鋼彈簧浮置板檢修技術手冊

1、鋼彈簧浮置板道床檢修維護技術手冊V.01 鋼彈簧浮置板道床減振系統(tǒng)檢修維護技術手冊 隔而固（青島）振動控制有限公司中國 青島 266071鋼彈簧浮置板道床檢修維護技術手冊第一部分 鋼彈簧浮置板道床簡介第 1 節(jié) 鋼彈簧浮置板道床簡介 鋼彈簧浮置板軌道結構是一種新型的特殊減振軌道結構形式，由道床板、鋼彈簧隔振器、剪力鉸、密封條、水平限位裝置、鋼軌與扣件等組成。它將具有一定質量和剛度的混凝土道床板置于鋼彈簧隔振器上，構成質量彈簧隔振系統(tǒng)。其基本原理就是在軌道和基礎間插入一固有頻率遠低于激振頻率的線性隔振器，借以減少傳入基礎的振動量，是減小向下部結構傳振和傳聲的最有效方法。彈簧-質量-道床隔振系統(tǒng)的

2、隔振作用的有效性，主要取決于道床的質量、彈簧的剛度及相互作用。經(jīng)過鋼彈簧浮置板到床的隔離，列車產(chǎn)生的強大振動只有極少量會傳遞到下部結構，對下部結構和周圍環(huán)境起到很好的保護作用。鋼彈簧浮置板系統(tǒng)頻率低（一般48Hz），隔振效率高（一般2040dB），主要應用于要求高、對振動比較敏感的路段,如音樂廳、歌劇院、醫(yī)院、市政廳、會議中心、博物館、高檔物業(yè)和旅館等。鋼彈簧浮置板技術幾乎可用于各種軌道交通線路，包括：有軌電車、輕軌、地鐵、城際鐵路、高速客運專線等。鋼彈簧浮置板隔振系統(tǒng)是隔而固公司的專利技術，在國內城市軌道交通線路已經(jīng)有了很多的應用業(yè)績，經(jīng)過應用實踐證明，該系統(tǒng)具有以下明顯的特點：隔振效果好，

3、達2540分貝以上；系統(tǒng)固有頻率在 48 Hz；彈簧隔振器壽命長，設計壽命50年；同時具有三維彈性，水平方向位移小，無需附加限位裝置；施工簡單，可現(xiàn)場澆注；檢查或更換彈簧十分方便，不用拆卸鋼軌，不影響地鐵運行；基礎沉降造成的高度變化可以方便快速地進行調整（通過增減調平鋼板實現(xiàn)）。1、道床板每塊道床板長度一般情況在30m左右，厚度在300mm-500mm之間，由C40混凝土和HRB400級鋼筋一次性澆注而成，有良好的整體性。 道床板的斷面形式根據(jù)其所處工況的不同，是有所區(qū)別的。高架橋上或地鐵車站內的浮置板道床斷面是如圖（1）的形式，盾構、暗挖等隧道內，多為如圖（2）、（3）、（4）的形式。 高架

4、橋上浮置板斷面形式（1）隧道內浮置板斷面形式（2）隧道內浮置板斷面形式（3）隧道內浮置板斷面形式（4）2、鋼彈簧隔振器鋼彈簧隔振器由外套筒、內套筒和調平鋼板等部件構成。外套筒與浮置板結構澆筑為一個整體，內套筒內有鋼彈簧和專用阻尼材料。鋼彈簧采用磨皮工藝，以保證表面質量及尺寸精度，彈簧表面噴涂一層厚70m的環(huán)氧樹脂，應經(jīng)過噴丸、磷酸鹽處理、裂紋檢查。套筒經(jīng)雙層熱浸鍍鋅，其關鍵部件、彈簧設計壽命及阻尼老化壽命大于50年。鋼彈簧按螺旋彈簧疲勞試驗規(guī)范GB/T16947標準經(jīng)過300萬次循環(huán)載荷作用后，內、外彈簧無斷裂和任何裂紋。隔振器內套筒使用的粘滯阻尼材料是隔而固集團公司的專有技術，保證隔振器在5

