地鐵與輕軌之軌道工程(鋼軌扣件軌下基礎)

1、第四章 軌道工程3.1 概述3.2 鋼軌3.3 扣件3.4 軌下基礎第一節(jié) 概述軌道組成鋼軌扣件軌枕道床道岔附屬設施（按照道床形式）軌道有砟軌道無砟軌道 有砟軌道：結構簡單、施工方便、成本低、維修方便無砟軌道有枕式無枕式 結構穩(wěn)定、連續(xù)、平順；耐久、整潔美觀，壽命長；維修工作量少。優(yōu)點： 造價高； 施工技術和方法要求嚴格； 對扣件和墊層有特殊要求； 要求有堅實、穩(wěn)定的基礎； 出現(xiàn)病害，整治困難。缺點：一、無砟軌道的基本知識介紹 城市軌道交通對軌道結構的基本要求如下： 振動、噪聲少。結構簡單、整體性強，具有堅固、穩(wěn)定、耐久和適量彈性等特點，確保行車安全、平穩(wěn)、舒適； 少維修或避免維修。具有足夠的

2、強度、剛度；便于施工，易于管理，可靠性高，清潔養(yǎng)護方便，運營成本低； 扣件要求強度高、韌性好； 滿足城市景觀要求。采用成熟新工藝、新技術、新材料，滿足絕緣、減振降噪和減輕軌道自重需要，符合城市景觀和美觀要求。 第二節(jié) 鋼軌一、基本性能要求：足夠的強度和韌性合理的抗彎性能較高的抗磨抗疲勞良好的可焊性光滑平順的外觀 鋼軌外形基本一致，斷面為工字型（利于抵抗撓曲變形），分為軌頭、軌腰和軌底。 國內鋼軌類型主要有75kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m和38kg/m五種類型。二、選型 長度有12.5m和25m，軌道交通采用25m。隨著鐵路發(fā)展及鋼軌生產技術提高，鋼軌定尺不斷增加，國內已能

3、夠生產50m、100m鋼軌。三、損傷分析及材質選擇（1）損傷分析造成鋼軌損壞的主要原因是磨耗和疲勞損傷。 磨耗在直線上主要出現(xiàn)在接頭部分的鞍形磨耗， 曲線上：表現(xiàn)為外股鋼軌側面磨耗及內股鋼軌的頭部壓潰和波形磨耗。 疲勞損傷主要表現(xiàn)為核傷，隨著車輛頻繁通過，內部的細小裂紋成核，再向四周發(fā)展，最后突然折斷引起事故鋼軌鋪設 （1）正線地段和半徑為250m及以上的曲線地段，應鋪設長軌節(jié)，即無縫線路 （2）鋼軌焊接方法有三種：接觸（閃光）焊87，氣壓焊 10，鋁熱焊3 接觸焊：鋼軌形成對接接頭，通電并使其端面逐漸移近，達到局部接觸，利用電阻熱加熱這些接觸點（產生閃光），使端面全部熔化，施加頂力完成焊接鋼

4、軌氣壓焊示意圖氣壓焊，是利用氣體燃燒將鋼軌端部加熱到熔化狀態(tài)或塑性狀態(tài)，再施加一定壓力，完成鋼軌焊接。焊藥自熔塞分流塞砂側模鋼軌底模 鋁熱焊，是利用鋁和氧化鐵（含添加劑），在一定溫度下進行氧化還原反應，形成高溫液態(tài)金屬注入特制的鑄模內，將兩個被焊鋼軌端部熔化實現(xiàn)連接。第三節(jié) 扣件（1）作用 固定鋼軌，阻止鋼軌位移，防止鋼軌傾斜，提供適當彈性，并將鋼軌承受的力傳遞給軌枕或道床承軌臺。（2）組成： 由鋼軌扣壓件和軌下墊層兩部分組成扣件設計原則 （1）具有足夠的強度、扣壓力和耐久性 （2）在高架橋無砟、無枕的軌道上，扣件還必須有一定彈性 （3）結構力求簡單，盡量標準化，通用性好，造價低 （4）對于扣

5、件的鐵部件應作防腐處理扣件的技術性能（1）調整量 地鐵整體道床上的扣件，軌距調整量+8mm、-12mm，高低調整量+10mm。 輕軌高架線路，軌距調整量適當加大，軌距調整量為+14mm，-22mm，高低調整量為+30mm。（2）抗橫向力 根據(jù)北京地鐵資料，曲線半徑為200m,車道行車速度為50km/h，扣件受到最大橫向力37kN，所以抗橫向力定為40kN。（3）扣壓力 根據(jù)經驗，一組扣件扣壓力大于12kN就能制止鋼軌爬行（鋼軌沿線路縱向的蠕動現(xiàn)象 ）。高架橋無縫線路上，可適當減少或間隔上緊扣件。（4）絕緣性能 扣件的絕緣部件工作電阻應大于108。（5）垂向和橫向靜剛度 根據(jù)車輛軸重及減振要求，

