钢弹簧浮置板检修技术手册

1、钢弹簧浮置板道床检修维护技术手册V.01 钢弹簧浮置板道床减振系统检修维护技术手册 隔而固（青岛）振动控制有限公司中国 青岛 266071钢弹簧浮置板道床检修维护技术手册第一部分 钢弹簧浮置板道床简介第 1 节 钢弹簧浮置板道床简介 钢弹簧浮置板轨道结构是一种新型的特殊减振轨道结构形式，由道床板、钢弹簧隔振器、剪力铰、密封条、水平限位装置、钢轨与扣件等组成。它将具有一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上，构成质量弹簧隔振系统。其基本原理就是在轨道和基础间插入一固有频率远低于激振频率的线性隔振器，借以减少传入基础的振动量，是减小向下部结构传振和传声的最有效方法。弹簧-质量-道床隔振系统的

2、隔振作用的有效性，主要取决于道床的质量、弹簧的刚度及相互作用。经过钢弹簧浮置板到床的隔离，列车产生的强大振动只有极少量会传递到下部结构，对下部结构和周围环境起到很好的保护作用。钢弹簧浮置板系统频率低（一般48Hz），隔振效率高（一般2040dB），主要应用于要求高、对振动比较敏感的路段,如音乐厅、歌剧院、医院、市政厅、会议中心、博物馆、高档物业和旅馆等。钢弹簧浮置板技术几乎可用于各种轨道交通线路，包括：有轨电车、轻轨、地铁、城际铁路、高速客运专线等。钢弹簧浮置板隔振系统是隔而固公司的专利技术，在国内城市轨道交通线路已经有了很多的应用业绩，经过应用实践证明，该系统具有以下明显的特点：隔振效果好，

3、达2540分贝以上；系统固有频率在 48 Hz；弹簧隔振器寿命长，设计寿命50年；同时具有三维弹性，水平方向位移小，无需附加限位装置；施工简单，可现场浇注；检查或更换弹簧十分方便，不用拆卸钢轨，不影响地铁运行；基础沉降造成的高度变化可以方便快速地进行调整（通过增减调平钢板实现）。1、道床板每块道床板长度一般情况在30m左右，厚度在300mm-500mm之间，由C40混凝土和HRB400级钢筋一次性浇注而成，有良好的整体性。 道床板的断面形式根据其所处工况的不同，是有所区别的。高架桥上或地铁车站内的浮置板道床断面是如图（1）的形式，盾构、暗挖等隧道内，多为如图（2）、（3）、（4）的形式。 高架

4、桥上浮置板断面形式（1）隧道内浮置板断面形式（2）隧道内浮置板断面形式（3）隧道内浮置板断面形式（4）2、钢弹簧隔振器钢弹簧隔振器由外套筒、内套筒和调平钢板等部件构成。外套筒与浮置板结构浇筑为一个整体，内套筒内有钢弹簧和专用阻尼材料。钢弹簧采用磨皮工艺，以保证表面质量及尺寸精度，弹簧表面喷涂一层厚70m的环氧树脂，应经过喷丸、磷酸盐处理、裂纹检查。套筒经双层热浸镀锌，其关键部件、弹簧设计寿命及阻尼老化寿命大于50年。钢弹簧按螺旋弹簧疲劳试验规范GB/T16947标准经过300万次循环载荷作用后，内、外弹簧无断裂和任何裂纹。隔振器内套筒使用的粘滞阻尼材料是隔而固集团公司的专有技术，保证隔振器在5

5、00Hz以下无共振区，动态刚度等于静态刚度。温度在+80和-40之间，隔振器在额定载荷下能正常工作，阻尼材料的性能不会发生永久性变化。 隔振器外套筒 隔振器内套筒 调平钢板 3、剪力铰剪力铰布置在两块道床板之间，主要由销轴和轴套两个部件组成，分别与两块道床板端部的钢筋混凝土浇注在一起。道床板工作状态下，剪力铰起着传递剪力、协调道床板变形的重要作用。4、密封条密封条是厚度6mm、宽度250mm的橡胶材料，在钢弹簧浮置板隔振系统内是一项重要的安全措施。浮置板顶升前，将密封条安装在道床板两侧及板与板之间的缝隙上，主要是为了防止固体杂物进入道床板底的间隙内。安装完成的橡胶密封条5、辅助水平限位装置辅助

