广佛线后通段轨道工程设计应用探讨
论文作者:同为论文网 论文来源:caogentz.com 发布时间:2017年02月22日


1工程概况    

珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线是国内第一条跨越两个城市的全地下城际快速轨道交通线路,线路西起佛山市魁奇路,东达广州市沥洛,全长犯km,其中首通段已于201011月通车运营。后通段为广州境内的西朗至沥洛段,全长11. 6 km,西朗至燕岗段于201512月正式通车。    

广佛线后通段最高设计行车速度为80 km/h,车辆采用B型车,4辆编组,采用接触网供电。正线及辅助线采用60 kg/m钢轨、弹性分开式扣件、整体道床,道岔采用9号道岔。

2轨道结构选型

2. 1扣件选型    

本工程扣件选型主要考虑3个方面:一是扣件的通用性;二是对小半径曲线、大坡道地段的适应性;三是便于养护维修。弹条111型分开式扣件采用国铁111型弹条,扣压力大,零部件少,养护维修量小,尤其在小半径曲线、大坡道地段,可提高轨道横向稳定性,增加轨道纵向防爬阻力,在广州地铁有广泛应用。单边轨距调距量可达一14++ 12 mm,利于养护维修。沙园站站台板及屏蔽门存在超限问题,最大侵限13 mm,考虑轨道扣件设计调整裕量、现场施工情况及运营养护维修要求等因素,通过轨道扣件使轨道中心线向外调整8 mm,最终满足了限界要求。

2. 2轨枕选型    

本工程采用长枕埋入式整体道床,轨道整体性能好,施工精度高,有利于保持轨道几何状态,提高轨道结构稳定性[z},同时设置双侧水沟可使轨道中心无障碍逃生与救援的主通道,更便于人员疏散和结构渗漏水排放〕如图1所示〕

3轨道减振设计

3. 1双层非线性减振扣件    

本工程采用的双层非线性减振扣件为分离式结构设计,通过设计双层非线性弹性垫板系统,以降低系统刚度和提高结构阻尼来控制二次噪声与振动,上、下铁垫板通过缓冲尼龙套自锁,铸件与橡胶垫板之间不用硫化粘接,胶垫更换后铁垫板仍可继续使用,降低了产品全寿命成本。经5号线、6号线、3号线北延线及广佛线的广泛使用,无论是施工还是维护均累积了大量的经验,且减振效果较好

3. 2梯形轨枕轨道    

梯形轨枕由2片预制预应力混凝土纵梁通过钢管连接组成框架式轨道板,能满足较大减振范围的不同要求(510 dB ),本工程在线路正下穿和振动超标量,6 dB地段采用梯形轨枕轨道。    

根据《浮置板轨道技术规范》( CJJ/T 191-2012),在列车额定荷载作用下钢轨的最大垂向位移不应大于4 mm,梯形轨枕自身最大垂向位移不应大于3 mm。本工程梯形轨枕的设计将底部减振垫进行了优化布置,在端部增设宽80 mm的减振垫,以弥补端部支承刚度的不足。优化后的减振垫布置方案在列车移动荷载作用下,钢轨及梯形轨枕的动态下沉值较均匀,最大下沉量为2. 89 mm,行车平稳性及安全性优于传统布置方案   

针对R}500 m曲线地段,为减少梯形轨枕“以直代曲”时扣件偏移量和调高量,将梯形轨枕的长度由5. 9 m缩短至3. 5 m,但联结钢管和侧面横向缓冲垫的数量不变,从而加强了梯形轨枕的框架整体性。见图2。    

之前的梯形轨枕侧面缓冲垫在所有地段均采用的是刚度较低的聚氨醋发泡垫板。为减少小半径曲线梯形轨枕的横向动态变形,将缓冲垫的刚度提高至45kN/mm,提高梯形轨枕结构的横向稳定性  

20165月,广州地铁组织相关单位对铺设的梯形轨枕进行振动测试,对比测试实车运行条件下梯形轨枕振动特性及传递规律,验证其减振性能。在梯形轨枕轨道的区间选取3个测试断面,包括2个直线断面和1个曲线断面,在其他轨道区间选取工况基本一致的3个测试断面。测试结果显示,同等条件下设置梯形轨枕的地段传递到隧道壁和地表振动相对于普通地段减少1014 dB,且运营至今未发现波磨现象。    

