大連快軌3 號(hào)線(xiàn)大修軌道設(shè)計(jì)

韓朝霞

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津300142）

1 引言

大連快軌3 號(hào)線(xiàn)自2003 年5 月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，由于運(yùn)營(yíng)公司只具備日常維護(hù)、小修及應(yīng)急搶修能力，自運(yùn)營(yíng)至今沒(méi)有條件對(duì)其進(jìn)行大修和全面養(yǎng)護(hù)。目前，線(xiàn)路維修項(xiàng)目已超出運(yùn)營(yíng)公司的維修能力，需聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)及施工單位對(duì)全線(xiàn)實(shí)施大修，確保運(yùn)營(yíng)安全。

2 工程概況

大連快軌3 號(hào)線(xiàn)此次大修線(xiàn)路全長(zhǎng)為48.9km，其中高架線(xiàn)長(zhǎng)16.84km，地面線(xiàn)長(zhǎng)30.87km，山嶺隧道長(zhǎng)1.123km，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h，車(chē)輛采用B 型車(chē)4 輛編組，接觸網(wǎng)供電。

正線(xiàn)及配線(xiàn)軌道概況：

1）鋼軌：采用50kg/m U71Mn 熱軋鋼軌，鋪設(shè)普通溫度應(yīng)力式無(wú)縫線(xiàn)路。

2）扣件：地面線(xiàn)和隧道內(nèi)碎石道床采用彈條Ⅰ型扣件；高架區(qū)間碎石道床地段采用彈條Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）；高架車(chē)站整體道床地段采用Ⅱ型軌道減振器扣件。

3）軌枕及道床：高架線(xiàn)、地面線(xiàn)、隧道內(nèi)采用Ⅱ型預(yù)應(yīng)力混凝土枕碎石道床；高架車(chē)站采用混凝土短軌枕整體道床。

4）道岔及道床：采用50kg/m 鋼軌9 號(hào)道岔（專(zhuān)線(xiàn)4141）及交叉渡線(xiàn)（專(zhuān)線(xiàn)7512），單開(kāi)道岔全長(zhǎng)28.848m，直向允許通過(guò)速度為100km/h，側(cè)向允許通過(guò)速度為30km/h。道岔采用木枕碎石道床。

3 軌道結(jié)構(gòu)維修設(shè)計(jì)

3.1 鋼軌

3.1.1 既有線(xiàn)鋼軌情況

3 號(hào)線(xiàn)鋼軌已出現(xiàn)不同程度的傷損：側(cè)磨、掉塊、擦傷、波磨、魚(yú)鱗紋等病害，尤其是小半徑曲線(xiàn)地段鋼軌磨耗嚴(yán)重。

分析原因主要為：（1）小半徑曲線(xiàn)地段鋼軌側(cè)磨超限嚴(yán)重；（2）車(chē)輪空轉(zhuǎn)、滑行等造成的鋼軌傷損；（3）鋼軌焊接工藝缺點(diǎn)導(dǎo)致鋼軌接頭連接結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)造成的鋼軌傷損；（4）小半徑曲線(xiàn)涂油造成掉塊現(xiàn)象加劇；（5）傷損輪對(duì)鋼軌造成的沖擊傷害。

3.1.2 鋼軌維修方案

全線(xiàn)共更換鋼軌22 處，其中有孔鋼軌158 根（均為高架線(xiàn)），無(wú)孔鋼軌266 根（其中高架線(xiàn)202 根，地面線(xiàn)64 根），經(jīng)統(tǒng)計(jì)換軌位置均為半徑不大于500m 的曲線(xiàn)地段。

3.2 道岔

3.2.1 既有線(xiàn)道岔情況

本次大修范圍全線(xiàn)共16 組單開(kāi)道岔和5 組交叉渡線(xiàn)，經(jīng)了解，折返站以及出入線(xiàn)與正線(xiàn)相連的3 組單開(kāi)道岔和3 組交叉渡線(xiàn)因使用頻率高，道岔鋼軌件磨耗嚴(yán)重，需整組更換該6 組道岔。