5、00Hz以下無共振區(qū)，動態(tài)剛度等于靜態(tài)剛度。溫度在+80和-40之間，隔振器在額定載荷下能正常工作，阻尼材料的性能不會發(fā)生永久性變化。 隔振器外套筒 隔振器內套筒 調平鋼板 3、剪力鉸剪力鉸布置在兩塊道床板之間，主要由銷軸和軸套兩個部件組成，分別與兩塊道床板端部的鋼筋混凝土澆注在一起。道床板工作狀態(tài)下，剪力鉸起著傳遞剪力、協(xié)調道床板變形的重要作用。4、密封條密封條是厚度6mm、寬度250mm的橡膠材料，在鋼彈簧浮置板隔振系統(tǒng)內是一項重要的安全措施。浮置板頂升前，將密封條安裝在道床板兩側及板與板之間的縫隙上，主要是為了防止固體雜物進入道床板底的間隙內。安裝完成的橡膠密封條5、輔助水平限位裝置輔助

6、水平限位裝置安裝在基底混凝土內，隔振器內筒置于其上，二者形成配合，但相互間有一定間隙。正常工作狀態(tài)下，列車運行產(chǎn)生的水平力完全由隔振器與基底的摩擦力承受，輔助水平限位裝置并不參與工作。只有在非正常偶遇情況下（如地震、事故等）才有可能參與工作，提供附加安全水平約束。因此，水平限位裝置只是鋼彈簧浮置板隔振系統(tǒng)的一項輔助安全措施。6、鋼軌與扣件鋼軌和扣件在鋼彈簧浮置板道床地段的布置、安裝等技術要求與普通地段完全相同。 第 2 節(jié) 鋼彈簧浮置板道床隔振原理鋼彈簧浮置板道床是將具有一定質量和剛度的混凝土道床板置于鋼彈簧隔振器上，構成質量彈簧隔振系統(tǒng)。道床板與底部及側面的隧道結構相隔離，兩者之間通過鋼彈簧

7、隔振器相接，隔振器上部結構的動擾力通過隔振器傳遞到結構底。在此過程中由隔振器進行調諧、濾波、吸收能量，達到隔振、減振的目的。設置鋼彈簧浮置板系統(tǒng)的主要目標是為了減少車輛行駛對周圍建筑的振動傳遞，調節(jié)原有的系統(tǒng)頻率，對于車輛引起的軌道振動波起到調頻濾波的作用。扣件作為浮置板系統(tǒng)的輸入端，鋼彈簧底部作為系統(tǒng)的輸出端，浮置板系統(tǒng)則相當于一個濾波器。地鐵行進產(chǎn)生的振動主要分布于20Hz80Hz的頻段，而浮置板系統(tǒng)的固有頻率一般為4Hz10Hz，同時注意板的彎曲頻率應盡量避免與周圍建筑的固有頻率特別是樓板的固有頻率接近而引起建筑的二次振動及噪聲。盡管浮置板具有很多高階振動模態(tài)，但對隔振效果起關鍵作用的是

8、浮置板彈簧系統(tǒng)的6個低階剛體固有振動模態(tài)，其隔振原理仍然可以用單質量單自由度振動體系來分析。由于激振力可以分解為不同頻率正弦變化的激力的疊加，所以，可假設激振力是某一正弦函數(shù)，橫坐標軸是激振頻率與系統(tǒng)固有頻率之比h，簡稱調諧比；縱坐標軸為傳遞到基礎上的基礎力振幅與激振力振幅之比VF，簡稱傳遞比。當調諧比接近1時，即當激振頻率接近系統(tǒng)固有頻率時，傳遞比大于1，系統(tǒng)處于共振區(qū)；而當調諧比大于以后，系統(tǒng)進入隔振區(qū)，傳遞比開始小于1，基礎力動載振幅小于激振力振幅，激振力被慣性質量的慣性力部分平衡掉。而當調諧比遠大于以后，質量塊的慣性力與激振力相位相反，而數(shù)值接近，相互平衡掉，僅有靜荷載和小部分殘余動荷

