城市軌道交通4.1

1、城市軌道交通第四章軌道結(jié)構(gòu)與路基4.1 概述v1軌道的組成vA、軌道：鋼軌：以連接零件扣緊在軌枕上。v 軌枕：埋在道床內(nèi)。v 連接零件。v 道床：道床直接鋪在路基面上。v 道岔。v 其他附屬設(shè)備。v 軌道結(jié)構(gòu)承受復(fù)雜多變的靜荷載和動(dòng)荷載，通過(guò)力學(xué)分析與研究，計(jì)算出軌道各組成部分所產(chǎn)生的應(yīng)力和變形，從而確定其承載力和穩(wěn)定性。工后沉降不大于5cmvB、路基：填料，A類：比傳統(tǒng)鐵路要求嚴(yán)格。v 壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。v 結(jié)構(gòu)型式（路拱）：非滲水土。v2城市軌道交通線路軌道的特點(diǎn)與要求v為保護(hù)環(huán)境，對(duì)噪聲控制較嚴(yán)，除了車輛結(jié)構(gòu)采取減振措施，必要時(shí)修筑聲屏障外，軌道結(jié)構(gòu)也采取減振措施。v行車密度大，運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)，留給

2、軌道維修作業(yè)的時(shí)間很短，因而一般采取較強(qiáng)的軌道部件。新建軌道交通系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于隧道和高架結(jié)構(gòu)，一般采用混凝土道床等少維修軌道結(jié)構(gòu)。v軌道交通車輛一般采用電力牽引，以走行軌作為供電回路。為減少因泄漏電流（或稱迷流）而造成周圍地下金屬設(shè)施的腐蝕，要求鋼軌與軌下基礎(chǔ)有較高的絕緣性能。v受原有街道和建筑物所限，城市軌道交通曲線區(qū)段占很大比重，曲線半徑一般比常規(guī)鐵路小得多。在小半徑曲線地段，應(yīng)采用耐磨鋼軌。鋼軌鋪設(shè)前應(yīng)進(jìn)行預(yù)彎，運(yùn)營(yíng)時(shí)鋼軌應(yīng)進(jìn)行涂油以減少磨耗。當(dāng)然，新建軌道交通系統(tǒng)時(shí)，盡量采用較大的曲線半徑。4.2 軌道構(gòu)造v1軌道結(jié)構(gòu)設(shè)備v(1)鋼軌v鋼軌的類型習(xí)慣上以每米大致質(zhì)量數(shù)來(lái)表示。目前我國(guó)鐵路

3、的鋼軌類型主要有43、50、60、75kg/m等型式，生產(chǎn)的鋼軌長(zhǎng)度，一般有12.5和25m兩種。目前，我國(guó)新建的上海、廣州地鐵，北京地鐵和城市鐵路正線均采用60kg/m鋼軌，以延長(zhǎng)維修周期，軌道交通的停車線、站場(chǎng)線等非運(yùn)營(yíng)線路則采用較輕的50kg/m鋼軌，甚至可以采用43kg/m鋼軌。v地鐵線路正線及輔助線宜采用60kg/m鋼軌，也可采用50kg/m鋼軌，其應(yīng)根據(jù)近、遠(yuǎn)期客流流量，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較確定，車場(chǎng)線宜采用50kg/m鋼軌。v正線半徑小于400m的曲線鋼軌，應(yīng)采用全長(zhǎng)淬火鋼軌或耐磨鋼軌。v正線鋼軌接頭應(yīng)采用對(duì)接，曲線內(nèi)股應(yīng)采用廠制縮短軌調(diào)整鋼軌接頭位置。v不同類型的鋼軌接頭應(yīng)采用

4、異型鋼軌連接。v曲線超高值應(yīng)在緩和曲線內(nèi)遞減，無(wú)緩和曲線時(shí)，應(yīng)在直線段遞減。v(2)軌枕v按其構(gòu)造及鋪設(shè)方法分為橫向軌枕、縱向軌枕、短軌枕和寬軌枕等；按材料分為木枕、混凝土軌枕及鋼枕等。v軌枕鋪設(shè)數(shù)量不同的道床形式要求有所不同，如地鐵線路，若采用枕式整體道床，則其鋪設(shè)數(shù)量為16001680根/km；若為混凝土枕碎石道床，其鋪設(shè)數(shù)量為16001680根/km；若為無(wú)縫線路混凝土枕碎石道床，其鋪設(shè)數(shù)量為16801840根/km。對(duì)輕軌線路可直接采用常規(guī)鐵路強(qiáng)度最低的預(yù)應(yīng)力枕（S-1或J-1型），直線地段為1600根/km，在曲線半徑300m及以下地段，每公里增加80根。v軌道結(jié)構(gòu)高度根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)

