運營地鐵高架線路拆除道岔及調節器技術方案研究

顏樂

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司線路站場設計研究院，湖北武漢 430063）

1 工程背景

1.1 工程概況

武漢軌道交通1 號線一期工程已于2004 年通車運營，全線均為高架線路，采用B 型車4 輛編組，供電方式為DC1500V 接觸軌供電，信號設備采用交叉感應電纜環線。循禮門站—大智路站區間設1 條故障列車待避線及2 條安全線，有8 組道岔和8 組伸縮調節器，道岔前后均為平坡，橋梁均為跨度25m 或30m 的簡支梁，如圖1 所示。

圖1 既有線路配線圖

在不中斷行車的情況下，利用天窗時間拆除位于正線的4 組單開道岔及道岔前后的8 組伸縮調節器，同時拆除之間的區間鋼軌，左右線長度共計約660m，拆除后換鋪區間鋼軌和扣件，滿足列車正線貫通運營的要求，如圖2 所示。

圖2 拆除范圍示意圖

1.2 既有線軌道技術標準

鋼軌：采用U75V、60kg/m 鋼軌。

扣件：普通地段采用WJ-2 型扣件，扣件高度為33mm，軌底坡為1∶40；道岔區扣件高度為33mm，無軌底坡；伸縮調節器區扣件高度為31mm，軌底坡為1∶40。

道岔：60kg/m 鋼軌9 號道岔（研線0109），長度為29.569m。

伸縮調節器：單向60kg/m 伸縮調節器（研線TF9919），長度為12.5m。

道床：短軌枕式整體道床。

軌枕鋪設間距：道岔區及伸縮調節器區域為600mm，非道岔區為625mm。

軌道結構高度為540mm。

無縫線路：道岔前后均設置伸縮調節器，并采用插入短軌進行聯接[1]；區間無縫線路設計鎖定軌溫為20±4℃[2]。

2 改造方案

2.1 鋼軌及接頭

為與既有軌道設備標準相匹配，拆除范圍內的鋼軌采用同型鋼軌更換，定尺長為25m。改造后的線路均鋪設無縫線路，鋼軌接頭采用鋁熱焊[3]。

2.2 扣件

2.2.1 普通地段用扣件

武漢軌道交通1 號線一期工程普通地段（不含道岔及伸縮調節器范圍）鋪設WJ-2 型扣件，WJ-2A 型扣件為WJ-2 型扣件的升級優化產品，兩種扣件的釘孔距和高度相同[4]。因此，改造后的扣件采用WJ-2A型扣件，便于與既有線的扣件通用，可利用天窗時間進行更換[5]。

2.2.2 道岔及伸縮調節器地段用扣件

既有的道岔和伸縮調節器扣件釘孔位沿著軌枕中心線布置，即直列式布置。而普通的WJ-2A 型扣件釘孔位沿著軌枕對角線布置，即錯列式布置，如圖3所示。

圖3 WJ-2A 型扣件釘孔位：錯列式布置（單位：mm）

兩種布置方式的釘孔位完全不同，如果直接換鋪，需要大量重新鉆孔，且鉆孔位置位于混凝土軌枕的邊緣，保護層厚度不滿足規范要求。因此，采用充分利用既有扣件釘孔位的方案，即將WJ-2A 型扣件釘孔位由錯列式布置優化為直列式布置，如圖4 所示。

圖4 優化后的WJ-2A 型扣件釘孔位：直列式布置（單位：mm）

當優化的WJ-2A 型扣件釘孔距為382mm 時，可充分利用既有道岔及伸縮調節器區域內的釘孔位。除釘孔距不同，優化后的WJ-2A 型扣件大部分技術性能與優化前的WJ-2A 型扣件相同。調節器區域扣件高度為31mm，可利用扣件調高實現與區間扣件高度一致。

2.2.3 拆除道岔過渡扣件

因不中斷運營，只能利用天窗時間進行改造[6]，而在同一個天窗時間內完成大部分扣件螺栓孔的定位及塑料套管的植入，施工難度較大。因此，需要特別設計一種與既有軌枕釘孔位一致的道岔過渡扣件，這也是改造工程的重難點設計部分，該設計可以大大減少施工難度和施工時間[7]。

待道岔過渡扣件全部安裝完成后，依次換鋪設置1∶40 軌底坡的軌下墊板。最后，按照每相隔三個軌枕施工一個軌枕（簡稱“隔三換一”）的原則，依次將過渡扣件換成優化后的WJ-2A 型扣件。

