城市轨道交通41

1、城市轨道交通第四章轨道结构与路基4.1 概述v1轨道的组成vA、轨道：钢轨：以连接零件扣紧在轨枕上。v 轨枕：埋在道床内。v 连接零件。v 道床：道床直接铺在路基面上。v 道岔。v 其他附属设备。v 轨道结构承受复杂多变的静荷载和动荷载，通过力学分析与研究，计算出轨道各组成部分所产生的应力和变形，从而确定其承载力和稳定性。工后沉降不大于5cmvB、路基：填料，A类：比传统铁路要求严格。v 压实标准。v 结构型式（路拱）：非渗水土。v2城市轨道交通线路轨道的特点与要求v为保护环境，对噪声控制较严，除了车辆结构采取减振措施，必要时修筑声屏障外，轨道结构也采取减振措施。v行车密度大，运营时间长，留给

2、轨道维修作业的时间很短，因而一般采取较强的轨道部件。新建轨道交通系统时，对于隧道和高架结构，一般采用混凝土道床等少维修轨道结构。v轨道交通车辆一般采用电力牵引，以走行轨作为供电回路。为减少因泄漏电流（或称迷流）而造成周围地下金属设施的腐蚀，要求钢轨与轨下基础有较高的绝缘性能。v受原有街道和建筑物所限，城市轨道交通曲线区段占很大比重，曲线半径一般比常规铁路小得多。在小半径曲线地段，应采用耐磨钢轨。钢轨铺设前应进行预弯，运营时钢轨应进行涂油以减少磨耗。当然，新建轨道交通系统时，尽量采用较大的曲线半径。4.2 轨道构造v1轨道结构设备v(1)钢轨v钢轨的类型习惯上以每米大致质量数来表示。目前我国铁路

3、的钢轨类型主要有43、50、60、75kg/m等型式，生产的钢轨长度，一般有12.5和25m两种。目前，我国新建的上海、广州地铁，北京地铁和城市铁路正线均采用60kg/m钢轨，以延长维修周期，轨道交通的停车线、站场线等非运营线路则采用较轻的50kg/m钢轨，甚至可以采用43kg/m钢轨。v地铁线路正线及辅助线宜采用60kg/m钢轨，也可采用50kg/m钢轨，其应根据近、远期客流流量，并经技术经济综合比较确定，车场线宜采用50kg/m钢轨。v正线半径小于400m的曲线钢轨，应采用全长淬火钢轨或耐磨钢轨。v正线钢轨接头应采用对接，曲线内股应采用厂制缩短轨调整钢轨接头位置。v不同类型的钢轨接头应采用

4、异型钢轨连接。v曲线超高值应在缓和曲线内递减，无缓和曲线时，应在直线段递减。v(2)轨枕v按其构造及铺设方法分为横向轨枕、纵向轨枕、短轨枕和宽轨枕等；按材料分为木枕、混凝土轨枕及钢枕等。v轨枕铺设数量不同的道床形式要求有所不同，如地铁线路，若采用枕式整体道床，则其铺设数量为16001680根/km；若为混凝土枕碎石道床，其铺设数量为16001680根/km；若为无缝线路混凝土枕碎石道床，其铺设数量为16801840根/km。对轻轨线路可直接采用常规铁路强度最低的预应力枕（S-1或J-1型），直线地段为1600根/km，在曲线半径300m及以下地段，每公里增加80根。v轨道结构高度根据不同的结构

5、形式，宜采取不同的数值，如在矩形隧道内混凝土整体道床为560mm；地面线碎石道床为8201000mm；浮置板轨道为750900mm。v(3)扣件v钢轨与轨枕的连接是通过中间联结零件实现的，这种联结零件称为扣件。扣件结构应力求简单，并应具有足够的强度和扣压力、适量的弹性和轨距、水平调整量和良好的绝缘、防腐蚀性能。v不同道床形式的扣件设计应有所不同，如一般整体道床和高架桥上整体道床应采用弹性分开式；混凝土枕碎石道床应采用弹性不分开式。v(4)道床v碎石道床材料应符合现行铁路标准铁路碎石道碴和铁路碎石道床底碴的规定。对于地铁，除车场线可采用二级道碴外，其他应采用一级道碴。v地铁：道床厚度的大小应与路