9、載通過彈簧阻尼元件傳到基礎上。浮置板隔振系統(tǒng)的設計原則是，應使浮置板的結構固有頻率避開地鐵車輛運行時的激振頻率，并使浮置板的主要固有頻率，尤其是垂向固有頻率盡量遠低于激振頻率倍以下，可取得好的隔振效果。第 3 節(jié) 鋼彈簧浮置板道床的設計1、結構設計鋼彈簧浮置板系統(tǒng)的結構在其設計方面已經(jīng)全面、系統(tǒng)的考慮了結構的整體安全性要求、車輛的正常使用要求和系統(tǒng)的減振降噪要求。浮置板結構是一連續(xù)的混凝土板彈簧支撐系統(tǒng)，混凝土板自身的動、靜強度要足夠，不能出現(xiàn)結構自身的破壞。結構強度主要體現(xiàn)在混凝土浮置板的抗彎強度與彈簧位置處的抗沖切強度以及彈簧下部基底混凝土的承壓強度。浮置板系統(tǒng)的荷載傳遞途徑順序為：車輛、

10、軌道、扣件、浮置板、鋼彈簧隔振器、基底混凝土、下部結構。為滿足車輛正常行駛的要求，混凝土浮置板在保證自身強度的同時，必須嚴格控制其靜、動力變形。同時，該體系作為軌道-扣件系統(tǒng)與基底結構的中間系統(tǒng)，不但不會對相鄰體系帶來額外的負擔，不會增加鋼軌的變形與應力，還會因其緩沖作用使相鄰體系的受力狀態(tài)變化更加平緩。結構動力分析：浮置板系統(tǒng)的動力分析主要包括浮置板結構固有特性計算，其內容主要有：前幾階固有頻率，模態(tài)變形圖，廣義質量，模態(tài)質量等。其中直接決定系統(tǒng)固有特性及減振性能的主要是一階豎向固有頻率。高階模態(tài)及頻率的計算則主要針對于需進行頻率回避驗算的環(huán)境要求。頻率計算共分兩種工況，一是不考慮車輛的質量

11、參與，一是考慮車輛的質量參與。計算過程由有限元程序自動完成，一般提取80Hz以內的頻率計算及模態(tài)計算結果。結構靜力分析：結構靜力計算的內容主要是結合板允許變形值、軌道許用應力、板截面應力及隔振器容許變形等諸因素作為浮置板系統(tǒng)的設計依據(jù)，以此確定板的幾何尺寸及隔振器布置方式。所有的計算都通過有限元程序實現(xiàn)。選擇3維的軌道-浮置板-隔振器有限元模型，軌道與浮置板假定剛性連接。采用動力放大系數(shù)將動力荷載引入靜力分析當中。主要的荷載工況包括：板自重，軸重，曲線段離心荷載，起動及制動，側向沖擊荷載，溫度荷載，混凝土收縮荷載。進行結構設計時，應采用上述工況的組合值作為依據(jù)。 2、排水系統(tǒng)設計鋼彈簧浮置板道

12、床地段的排水系統(tǒng)是整個鋼彈簧浮置板道床系統(tǒng)正常工作的重要組成部分，主要設施包括基底排水溝、浮置板內預埋的落水管、浮置板道床面排水溝（根據(jù)需要設置），還在道床面設有縱、橫向排水坡度。它屬于所處區(qū)間的整個排水系統(tǒng)的一部分。對于鋼彈簧浮置板從上游的來水，設計要求其排向浮置板基底水溝，通過基底水溝排向下游，浮置板地段板面的積水則通過板面的落水管引向基底水溝。為了防止基底水溝的堵塞，在浮置板上游端頭處要設置有效的水篦子等攔擋、沉淀垃圾雜物的設施，做好入口的防堵處理。有時，還在浮置板線路中心處設置一些檢查孔，但是這些檢查孔在不工作的時候，要采取有效措施將其覆蓋。鋼彈簧浮置板道床基底水溝內的積水，通過在下游

