城市轨道短轨枕道床在施工过程中由于钢轨支撑架变形、支撑丝杆受力不均匀(盾构圆形隧道尤为明显)、浇注混凝土时静态尺寸受影响等诸多因素的制约,轨底坡不达标已成为一个共性问题｡目前轨底坡的控制都着手于施工过程中,即在钢轨支撑架承轨台上加设1/40或者1/30楔形铁垫板铆焊,或者直接改进钢轨支撑架承轨台,使其自带轨底坡,此类工艺都有效地控制了轨底坡｡当然,在众多制约因素的影响下,道床成型后部分地段也有轨底坡超限现象,而对这类问题的整治缺少一定的技术参考｡北京地铁14号线对成型短轨枕道床轨底坡不达标地段进行了整治,积累了一定的技术经验｡
1 概述
北京地铁14号线轨道专业I标段安装工程设置张郭庄站、园博园站、大瓦窑站、郭庄子站、大井站、七里庄站、西局站、东管头站8站7区间(其中张郭庄站、园博园站为高架站,其余均为地下站),在大瓦窑站前设出入段线与张仪村停车场连接｡
高架桥普通短枕式整体道床8.887km,采用DTⅦ2型扣件｡地下线普通短枕式整体道床11.159km、梯形轨枕道床5.082km、浮置板整体道床0.458km,均采用DTⅥ2型扣件,张仪村停车场库内线采用DJK5-1型扣件｡正线及出入线采用60kg/m钢轨,张仪村停车场采用50kg/m钢轨｡
北京地铁14号线设计轨底坡1/30,施工过程中,在改进的钢轨支撑架上增设轨底角压板,控制轨底坡｡但后期测量中,仍有部分地段轨底坡超限,参考《地铁施工及验收规范》(GB50299—1999)将超限地段轨底坡整治到1/30一1/50,可视为轨底坡合格｡
2 整治方案原理
以北京地铁14号线为例,整治前期对DTⅦ2型扣件、DTⅥ2型扣件短轨枕道床进行轨底坡调查,调查中发现轨底坡超限处最大值1/15,最小值1/98,调整空间大,整治通过加设楔形调整垫板实现,分别在两地段做了试验段,取得了成功｡
2.1 技术要求
(1)轨底坡值超出1/30—1/50范围需进行整改｡
(2)调整完成后其他几何尺寸应符合以下要求:
1)轨向用10m弦量允许偏差为2mm;
2)轨顶水平左右股钢轨顶面水平允许偏差为2mm,在延长18m的距离范围内应无大于2mm的三角坑;
3)轨顶高低差:用10m弦量不应大于2mm;
4)轨距:采用1435mm标准轨距,轨距允许偏差±2mm,变化率不应大于1‰｡
(3)各种方式组合的板下调整垫板总厚度不得大于30mm,满足静刚度要求｡
(4)采用板下垫板调整地段,应结合具体调整尺寸选择匹配长度的螺旋道钉｡
(5)DTⅦ2型扣件楔形调整垫板放置在轨下橡胶垫板与铁垫板间,DJK5-1型扣件轨下楔形调整垫板放置在钢轨和轨下橡胶垫板间｡
(6)DTⅥ2型扣件楔形调整垫板放置在铁垫板与板下橡胶垫板之间｡
2.2 材料要求
2.2.1 高架线DTⅦ2型扣件、库内DJK5-1型扣件楔形调整垫板
高架线DTⅦ2型扣件、库内DJIK5-1型扣件轨底坡调整垫板采用轨下垫板进行调整,垫板采用高密度聚乙烯垫板,轨下垫板调整范围为1/10—1/110｡DTⅦ2型扣件楔形调整垫板尺寸如图1所示｡
图1 DTⅦ2型扣件调整垫板A尺寸示意图
(1)调整垫板A｡
调整范围:1/21—1/29;
1/51—1/110｡
轨底一侧实际抬高2mm｡
(2)调整垫板B(见图2)｡
图2 DTⅦ2型扣件调整垫板B尺寸示意图
调整范围:1/17—1/20｡
轨底一侧实际抬高4mm｡
(3)调整垫板(A+B)｡
调整范围:1/14—1/16｡
轨底一侧实际抬高6mm｡
(4)调整垫板(B+B)｡
调整范围:1/12—1/13｡
轨底一侧实际抬高8mm｡
(5)调整垫板C(见图3)｡