6、基类型、线路类型（正线、车场线）有关，如对渗水土路基正线道床厚度应不小于300mm，车场线不小于250mm；轻轨：道床厚度为250mm。v道床肩宽：对正线、联络线、出入线和试车线无缝线路地段碎石道床不应小于400mm，非无缝线路地段不应小于300mm。无缝线路半径小于800m、非无缝线路半径小于600m的曲线地段，曲线外侧道碴肩宽增加100mm。v无缝线路碴肩应在碎石道碴上堆高150mm。v道床边坡：车场线为1:1.5，其它为1:1.75。v正线、联络线、出入线和试车线碎石道床与整体道床间应设轨道弹性过渡段。v(5)道岔v是车辆从一股轨道转向另一股轨道的设备，道岔的形式包括线路连接、线路交叉及

7、线路连接与交叉。v正线上道岔的钢轨类型应与正线的钢轨类型一致。v正线、辅助线和试车线应采用不小于9号的各类道岔，车站线咽喉区应采用不大于7号的各类道岔，并宜采用AT尖轨，高锰钢辙叉和可调式护轨。v道岔上应采用弹性分开式扣件。v隧道内和高架桥上的道岔区宜采用短枕式整体道床，车场线道岔宜采用碎石道床。v2直线地段的轨道其轨距、水平形位、高低、方向、轨底坡等几何形位的控制标准参考现行的铁路轨道相应标准。v3曲线地段的轨道v(1)轨距加宽v半径等于及小于200m曲线地段的轨距应加宽。加宽值大小与曲线半径和车型有关，如地铁B型车在半径150R100时，加宽值为10mm。v(2)外轨超高v曲线外轨超高按下

8、列公式计算：v式中h超高值（mm）；Vc列车通过速度（km/h）；R曲线半径（m）。v曲线的最大超高宜为120mm，当设置的超高值不足时，一般可允许有不大于61mm的欠超高。v(3)缓和曲线v是设于直线和圆曲线之间的曲率渐变的连接曲线，使圆曲线的轨距加宽和外轨超高在缓和曲线内完成，其曲线线型为空间高次方程式，我国铁路上常用的是三次抛物线。缓和曲线的长度主要受行车安全和平稳的影响。4.3 轨道结构v轨道结构应具有足够的强度、稳定性、耐久性和适量弹性，确保列车安全、平稳、快速运行和乘客舒适；根据环境保护对沿线不同地段的减振、降噪要求，轨道应采用相应的减振轨道结构；轨道结构应具有良好的绝缘性以减少杂

9、散电流。v轨道结构的设计目的：少维修、低振动和环保。v1减振轨道结构设置v根据城市轨道的沿线环境，采用分级减振措施（原因：经济的考虑）v一般减振轨道结构可采用无缝线路、弹性分开式扣件和整体道床或碎石道床。v线路中心距离住宅区、宾馆、机关等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用较高减振的轨道结构，即在一般减振轨道结构的基础上，采用轨道减振器扣件或弹性短枕式整体道床或其他较高减振轨道结构。北京城铁高架车站按此设计，采用DI型轨道减震器，力求减少振动和噪声。v线路中心距离医院、学校、音乐厅、精密仪器厂、文物保护和高级宾馆等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用特殊减振的轨道结构，即在一般减振轨道结构的基础上

10、，采用浮置板整体道床或其他特殊形式的减振轨道结构。 各国对传统的轨下基础作了大量的改进研究工作，开发了各种减振型轨下基础。v1）、弹性轨枕道床）、弹性轨枕道床 ：日本大阪今官高架桥。v2）、弹性支撑式轨道结构）、弹性支撑式轨道结构 ：瑞士、法国和美国多个城市地铁；v 日本高速铁路；v 英国至法国的英吉利海底隧道；v 我国西安至安康线18.4km的秦岭隧道。v3）、浮置板轨道）、浮置板轨道 ：我国北京地铁13号线；v 广州地铁一号线黄沙站和体育中心区间。v4）、纵向浮置板轨道）、纵向浮置板轨道 ：莫斯科地铁和基辅地铁。v5）、钢弹簧浮置板式整体道床）、钢弹簧浮置板式整体道床 ：北京地铁13号线西