6、水平限位装置安装在基底混凝土内，隔振器内筒置于其上，二者形成配合，但相互间有一定间隙。正常工作状态下，列车运行产生的水平力完全由隔振器与基底的摩擦力承受，辅助水平限位装置并不参与工作。只有在非正常偶遇情况下（如地震、事故等）才有可能参与工作，提供附加安全水平约束。因此，水平限位装置只是钢弹簧浮置板隔振系统的一项辅助安全措施。6、钢轨与扣件钢轨和扣件在钢弹簧浮置板道床地段的布置、安装等技术要求与普通地段完全相同。 第 2 节 钢弹簧浮置板道床隔振原理钢弹簧浮置板道床是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板置于钢弹簧隔振器上，构成质量弹簧隔振系统。道床板与底部及侧面的隧道结构相隔离，两者之间通过钢弹簧

7、隔振器相接，隔振器上部结构的动扰力通过隔振器传递到结构底。在此过程中由隔振器进行调谐、滤波、吸收能量，达到隔振、减振的目的。设置钢弹簧浮置板系统的主要目标是为了减少车辆行驶对周围建筑的振动传递，调节原有的系统频率，对于车辆引起的轨道振动波起到调频滤波的作用。扣件作为浮置板系统的输入端，钢弹簧底部作为系统的输出端，浮置板系统则相当于一个滤波器。地铁行进产生的振动主要分布于20Hz80Hz的频段，而浮置板系统的固有频率一般为4Hz10Hz，同时注意板的弯曲频率应尽量避免与周围建筑的固有频率特别是楼板的固有频率接近而引起建筑的二次振动及噪声。尽管浮置板具有很多高阶振动模态，但对隔振效果起关键作用的是

8、浮置板弹簧系统的6个低阶刚体固有振动模态，其隔振原理仍然可以用单质量单自由度振动体系来分析。由于激振力可以分解为不同频率正弦变化的激力的叠加，所以，可假设激振力是某一正弦函数，横坐标轴是激振频率与系统固有频率之比h，简称调谐比；纵坐标轴为传递到基础上的基础力振幅与激振力振幅之比VF，简称传递比。当调谐比接近1时，即当激振频率接近系统固有频率时，传递比大于1，系统处于共振区；而当调谐比大于以后，系统进入隔振区，传递比开始小于1，基础力动载振幅小于激振力振幅，激振力被惯性质量的惯性力部分平衡掉。而当调谐比远大于以后，质量块的惯性力与激振力相位相反，而数值接近，相互平衡掉，仅有静荷载和小部分残余动荷

9、载通过弹簧阻尼元件传到基础上。浮置板隔振系统的设计原则是，应使浮置板的结构固有频率避开地铁车辆运行时的激振频率，并使浮置板的主要固有频率，尤其是垂向固有频率尽量远低于激振频率倍以下，可取得好的隔振效果。第 3 节 钢弹簧浮置板道床的设计1、结构设计钢弹簧浮置板系统的结构在其设计方面已经全面、系统的考虑了结构的整体安全性要求、车辆的正常使用要求和系统的减振降噪要求。浮置板结构是一连续的混凝土板弹簧支撑系统，混凝土板自身的动、静强度要足够，不能出现结构自身的破坏。结构强度主要体现在混凝土浮置板的抗弯强度与弹簧位置处的抗冲切强度以及弹簧下部基底混凝土的承压强度。浮置板系统的荷载传递途径顺序为：车辆、

10、轨道、扣件、浮置板、钢弹簧隔振器、基底混凝土、下部结构。为满足车辆正常行驶的要求，混凝土浮置板在保证自身强度的同时，必须严格控制其静、动力变形。同时，该体系作为轨道-扣件系统与基底结构的中间系统，不但不会对相邻体系带来额外的负担，不会增加钢轨的变形与应力，还会因其缓冲作用使相邻体系的受力状态变化更加平缓。结构动力分析：浮置板系统的动力分析主要包括浮置板结构固有特性计算，其内容主要有：前几阶固有频率，模态变形图，广义质量，模态质量等。其中直接决定系统固有特性及减振性能的主要是一阶竖向固有频率。高阶模态及频率的计算则主要针对于需进行频率回避验算的环境要求。频率计算共分两种工况，一是不考虑车辆的质量