2.3 軌枕及道床

此次改造不更換軌枕，只對岔區及伸縮調節器區域的軌枕重新鉆孔植入套管。當道岔區域內的過渡扣件全部鋪設完成后，利用天窗時間拆除道岔過渡扣件并鉆孔，鉆孔直徑不小于70mm，鉆孔深度為160mm，利用植筋膠將新的塑料套管植入孔芯。扣件拆除后留下的廢棄套管孔洞均用快硬性無收縮樹脂砂漿進行填充。

2.4 無縫線路

拆除改造期間，需將換鋪區間暫時形成有縫線路，滿足第二天列車的正常運營要求；待新鋼軌及扣件全部換鋪完畢后，利用天窗時間將軌端的眼孔用鋸軌機鋸開，對軌頭進行打磨后再采用鋁熱焊焊接鋼軌，重新恢復無縫線路。

改造后的無縫線路設計鎖定軌溫與既有線路保持一致，為22±5℃[8]。

3 接口處理

第一，改造施工前，應對施工線路進行現場測量，以確定設計軌頂標高。同時，將既有基標控制樁引測到線路的兩側橋梁擋墻上，作為改造施工的控制點。

第二，施工前，應對既有管線和設備特別是軌旁設備情況進行現場調查，并向相關部門報備。施工中應請示運營公司相關部門、通信、供電等專業并做好管線、設備的防護工作，對于需要拆改的管線、設備，應配合做好拆除、記錄及原樣恢復工作。

第三，本文僅對軌道改造方案進行探討，實際施工中，應配合做好信號設備的改造工作。

第四，改造期間，若軌面高度發生抬高，應在接觸軌支架下增設一塊鋼墊板，鋼墊板的厚度和軌面抬高數值一致。在增設鋼墊板后要復測軌面至接觸軌下底面的高度以及軌面內緣至接觸軌中心線的距離，控制好施工誤差。

第五，改造期間，應加強對高架區間環網電纜的防護，采用遮護等方式避免對環網電纜造成損害。可臨時拆除區間的均回流電纜，待改造施工完成后進行恢復。

4 施工步驟

4.1 第一階段：施工前準備

調查既有線路情況，細化施工組織方案、材料進場方案，做好施工安全培訓、技術交底等準備工作。

4.2 第二階段：施工基礎作業

利用天窗時間進行施工基礎作業，主要內容包括：一是施工機具、材料進場；二是對施工范圍進行測量定位；三是拆除既有道岔、調節器區域的扣件，安裝過渡扣件；四是對新的扣件進行定位并鉆孔；五是根據施工作業范圍進行配軌。

4.3 第三階段：按照“隔三換一”的原則完成道岔和調節器拆除與安裝

此階段利用天窗時間進行封鎖施工作業。主要內容包括：一是在即將施工的軌枕前后安裝絕緣軌距拉桿；二是拆除道岔過渡扣件并鉆孔；三是利用植筋膠將新的塑料套管植入孔芯；四是將廢棄套管孔洞用快硬性無收縮樹脂砂漿填充；五是安裝新的墊板和扣件；六是采用鋁熱焊重新恢復無縫線路[9]。

4.4 第四階段：線路精調，恢復軌旁設備等

對線路進行精調、順坡，整理軌道狀態，并恢復軌旁設備[10]。

5 注意事項

一是施工前應配合相關部門做好既有管線和設備的實地調查與保護工作。

二是受既有軌道存在施工偏差的影響，施工單位應提前對改造區域軌枕的布置及軌枕上的螺栓孔位進行測量放樣，以核對現場和設計圖紙的差異。

三是施工時，對既有設施、設備進行防護和監測，若發現異常則立刻停工進行加固處理，一旦發生損壞，則及時組織搶修。

四是施工期間，施工地段按限速25km/h 通行。

五是為加強運營線路的軌道平順性，按照“隔三換一”的原則換鋪WJ-2A 型扣件的過程中，應及時在其前后安裝絕緣軌距拉桿。

六是為降低既有線改造施工風險和保證天窗時間內道岔改造工作的順利實施，建議在避難線上進行道岔過渡墊板的線外（非正線）組裝和拆卸試驗、改造施工方案的整體試驗。

6 結語

我國城市軌道交通發展迅速，其運營間隔時間短、行車密度大，隨著時間的推移，越來越多的既有線路需進行軌道改造或維修。在既有線改造項目實施過程中，設計與施工應貫徹安全第一的原則，做好周密細致的設計和施工組織方案，在不中斷運營的前提下，確保工程的可實施性。重點做好“拆除既有道岔及伸縮調節器，原位換鋪區間鋼軌及過渡扣件，逐一換鋪WJ-2A 型扣件，鋼軌焊接成無縫線路”這一施工流程，在保障安全的前提下提高施工效率，進而為我國城市軌道交通的發展提供助力。