其他道岔雖未達(dá)到更換標(biāo)準(zhǔn)，但由于木枕經(jīng)年腐蝕作用傷損嚴(yán)重，個(gè)別地段用鐵絲緊固，嚴(yán)重威脅運(yùn)營(yíng)安全，急需更換。

3.2.2 道岔更換方案

隨著我國(guó)道岔研究和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的發(fā)展，既有3 號(hào)線(xiàn)的木岔枕、剛性扣件道岔目前已逐步退出歷史舞臺(tái)，因此，道岔整組更換的方案主要有2 個(gè)：

方案一：仍采用既有型號(hào)道岔，為降低木枕帶來(lái)的病害，木岔枕重新設(shè)計(jì)為混凝土岔枕，該方案從技術(shù)上可行，且保證了全線(xiàn)道岔型號(hào)的統(tǒng)一，有利于工務(wù)維修和備品備件，但是由于既有線(xiàn)道岔型號(hào)目前已基本停產(chǎn)，新建線(xiàn)路不再采用，因此，未來(lái)零部件的更換供貨困難[1]。

方案二：采用與該線(xiàn)原設(shè)計(jì)道岔號(hào)數(shù)相同，道岔a 值（道岔前長(zhǎng)）、b 值（道岔后長(zhǎng)）及總長(zhǎng)相同的混凝土枕50kg/m 鋼軌9 號(hào)道岔（CZ2209）及交叉渡線(xiàn)（CZ2210）；該方案考慮了技術(shù)升級(jí)，可保證全線(xiàn)道岔逐漸升級(jí)為現(xiàn)在成熟且常用的混凝土道岔，且技術(shù)可行，經(jīng)研究也存在一些問(wèn)題：（1）由于單開(kāi)道岔曲股長(zhǎng)度不同縮短176mm，曲股道岔后連接短軌需進(jìn)行調(diào)整；（2）道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備相同，但是安裝裝置不同，需信號(hào)專(zhuān)業(yè)配合調(diào)整；（3）增加全線(xiàn)道岔種類(lèi)及備品備件數(shù)量，增加了養(yǎng)護(hù)維修的難度[2]。

綜合考慮全線(xiàn)技術(shù)升級(jí)改造，逐步提升全線(xiàn)道岔水平和質(zhì)量，提高車(chē)輛過(guò)岔舒適性，且可實(shí)現(xiàn)解決此次大修需要更換道岔型號(hào)的問(wèn)題，最終采用方案二更換道岔。

3.3 扣件

3.3.1 既有線(xiàn)扣件情況

高架車(chē)站整體道床地段的扣件——Ⅱ型軌道減振器扣件，自運(yùn)營(yíng)至今未進(jìn)行過(guò)檢修，經(jīng)拆卸發(fā)現(xiàn)減振墊老化、減振性能降低。

部分彈條Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）橡膠墊板老化嚴(yán)重。

3.3.2 扣件更換方案

彈條Ⅰ型扣件和QGII 型扣件（小阻力）更換為原型號(hào)扣件。

3.4 軌枕

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，II 型預(yù)應(yīng)力混凝土枕存在不同程度的縱向和橫向裂紋、掉塊等傷損。

根據(jù)TG/GW 102—2019《普速鐵路線(xiàn)路修理規(guī)則》，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)共更換II 型預(yù)應(yīng)力混凝土枕8 000 根。更換軌枕型號(hào)仍為II 型預(yù)應(yīng)力混凝土枕。

3.5 碎石道床

3.5.1 有砟道床病害

道床病害主要包括：

1）橋梁與路基銜接位置，由于剛度變化，道砟壓碎；

2）軌枕連續(xù)失效地段，存在道砟板結(jié)嚴(yán)重的問(wèn)題（見(jiàn)圖1），使道床彈性降低。

圖1 道砟板結(jié)情況

3.5.2 更換道砟方案

經(jīng)研究本線(xiàn)更換道砟包括：

1）全線(xiàn)每個(gè)橋梁橋頭10m 范圍路基地段碎石道床更換道砟，其中二級(jí)道砟更換為一級(jí)道砟；

2）軌枕連續(xù)失效的道砟板結(jié)地段，道砟清篩。

3.6 無(wú)縫線(xiàn)路作業(yè)

