运营地铁高架线路拆除道岔及调节器技术方案研究

颜乐

（中铁第四勘察设计院集团有限公司线路站场设计研究院，湖北武汉 430063）

1 工程背景

1.1 工程概况

武汉轨道交通1 号线一期工程已于2004 年通车运营，全线均为高架线路，采用B 型车4 辆编组，供电方式为DC1500V 接触轨供电，信号设备采用交叉感应电缆环线。循礼门站—大智路站区间设1 条故障列车待避线及2 条安全线，有8 组道岔和8 组伸缩调节器，道岔前后均为平坡，桥梁均为跨度25m 或30m 的简支梁，如图1 所示。

图1 既有线路配线图

在不中断行车的情况下，利用天窗时间拆除位于正线的4 组单开道岔及道岔前后的8 组伸缩调节器，同时拆除之间的区间钢轨，左右线长度共计约660m，拆除后换铺区间钢轨和扣件，满足列车正线贯通运营的要求，如图2 所示。

图2 拆除范围示意图

1.2 既有线轨道技术标准

钢轨：采用U75V、60kg/m 钢轨。

扣件：普通地段采用WJ-2 型扣件，扣件高度为33mm，轨底坡为1∶40；道岔区扣件高度为33mm，无轨底坡；伸缩调节器区扣件高度为31mm，轨底坡为1∶40。

道岔：60kg/m 钢轨9 号道岔（研线0109），长度为29.569m。

伸缩调节器：单向60kg/m 伸缩调节器（研线TF9919），长度为12.5m。

道床：短轨枕式整体道床。

轨枕铺设间距：道岔区及伸缩调节器区域为600mm，非道岔区为625mm。

轨道结构高度为540mm。

无缝线路：道岔前后均设置伸缩调节器，并采用插入短轨进行联接[1]；区间无缝线路设计锁定轨温为20±4℃[2]。

2 改造方案

2.1 钢轨及接头

为与既有轨道设备标准相匹配，拆除范围内的钢轨采用同型钢轨更换，定尺长为25m。改造后的线路均铺设无缝线路，钢轨接头采用铝热焊[3]。

2.2 扣件

2.2.1 普通地段用扣件

武汉轨道交通1 号线一期工程普通地段（不含道岔及伸缩调节器范围）铺设WJ-2 型扣件，WJ-2A 型扣件为WJ-2 型扣件的升级优化产品，两种扣件的钉孔距和高度相同[4]。因此，改造后的扣件采用WJ-2A型扣件，便于与既有线的扣件通用，可利用天窗时间进行更换[5]。

2.2.2 道岔及伸缩调节器地段用扣件

既有的道岔和伸缩调节器扣件钉孔位沿着轨枕中心线布置，即直列式布置。而普通的WJ-2A 型扣件钉孔位沿着轨枕对角线布置，即错列式布置，如图3所示。

图3 WJ-2A 型扣件钉孔位：错列式布置（单位：mm）

两种布置方式的钉孔位完全不同，如果直接换铺，需要大量重新钻孔，且钻孔位置位于混凝土轨枕的边缘，保护层厚度不满足规范要求。因此，采用充分利用既有扣件钉孔位的方案，即将WJ-2A 型扣件钉孔位由错列式布置优化为直列式布置，如图4 所示。

图4 优化后的WJ-2A 型扣件钉孔位：直列式布置（单位：mm）

当优化的WJ-2A 型扣件钉孔距为382mm 时，可充分利用既有道岔及伸缩调节器区域内的钉孔位。除钉孔距不同，优化后的WJ-2A 型扣件大部分技术性能与优化前的WJ-2A 型扣件相同。调节器区域扣件高度为31mm，可利用扣件调高实现与区间扣件高度一致。

2.2.3 拆除道岔过渡扣件

因不中断运营，只能利用天窗时间进行改造[6]，而在同一个天窗时间内完成大部分扣件螺栓孔的定位及塑料套管的植入，施工难度较大。因此，需要特别设计一种与既有轨枕钉孔位一致的道岔过渡扣件，这也是改造工程的重难点设计部分，该设计可以大大减少施工难度和施工时间[7]。

待道岔过渡扣件全部安装完成后，依次换铺设置1∶40 轨底坡的轨下垫板。最后，按照每相隔三个轨枕施工一个轨枕（简称“隔三换一”）的原则，依次将过渡扣件换成优化后的WJ-2A 型扣件。

