任何異常情況，說明整治效果顯著，達(dá)到了工程預(yù)期效果。

（2）無砟軌道上拱對地鐵運(yùn)營產(chǎn)生重大影響，且涉及專業(yè)多、搶修組織復(fù)雜、施工難度大、搶修時(shí)間緊，應(yīng)系統(tǒng)考慮地鐵運(yùn)營、施工組織，科學(xué)制定軌道上拱搶修整治方案，快速高效地組織搶修，確保盡快恢復(fù)地鐵運(yùn)營。

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收稿日期 2019-09-12

責(zé)任編輯 朱開明

Technical measures on arch for ballastless

track in metro tunnel

Xu Jianming

Abstract： The structural uplift of subway tunnel results in the abnormal geometric dimension of ballastless track， which exceeds the adjustment of track fastener design. By adjusting the design gradient of the track， designing special fasteners for large-scale adjustment of height， and adjusting the height of the track surface， this paper solves the problem that the geometric dimension of the ballastless track is out of limit after it is arched due to the tunnel uplift of the metro operation line， and puts forward a set of improved and feasible technologies and methods for the renovation of the ballastless track in the tunnel uplift， and improves the maintenance technology of the track of the metro line.

Keywords： subway， ballastless track， arching， renovation