城市軌道交通工程地鐵鋼軌軌底坡調整技術研究

左書藝,張 濤

(中鐵一局集團新運工程有限公司, 陜西咸陽 712000)

城市軌道交通工程地鐵鋼軌軌底坡調整技術研究

左書藝,張 濤

(中鐵一局集團新運工程有限公司, 陜西咸陽 712000)

城市軌道交通工程中,鋼軌不均勻磨耗的原因之一是軌底坡不滿足設計要求。根據重慶軌道交通1號線現場測量的軌底坡數據,通過調整軌下墊板或扣件板下墊板的方式,對軌底坡測量數據不滿足要求的地段進行調整,使軌道幾何尺寸得到了有效控制,列車輪對與軌面的關系得到了改善。結論如下：軌底坡的正確設置,可減少鋼軌不均勻磨耗,提高車輛輪對與鋼軌的使用壽命,減少養護維修費用。

城市軌道交通；鋼軌；軌底坡；調整

1 概述

列車車輪踏面與鋼軌頂面主要的接觸部分呈一定坡度，以使鋼軌軸心受力，鋼軌自身結構有向內的傾斜度即形成了軌底坡。軌道設置軌底坡，可提高鋼軌的橫向穩定能力，減輕軌頭不均勻磨耗，延長使用壽命。

隨著我國城市軌道交通的快速興建，越來越多的城市開通了地鐵運營，在運營線路維護中發現一些線路存在由于軌底坡設置不滿足設計要求，致使車輛輪對與鋼軌間磨耗嚴重，造成軌頂面上由車輪碾磨形成的光帶偏離軌頂中心向內。重慶軌道交通1號線于2011年7月正式運營通車至今已經2年多，在日常線路維修養護過程中發現多段線路存在軌底坡不滿足設計要求，鋼軌光帶嚴重偏離，鋼軌磨耗嚴重，必須進行軌底坡調整，以減少輪對與鋼軌間受力磨耗，延長輪對及鋼軌使用壽命。

2 造成軌底坡不滿足要求的原因

2.1 重慶軌道交通1號線設計參數

設計最高速度：100 km/h

最小曲線半徑：正線250 m

最大線路坡度：35‰

軌距：1 435 mm標準軌距

鋼軌：60 kg/m U75V鋼軌

軌底坡：1/30

2.2 軌底坡不滿足要求的原因分析

通過對重慶軌道交通1號線全線范圍內的軌底坡測量數據對比分析，造成軌底坡不滿足設計要求的原因如下。

(1)在新線施工中，鋼軌扣件壓力大于短軌枕重力，軌排在起吊、運輸、架軌(支軌架)及調整軌道幾何尺寸等工序中，軌排鋼軌不受軌排架及支軌架的約束，發生變形，致使軌底坡發生變化。

(2)施工過程中，鋼軌軌底坡未按照設計要求調整、卡控到位，未進行施工后測量檢查，以至于造成軌底坡不足。

(3)以往施工中主要采用鋼軌支撐架上預設軌底坡來控制鋼軌的軌底坡，若不能嚴格按照鋼軌支撐架法施工工藝，易造成軌底坡不足。

3 軌底坡不滿足要求形成的病害及影響

(1)軌底坡設置不正確，會造成車輛輪對對鋼軌碾壓的光帶偏移，鋼軌受到偏心荷載，加大鋼軌受擠壓后的剝落掉塊，列車輪對也會受到傷損。

(2)軌底坡設置不正確，直接導致彈條受力不均勻，折斷頻率增大。

(3)對于整體道床軌道，若軌底坡不滿足設計要求，整改比較困難，施工難度大。

(4)軌底坡不足得不到及時調整處理，會縮短鋼軌及列車輪對壽命，增大維修費用。

4 軌底坡調整技術

4.1 軌底坡調整工藝

軌底坡調整主要采用調整軌下及板下墊板的方法，在軌下墊板調整無法滿足要求的情況下，大膽提出了根據調整需要采用非標準設計的調整墊板，以滿足軌底坡一次調整達標。對于調整量較大且軌下調整墊板不能滿足調整要求時，通過附加調整板下墊板的方式進行軌底坡調整。軌底坡調整工藝流程如圖1所示。