5、形式，宜采取不同的數(shù)值，如在矩形隧道內(nèi)混凝土整體道床為560mm；地面線碎石道床為8201000mm；浮置板軌道為750900mm。v(3)扣件v鋼軌與軌枕的連接是通過(guò)中間聯(lián)結(jié)零件實(shí)現(xiàn)的，這種聯(lián)結(jié)零件稱為扣件?？奂Y(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，并應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和扣壓力、適量的彈性和軌距、水平調(diào)整量和良好的絕緣、防腐蝕性能。v不同道床形式的扣件設(shè)計(jì)應(yīng)有所不同，如一般整體道床和高架橋上整體道床應(yīng)采用彈性分開(kāi)式；混凝土枕碎石道床應(yīng)采用彈性不分開(kāi)式。v(4)道床v碎石道床材料應(yīng)符合現(xiàn)行鐵路標(biāo)準(zhǔn)鐵路碎石道碴和鐵路碎石道床底碴的規(guī)定。對(duì)于地鐵，除車場(chǎng)線可采用二級(jí)道碴外，其他應(yīng)采用一級(jí)道碴。v地鐵：道床厚度的大小應(yīng)與路

6、基類型、線路類型（正線、車場(chǎng)線）有關(guān)，如對(duì)滲水土路基正線道床厚度應(yīng)不小于300mm，車場(chǎng)線不小于250mm；輕軌：道床厚度為250mm。v道床肩寬：對(duì)正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線和試車線無(wú)縫線路地段碎石道床不應(yīng)小于400mm，非無(wú)縫線路地段不應(yīng)小于300mm。無(wú)縫線路半徑小于800m、非無(wú)縫線路半徑小于600m的曲線地段，曲線外側(cè)道碴肩寬增加100mm。v無(wú)縫線路碴肩應(yīng)在碎石道碴上堆高150mm。v道床邊坡：車場(chǎng)線為1:1.5，其它為1:1.75。v正線、聯(lián)絡(luò)線、出入線和試車線碎石道床與整體道床間應(yīng)設(shè)軌道彈性過(guò)渡段。v(5)道岔v是車輛從一股軌道轉(zhuǎn)向另一股軌道的設(shè)備，道岔的形式包括線路連接、線路交叉及

7、線路連接與交叉。v正線上道岔的鋼軌類型應(yīng)與正線的鋼軌類型一致。v正線、輔助線和試車線應(yīng)采用不小于9號(hào)的各類道岔，車站線咽喉區(qū)應(yīng)采用不大于7號(hào)的各類道岔，并宜采用AT尖軌，高錳鋼轍叉和可調(diào)式護(hù)軌。v道岔上應(yīng)采用彈性分開(kāi)式扣件。v隧道內(nèi)和高架橋上的道岔區(qū)宜采用短枕式整體道床，車場(chǎng)線道岔宜采用碎石道床。v2直線地段的軌道其軌距、水平形位、高低、方向、軌底坡等幾何形位的控制標(biāo)準(zhǔn)參考現(xiàn)行的鐵路軌道相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。v3曲線地段的軌道v(1)軌距加寬v半徑等于及小于200m曲線地段的軌距應(yīng)加寬。加寬值大小與曲線半徑和車型有關(guān)，如地鐵B型車在半徑150R100時(shí)，加寬值為10mm。v(2)外軌超高v曲線外軌超高按下

8、列公式計(jì)算：v式中h超高值（mm）；Vc列車通過(guò)速度（km/h）；R曲線半徑（m）。v曲線的最大超高宜為120mm，當(dāng)設(shè)置的超高值不足時(shí)，一般可允許有不大于61mm的欠超高。v(3)緩和曲線v是設(shè)于直線和圓曲線之間的曲率漸變的連接曲線，使圓曲線的軌距加寬和外軌超高在緩和曲線內(nèi)完成，其曲線線型為空間高次方程式，我國(guó)鐵路上常用的是三次拋物線。緩和曲線的長(zhǎng)度主要受行車安全和平穩(wěn)的影響。4.3 軌道結(jié)構(gòu)v軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性和適量彈性，確保列車安全、平穩(wěn)、快速運(yùn)行和乘客舒適；根據(jù)環(huán)境保護(hù)對(duì)沿線不同地段的減振、降噪要求，軌道應(yīng)采用相應(yīng)的減振軌道結(jié)構(gòu)；軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的絕緣性以減少雜