11、参与，一是考虑车辆的质量参与。计算过程由有限元程序自动完成，一般提取80Hz以内的频率计算及模态计算结果。结构静力分析：结构静力计算的内容主要是结合板允许变形值、轨道许用应力、板截面应力及隔振器容许变形等诸因素作为浮置板系统的设计依据，以此确定板的几何尺寸及隔振器布置方式。所有的计算都通过有限元程序实现。选择3维的轨道-浮置板-隔振器有限元模型，轨道与浮置板假定刚性连接。采用动力放大系数将动力荷载引入静力分析当中。主要的荷载工况包括：板自重，轴重，曲线段离心荷载，起动及制动，侧向冲击荷载，温度荷载，混凝土收缩荷载。进行结构设计时，应采用上述工况的组合值作为依据。 2、排水系统设计钢弹簧浮置板道

12、床地段的排水系统是整个钢弹簧浮置板道床系统正常工作的重要组成部分，主要设施包括基底排水沟、浮置板内预埋的落水管、浮置板道床面排水沟（根据需要设置），还在道床面设有纵、横向排水坡度。它属于所处区间的整个排水系统的一部分。对于钢弹簧浮置板从上游的来水，设计要求其排向浮置板基底水沟，通过基底水沟排向下游，浮置板地段板面的积水则通过板面的落水管引向基底水沟。为了防止基底水沟的堵塞，在浮置板上游端头处要设置有效的水篦子等拦挡、沉淀垃圾杂物的设施，做好入口的防堵处理。有时，还在浮置板线路中心处设置一些检查孔，但是这些检查孔在不工作的时候，要采取有效措施将其覆盖。钢弹簧浮置板道床基底水沟内的积水，通过在下游

13、普通道床地段设置坡度差（即水沟坡度小于线路坡度）逐步将水引到正常的道床水沟，汇入地铁车站或区间的排水设施排走，保证钢弹簧浮置板道床的正常工作。第二部分 钢弹簧浮置板道床的顶升第 1 节 钢弹簧浮置板道床的顶升准备浮置板道床混凝土浇注完成，且正常养生28天，达到设计强度是顶升作业开始的前提条件。 1、全面清理浮置板道床范围的杂物和积水，清除所有模板，包括板端与整体道床、板与板之间和检修孔的模板。在浮置板上游来水进入浮置板地段基底中心水沟处设置水蓖子，同时确保全部的上游来水能通过基底水沟排走。在板顶预留孔加设盖板，防止杂物进入板底。2、用密封条将所有浮置板周围的缝隙、板端的间隙密封，以确保浮置板进

14、入工作状态后其他杂物不能进入到板底。密封条的安装符合下列规定： 密封条为6mm250mm的橡胶材料，使用3mm25mm的镀锌金属条固定； 一般情况下，安装在高出道床板侧面边缘150mm的隧道边墙上，只须固定一端；矩形道床板侧面缝隙板及板缝位置，以板缝为中心，两侧密封条宽度均等，两侧全部固定； 安装密封条时，在混凝土上钻直径5mm，深度35mm的圆孔，圆孔间距不超过300mm，将膨胀管塞入孔内，使用30mm长度的螺钉将镀锌金属条、橡胶密封条一起固定。 密封条安装完毕后，浮置板周围，包括道床板上预留槽产生的所有间隙，都必须有效密封。 3、在每块浮置板道床表面平均设置8个永久观测点，对应编号，并在顶

15、升前准确测量浮置板上各测点的标高，保存实测资料。4、去掉外套筒上的盖板，将筒内清理干净并切除筒内的隔离层。根据设计要求，在需要安装水平限位的隔振器基础环中心钻孔，压入定位销及横向限位装置。5、在作业面范围内，要设置有电压恒定的220V用电接口。 第 2 节 顶升专用工具钢弹簧浮置板道床的顶升专用工具由专用液压油泵和专用千斤顶两个部分组成，工作时需要外接220V电源。全部设备的体积小、重量轻，操作方便，性能可靠。 每套专用检修维护工具由以下部件组成：序号部件名称规格型号性能说明备注1电动液压泵PE172M-50-220由220V电压提供动力的液压油泵，最大压力可达800MPa。专用进口 设备2高