4.2 軌底坡調整

4.2.1 技術要求

(1)按照相關驗收標準并結合設計要求，對于軌底坡數據X值要求1/30≥X≥1/50的范圍進行整改。

(2)調整完成后軌道幾何尺寸應符合以下要求：

①軌向用10 m弦量允許偏差為2 mm；

②軌頂水平左右股鋼軌頂面水平允許偏差為2 mm，在延長18 m的距離范圍內應無大于2 mm的三角坑；

③軌頂高低差用10 m弦量不應大于2 mm；

④軌距允許偏差±2 mm，變化率不應大于1‰。

(3) 各種方式組合的板下調整墊板總厚度不得大于30 mm。

(4) 采用板下墊板調整時，應結合具體調整尺寸選擇匹配長度的螺旋道釘。

4.2.2 軌底坡調整數據測量

采用方筒平尺、楔形塞尺、道尺等專用測量器具針對兩股鋼軌之間相對軌底坡進行測量，正線及出入段線軌底坡采用1/30，標準軌底坡及鋼軌位置見圖2。

測量時以方筒平尺緊貼兩股鋼軌軌底，再以楔形塞尺測量鋼軌軌底外側邊緣與方筒平尺之間高度差X，并進行記錄。根據軌底坡計算公式：軌底坡值=1:(X∶150)進行計算，計算出的軌底坡X值，1/30≥X≥1/50，做好標記，并進行整改，如圖3所示。

4.2.3 軌底坡調整墊板配置

軌底坡調整墊板采用特殊的調整墊板，以滿足一次性調整要求，如圖4～圖8所示。

(1)調整墊板A(軌底一側降低2 mm)，調整范圍：0～1/75。

(2)調整墊板B(軌底一側降低4 mm)，調整范圍：-1/75～0。

(3)調整墊板C(軌底一側降低6 mm) 調整范圍：-1/37.5～-1/75；當調整量大于6 mm時，采用2種板下調整墊板搭配使用進行軌底坡調整。

(4)板下調整墊板D(板下軌底一側降低2 mm)

(5)板下調整墊板E(板下軌底一側降低4 mm)。

在軌底坡調整量較大時，可通過軌下、板下墊板組合的方式進行軌底坡調整，見表1。

4.2.4 調整施工細則

(1)軌底坡測量前需對方筒平尺、錐形塞尺、道尺等進行檢校，以保證測量精度。

(2)軌底坡測量前需用鋼絲刷清理軌底鐵銹，以減小測量誤差。方筒平尺在測量時應貼緊鋼軌軌底，楔形塞尺盡量保持垂直于方筒平尺，保證測量精準度。

(3)軌底坡整治時，應根據事先測量的軌底坡數據計算好應使用的調整墊板類型，并在施工時正確擺放楔形調整墊板。當軌底坡偏小，需向大調整時，楔形調整墊板較厚一側靠近鋼軌外側，較薄一側靠近鋼軌內側；當軌底坡偏大，需向小調整時，楔形調整墊板較厚一側靠近鋼軌內側，較薄一側靠近鋼軌外側。施工中需嚴格控制楔形調整墊板方向，以免造成調整錯誤。

(4)軌底坡調整至合格后，為保證厚度降低一側彈條扣壓力滿足要求，需配置相應的加厚軌距墊。

(5)采用調整板下墊板時，應根據調整量采用特殊的長螺栓。

(6)調整墊板在安裝時，軌下調整墊板安裝在軌底與鐵墊板之間；板下調整墊板安裝在板下橡膠墊板與鐵墊板之間。

(7)調整完成后，應檢查線路軌距、水平、超高、正矢等相關數據，并對其中發生變化，超出規范要求的進行相應調整，保證線路幾何尺寸。

(8)調整完成后，對調整范圍內軌道因加裝楔形墊板造成的軌道高度改變進行順坡處理，保證軌道高低合格，不得出現空吊板現象。

5 調整效果評價

針對重慶軌道交通1號線出現的軌底坡不滿足要求的情況，選定七星崗～兩路口區間左線直線段ZDK4+346.875～ZDK4+384.375及兩路口～鵝嶺站區間右線YDK4+600～YDK4+643段進行了試驗段調整，運營通車半個月后進行調整后數據測量，其調整后軌底坡數據達到了相關驗收標準1/30～1/50范圍，調整前后測試數據對比見表2、表3。

