地鐵鋼彈簧浮置板減振道床存在的缺陷及設計優化

劉建利

（西安市地下鐵道有限責任公司，陜西 西安 710016）

鋼彈簧浮置板道床在城市地鐵軌道中的主要作用是為了減小振動、降低噪聲，有效減少地鐵車輛在行駛中對敏感建筑物如：音樂廳、歌劇院、醫院、實驗室、居民住宅區及城墻文物等的振動影響，對車輛行駛引起的軌道振動波起到調頻濾波的作用。目前鋼彈簧浮置板道床是國內減振效果最好的措施之一，減振效果約12dB。在西安鐵路二號線的使用中也收到了良好的效果，但在日常地鐵的檢查、維修、應急演練中發現，這種浮置板結構不便于對傷損鋼軌的更換和維修，并且存在部分應急的安全隱患。

1 鋼彈簧浮置板道床的工作原理

鋼彈簧浮置板道床結構是由德國引進的一種新型特殊減振軌道結構形式，主要由鋼筋混凝土道床板、鋼彈簧、隔振器、鋼軌、扣件等組成。其基本原理是將軌道固定在具有一定質量和剛度的鋼筋混凝土道床板平臺上，平臺再放在由柔性彈簧組成的頻率遠低于激振頻率的線性隔振器上，質量平臺可提供足夠的慣性質量來抵消車輛產生的動荷載，只有靜載和少量殘余動荷載通過彈簧傳到基礎，同時隔振器還有進行調諧、濾波、吸收能量等作用，從而減少振動傳入基礎，達到隔振減振的目的，降低噪聲的產生，從而降低對周圍敏感點的影響。詳見圖1。

圖1 鋼彈簧浮置板結構圖

西安地鐵二號線浮置板道床軌道采用60kg/m、U71Mn/25m標準鋼軌焊連為區間無縫線路，正線線路最小曲線半徑350m，最大超高120mm，扣件為DTⅥ-2 型扣件。道床采用的隔振器為內置式鋼彈簧阻尼式隔振器，隔振器間距800mm、 外套筒直徑350mm。浮置板上表面設置2%的排水坡，浮置板面到基底水溝設置有斜向排水管；對于鋼彈簧浮置板從上游的來水，其排向浮置板基底水溝，通過基底水溝排向下游，鋼彈簧浮置板道床基底水溝內的積水，通過在下游普通道床地段設置坡度差逐步將水引到正常的道床水溝，匯入地鐵車站或區間的排水設施排走，保證鋼彈簧浮置板道床的正常工作。詳見圖2。

圖2 鋼彈簧浮置板道床橫斷面圖

2 道床養護中發現的問題及潛在的安全隱患

在對鋼彈簧浮置板軌道的日常維護中，發現目前的鋼彈簧浮置板道床設計存在一定的缺陷或問題，可能會對運營產生潛在的安全隱患，建議在今后的設計中不斷進行優化。

2.1 道床面承軌槽空間狹小。造成鋸斷鋼軌和軌腰鉆孔的作業空間狹小，急救器、小型液壓起道機等機械無法放入，直接影響鋼軌的置換、焊縫重傷的處理、鋼軌折斷時的搶修。軌底與承軌槽道床面間距僅為46mm，如果巡檢中發現鋼軌重傷或者其他問題時，需要在有限的搶修時間內完成鋼軌急救器的安裝和臨時對鋼軌的加固。

2.2 鋼彈簧浮置板道床上的尼龍套管是在浮置板的板體里預埋的，因現場施工條件及技術有限，不能準確定位，容易造成傾斜或軌底坡偏大等問題。

2.3 鋼彈簧隔振器蓋板頂部距離鋼軌底部僅有46mm 的間隙，存在部分設備安全隱患。隔振器鋼蓋板是用螺栓與內筒體連接，但在長期的運營下，容易造成蓋板螺栓松動、脫落等，將會導致鋼軌與隔振器套筒發生接觸，造成鋼軌爍燒。