13、普通道床地段設置坡度差（即水溝坡度小于線路坡度）逐步將水引到正常的道床水溝，匯入地鐵車站或區(qū)間的排水設施排走，保證鋼彈簧浮置板道床的正常工作。第二部分 鋼彈簧浮置板道床的頂升第 1 節(jié) 鋼彈簧浮置板道床的頂升準備浮置板道床混凝土澆注完成，且正常養(yǎng)生28天，達到設計強度是頂升作業(yè)開始的前提條件。 1、全面清理浮置板道床范圍的雜物和積水，清除所有模板，包括板端與整體道床、板與板之間和檢修孔的模板。在浮置板上游來水進入浮置板地段基底中心水溝處設置水蓖子，同時確保全部的上游來水能通過基底水溝排走。在板頂預留孔加設蓋板，防止雜物進入板底。2、用密封條將所有浮置板周圍的縫隙、板端的間隙密封，以確保浮置板進

14、入工作狀態(tài)后其他雜物不能進入到板底。密封條的安裝符合下列規(guī)定： 密封條為6mm250mm的橡膠材料，使用3mm25mm的鍍鋅金屬條固定； 一般情況下，安裝在高出道床板側面邊緣150mm的隧道邊墻上，只須固定一端；矩形道床板側面縫隙板及板縫位置，以板縫為中心，兩側密封條寬度均等，兩側全部固定； 安裝密封條時，在混凝土上鉆直徑5mm，深度35mm的圓孔，圓孔間距不超過300mm，將膨脹管塞入孔內，使用30mm長度的螺釘將鍍鋅金屬條、橡膠密封條一起固定。 密封條安裝完畢后，浮置板周圍，包括道床板上預留槽產(chǎn)生的所有間隙，都必須有效密封。 3、在每塊浮置板道床表面平均設置8個永久觀測點，對應編號，并在頂

15、升前準確測量浮置板上各測點的標高，保存實測資料。4、去掉外套筒上的蓋板，將筒內清理干凈并切除筒內的隔離層。根據(jù)設計要求，在需要安裝水平限位的隔振器基礎環(huán)中心鉆孔，壓入定位銷及橫向限位裝置。5、在作業(yè)面范圍內，要設置有電壓恒定的220V用電接口。 第 2 節(jié) 頂升專用工具鋼彈簧浮置板道床的頂升專用工具由專用液壓油泵和專用千斤頂兩個部分組成，工作時需要外接220V電源。全部設備的體積小、重量輕，操作方便，性能可靠。 每套專用檢修維護工具由以下部件組成：序號部件名稱規(guī)格型號性能說明備注1電動液壓泵PE172M-50-220由220V電壓提供動力的液壓油泵，最大壓力可達800MPa。專用進口 設備2高

16、壓油管L=6m傳遞油液壓油泵產(chǎn)生的壓力。進口設備3專用千斤頂C154C/ 15t特殊形狀的液壓起重設備。1套4千斤頂調高墊厚度20mm 置于鋼彈簧隔振器上，給專用千斤頂提供合理的工作空間。10塊5大三爪（帶球頭）在隔振器內、外套筒之間傳力。1件6千斤頂提桿提高操作人員的舒適度。1件7隔振器提桿提高隔振器內套筒安裝效率。2件8六角螺栓M16X30提高隔振器內套筒安裝效率。6個 1、專用電動液壓油泵部分：專用液壓油泵2、專用千斤頂部分：專用千斤頂?shù)?3 節(jié) 頂升操作過程 頂升作業(yè)開始前的準備工作全部完成后，按照下面的操作程序開始頂升：1、根據(jù)設計要求的規(guī)格型號，布置調平鋼板、鎖緊鋼板等頂升需要的材

17、料；2、將鋼彈簧隔振器內筒逐一安裝到對應的外套筒內；3、把每個隔振器對應的第一塊調平鋼板逐一放置在內套筒上的待安裝位置；4、把專用千斤頂?shù)南虏糠胖迷趦忍淄采媳砻娴闹行奈恢?，三爪部件頂住外套筒上擋板的下沿，在向下壓縮內套筒，每次壓入不大于16mm厚度的鋼板；5、從浮置板的一端向另一端，逐個隔振器，壓入調平鋼板，頂升2-3個循環(huán)后，對該范圍內的浮置板面上觀測點高程進行再次準確測量；6、將觀測點前后兩次的高程測量結果的差值與設計頂升高度進行比較，確定需要調整的高度值。有針對性的進行一輪高度調整后，再次測量觀測點高程，比較原始高程數(shù)據(jù)后，進行再次調整，直至達到設計頂升高度，誤差不超過：1mm。并將測量