16、压油管L=6m传递油液压油泵产生的压力。进口设备3专用千斤顶C154C/ 15t特殊形状的液压起重设备。1套4千斤顶调高垫厚度20mm 置于钢弹簧隔振器上，给专用千斤顶提供合理的工作空间。10块5大三爪（带球头）在隔振器内、外套筒之间传力。1件6千斤顶提杆提高操作人员的舒适度。1件7隔振器提杆提高隔振器内套筒安装效率。2件8六角螺栓M16X30提高隔振器内套筒安装效率。6个 1、专用电动液压油泵部分：专用液压油泵2、专用千斤顶部分：专用千斤顶第 3 节 顶升操作过程 顶升作业开始前的准备工作全部完成后，按照下面的操作程序开始顶升：1、根据设计要求的规格型号，布置调平钢板、锁紧钢板等顶升需要的材

17、料；2、将钢弹簧隔振器内筒逐一安装到对应的外套筒内；3、把每个隔振器对应的第一块调平钢板逐一放置在内套筒上的待安装位置；4、把专用千斤顶的下部放置在内套筒上表面的中心位置，三爪部件顶住外套筒上挡板的下沿，在向下压缩内套筒，每次压入不大于16mm厚度的钢板；5、从浮置板的一端向另一端，逐个隔振器，压入调平钢板，顶升2-3个循环后，对该范围内的浮置板面上观测点高程进行再次准确测量；6、将观测点前后两次的高程测量结果的差值与设计顶升高度进行比较，确定需要调整的高度值。有针对性的进行一轮高度调整后，再次测量观测点高程，比较原始高程数据后，进行再次调整，直至达到设计顶升高度，误差不超过：1mm。并将测量

18、结果归档作为以后检修的依据；7、隔振器安装达到设计要求后，把安全锁紧板放置于调平钢板上,并通过螺栓与内筒连接在一起，防止调平钢板移动。利用螺栓固定安全板，保证传力可靠；8、最后盖上外套筒盖板，以避免弹簧隔振器被破坏和杂物的进入。第 4 节 顶升作业注意事项钢弹簧浮置板道床顶升直接关系到板本身的安全和以后运营的状态，至关重要，必须给予足够的重视。实际的操作过程中，必须注意以下方面：1、全部顶升作业都要在隔而固公司安装技术人员指导和监理的监督下进行；2、专用设备的操作人员必须经过严格培训后，才能上岗；3、顶升作业开始前，必须确认完成全部准备工作；4、顶升过程中板的强制变形量要严格控制，每轮次的顶升

19、量不得超过16mm；5、顶升过程中对隔振器要按顺序逐个操作，严禁出现隔振器连续漏顶现象。第三部分 钢弹簧浮置板道床的检修维护第 1 节 钢弹簧浮置板道床的检修维护内容 钢弹簧浮置板道床系统要处于正常的工作状态，就必须保证浮置板混凝土结构、钢弹簧隔振器及浮置板基底混凝土结构处于正常的状态（即：相对与初始状态的变化值都在相关规定的范围之内）。1.1 隔振器的检修与维护钢弹簧隔振器为基本免维护产品，正常情况下，不需要特殊的维修保养，只需进行定期检查即可。定期检查内容包括：（1） 钢弹簧浮置板道床的工作环境，主要结合日常巡视：检查浮置板道床地段是否有积水存在、浮置板地段排水系统是否畅通？检查浮置板顶升

20、后形成的缝隙、板缝和检查孔的密封措施是否完好、是否有杂物进入。 （2） 钢弹簧浮置板道床的静态变化，为定期检查内容：钢弹簧浮置板道床板面高程的变化；钢弹簧隔振器自身。（3） 钢弹簧隔振器的工作状态。如果在轨道运营过程中，出现了以下特殊状况：行车中出现异常的较大变形；被保护目标内振动明显加大。应立即对相应地段钢弹簧浮置板系统进行全面检查，查明原因并采取相应措施。1.2 浮置板结构的检修与维护浮置板混凝土结构与普通钢筋混凝土结构，它的施工、验收与检修维护与城市轨道交通工程中其他钢筋混凝土结构一样执行国家标准GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范。主要是目测检查是有新增裂缝或破损，无