6、扣件垂向靜剛度為200290kN/cm，橫向靜剛度應為220600kN/cm。（6）扣件（疲勞）強度 扣件垂向受力55kN，橫向受力40kN狀態(tài)下，經過200300萬次疲勞試驗，零件無損壞及磨耗。地鐵線路扣件（1）DTI型扣件 彈性分開式彈性扣板，六邊形軌距塊，調距量+8、-12mm，高低調整量為-5、+10 。橡膠墊板，8mm塑料墊板。預埋玻璃鋼套管。北京地鐵二期工程采用。（2）DTIII 、DTIV 型扣件 均為彈性分開式，結構形式相同。軌距塊調整軌距橡膠墊板減震絕緣玻璃鋼套管增加螺旋抗橫向力剛度北京地鐵復八線用DTIV 、上海地鐵一號線用DTIII 。（3）DTVI 型扣件 彈性分開式扣

7、壓件為18彈簧鋼彈條。軌下和鐵墊板下分設10、16mm圓柱型橡膠墊板，減震好。青島、沈陽和上海地鐵二號線使用。 （4）DTVII 型扣件 彈性分開式 適用于54kg/m鋼軌和整體式道床，用于一般減振地段。我國設計，伊朗德黑蘭地鐵枕式整體道床用（5）軌道減震器扣件 彈性分開式 適合于整體道床，較高減振地段（高架段居民區(qū)）。 （6）檢查坑扣件 檢查坑寬1200mm，要求扣件較短，一般為無擋肩式彈性扣件。分為I型、II型和III型三種檢查坑扣件。 I型檢查坑扣件：彈性不分開式，零件多，精度差，逐步被替代。 II型檢查坑扣件：彈性不分開式，如圖。北京地鐵二期工程太平湖車輛段和古城車輛段擴建采用此扣件。

8、III型檢查坑扣件：彈性分開式。上海地鐵2號線采用此扣件。輕軌線路常用扣件（1）輕軌I型扣件 通過B型彈條4和T形螺栓1等緊固鋼軌； 結構簡單、安裝方便，通用性好，造價較低。1-T型螺栓；2-螺母；3-平墊圈；4-B型彈系；5-T型螺栓插入座；6-絕緣軌距塊；7-橡膠墊板；8-調高墊板技術性能如下： 軌頂標高調整量10mm；軌距調整量：有備件時-8+4mm，無備件時-40mm。 1-T型螺栓；2-螺母；3-平墊圈；4-B型彈系；5-T型螺栓插入座；6-絕緣軌距塊；7-橡膠墊板；8-調高墊板 （2）輕軌II型扣件 上下墊板硫化橡膠聯(lián)成整體，彈性好，減震絕緣好。 軌下塑料襯墊壓縮變形小，扣壓部件不

9、易松馳； 構造較復雜，造價高，一般用于環(huán)境要求極高的地段；1-T型螺栓；2-彈系；3-上墊板；4-硫化橡膠；5-軌下襯墊（塑料）；6-下鐵墊板；7-墊板螺栓；8-墊板襯墊技術指標：a.垂直靜剛度8.46kN/m；b.結構設計合理，30kN橫壓疲勞荷載，各部件良好；c.減振效果好；d.絕緣性能好，灑水狀態(tài)電阻滿足要求。 （3）wj-1型扣件 彈性分開式，w形彈條固定 九江大橋無砟軌枕專用。 使用中存在的一些問題，如T型螺栓易歪斜、螺母易松動、抗扭距不穩(wěn)定、部分彈條斷裂等問題（4）wj-2型扣件 wj-1型扣件基礎上改進 技術指標 鋼軌調高40mm，規(guī)矩調整20mm，最大抗橫向力40kN 上海明珠

10、線使用減震墊層 （1）減振墊層為壓縮型橡膠墊板，放在鋼軌與承軌臺之間； （2）無碴軌道使用減振墊層，其振動衰減的性能相當或優(yōu)于有碴軌道； （3）減振墊層的靜剛度應為1350KN/mm。16-B型橡膠墊板(尺寸單位：mm)12-B型橡膠墊板(尺寸單位：mm)第四節(jié) 軌下基礎地鐵軌枕 （1）地鐵正線一般采用短軌枕或無軌枕的整體鋼筋混凝土道床； （2）車場線采用預應力鋼筋混凝土軌枕，在道岔范圍內少數(shù)區(qū)段采用木枕。高架線軌枕 （1）宜采用以混凝土道床（承軌臺、支撐塊整體式道床）或采用預應力混凝土枕（如J-1型軌枕）。 （2）每公里直線段軌枕配置根數(shù)1600根，曲線半徑300m以下地段，每公里增加80根