9、散電流。v軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)目的：少維修、低振動(dòng)和環(huán)保。v1減振軌道結(jié)構(gòu)設(shè)置v根據(jù)城市軌道的沿線環(huán)境，采用分級(jí)減振措施（原因：經(jīng)濟(jì)的考慮）v一般減振軌道結(jié)構(gòu)可采用無(wú)縫線路、彈性分開(kāi)式扣件和整體道床或碎石道床。v線路中心距離住宅區(qū)、賓館、機(jī)關(guān)等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用較高減振的軌道結(jié)構(gòu)，即在一般減振軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用軌道減振器扣件或彈性短枕式整體道床或其他較高減振軌道結(jié)構(gòu)。北京城鐵高架車站按此設(shè)計(jì)，采用DI型軌道減震器，力求減少振動(dòng)和噪聲。v線路中心距離醫(yī)院、學(xué)校、音樂(lè)廳、精密儀器廠、文物保護(hù)和高級(jí)賓館等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用特殊減振的軌道結(jié)構(gòu)，即在一般減振軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上

10、，采用浮置板整體道床或其他特殊形式的減振軌道結(jié)構(gòu)。 各國(guó)對(duì)傳統(tǒng)的軌下基礎(chǔ)作了大量的改進(jìn)研究工作，開(kāi)發(fā)了各種減振型軌下基礎(chǔ)。v1）、彈性軌枕道床）、彈性軌枕道床 ：日本大阪今官高架橋。v2）、彈性支撐式軌道結(jié)構(gòu)）、彈性支撐式軌道結(jié)構(gòu) ：瑞士、法國(guó)和美國(guó)多個(gè)城市地鐵；v 日本高速鐵路；v 英國(guó)至法國(guó)的英吉利海底隧道；v 我國(guó)西安至安康線18.4km的秦嶺隧道。v3）、浮置板軌道）、浮置板軌道 ：我國(guó)北京地鐵13號(hào)線；v 廣州地鐵一號(hào)線黃沙站和體育中心區(qū)間。v4）、縱向浮置板軌道）、縱向浮置板軌道 ：莫斯科地鐵和基輔地鐵。v5）、鋼彈簧浮置板式整體道床）、鋼彈簧浮置板式整體道床 ：北京地鐵13號(hào)線西

11、直門段。v 柏林地鐵；德國(guó)珀林地鐵、科隆地鐵；v 韓國(guó)高速列車；v 英國(guó)倫敦DLR Lewisham地鐵延長(zhǎng)線 v2土質(zhì)路基地段v 新建軌道交通系統(tǒng)，在土質(zhì)路基上一般宜采用混凝土枕碎石道床軌道，并盡可能鋪設(shè)無(wú)縫線路。v3隧道地段v隧道內(nèi)的軌道結(jié)構(gòu)可分為有碴（有碎石道床）和無(wú)碴（無(wú)碎石道床）兩種。有碴軌道同土質(zhì)路基地段，其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，防噪聲性能也較好。但因建筑高度高，從而增大隧道開(kāi)挖斷面；同時(shí)軌道維修工作量也較大，一般新建軌道交通采用不多。在隧道地段采用較為普遍的為混凝土道床（又稱為整體道床），其通過(guò)鋼軌扣件把鋼軌直接與混凝土基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)起來(lái)。v1）無(wú)碴軌道與基床的連接型式：整體灌筑式、軌枕式、

12、支承塊式。v2）無(wú)碴軌道減震墊層及輕型扣件v3）彈性支承軌道結(jié)構(gòu)、浮置板軌道結(jié)構(gòu)、軌道墊層v4高架橋地段v其軌道結(jié)構(gòu)也可分為有碴（有碎石道床）和無(wú)碴（無(wú)碎石道床）兩種。在混凝土梁上鋪設(shè)道碴和軌枕，與土質(zhì)路基軌道結(jié)構(gòu)相同，此種軌道結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)便防振性能較好，在鋪設(shè)無(wú)縫線路也較易處理，目前不少軌道交通采用這種結(jié)構(gòu)。無(wú)碴軌道通過(guò)扣件直接把鋼軌與混凝土橋面聯(lián)結(jié)起來(lái)，應(yīng)用較為廣泛的是在混凝土梁上二次澆筑混凝土承軌臺(tái)。v無(wú)碴軌道與有碴軌道相比，可以減少橋梁恒載，降低梁的建筑高度和造價(jià)，同時(shí)大大減少軌道維修工作量。其缺點(diǎn)是，二次澆筑施工復(fù)雜，施工精度要求很高，承軌臺(tái)表面抹平費(fèi)時(shí)費(fèi)工，要求扣件具有一定的調(diào)整鋼軌