21、需其他特殊检查。1.3 钢轨扣件的检修与维护钢弹簧浮置板道床地段的轨道、扣件几何尺寸、轨道状态的技术指标与城市轨道交通的普通整体道床地段的技术要求、维护内容和方法等完全相同，无特殊要求。第 2 节 钢弹簧浮置板道床的检修维护方法与标准1、钢弹簧隔振器的检修维护方法与标准1.1 日常巡视日常例行巡道检查时，主要靠目测检查即可。依照标准为浮置板地段是否有积水、到床板是否有明显的变形等。没有这些现象为正常，存在上述任何一种情况就需要进行进一步的检查以决定需要采取的处理措施。1.2 定期检查道床面的状态主要是靠测量埋设在板面上的测量点的标高并与原始记录比较来确定其工作状态的情况，标高差在2mm以内为正

22、常，否则要进行进一步的检查找出原因及处理措施。 1.3 特殊检查出现异常情况后的检查，首先进行主体结构沉降与变形的检查，如有异常则首先解决主体问题后再进行浮置板结构的检查。浮置板结构的检查包括不能恢复的主体结构变形或隔振器失效，以及板下进入硬物造成短路，均可通过抬高浮置板、用内窥镜观察板底情况。发现异物时将其取出即可，其余可以通过调整调平钢板或更换隔振器来解决。钢弹簧隔振器是钢弹簧浮置板道床隔振系统的核心部分，隔振器金属件采取了高质量的长期防腐措施，弹簧经过了喷涂环氧树脂等特殊处理和裂纹检测， 套筒经过抛丸、镀锌处理。隔振器放在套筒内，保护层受损的可能性很小，如果套筒等其它部件保护层受损，应除

23、锈后做防腐处理。隔振器采用的液体阻尼剂是一种拥有专有知识产权的高新技术材料，为隔振器良好的工作效果起到了重要作用。但是，如果积水等其它液体进入内套筒与筒内的阻尼剂混合，将严重影响其隔振效果，必须立即进行更换。2、钢弹簧浮置板道床的检修维护方法与标准钢弹簧浮置板道床的新增裂缝和破损的检查主要是靠目测，当发现新增裂缝或裂缝不断加大，或有破损处露出钢筋的均需进一步加强检查并通知有关各方协同进行相应处理。对于需要重新调整高度和更换弹簧的隔振器，按照以下步骤进行：（1） 打开隔振器外套筒及锁紧装置；（2） 使用专用工具将问题内套筒取出（安装新的同型号内套筒）；（3） 放置调平钢板（更换弹簧时，调平钢板的

24、数量相同）；（4） 用千斤顶将调平钢板压入；（5） 释放千斤顶使此隔振器进入正常承载的工作状态；（6） 安装锁紧装置，安装隔振器外套筒上盖板。更换钢弹簧隔振器内套筒的维护作业需要相当的经验，实际作业过程需要注意以下问题：（1）调整浮置板隔振器的高度及更换弹簧要在隔而固公司技术人员的指导下进行；（2）如果更换隔振器，必须用隔而固青岛公司同型号的隔振器；（3）维修须使用专用液压千斤顶和相应辅助工具。3、钢轨扣件的检修维护方法与标准钢弹簧浮置板地段的钢轨和扣件的检修维护方法与标准完全同整体道床，无特殊要求，主要是通过目测和专用工具检查轨道状态。第 3 节 钢弹簧浮置板道床的检修维护周期及其它1、钢弹

25、簧浮置板道床，定期检查周期建议为 2年。2、北京地铁十号线一期工程钢弹簧浮置板区段信号设备（应答器）位置有9处加固工程，左线6处：K03+457.3；K03+476；K03+531；K03+571.8；K03+484.445；K20+001.1；右线3处：K03+459.3；K03+446.8；K03+499.79。对于以上加固位置的维护，还应注意：（1）在加固结构的设计使用年限内如无特殊原固不需要维护。（2）在加固结构的设计使用年限内应每6年进行一次结构工作状态检查，检查应包含以下内容： 观察车辆经过加固结构时是否有异常的声音及明显的振动。 观察结构的表观状态，有无裂缝、碎裂。 观察轨道的表观状态，有无异常的变形及磨耗。 测量轨顶高程是否满足设计要求。 检测加固结构处浮置板永久测量点的高程值。（3）如果结构出现裂缝，应立即采取修补措施，原则如下： 分析裂缝产生的原因和性质，根据不同受力情况和使用要求，分别采取不同的处理方法。裂缝处理后应能保证原有的承载能