盾构钢弹簧浮置板轨道调整措施及应用实例

曾凡冲

（北京九州一轨隔振技术有限公司，北京 100070）

随着人们对生活的美好向往，人们对环境保护的意识日益增强、对生活质量的要求越来越高。地铁是各大城市轨道交通的重要方式，但由于建造的地铁线路越来越多，不可避免的会经过一些居民楼、医院、学校、古建筑等，地铁车轮的振动通过基础隧道、土壤传至这些建筑，引起建筑的二次结构噪声，会影响人们生活、降低精密仪器精度、破坏古建筑结构等。钢弹簧浮置板隔振系统作为特殊减振措施，可以有效降低这些影响。钢弹簧浮置板隔振系统其原理是质量—弹簧—阻尼隔振系统，浮置板通过钢弹簧隔振器支撑在基础道床上，通过其自身足够的惯性质量来平衡地铁车辆产生的动荷载，从而使钢弹簧浮置板隔振系统只把静荷载和少量的动荷载传到了基础上[4]。

目前，盾构隧道结构因其施工方便快捷、成本低、对环境影响小等优点，在地铁的建设中被大量采用，但由于施工误差的存在，实际的轨道结构高度往往不能满足钢弹簧浮置板的施工要求，甚至在调线调坡后轨道结构高度不足的问题依旧存在[2,5]。因此本文针对盾构中轨道结构高度不能满足钢弹簧浮置板施工的问题，并结合工程施工经验，给出合理的轨道结构高度建议及超差后的调整措施。

1 钢弹簧浮置板轨道结构高度

图1为盾构钢弹簧浮置板轨道断面图，钢弹簧浮置板轨道隔振系统主要由钢轨、扣件、混凝土短轨枕、钢筋混凝土板、隔振器、排水沟、观察筒、密封条、剪力铰、钢筋混凝土基底等部分组成[5]。

图1 钢弹簧浮置板轨道盾构断面图

直线段轨道结构高度h与基底面宽L存在如下关系（见图2）。

图2 轨道结构高度h与基底面宽L关系

图2中，直线段轨道结构高度h与基底面宽L存在如下关系：

式中：R为隧道限界半径；L为基底面宽度；H为基底面至轨面线的高度。

若隔振器横向间距为1860mm（此间距下保证后期运营维护时无需拆除钢轨），隔振器底部尺寸按350mm×350mm计时，安装隔振器所需基底面宽度为1860+350=2210（mm）。对常规设计（轨下净空为70mm、板厚为340mm、浮起高度为30mm），H=176+70+340+30=616（mm）。若建筑限界内径2600mm时，由公式可计算出轨道结构高度h=862mm。即满足钢弹簧浮置板正常施工时，盾构段实际轨道结构高度至少为862mm。

2 轨道结构高度不足的影响

由于盾构实际施工存在误差、隧道沉降等原因，会出现实际的轨道结构高度达不到设计时预留高度的情况。当实际轨道结构高度不能满足钢弹簧浮置板施工要求时，会影响到钢弹簧浮置板轨道的结构设计、施工与后期运营维护。主要影响如下：

（1）影响基底厚度和强度。当钢弹簧浮置板地段轨道结构高度不足时，若要保证板厚不变，势必会使道床下基底的厚度减小，进而影响基底中钢筋布置以及减少基底纵筋数量，其结果是降低了基底的强度。

（2）影响隔振器横向间距。浮置板地段轨道结构高度超差严重时，若基底宽度不能满足1860mm横向间距隔振器要求的基底宽度，须将隔振器向线路中心移动才能安装隔振器。其结果是减小了隔振器的横向间距，首先是不利于隔振器的安装、维护，其次会影响浮置板轨道系统的稳定性和隔振能力。

（3）影响道床板的厚度。道床板厚度与基底厚度共同组成轨道结构的高度，轨道结构高度变小，但基底厚度只能降低很小的部分，当基底厚度降低后仍不能隔振器安装要求时，只能通过减小浮置板的厚度来弥补，其结果是浮置板的参振质量减小，固有频率增大，影响浮置板的隔振效果[3、5]。

3 调整措施探讨

结合工程实例，当盾构中钢弹簧浮置板轨道结构高度不能满足施工要求时，即出现超差，常用的处理措施有以下几种：

（1）调线调坡。调线调坡设计采用调整线路或设备的方法，是需在开始施工前进行的非常需要的工作，其可以有效地解决因施工误差等原因产生的侵限问题，确保轨道的顺利铺设、设备的顺利安装。这种方式可以保证浮置板的厚度和系统的隔振效果。

（2）减小道床板厚度。减小道床板厚度，为满足轨面高度，则需提高基底高程，进而增加基底面的宽度，以满足钢弹簧隔振器的安装宽度要求。但道床板厚度变小，会使得参振质量变小、隔振系统的1阶固有频率增大，其结果是降低了钢弹簧浮置板系统的隔振效果。工程中为了增大隔振系统的参振质量，会在道床板上加设一定尺寸的凸台。

（3）减小隔振器横向间距。将隔振器沿垂直线路中心线方向向中心靠拢，使隔振器能正确地安装在基底上，缩小横向间距会使隔振器位于钢轨下方，不利于隔振器、轨道系统的运营维护、检查。但减小隔振器横向间距不会影响钢弹簧浮置板轨道系统的隔振效果[5]。

特殊情况，如结构侵限比较严重时，通过减小轨下净空也是一种增大浮置板道床厚度的方法，但需满足一定的施工条件才可采用。

在实际工程应用中，依实际情况应先对超差线路进行调线调坡，如果调线调坡后仍不满足施工要求，再选择措施（2）或（3），或结合（2）、（3）两种措施进行调整设计。轨道高度调整流程图见图3。

图3 轨道高度调整流程图

4 工程实例

以合肥市1号线地铁为例，就钢弹簧浮置板轨道结构高度超差后，说明按此流程处理的过程。合肥市1号线地铁钢弹簧浮置板地段设计结构高度为800mm，调线调坡后实际施工测得个别地段轨道高度在810～855mm。根据第1部分满足钢弹簧浮置板施工的结构高度至少为862mm以上，所以此区段线路不满足钢弹簧浮置板施工要求，须进行调整。考虑到后期运营方便维护，选择了减小板厚并增加凸台配重的方式进行调整。超差地段按照调整后断面顺利完成施工，调整后设计断面及完成后见图4。合肥市1号线已于2016年年底通车运行。

5 结论

结合工程实际，从理论设计分析了盾构内钢弹簧浮置板所需最小轨道结构高度，总结分析了工程中轨道结构高度超差后的处理措施，并得出以下结论：

（1）为满足常规参数的钢弹簧浮置板施工要求，盾构隧道实际轨道结构应为862mm及以上。

图4 调整后设计断面及完成图

（2）分析了盾构中钢弹簧浮置板轨道结构高度不足带来的不利影响以及轨道结构高度不足时可采用的调整措施。铺轨前的调线调坡是首选方法；调线调坡后仍不满足时，应根据相关单位要求，进行调整隔振器横向间距、调整板厚或两者结合。依工程经验给出了调整的流程图，按照此种流程可以很好地解决因轨道结构高度不足带来的钢弹簧浮置板道床无法施工的问题。