地铁与轻轨之轨道工程(钢轨扣件轨下基础)

1、第四章 轨道工程3.1 概述3.2 钢轨3.3 扣件3.4 轨下基础第一节 概述轨道组成钢轨扣件轨枕道床道岔附属设施（按照道床形式）轨道有砟轨道无砟轨道 有砟轨道：结构简单、施工方便、成本低、维修方便无砟轨道有枕式无枕式 结构稳定、连续、平顺；耐久、整洁美观，寿命长；维修工作量少。优点： 造价高； 施工技术和方法要求严格； 对扣件和垫层有特殊要求； 要求有坚实、稳定的基础； 出现病害，整治困难。缺点：一、无砟轨道的基本知识介绍 城市轨道交通对轨道结构的基本要求如下： 振动、噪声少。结构简单、整体性强，具有坚固、稳定、耐久和适量弹性等特点，确保行车安全、平稳、舒适； 少维修或避免维修。具有足够的

2、强度、刚度；便于施工，易于管理，可靠性高，清洁养护方便，运营成本低； 扣件要求强度高、韧性好； 满足城市景观要求。采用成熟新工艺、新技术、新材料，满足绝缘、减振降噪和减轻轨道自重需要，符合城市景观和美观要求。 第二节 钢轨一、基本性能要求：足够的强度和韧性合理的抗弯性能较高的抗磨抗疲劳良好的可焊性光滑平顺的外观 钢轨外形基本一致，断面为工字型（利于抵抗挠曲变形），分为轨头、轨腰和轨底。 国内钢轨类型主要有75kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m和38kg/m五种类型。二、选型 长度有12.5m和25m，轨道交通采用25m。随着铁路发展及钢轨生产技术提高，钢轨定尺不断增加，国内已能

3、够生产50m、100m钢轨。三、损伤分析及材质选择（1）损伤分析造成钢轨损坏的主要原因是磨耗和疲劳损伤。 磨耗在直线上主要出现在接头部分的鞍形磨耗， 曲线上：表现为外股钢轨侧面磨耗及内股钢轨的头部压溃和波形磨耗。 疲劳损伤主要表现为核伤，随着车辆频繁通过，内部的细小裂纹成核，再向四周发展，最后突然折断引起事故钢轨铺设 （1）正线地段和半径为250m及以上的曲线地段，应铺设长轨节，即无缝线路 （2）钢轨焊接方法有三种：接触（闪光）焊87，气压焊 10，铝热焊3 接触焊：钢轨形成对接接头，通电并使其端面逐渐移近，达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面全部熔化，施加顶力完成焊接钢

4、轨气压焊示意图气压焊，是利用气体燃烧将钢轨端部加热到熔化状态或塑性状态，再施加一定压力，完成钢轨焊接。焊药自熔塞分流塞砂侧模钢轨底模 铝热焊，是利用铝和氧化铁（含添加剂），在一定温度下进行氧化还原反应，形成高温液态金属注入特制的铸模内，将两个被焊钢轨端部熔化实现连接。第三节 扣件（1）作用 固定钢轨，阻止钢轨位移，防止钢轨倾斜，提供适当弹性，并将钢轨承受的力传递给轨枕或道床承轨台。（2）组成： 由钢轨扣压件和轨下垫层两部分组成扣件设计原则 （1）具有足够的强度、扣压力和耐久性 （2）在高架桥无砟、无枕的轨道上，扣件还必须有一定弹性 （3）结构力求简单，尽量标准化，通用性好，造价低 （4）对于扣

5、件的铁部件应作防腐处理扣件的技术性能（1）调整量 地铁整体道床上的扣件，轨距调整量+8mm、-12mm，高低调整量+10mm。 轻轨高架线路，轨距调整量适当加大，轨距调整量为+14mm，-22mm，高低调整量为+30mm。（2）抗横向力 根据北京地铁资料，曲线半径为200m,车道行车速度为50km/h，扣件受到最大横向力37kN，所以抗横向力定为40kN。（3）扣压力 根据经验，一组扣件扣压力大于12kN就能制止钢轨爬行（钢轨沿线路纵向的蠕动现象 ）。高架桥无缝线路上，可适当减少或间隔上紧扣件。（4）绝缘性能 扣件的绝缘部件工作电阻应大于108。（5）垂向和横向静刚度 根据车辆轴重及减振要求，