18、結果歸檔作為以后檢修的依據(jù)；7、隔振器安裝達到設計要求后，把安全鎖緊板放置于調平鋼板上,并通過螺栓與內筒連接在一起，防止調平鋼板移動。利用螺栓固定安全板，保證傳力可靠；8、最后蓋上外套筒蓋板，以避免彈簧隔振器被破壞和雜物的進入。第 4 節(jié) 頂升作業(yè)注意事項鋼彈簧浮置板道床頂升直接關系到板本身的安全和以后運營的狀態(tài)，至關重要，必須給予足夠的重視。實際的操作過程中，必須注意以下方面：1、全部頂升作業(yè)都要在隔而固公司安裝技術人員指導和監(jiān)理的監(jiān)督下進行；2、專用設備的操作人員必須經(jīng)過嚴格培訓后，才能上崗；3、頂升作業(yè)開始前，必須確認完成全部準備工作；4、頂升過程中板的強制變形量要嚴格控制，每輪次的頂升

19、量不得超過16mm；5、頂升過程中對隔振器要按順序逐個操作，嚴禁出現(xiàn)隔振器連續(xù)漏頂現(xiàn)象。第三部分 鋼彈簧浮置板道床的檢修維護第 1 節(jié) 鋼彈簧浮置板道床的檢修維護內容 鋼彈簧浮置板道床系統(tǒng)要處于正常的工作狀態(tài)，就必須保證浮置板混凝土結構、鋼彈簧隔振器及浮置板基底混凝土結構處于正常的狀態(tài)（即：相對與初始狀態(tài)的變化值都在相關規(guī)定的范圍之內）。1.1 隔振器的檢修與維護鋼彈簧隔振器為基本免維護產(chǎn)品，正常情況下，不需要特殊的維修保養(yǎng)，只需進行定期檢查即可。定期檢查內容包括：（1） 鋼彈簧浮置板道床的工作環(huán)境，主要結合日常巡視：檢查浮置板道床地段是否有積水存在、浮置板地段排水系統(tǒng)是否暢通？檢查浮置板頂升

20、后形成的縫隙、板縫和檢查孔的密封措施是否完好、是否有雜物進入。 （2） 鋼彈簧浮置板道床的靜態(tài)變化，為定期檢查內容：鋼彈簧浮置板道床板面高程的變化；鋼彈簧隔振器自身。（3） 鋼彈簧隔振器的工作狀態(tài)。如果在軌道運營過程中，出現(xiàn)了以下特殊狀況：行車中出現(xiàn)異常的較大變形；被保護目標內振動明顯加大。應立即對相應地段鋼彈簧浮置板系統(tǒng)進行全面檢查，查明原因并采取相應措施。1.2 浮置板結構的檢修與維護浮置板混凝土結構與普通鋼筋混凝土結構，它的施工、驗收與檢修維護與城市軌道交通工程中其他鋼筋混凝土結構一樣執(zhí)行國家標準GB50204-2002混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范。主要是目測檢查是有新增裂縫或破損，無

21、需其他特殊檢查。1.3 鋼軌扣件的檢修與維護鋼彈簧浮置板道床地段的軌道、扣件幾何尺寸、軌道狀態(tài)的技術指標與城市軌道交通的普通整體道床地段的技術要求、維護內容和方法等完全相同，無特殊要求。第 2 節(jié) 鋼彈簧浮置板道床的檢修維護方法與標準1、鋼彈簧隔振器的檢修維護方法與標準1.1 日常巡視日常例行巡道檢查時，主要靠目測檢查即可。依照標準為浮置板地段是否有積水、到床板是否有明顯的變形等。沒有這些現(xiàn)象為正常，存在上述任何一種情況就需要進行進一步的檢查以決定需要采取的處理措施。1.2 定期檢查道床面的狀態(tài)主要是靠測量埋設在板面上的測量點的標高并與原始記錄比較來確定其工作狀態(tài)的情況，標高差在2mm以內為正