11、直门段。v 柏林地铁；德国珀林地铁、科隆地铁；v 韩国高速列车；v 英国伦敦DLR Lewisham地铁延长线 v2土质路基地段v 新建轨道交通系统，在土质路基上一般宜采用混凝土枕碎石道床轨道，并尽可能铺设无缝线路。v3隧道地段v隧道内的轨道结构可分为有碴（有碎石道床）和无碴（无碎石道床）两种。有碴轨道同土质路基地段，其优点是施工简单，防噪声性能也较好。但因建筑高度高，从而增大隧道开挖断面；同时轨道维修工作量也较大，一般新建轨道交通采用不多。在隧道地段采用较为普遍的为混凝土道床（又称为整体道床），其通过钢轨扣件把钢轨直接与混凝土基础联结起来。v1）无碴轨道与基床的连接型式：整体灌筑式、轨枕式、

12、支承块式。v2）无碴轨道减震垫层及轻型扣件v3）弹性支承轨道结构、浮置板轨道结构、轨道垫层v4高架桥地段v其轨道结构也可分为有碴（有碎石道床）和无碴（无碎石道床）两种。在混凝土梁上铺设道碴和轨枕，与土质路基轨道结构相同，此种轨道结构施工简便防振性能较好，在铺设无缝线路也较易处理，目前不少轨道交通采用这种结构。无碴轨道通过扣件直接把钢轨与混凝土桥面联结起来，应用较为广泛的是在混凝土梁上二次浇筑混凝土承轨台。v无碴轨道与有碴轨道相比，可以减少桥梁恒载，降低梁的建筑高度和造价，同时大大减少轨道维修工作量。其缺点是，二次浇筑施工复杂，施工精度要求很高，承轨台表面抹平费时费工，要求扣件具有一定的调整钢轨

13、高低和左右的能力。此外，这种结构还要减少振动和噪声，防止迷流腐蚀和铺设无缝线路的问题。伸缩调节器v 降低桥上无缝线路钢轨附加纵向力的具体措施通常从改进轨道结构和桥跨结构两方面人手，主要采用钢轨伸缩调节器和纵向力传递装置。 v 上海市轨道交通3号线首次在高架桥上使用了钢轨伸缩调解器和WJ2型小阻力扣件，武汉轻轨桥上无缝线路亦采用同样的结构。城市高架轻轨桥上无缝线路设置钢轨伸缩调解器还有许多问题尚待进一步研究，如设置钢轨伸缩调解器最小温度跨度问题、最佳设置位置、理想的桥跨型式，以及对邻近桥跨、线路的影响等等，这些问题都是今后桥上无缝线路研究的重点。 v 在桥外适当地点铺设双向曲线形钢轨伸缩调节器，

14、是为了减少列车的振动、冲击，减小列车垂直方向簧下加速度，同时为了放散桥上钢轨温度应力，实现钢轨与桥梁的相对伸缩，同时为放散桥上钢轨温度应力，实现钢轨与桥梁的相对伸缩，避免附加纵向力超过允许值，在冬季钢轨折断或断缝过大。 v 钢轨伸缩调节器的铺设采用插入法施工，即线路锁定后将钢轨伸缩调节器的位置在锁定轨温时锯出，然后铺设钢轨伸缩调节器。秦沈客运专线B27-G1标段跨阜锦公路特大桥和跨兴闫公路特大桥各设置有两组钢轨伸缩调节器。4.4 路基v1 一般规定v(1)路基是轨道交通工程的重要组成部分，它是轨道的基础，直接承受轨道和车辆的荷载，路基工程作为土工结构物，必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。v(

15、2)轨道和车辆荷载应根据采用的轨道结构及车辆的轴重、轴距等参数计算，并用换算土柱高度来代替。v(3)路基工程设计应优先采用新技术、新结构、新材料和新工艺，并采用机械化施工。v(4)路基设计应符合环境保护的要求，重视沿线的绿化设计，结构设计应与邻近的建筑物相协调。v(5)路基工程应做好防排水设计，确保排水通畅。v2 路基设计v(1)路基路肩高程应高出线路通过地段的最高地下水位和最高地面积水水位，应加毛细水强烈上升高度和有害冻胀深度或蒸发强烈影响深度，再加0.5m。若采取降低水位、设置毛细水隔断层措施时，可不受此限制。v(2)路肩高程还应考虑与城市其他交通的衔接和相交情况。v路基面形状应根据基床土