图3 DTⅦ2型扣件调整垫板C尺寸示意图
调整范围:1/10—1/11｡
轨底一侧实际抬高10mm｡
(6)DJK5-1型扣件｡
库内DJK5-1型扣件轨底坡调整与高架桥相同,轨下调整垫板平面尺寸应为170mm×130mm｡
2.2.2 地下线DTⅦ2型扣件楔形调整垫板
地下线DTⅦ2型扣件轨底坡调整垫板采用板下垫板进行调整,垫板采用高密度聚乙烯垫板｡
(1)调整垫板A(见图4)｡
图4 DTⅦ2型扣件调整垫板A尺寸示意图
调整范围:1/21~1/29;1/51~1/110｡
轨底一侧实际抬高2mm｡
(2)调整垫板B(见图5)｡
图5 DTⅦ2型扣件调整垫板B尺寸示意图
调整范围:1/17~1/20｡
轨底一侧实际抬高4mm｡
(3)调整垫板(A+B)｡
调整范围:1/14—1/16｡
轨底一侧实际抬高6mm｡
(4)调整垫板(B+B)｡
调整范围:1/12—1/13｡
轨底一侧实际抬高8mm｡
2.2.3 调高垫板
高架线DTⅦ2型扣件轨下调高垫板平面尺寸170mm×148mm,厚度分1mm、2mm、5mm三种类型;地下线DTⅥ2型扣件板下调高垫板平面尺寸320mm×170mm,厚度分lmm、2mm、5mm、10mm四种类型,调高垫板结合轨底坡楔形调整垫板使用｡
2.2.4 轨底坡楔形调整垫板选配组合
(1)当实际测量轨底坡偏大时,采用表1组合进行调整｡
表1 轨底坡偏大调整垫板组合表
| 序号 | 实测轨底坡 | 调整垫板轨底一侧抬高量/mm | 垫板型号 | 调整后轨底坡 |
| 1 | 1/10 | 10.00 | C | 1/30 |
| 2 | 1/11 | 10.00 | C | 1/41 |
| 3 | 1/12 | 8.00 | B+B | 1/33 |
| 4 | 1/13 | 8.00 | B+B | 1/42 |
| 5 | 1/14 | 6.00 | A+B | 1/31 |
| 6 | 1/15 | 6.00 | A+B | 1/37 |
| 7 | 1/16 | 6.00 | A+B | 1/44 |
| 8 | 1/17 | 4.00 | B | 1/31 |
| 9 | 1/18 | 4.00 | B | 1/34 |
| 10 | 1/19 | 4.00 | B | 1/38 |
| 11 | 1/20 | 4.00 | B | 1/42 |
| 12 | 1/21 | 2.00 | A | 1/30 |
| 13 | 1/22 | 2.00 | A | 1/31 |
| 14 | 1/23 | 2.00 | A | 1/33 |
| 15 | 1/24 | 2.00 | A | 1/35 |
| 16 | 1/25 | 2.00 | A | 1/37 |
| 17 | 1/26 | 2.00 | A | 1/39 |
| 18 | 1/27 | 2.00 | A | 1/42 |
| 19 | 1/28 | 2.00 | A | 1/44 |
| 20 | 1/29 | 2.00 | A | 1/47 |
(2)当实际测量轨底坡偏小时,采用表2组合进行调整｡
表2 轨底坡偏小调整垫板组合表
| 实测轨底坡 | 调整垫板轨底一侧抬高量/mm | 垫板型号 | 调整后轨底坡 |
| 1/50~1/100 | 2 | A | 1/30~1/45 |
3 测量方案
3.1 测量方法
3.1.1 测量工具
莱赛LS160倾角仪、轨距尺、计算器等｡
3.1.2 测量方案优化
1.直线地段轨底坡的测量
直线地段直接使用倾角仪测量轨底水平角α,根据轨底水平角换算轨底坡值｡计算公式为:
$$轨底坡值=1:1/tan(α)$$
2.曲线地段轨底坡的测量
曲线地段测量同一断面两股钢轨轨底水平角｡α、c(即钢轨轨底与水平面的夹角)与超高值h,曲线地段两股钢轨中心距s=1500+曲线轨距内侧加宽值,轨距无加宽时,取s=1500mm;根据实测超高和轨底水平角计算轨底坡,计算公式为:
$$高股轨底坡e=1:1/tan(α-b)$$
$$b=arctan(h÷1500)$$
$$低股轨底坡d=1:1/tan(b-c)$$
$$b=arctan(h÷1500)$$
图6 轨底坡角度关系示意图
3.2 测量方法优点
以轨距尺结合倾角仪测量轨底坡的方法,优点在于所使用的测量工具都可经专业检测部门校验合格,累计误差可达到最小;另外,在调整过程中可随时检查轨道尺寸的变化,进行轨道精调｡
4 轨底坡整治方案的实施
4.1 施工工序
4.1.1 轨底坡测量
(1)测量轨底坡不合格地段每个轨枕处的轨底坡值,并根据轨底坡值将调整垫板型号标识在钢轨上｡
(2)测量轨底坡不合格地段未调整前的轨道静态几何尺寸,并作记录,便于调整后进行比对和进行数据分析｡
4.1.2 计算调整量,选配楔形垫板
根据轨底坡的测量结果,计算需要调整到合格范围的控制量,比对表1、表2选配调整所需要的垫板,将垫板组合写在钢轨轨底角处,以便散布｡
4.1.3 安装轨底坡楔形调整垫板
(1)高架桥地段松开弹条,液压起道机抬起钢轨3cm左右,将选配好的调整垫板安装在轨下橡胶垫板之下;地下线需松开螺旋道钉,将楔形垫板安装在板下垫板上｡
(2)钢轨落位,扣件隔三上一,检查轨底坡,若轨底坡不合格,则进行再次调整｡
4.1.4 检查调整轨道几何尺寸
轨底坡调整至合格范围之后,对轨距、水平、方向、高低进行检查,进行线路精调,精调应满足技术要求｡
在轨道精调时严禁随意更换原设计配套使用的橡胶垫板,避免扣件节点垂直静刚度达不到设计要求｡
4.1.5 恢复线路
当轨底坡调整完成后恢复线路｡
4.2 方案实施案例
北京地铁14号线对短轨枕道床轨底坡不合格的直线、曲线地段,采用此方案进行了整治,部分数据如表3所示｡
4.3 数据分析及技术要点
(1)各种类型楔形垫板的组合,成功解决了轨底坡超限问题,表3显示对于1/12~1/20轨底坡超限严重地段调整完之后,直线段轨面高低、水平,曲线段正矢部分超限,其余均在允许范围之内｡
(2)轨底坡调整至允许范围(1/30~1/50)之内后,轨道几何尺寸部分发生变化,所以轨底坡调整过程中其他几何尺寸必须同步检查,调整｡
(3)轨底坡楔形垫板在一定范围内影响了轨面高低,调整过程中要注意调整地段两端顺坡,顺坡率不得大于1‰,防止出现空吊板现象｡
(4)轨道尺寸精调时采用的调高垫板,地下线DTⅥ2型扣件设在板下橡胶垫板与楔形调整垫板之间;高架线DTⅦ2型扣件、库内DJK5-1扣件设在轨下橡胶垫板与楔形调整垫板之间,各类技术参数符合要求｡
(5)加入调整垫板过厚时,需要考虑螺旋道钉的抗拔力是否符合标准规范或设计要求,必要时可用加长螺栓进行更换｡
5 结语
轨底坡不合格已经成为城市轨道线路的一大病害,北京地铁14号线对已成型道床轨底坡的整治,成功地解决了轨底坡超限问题,保证了工程质量,为后期线路维修节约了成本｡总结详细且具有针对性的施工方法,可为以后此类问题的解决提供技术借鉴｡
文章来源：
原文名称：地铁短轨枕道床轨底坡超限整治施工技术研究
作者信息：闫龙,王亚周（中铁一局集团新运工程有限公司,咸阳,712000）
期刊信息：2013中国城市轨道交通关键技术论坛暨第二十三届地铁学术交流会论文集