22、常，否則要進行進一步的檢查找出原因及處理措施。 1.3 特殊檢查出現(xiàn)異常情況后的檢查，首先進行主體結構沉降與變形的檢查，如有異常則首先解決主體問題后再進行浮置板結構的檢查。浮置板結構的檢查包括不能恢復的主體結構變形或隔振器失效，以及板下進入硬物造成短路，均可通過抬高浮置板、用內窺鏡觀察板底情況。發(fā)現(xiàn)異物時將其取出即可，其余可以通過調整調平鋼板或更換隔振器來解決。鋼彈簧隔振器是鋼彈簧浮置板道床隔振系統(tǒng)的核心部分，隔振器金屬件采取了高質量的長期防腐措施，彈簧經(jīng)過了噴涂環(huán)氧樹脂等特殊處理和裂紋檢測， 套筒經(jīng)過拋丸、鍍鋅處理。隔振器放在套筒內，保護層受損的可能性很小，如果套筒等其它部件保護層受損，應除

23、銹后做防腐處理。隔振器采用的液體阻尼劑是一種擁有專有知識產(chǎn)權的高新技術材料，為隔振器良好的工作效果起到了重要作用。但是，如果積水等其它液體進入內套筒與筒內的阻尼劑混合，將嚴重影響其隔振效果，必須立即進行更換。2、鋼彈簧浮置板道床的檢修維護方法與標準鋼彈簧浮置板道床的新增裂縫和破損的檢查主要是靠目測，當發(fā)現(xiàn)新增裂縫或裂縫不斷加大，或有破損處露出鋼筋的均需進一步加強檢查并通知有關各方協(xié)同進行相應處理。對于需要重新調整高度和更換彈簧的隔振器，按照以下步驟進行：（1） 打開隔振器外套筒及鎖緊裝置；（2） 使用專用工具將問題內套筒取出（安裝新的同型號內套筒）；（3） 放置調平鋼板（更換彈簧時，調平鋼板的

24、數(shù)量相同）；（4） 用千斤頂將調平鋼板壓入；（5） 釋放千斤頂使此隔振器進入正常承載的工作狀態(tài)；（6） 安裝鎖緊裝置，安裝隔振器外套筒上蓋板。更換鋼彈簧隔振器內套筒的維護作業(yè)需要相當?shù)慕?jīng)驗，實際作業(yè)過程需要注意以下問題：（1）調整浮置板隔振器的高度及更換彈簧要在隔而固公司技術人員的指導下進行；（2）如果更換隔振器，必須用隔而固青島公司同型號的隔振器；（3）維修須使用專用液壓千斤頂和相應輔助工具。3、鋼軌扣件的檢修維護方法與標準鋼彈簧浮置板地段的鋼軌和扣件的檢修維護方法與標準完全同整體道床，無特殊要求，主要是通過目測和專用工具檢查軌道狀態(tài)。第 3 節(jié) 鋼彈簧浮置板道床的檢修維護周期及其它1、鋼彈

25、簧浮置板道床，定期檢查周期建議為 2年。2、北京地鐵十號線一期工程鋼彈簧浮置板區(qū)段信號設備（應答器）位置有9處加固工程，左線6處：K03+457.3；K03+476；K03+531；K03+571.8；K03+484.445；K20+001.1；右線3處：K03+459.3；K03+446.8；K03+499.79。對于以上加固位置的維護，還應注意：（1）在加固結構的設計使用年限內如無特殊原固不需要維護。（2）在加固結構的設計使用年限內應每6年進行一次結構工作狀態(tài)檢查，檢查應包含以下內容： 觀察車輛經(jīng)過加固結構時是否有異常的聲音及明顯的振動。 觀察結構的表觀狀態(tài)，有無裂縫、碎裂。 觀察軌道的表觀狀態(tài)，有無異常的變形及磨耗。 測量軌頂高程是否滿足設計要求。 檢測加固結構處浮置板永久測量點的高程值。（3）如果結構出現(xiàn)裂縫，應立即采取修補措施，原則如下： 分析裂縫產(chǎn)生的原因和性質，根據(jù)不同受力情況和使用要求，分別采取不同的處理方法。裂縫處理后應能保證原有的承載能