2.3 轨枕及道床

此次改造不更换轨枕，只对岔区及伸缩调节器区域的轨枕重新钻孔植入套管。当道岔区域内的过渡扣件全部铺设完成后，利用天窗时间拆除道岔过渡扣件并钻孔，钻孔直径不小于70mm，钻孔深度为160mm，利用植筋胶将新的塑料套管植入孔芯。扣件拆除后留下的废弃套管孔洞均用快硬性无收缩树脂砂浆进行填充。

2.4 无缝线路

拆除改造期间，需将换铺区间暂时形成有缝线路，满足第二天列车的正常运营要求；待新钢轨及扣件全部换铺完毕后，利用天窗时间将轨端的眼孔用锯轨机锯开，对轨头进行打磨后再采用铝热焊焊接钢轨，重新恢复无缝线路。

改造后的无缝线路设计锁定轨温与既有线路保持一致，为22±5℃[8]。

3 接口处理

第一，改造施工前，应对施工线路进行现场测量，以确定设计轨顶标高。同时，将既有基标控制桩引测到线路的两侧桥梁挡墙上，作为改造施工的控制点。

第二，施工前，应对既有管线和设备特别是轨旁设备情况进行现场调查，并向相关部门报备。施工中应请示运营公司相关部门、通信、供电等专业并做好管线、设备的防护工作，对于需要拆改的管线、设备，应配合做好拆除、记录及原样恢复工作。

第三，本文仅对轨道改造方案进行探讨，实际施工中，应配合做好信号设备的改造工作。

第四，改造期间，若轨面高度发生抬高，应在接触轨支架下增设一块钢垫板，钢垫板的厚度和轨面抬高数值一致。在增设钢垫板后要复测轨面至接触轨下底面的高度以及轨面内缘至接触轨中心线的距离，控制好施工误差。

第五，改造期间，应加强对高架区间环网电缆的防护，采用遮护等方式避免对环网电缆造成损害。可临时拆除区间的均回流电缆，待改造施工完成后进行恢复。

4 施工步骤

4.1 第一阶段：施工前准备

调查既有线路情况，细化施工组织方案、材料进场方案，做好施工安全培训、技术交底等准备工作。

4.2 第二阶段：施工基础作业

利用天窗时间进行施工基础作业，主要内容包括：一是施工机具、材料进场；二是对施工范围进行测量定位；三是拆除既有道岔、调节器区域的扣件，安装过渡扣件；四是对新的扣件进行定位并钻孔；五是根据施工作业范围进行配轨。

4.3 第三阶段：按照“隔三换一”的原则完成道岔和调节器拆除与安装

此阶段利用天窗时间进行封锁施工作业。主要内容包括：一是在即将施工的轨枕前后安装绝缘轨距拉杆；二是拆除道岔过渡扣件并钻孔；三是利用植筋胶将新的塑料套管植入孔芯；四是将废弃套管孔洞用快硬性无收缩树脂砂浆填充；五是安装新的垫板和扣件；六是采用铝热焊重新恢复无缝线路[9]。

4.4 第四阶段：线路精调，恢复轨旁设备等

对线路进行精调、顺坡，整理轨道状态，并恢复轨旁设备[10]。

5 注意事项

一是施工前应配合相关部门做好既有管线和设备的实地调查与保护工作。

二是受既有轨道存在施工偏差的影响，施工单位应提前对改造区域轨枕的布置及轨枕上的螺栓孔位进行测量放样，以核对现场和设计图纸的差异。

三是施工时，对既有设施、设备进行防护和监测，若发现异常则立刻停工进行加固处理，一旦发生损坏，则及时组织抢修。

四是施工期间，施工地段按限速25km/h 通行。

五是为加强运营线路的轨道平顺性，按照“隔三换一”的原则换铺WJ-2A 型扣件的过程中，应及时在其前后安装绝缘轨距拉杆。

六是为降低既有线改造施工风险和保证天窗时间内道岔改造工作的顺利实施，建议在避难线上进行道岔过渡垫板的线外（非正线）组装和拆卸试验、改造施工方案的整体试验。

6 结语

我国城市轨道交通发展迅速，其运营间隔时间短、行车密度大，随着时间的推移，越来越多的既有线路需进行轨道改造或维修。在既有线改造项目实施过程中，设计与施工应贯彻安全第一的原则，做好周密细致的设计和施工组织方案，在不中断运营的前提下，确保工程的可实施性。重点做好“拆除既有道岔及伸缩调节器，原位换铺区间钢轨及过渡扣件，逐一换铺WJ-2A 型扣件，钢轨焊接成无缝线路”这一施工流程，在保障安全的前提下提高施工效率，进而为我国城市轨道交通的发展提供助力。