16、质设成路拱（非渗水土）或做成平面（渗水土和岩石）。v(3)路基面宽度应根据正线数目、配线情况、线间距、轨道结构尺寸、路基面形状、曲线加宽、路肩宽度等计算确定。v当路肩埋有设备时，路堤及路堑的路肩宽度均不得小于0.6m，无埋设设备时路肩宽度均不得小于0.4m。v(4)对于地铁，路基基床分表层和底层，表层厚度应不小于0.4m，底层厚度应不小于1.1m，基床厚度以路肩施工高程为计算起点。如北京地铁13号线采用的是基床表层厚度为0.5m，基床底层厚度为1.5m。v路堤基床表层填料应优先选用A、B组填料，基床底层填料可选用A、B、C组填料。填料分类按现行铁路路基设计规范执行。v3 路基支挡结构物v在路基

17、位于陡坡地段或风化的路堑边坡地段，节约用地，少占农田和城市用地的地段等处应修筑路基支挡结构物。v路基支挡结构物设计时，所采用的荷载力系、荷载组合及检算要求可按现行铁路路基支挡结构物的有关规范、规则执行。v4 路基排水及防护v路基应有完善的排水系统，并宜利用市政排水设施。排水设施应布置合理，当与桥涵、隧道、车站等排水设施衔接时，应保持排水畅通。v在适宜于植物生长的土质边坡上应优先选用种草、铺草皮等方式进行绿化美化。v北京地铁13号线的路基坡面防护除特殊地段外，路基边坡均采用混凝土六边形框格并植草防护。城市轨道交通中的无砟轨道v由于无砟轨道取消了有砟轨道中起增弹减振和调整轨道变形的道砟层，轨道所需

18、弹性和调整量几乎全部由扣件提供。v在有减振降噪要求的地段，无砟轨道扣件系统还要考虑减振降噪的要求。v因此，对无砟轨道扣件的要求比有砟轨道扣件要高得多。 v整体道床无砟轨道 整体道床具有设计、施工技术成熟，结构简单，造价较低，现场施工作业灵活等特点，在地铁中得到了广泛的应用。 目前地铁地下线（隧道）大量采用短枕式整体道床 ，高架线（桥上）大量采用短枕承台式整体道床。隧道内短枕式整体道床（中心水沟）截面示意图隧道内短枕式整体道床（双侧水沟）截面示意图 v地铁隧道内道床必须考虑排水问题，有两种排水沟设置方式，中心水沟和双侧水沟。北京地铁已建或在建的地下线多采用中心排水沟，仅机场线和亦庄线采用了双侧排

19、水沟。上海、广州、深圳等城市的已建或在建的地下线多采用双侧排水沟。v弹性支撑块式整体道床无砟轨道 弹性整体道床是在短枕外（或长轨枕端部）包一个具有竖向和横向弹性的橡胶套，橡胶套内短枕下（或长轨枕端部）设橡胶垫板。 弹性整体道床始于20世纪70年代，北京、广州及上海地铁均已铺通运营多年，使用效果良好。国外有代表性的为法国VSB轨道，已铺设350公里；美国Sonneville公司的LVT轨道，已铺设260公里。v独立混凝土枕v 弹性橡胶垫v 橡胶套靴弹性支撑块主要部件长枕式及短枕式弹性整体道床 v梯形轨枕无砟轨道 梯形轨枕为钢筋混凝土结构，预制梯形轨枕由2根混凝土纵梁及连接纵梁的3根钢管形成一个整体。梯形轨枕下设减振装置有板型、球型、角形等多种，分别适用不同条件，有很好的减振效果。梯形轨枕道床及轨枕块 v钢弹簧浮置板轨道 钢弹簧浮置板系统，即弹簧质量隔振系统，是将轨道固定在钢筋混凝土整体道床上，道床再放在主要由钢弹簧组成的隔振器上组成系统。是目前减振轨道系统中最先进的一种，适用于地铁中减振等级要求最高的地段。C40砼浮置板40mm空气间隙C30混凝土弹簧减振器 vWJ-2型扣件 为有螺栓形弹条扣件，在上海地铁中应用最多。vDT型系列扣件型系列扣件 是我