13、高低和左右的能力。此外，這種結(jié)構(gòu)還要減少振動(dòng)和噪聲，防止迷流腐蝕和鋪設(shè)無(wú)縫線路的問(wèn)題。伸縮調(diào)節(jié)器v 降低橋上無(wú)縫線路鋼軌附加縱向力的具體措施通常從改進(jìn)軌道結(jié)構(gòu)和橋跨結(jié)構(gòu)兩方面人手，主要采用鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器和縱向力傳遞裝置。 v 上海市軌道交通3號(hào)線首次在高架橋上使用了鋼軌伸縮調(diào)解器和WJ2型小阻力扣件，武漢輕軌橋上無(wú)縫線路亦采用同樣的結(jié)構(gòu)。城市高架輕軌橋上無(wú)縫線路設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)解器還有許多問(wèn)題尚待進(jìn)一步研究，如設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)解器最小溫度跨度問(wèn)題、最佳設(shè)置位置、理想的橋跨型式，以及對(duì)鄰近橋跨、線路的影響等等，這些問(wèn)題都是今后橋上無(wú)縫線路研究的重點(diǎn)。 v 在橋外適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)鋪設(shè)雙向曲線形鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，

14、是為了減少列車的振動(dòng)、沖擊，減小列車垂直方向簧下加速度，同時(shí)為了放散橋上鋼軌溫度應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)鋼軌與橋梁的相對(duì)伸縮，同時(shí)為放散橋上鋼軌溫度應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)鋼軌與橋梁的相對(duì)伸縮，避免附加縱向力超過(guò)允許值，在冬季鋼軌折斷或斷縫過(guò)大。 v 鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的鋪設(shè)采用插入法施工，即線路鎖定后將鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的位置在鎖定軌溫時(shí)鋸出，然后鋪設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。秦沈客運(yùn)專線B27-G1標(biāo)段跨阜錦公路特大橋和跨興閆公路特大橋各設(shè)置有兩組鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。4.4 路基v1 一般規(guī)定v(1)路基是軌道交通工程的重要組成部分，它是軌道的基礎(chǔ)，直接承受軌道和車輛的荷載，路基工程作為土工結(jié)構(gòu)物，必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。v(

15、2)軌道和車輛荷載應(yīng)根據(jù)采用的軌道結(jié)構(gòu)及車輛的軸重、軸距等參數(shù)計(jì)算，并用換算土柱高度來(lái)代替。v(3)路基工程設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝，并采用機(jī)械化施工。v(4)路基設(shè)計(jì)應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)的要求，重視沿線的綠化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與鄰近的建筑物相協(xié)調(diào)。v(5)路基工程應(yīng)做好防排水設(shè)計(jì)，確保排水通暢。v2 路基設(shè)計(jì)v(1)路基路肩高程應(yīng)高出線路通過(guò)地段的最高地下水位和最高地面積水水位，應(yīng)加毛細(xì)水強(qiáng)烈上升高度和有害凍脹深度或蒸發(fā)強(qiáng)烈影響深度，再加0.5m。若采取降低水位、設(shè)置毛細(xì)水隔斷層措施時(shí)，可不受此限制。v(2)路肩高程還應(yīng)考慮與城市其他交通的銜接和相交情況。v路基面形狀應(yīng)根據(jù)基床土

16、質(zhì)設(shè)成路拱（非滲水土）或做成平面（滲水土和巖石）。v(3)路基面寬度應(yīng)根據(jù)正線數(shù)目、配線情況、線間距、軌道結(jié)構(gòu)尺寸、路基面形狀、曲線加寬、路肩寬度等計(jì)算確定。v當(dāng)路肩埋有設(shè)備時(shí)，路堤及路塹的路肩寬度均不得小于0.6m，無(wú)埋設(shè)設(shè)備時(shí)路肩寬度均不得小于0.4m。v(4)對(duì)于地鐵，路基基床分表層和底層，表層厚度應(yīng)不小于0.4m，底層厚度應(yīng)不小于1.1m，基床厚度以路肩施工高程為計(jì)算起點(diǎn)。如北京地鐵13號(hào)線采用的是基床表層厚度為0.5m，基床底層厚度為1.5m。v路堤基床表層填料應(yīng)優(yōu)先選用A、B組填料，基床底層填料可選用A、B、C組填料。填料分類按現(xiàn)行鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行。v3 路基支擋結(jié)構(gòu)物v在路基