梯形轨枕轨道与普通整体道床轨道间的刚度过渡段通过加密与其他普通道床相邻的2块梯形轨枕的减振垫来实现。过渡段部分的钢轨垂向位移值最大为1. 806 mm,车体最大垂向加速度值0. 090 m/sZ,轮轨力和轮重减载率均满足指标要求   

梯形轨枕轨道道床范围排水采用中心水沟,梯形轨枕道床与普通道床连接处,在普通道床段内进行过渡,要求水沟过渡段不能出现反坡,以保证线路排水通畅〕见图3

3. 3合成轨枕道岔    

合成轨枕是用玻璃长纤维强化的发泡聚氨脂成型的轨枕,具有整体性和施工灵活性,能在施工过程中较好地保持道岔的几何形位,改善尖轨、基本轨受力状态,提高行车平稳性[A1,在广州既有运营线采用合成轨枕运行良好。    

本工程初期运营时沥洛站折返线附近房屋距离线路中心线lOm左右范围,远期规划在该处线路上方距左右线中心线25 m以内区域无建筑。由于合成轨枕弹性优于混凝土短轨枕,隧道壁Z振级可降低约3(}B,采用合成轨枕方案有利于消除初期运营阶段的振动影响。

4其他轨道相关技术应用

4. 1轨道基础控制网(1一表3)    

本工程首次将轨道基础控制网(CP }I)引入广州地铁建设中,并结合城市轨道交通的特点进行优化改进,应用到整体道床轨道精调、轨道精密检测、运营阶段沉降监测与轨道平顺性检测等,在轨道工程“设计、施工、验收、运营”各个不同阶段对轨道提供高精度的统一控制基准,并通过采用先进的仪器设备和技术手段进行测量与控制,使轨道的相对精度达到毫米级,实现轨道的高平顺性与高稳定性,同时可改善地铁运营过程的振动、噪声等问题,提高乘客乘坐的舒适度。

4. 2埋入式端子和道床电阻测试    

广州既有线采用的扁铜端子容易被盗或丢失或连接电缆因现场施工工艺问题而断开,隧道和车站钢轨易受杂散电流腐蚀并导致杂散电流外泄,可能对地铁附近的金属管道产生腐蚀危害。    

广佛线采用防盗性、现场安装方便、防腐蚀性好的埋入式端子,并增加对杂散端子及道床钢筋收集网的整体电气通路检查环节来避免上述问题。埋入式端子安装见图4,防迷流端子方案技术经济性对比见表4}

4. 3  BIM技术应用    

建筑信息模型(简称BIM)研究对象是建筑物,是一种提高管理效率的技术[0。本工程将BIM技术提前应用到轨道施工阶段的碰撞检查、虚拟施工、进度管理、材料管理、运维管理等,从而更好地指导施工,为施工企业降低施工风险与运营成本。例如,梯形轨枕范围设置中心水沟盖板,设计图中盖板距轨枕内侧为10 mm。通过BIM模型碰撞检查,发现小半径曲线地段轨枕衔接错台处,水沟盖板不能放在正常位置,及时更改了盖板尺寸,避免不必要的损失〕见图5、图6    

轨行区设备安装多以轨面和线路中线为基准,轨道BIM模型中除连续铺设的轨道部件和道床外,还需要附加线路里程、方向、高程和各专业接口位置等信息,模型里的附加信息是建模的难点。目前铁路行业的BIM技术水平还不能完全替代传统的设计、管理方案,需要对软件程序进行大量的开发和研究,使轨道BIM模型所能附带的信息更加全面,轨道工程真正实现土建和机电系统间的纽带作用

5结语    

根据工程特点采取合理的轨道结构型式,对梯形轨枕道床设计进行优化,此段线路至今已安全运营一年多,轨道结构状态良好,并经现场振动性能测试结果验证,轨道减振措施可满足沿线敏感建筑的振动防护要求。    

此外,本工程引入高铁和建筑行业新技术,在应用过程中仍存在一些问题,如地铁工程中存在的沉降、变形,作业空间狭小,线路平纵断面等技术标准和高铁差异大等问题,不能充分发挥轨道基础控制网高精度的优势,今后还需进一步研究和改进技术方案和应用软件


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