地鐵隧道無砟軌道上拱整治技術措施

徐建明

摘 要：地鐵隧道結構隆起造成無砟軌道軌道幾何尺寸異常，超出軌道扣件設計調整量。通過調整線路設計坡度、設計大調高特殊扣件、調整軌道軌面標高等措施，解決地鐵運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、切實可行的地鐵隧道隆起、無砟軌道上拱整治技術和方法，以完善地鐵線路軌道養護維修技術。

關鍵詞：地鐵;無砟軌道;上拱;整治

中圖分類號：U216

隨著地鐵運營線路長度的不斷增加，隧道結構隆起問題日益凸顯，造成的無砟軌道不平順只能采用調高扣件本身的方式加以整治，超出扣件調整量后只能限速，嚴重影響地鐵線路的運營。本文以運營地鐵隧道隆起、無砟軌道上拱為研究對象，探索運營地鐵隧道隆起、無砟軌道上拱、軌道幾何尺寸超限整治技術措施，以恢復軌道結構，實現無砟軌道上拱的徹底整治。

1 無砟軌道上拱概況

某城市地鐵區間右線DK9+173.49處因外界地層地下水水壓作用出現隧道結構隆起的現象，無砟軌道最大上拱達65 mm，遠大于地鐵運營的安全行車標準，運營部門立即組織緊急搶修，并使列車限速5 km/h運行。經相關專業對隧道結構采取排水泄壓、注漿加固等技術措施后，監測結果顯示上拱部位隧道結構沉降已經趨于穩定，軌道幾何尺寸得到較大的改善，但離正常運營行車標準還有一定的差距，列車運營速度仍限制在15 km/h，嚴重影響地鐵運營。

軌道軌面標高測量顯示，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處相對設計標高上拱30.6 mm，右股鋼軌DK9+173.49處相對設計標高上拱58.8 mm，見圖1。為了使軌道滿足規范要求，需要對軌道線路坡度進行調整。

2 上拱整治原則

（1）軌道上拱整治須在運營期間利用天窗期進行，不得中斷地鐵運營。

（2）軌道上拱整治須與接觸網調整同時組織實施。以保證調整后接觸網凈空滿足要求。

（3）軌道上拱整治應滿足GB 50157-2013《地鐵設計規范》6.3.1條“區間隧道內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差等于或者大于2‰時應設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，每條鋼軌的超高最大順坡率不得大于1.5‰”等要求。

（4）根據軌道扣件設計圖，通過調整鐵墊板厚度達到軌道上拱整治要求。

3 整治技術措施

3.1 軌道線路調坡

3.1.1 軌道中心線調坡

隧道隆起段DK9+163.49～DK9+183.49線路位于原設計縱坡坡度3.054‰（坡長806.801m）內。根據軌道上拱測量結果，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處設置1個變坡點，對軌道中心線進行調坡處理，最大上拱處軌道中心線比原設計調高58.8mm，并向兩端各設置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‰（調整前為3.2‰），緩和曲線段2.6‰（調整前為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處經順坡后比原設計值調高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再調高28.2mm與右股鋼軌保持一致，并按鋼軌順坡率原則向兩側各順坡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‰（調整前為3.2‰），緩和曲線段4.25‰（調整前為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‰（調整前為3.054‰）。左股鋼軌順坡示意圖見圖4。

經軌道中心線調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 軌道扣件調整

區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，根據軌道線路中心線調坡后的高程測量數據，左右股鋼軌要調整到一個相對應標高。右股鋼軌最高點保持現狀不變，左股鋼軌最高點則應調高28.2 mm。此時右股鋼軌最不利點最大調高56 mm，左股鋼軌最不利點最大調高55 mm。

根據以上數據，左右股鋼軌的調高量已超過軌道扣件本身的設計允許調高量，這會對軌道扣件的穩定性和安全性有較大影響。為了保證大調高特殊扣件結構滿足軌道結構的穩定性和安全性要求，并便于后期的養護和維修，軌道扣件調整及優化設計建議如下。

（1）綜合考慮軌道扣件結構的強度、穩定性和通用性，以及鋪設和養護維修的便利性，建議維持原有扣件結構基本不變，并采用不同厚度鐵墊板和調高墊板進行鋼軌順坡，實現軌道整體調高和整平。

（2）對現有DTVI 2型扣件進行優化設計，針對具體工況，并考慮運營維修的調整量，開展專項大調高特殊扣件設計及疲勞試驗，以保證行車安全。

（3）考慮軌底坡、軌距影響，預留軌道扣件更大的調高余量。

（4）跟蹤觀測軌道幾何尺寸變化，優化調整軌道線路平、縱斷面線型。

（5）盡量減少大調高特殊扣件鐵墊板的種類，方便運營維護管理。

（6）調整量為0～20 mm時，采用原扣件進行調高;調整量為20～70 mm時，為提高扣件的整體穩定性，應優化鐵墊板型式設計，將鐵墊板設計寬度增加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一個等級。根據不同的調高量選擇不同厚度的鐵墊板，同時通過在鐵墊板下增設調高墊板來滿足調整量要求。

（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，以及軌道扣件調高后對軌距的影響（扣件調高量每增加10 mm，單邊軌距將減小0.25 mm），將鐵墊板螺栓孔加長5 mm變為橢圓孔，使軌距可做調整。

（8）為保證軌道扣件靜剛度不變，應將扣件鐵墊板下橡膠墊板和調高墊板的寬度相應增加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構的穩定性。

（10）為保證扣件配件的通用性與整體彈性，應保持扣件類型與既有扣件一致。

4 結論及建議

（1）經過對地鐵隧道無砟軌道上拱段采取調整軌道線路坡度、鋼軌順坡、更換大調高特殊扣件、增設調高墊板等整治措施后，列車于2017年12月恢復至設計行車速度運行，并正常運行長達1 年。經工務部門對軌道上拱段的檢查，未發現任何異常情況，說明整治效果顯著，達到了工程預期效果。

（2）無砟軌道上拱對地鐵運營產生重大影響，且涉及專業多、搶修組織復雜、施工難度大、搶修時間緊，應系統考慮地鐵運營、施工組織，科學制定軌道上拱搶修整治方案，快速高效地組織搶修，確保盡快恢復地鐵運營。

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收稿日期 2019-09-12

責任編輯 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