由于該線(xiàn)全線(xiàn)為溫度應(yīng)力式普通無(wú)縫線(xiàn)路，無(wú)縫線(xiàn)路地段的各項(xiàng)作業(yè)需滿(mǎn)足無(wú)縫線(xiàn)路維修的作業(yè)軌溫及作業(yè)要求。

無(wú)縫線(xiàn)路施工前須搜集無(wú)縫線(xiàn)路實(shí)際鎖定軌溫資料，根據(jù)實(shí)際鎖定軌溫進(jìn)行作業(yè)。

無(wú)縫線(xiàn)路換軌, 其換軌作業(yè)軌溫要求在實(shí)際鎖定軌溫±10℃范圍內(nèi)，軌溫低于鎖定軌溫采用連入法，軌溫高于鎖定軌溫采用插入法。換軌須精確計(jì)算換軌長(zhǎng)度，如鋼軌有伸縮量，考慮拉壓鋼軌或臨時(shí)插入短軌。

更換軌枕及扣件應(yīng)采用隔二松一流水作業(yè)的方法，作業(yè)軌溫宜在實(shí)際鎖定軌溫±10℃范圍內(nèi)。

以單元軌節(jié)為單位安排作業(yè)，施工后需滿(mǎn)足相鄰單元軌節(jié)間的鎖定軌溫差應(yīng)不大于5℃，同一區(qū)間內(nèi)單元軌節(jié)的最高與最低鎖定軌溫差不大于10℃，左右兩股鋼軌鎖定軌溫差不大于5℃。

4 體會(huì)與建議

綜上所述，總結(jié)出以下體會(huì)和建議：

1）既有線(xiàn)大修需盡量保證在不間斷運(yùn)營(yíng)的條件下進(jìn)行，只有個(gè)別類(lèi)似整組更換道岔的情況須短時(shí)間停運(yùn)。因此，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，須在保證運(yùn)營(yíng)安全及減少對(duì)運(yùn)營(yíng)影響的前提下，考慮大修對(duì)既有線(xiàn)的影響。

2）應(yīng)充分重視與相關(guān)專(zhuān)業(yè)的配合，這是既有線(xiàn)改造設(shè)計(jì)較易忽視的地方。由于已運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路經(jīng)歷了設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中維修等多個(gè)階段，各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)情況復(fù)雜，不了解相關(guān)專(zhuān)業(yè)的狀態(tài)，不及時(shí)反饋對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的影響，容易造成安全隱患。本次大修軌道主要涉及的專(zhuān)業(yè)包括：線(xiàn)路、橋梁、信號(hào)、供電、站臺(tái)門(mén)等。

3）涉及產(chǎn)品改造時(shí)，應(yīng)充分了解既有產(chǎn)品的類(lèi)型，軌道產(chǎn)品更換時(shí)，在滿(mǎn)足既有線(xiàn)的安裝條件下，應(yīng)具有一定的前瞻性，考慮到產(chǎn)品未來(lái)的技術(shù)升級(jí)，提升整條線(xiàn)的軌道技術(shù)水平。

4）無(wú)縫線(xiàn)路軌道大修時(shí)，受城市軌道交通運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)、密度大以及運(yùn)營(yíng)單位維修能力限制，一般很少進(jìn)行應(yīng)力放散，因此，線(xiàn)路大修應(yīng)盡量考慮全線(xiàn)無(wú)縫線(xiàn)路應(yīng)力放散及鎖定，尤其是高架線(xiàn)。

目前，3 號(hào)線(xiàn)軌道維修正在穩(wěn)步進(jìn)行，通過(guò)此次維修改造，可提高全線(xiàn)軌道技術(shù)水平，提高運(yùn)營(yíng)安全性和舒適性。國(guó)內(nèi)城市軌道交通軌道大修改造設(shè)計(jì)案例較少，本文可為其他城市軌道交通項(xiàng)目的軌道維修及改造設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。