17、位于陡坡地段或風(fēng)化的路塹邊坡地段，節(jié)約用地，少占農(nóng)田和城市用地的地段等處應(yīng)修筑路基支擋結(jié)構(gòu)物。v路基支擋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的荷載力系、荷載組合及檢算要求可按現(xiàn)行鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)物的有關(guān)規(guī)范、規(guī)則執(zhí)行。v4 路基排水及防護(hù)v路基應(yīng)有完善的排水系統(tǒng)，并宜利用市政排水設(shè)施。排水設(shè)施應(yīng)布置合理，當(dāng)與橋涵、隧道、車站等排水設(shè)施銜接時(shí)，應(yīng)保持排水暢通。v在適宜于植物生長(zhǎng)的土質(zhì)邊坡上應(yīng)優(yōu)先選用種草、鋪草皮等方式進(jìn)行綠化美化。v北京地鐵13號(hào)線的路基坡面防護(hù)除特殊地段外，路基邊坡均采用混凝土六邊形框格并植草防護(hù)。城市軌道交通中的無(wú)砟軌道v由于無(wú)砟軌道取消了有砟軌道中起增彈減振和調(diào)整軌道變形的道砟層，軌道所需

18、彈性和調(diào)整量幾乎全部由扣件提供。v在有減振降噪要求的地段，無(wú)砟軌道扣件系統(tǒng)還要考慮減振降噪的要求。v因此，對(duì)無(wú)砟軌道扣件的要求比有砟軌道扣件要高得多。 v整體道床無(wú)砟軌道 整體道床具有設(shè)計(jì)、施工技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)靈活等特點(diǎn)，在地鐵中得到了廣泛的應(yīng)用。 目前地鐵地下線（隧道）大量采用短枕式整體道床 ，高架線（橋上）大量采用短枕承臺(tái)式整體道床。隧道內(nèi)短枕式整體道床（中心水溝）截面示意圖隧道內(nèi)短枕式整體道床（雙側(cè)水溝）截面示意圖 v地鐵隧道內(nèi)道床必須考慮排水問(wèn)題，有兩種排水溝設(shè)置方式，中心水溝和雙側(cè)水溝。北京地鐵已建或在建的地下線多采用中心排水溝，僅機(jī)場(chǎng)線和亦莊線采用了雙側(cè)排

19、水溝。上海、廣州、深圳等城市的已建或在建的地下線多采用雙側(cè)排水溝。v彈性支撐塊式整體道床無(wú)砟軌道 彈性整體道床是在短枕外（或長(zhǎng)軌枕端部）包一個(gè)具有豎向和橫向彈性的橡膠套，橡膠套內(nèi)短枕下（或長(zhǎng)軌枕端部）設(shè)橡膠墊板。 彈性整體道床始于20世紀(jì)70年代，北京、廣州及上海地鐵均已鋪通運(yùn)營(yíng)多年，使用效果良好。國(guó)外有代表性的為法國(guó)VSB軌道，已鋪設(shè)350公里；美國(guó)Sonneville公司的LVT軌道，已鋪設(shè)260公里。v獨(dú)立混凝土枕v 彈性橡膠墊v 橡膠套靴彈性支撐塊主要部件長(zhǎng)枕式及短枕式彈性整體道床 v梯形軌枕無(wú)砟軌道 梯形軌枕為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)制梯形軌枕由2根混凝土縱梁及連接縱梁的3根鋼管形成一個(gè)整體。梯形軌枕下設(shè)減振裝置有板型、球型、角形等多種，分別適用不同條件，有很好的減振效果。梯形軌枕道床及軌枕塊 v鋼彈簧浮置板軌道 鋼彈簧浮置板系統(tǒng)，即彈簧質(zhì)量隔振系統(tǒng)，是將軌道固定在鋼筋混凝土整體道床上，道床再放在主要由鋼彈簧組成的隔振器上組成系統(tǒng)。是目前減振軌道系統(tǒng)中最先進(jìn)的一種，適用于地鐵中減振等級(jí)要求最高的地段。C40砼浮置板40mm空氣間隙C30混凝土彈簧減振器 vWJ-2型扣件 為有螺栓形彈條扣件，在上海地鐵中應(yīng)用最多。vDT型系列扣件型系列扣件 是我