根據調整處理的試驗段(直線段、曲線段)測量數據前后對比，以及從鋼軌面上被車輛碾壓而出現的光帶位置變化，可以得出以下結論：

(1)通過調整墊板調整后，軌底坡滿足技術要求，軌面光帶加寬，保證了列車輪對與鋼軌軌面正常接觸，減緩了輪軌磨耗；

(2)曲線地段調整后，內、外軌的軌底坡滿足設計要求，曲線的方向和圓順度良好，緊固好軌道扣件，控制了曲線軌道位移，減緩了列車在通過曲線地段時的輪對與鋼軌面的擠壓受損；

(3)運營行車1個月后進行了軌底坡整改數據復查，軌面光帶均向軌頂中心移動了10～15 mm，接近鋼軌中心線，軌底坡調整取得了較好的效果；

(4)通過調整，軌底坡滿足設計要求，確保了列車運行的舒適度，減緩了鋼軌面受力擠壓而產生的壓潰、飛邊、剝落掉塊，波浪形磨耗明顯減輕，延長了輪對和鋼軌的使用壽命；

(5)通過使用改進的軌底坡調整墊板，對于不滿足要求的軌底坡進行了一次性調整，調整效果明顯。

6 結語

對于短枕式整體道床而言，施工時軌底坡較難控制。軌底坡調整前測量的數據表明軌底坡有較大的離散性，調整過程中會存在個別點難以調整到位，為此，提出以下建議：

(1)施工中及時消除扣件螺栓扭矩過大或不足對軌底坡帶來的影響，在拼裝軌節時，采用可定值的扭矩扳手，對每個螺栓進行緊固，保證內外側扣壓力相同，使軌底面與橡膠墊板達到密貼狀態，避免軌底坡出現變化；

(2)施工過程中，對鋼軌支撐架進行剛度和穩定性的加強，以確保鋼軌軌底與承軌槽面達到密貼穩定狀態，避免承受重力而產生變形，確保軌底坡滿足要求；

(3)調整線路橫向位置時，避免將斜撐頂在鋼軌頭上進行調整，以免鋼軌發生扭曲變形，軌底坡發生變化；

(4)地鐵運營部門在日常線路維修養護過程中，對于線路軌底坡、螺栓扭矩、扣件彈條緊固、軌道幾何尺寸及軌面光帶位置多觀察和檢查，發現問題及時調整處理，確保軌道幾何尺寸的嚴謹性，方可確保運行列車輪對與鋼軌間處于正常接觸；

(5)施工單位要從施工質量目標出發，加強施工質量管理，對于軌底坡進行嚴控。

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AdjustmentTechniqueUsedforRailBaseSlopeofUrbanRailTransitProject

ZUO Shu-yi, ZHANG Tao

(Xinyun Project Co., Ltd., China Railway First Group, Xianyang 712000, Shanxi Province, China)

In urban rail transit projects, one of the reasons of uneven rail abrasion is that the rail base slop do not meet design requirement. About the Chongqing urban rail transit line 1, this paper expounded how to adjust the rail base slope according to the field-measured data of rail base slop, by means of adjusting the pads under rails or under fasteners, at the rail region where the field-measured data of rail base slope did not meet the design requirement. In that way, the geometrical size of the track was effectively controlled, and the relationship between the wheel-set and rail surface was improved. The conclusion is drawn as bellow: by rightly tilting the rail base, the uneven rail abrasion can be lessened, the service lives of both the wheel-set and the rail can be increased, and the maintenance and repairing cost can be decreased.

urban railway transit; rail; rail base slope; adjusting

2013-09-24；

：2013-10-18

左書藝(1972—)，男，工程師，2005年畢業于石家莊鐵道學院交通土建工程專業，E-mail：zuoshuyi@126.com。

1004-2954(2014)05-0021-04

U231+.2

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.05.006