11、。J1型軌枕(尺寸單位：mm)地面線軌枕 （1）地面線路可用碎石道床，上鋪軌枕。 （2）碎石道床鋪軌枕數(shù)： 直線段和半徑大于等于400m的曲線段，每公里鋪設軌枕1680根； 半徑為400m以下曲線地段和大坡道上，每公里鋪設1760根。二、道床碎石軌枕道床（1）優(yōu)點：結構簡單，容易施工，減振、減噪性能較好，造價低；（2）缺點：排水設施復雜，養(yǎng)護工作頻繁，更換軌枕困難。搗固時，粉塵飛揚；（3）適用：地面線及車場線道岔。碎石道床的厚度應符合下表規(guī)定。路基類型道床厚度(mm)正線車場線非滲水土路基雙層道碴250單層250底碴250巖石、滲水土路基單層道碴300碎石道床厚度 地面線直線段碎石道床頂面寬度

12、為3m，車場線為2.9m,半徑400m的曲線地段外側應加寬0.1m。 無縫線路及安裝接觸軌（分岔處）一側應加寬，為增加橫向穩(wěn)定性，道床肩寬不應小于300mm。 道床邊坡均為1:1.75。 在R600m（無縫R800m ）的曲線段，曲線外側道床肩部加寬0.1m 路肩寬一般0.450.5m。特殊地段，為減少用地，可選為0.4m。雙線路基為方便排水，路基中部應設置路拱。2.整體式道床 優(yōu)點： a. 整體性好，堅固穩(wěn)定、耐久； b. 軌道建筑高度小，少占隧道凈空，節(jié)省投資； c. 軌道維修量小，適應軌道交通維修時間短的特點。 （1）無枕式整體道床 也稱為整體灌注式道床，強度等級C30，施工繁鎖，進度慢

13、，承軌臺抹面精度不易保證。 北京地鐵一期工程采用過此形式，香港加拿大等地鐵也有使用。 （2）軌枕式整體道床 1）短枕式整體道床 建筑高度一般為550mm左右。 道床混凝土強度等級C30，軌下道床厚度一般小于160mm，一般設中心排水溝。短枕式整體道床2）長枕式整體道床 設側向水溝，一般長軌枕預留圓孔，道床縱向筋穿過，如圖。 適用于軟土地基隧道，可采用軌排法施工。長枕式整體道床(mm)浮置板式道床 浮置板下面及兩側設有橡膠墊（或鋼彈簧），對隧道外減振、減噪效果明顯，但地鐵車廂內振動和噪聲較大。 浮置板式整體道床鋼彈簧橡膠墊 浮置板較重，需大型吊裝機具。更換底部橡膠墊等構件困難，造價高。縱向浮置板

14、式整體道床 由浮置板、橡膠墊、道床承臺和聯(lián)結擋板等組成?？v向浮置板整體道床優(yōu)點： 浮置板較輕，制造和鋪設較為簡便； 高低調整量較大，可達+ 50mm ，12mm； 可以維修，不影響地鐵正常運營； 減振效果顯著，尤其是對低頻域振動。缺點：較軌枕式道床施工難度大，要求嚴格控制施工的精度。彈性整體式道床（1）整體道床與結構底板間鋪設彈性塑料油膏或橡膠瀝青混凝土，減振效果顯著，但造價很高。（2）雙塊式軌枕支承塊支承在泡沫橡膠上，外包橡膠套，下部填充砂漿。具有很好降低噪聲及減振性能，如圖。彈性過渡道床 整體道床和碎石道床彈性不同，銜接處需設置彈性過渡道床。 上海道砟厚度變薄、北京地鐵梯形短木枕拼裝式整體

15、道床，效果均很好。高架橋軌道結構 （1）有砟軌道結構 在混凝土橋梁上鋪設道砟軌枕，結構簡單，施工方便防振性能好。但自重大，石子易飛落，維修工作量大，很少用。縱向承軌臺矮墻 （2）無碴整體道床結構 通過扣件把鋼軌與混凝土橋面聯(lián)結起來。一般是在混凝土梁上二次灌注混凝土縱向承軌臺。 國內的高架橋軌道結構，縱向承軌臺高150mm分段斷開，以利排水，中間設防脫軌矮墻。輕軌曲線橋雙線無碴軌道結構(尺寸單位：mm) 上海明珠輕軌線高架線路采用支撐塊承軌臺式新型整體道床結構，如圖。 支撐塊為鋼筋混凝土預制短枕塊，強度為C50； 承軌臺為現(xiàn)澆鋼筋混凝土塊體，強度為C40。支撐塊承軌臺 1）橋上無碴軌道減振降噪措施 選用剛度較?。◤椥暂^好）的扣件（減震） 在承軌臺下鋪設泡沫橡膠或聚硫和聚