2.4 浮置板道床排水缺陷。在設計中，基底中間設置直徑為200mm 的排水溝，由于排水溝的斷面在施工過程中存在差異，以及施工中遺留有垃圾、長期流水殘留的水垢等，導致排水系統不暢的情況時有發生，中心排水溝上方道床面設置的觀察孔又難以進行疏通作業，直接影響道床排水。當浮置板軌道處于線路的下坡段時，隧道沖洗作業所產生的污水將淤塞排水孔，或浮置板兩端沉砂池的水篦子松動、缺失，水篦子處雜物太多導致積水，會長期浸泡鋼彈簧隔振器，對道床結構造成損壞。

2.5 鋼彈簧浮置板軌道末端道床處的排水反坡由于坡度設置及施工等原因無法自行流入區間集水井。

2.6 浮置板中心設置的觀測孔、排水溝，在曲線地段存在嚴重積水問題，目前沒有合適的方法進行水溝沉積物的清理。

2.7 部分盾構地段因為施工原因造成隧道產生不規律的扭曲或者隧道太高，會影響鋼彈簧浮置板的鋪設，降低減振降噪的效果。

2.8 鋼彈簧浮置板為了增大自身的配重采用大量的鋼筋，對道床板混凝土的澆筑造成影響，尤其是兩側的翼板較薄，鋼筋比較密，影響振搗的密實度。

2.9 鋼彈簧浮置板對測量放樣及施工誤差的精度要求比較高，而現場施工管理及技術均不理想，嚴重影響質量把關，存在一定的安全隱患。

3 設計優化建議

為了徹底解決以上問題，需要從源頭上優化設計方案，為軌道道床的長期維修養護創造良好條件，特意提出以下建議方案。

3.1 調整隔振器位置。盡可能將其移至鋼軌外側，從根本上消除隔振器與鋼軌接觸的隱患，在矩形斷面隧道中把隔振器置于道床軌枕的外側。

3.2 建議采用170mm 厚的薄型預制短軌枕方案，以盡量減小對浮置道床的整體性造成不良影響，確保浮置板縱向鋼筋全部直通布置，在最大限度地提高了浮置板縱向剛度和抗彎強度的同時，大幅度減低鋼筋施工的勞動強度，有效提高浮置板預制作業效率；同時保證扣件尼龍套管的精確定位。

3.3 降低隔振器筒體的高度。在保證減振效果的前提下，將隔振器筒體高度做適當減低處理，使其位置向線路的外側偏移，同時建議在隔振桶上部增加絕緣橡膠墊，消除燒傷鋼軌的隱患。

3.4 優化浮置板道床橫斷面尺寸。可采用中間不加凸臺減振浮置板，解決鋼軌重傷或折斷時的鋸軌和鉆孔問題。實際維修中，目前仍采取抬高傷損處上下股鋼軌進行應急處理，前后順坡加裝急救設備的處理方式。

3.5 綜合考慮區間排水問題。一是優化道床底部中心水溝的斷面截面積。二是在浮置板道床與下游的普通整體道床連接處設置沉沙池。三是及時清理疏通排水系統，清除堵塞異物。四是建議在浮置板道床末端設區間積水坑，通過廢水泵房排除。五是在下水端排水溝處設置排水反坡進行過渡，以使鋼彈簧浮置板減振道床地段排水暢通。

3.6 優化疏通方法，建議在設計過程中采取切實可行的疏通辦法，同時縮小觀察孔的距離。

3.7 建議在浮置板設計中適當增加設計的靈活性，針對不同工況及隧道斷面形式采取不同的優化設計，增加浮置板的使用度。

3.8 優化浮置板的結構自重，盡可能地采用地鐵施工中同類型的鋼筋型號，增加鋼筋間距，提高混凝土的密實度，增強浮置板的整體性。

3.9 對浮置板的施工建議由廠家的專業人員來測量放樣、現場的指導施工及相配套的后期養護維修指導。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵路線路修理規則[S].2011.

[2]GB10070－88，城市區域環境振動標準[S].

[3]隔而固（青島）振動控制有限公司.鋼彈簧浮置板道床檢修維護技術手冊[S].2013.