6、扣件垂向静刚度为200290kN/cm，横向静刚度应为220600kN/cm。（6）扣件（疲劳）强度 扣件垂向受力55kN，横向受力40kN状态下，经过200300万次疲劳试验，零件无损坏及磨耗。地铁线路扣件（1）DTI型扣件 弹性分开式弹性扣板，六边形轨距块，调距量+8、-12mm，高低调整量为-5、+10 。橡胶垫板，8mm塑料垫板。预埋玻璃钢套管。北京地铁二期工程采用。（2）DTIII 、DTIV 型扣件 均为弹性分开式，结构形式相同。轨距块调整轨距橡胶垫板减震绝缘玻璃钢套管增加螺旋抗横向力刚度北京地铁复八线用DTIV 、上海地铁一号线用DTIII 。（3）DTVI 型扣件 弹性分开式扣

7、压件为18弹簧钢弹条。轨下和铁垫板下分设10、16mm圆柱型橡胶垫板，减震好。青岛、沈阳和上海地铁二号线使用。 （4）DTVII 型扣件 弹性分开式 适用于54kg/m钢轨和整体式道床，用于一般减振地段。我国设计，伊朗德黑兰地铁枕式整体道床用（5）轨道减震器扣件 弹性分开式 适合于整体道床，较高减振地段（高架段居民区）。 （6）检查坑扣件 检查坑宽1200mm，要求扣件较短，一般为无挡肩式弹性扣件。分为I型、II型和III型三种检查坑扣件。 I型检查坑扣件：弹性不分开式，零件多，精度差，逐步被替代。 II型检查坑扣件：弹性不分开式，如图。北京地铁二期工程太平湖车辆段和古城车辆段扩建采用此扣件。

8、III型检查坑扣件：弹性分开式。上海地铁2号线采用此扣件。轻轨线路常用扣件（1）轻轨I型扣件 通过B型弹条4和T形螺栓1等紧固钢轨； 结构简单、安装方便，通用性好，造价较低。1-T型螺栓；2-螺母；3-平垫圈；4-B型弹系；5-T型螺栓插入座；6-绝缘轨距块；7-橡胶垫板；8-调高垫板技术性能如下： 轨顶标高调整量10mm；轨距调整量：有备件时-8+4mm，无备件时-40mm。 1-T型螺栓；2-螺母；3-平垫圈；4-B型弹系；5-T型螺栓插入座；6-绝缘轨距块；7-橡胶垫板；8-调高垫板 （2）轻轨II型扣件 上下垫板硫化橡胶联成整体，弹性好，减震绝缘好。 轨下塑料衬垫压缩变形小，扣压部件不

9、易松驰； 构造较复杂，造价高，一般用于环境要求极高的地段；1-T型螺栓；2-弹系；3-上垫板；4-硫化橡胶；5-轨下衬垫（塑料）；6-下铁垫板；7-垫板螺栓；8-垫板衬垫技术指标：a.垂直静刚度8.46kN/m；b.结构设计合理，30kN横压疲劳荷载，各部件良好；c.减振效果好；d.绝缘性能好，洒水状态电阻满足要求。 （3）wj-1型扣件 弹性分开式，w形弹条固定 九江大桥无砟轨枕专用。 使用中存在的一些问题，如T型螺栓易歪斜、螺母易松动、抗扭距不稳定、部分弹条断裂等问题（4）wj-2型扣件 wj-1型扣件基础上改进 技术指标 钢轨调高40mm，规矩调整20mm，最大抗横向力40kN 上海明珠

10、线使用减震垫层 （1）减振垫层为压缩型橡胶垫板，放在钢轨与承轨台之间； （2）无碴轨道使用减振垫层，其振动衰减的性能相当或优于有碴轨道； （3）减振垫层的静刚度应为1350KN/mm。16-B型橡胶垫板(尺寸单位：mm)12-B型橡胶垫板(尺寸单位：mm)第四节 轨下基础地铁轨枕 （1）地铁正线一般采用短轨枕或无轨枕的整体钢筋混凝土道床； （2）车场线采用预应力钢筋混凝土轨枕，在道岔范围内少数区段采用木枕。高架线轨枕 （1）宜采用以混凝土道床（承轨台、支撑块整体式道床）或采用预应力混凝土枕（如J-1型轨枕）。 （2）每公里直线段轨枕配置根数1600根，曲线半径300m以下地段，每公里增加80根

11、。J1型轨枕(尺寸单位：mm)地面线轨枕 （1）地面线路可用碎石道床，上铺轨枕。 （2）碎石道床铺轨枕数： 直线段和半径大于等于400m的曲线段，每公里铺设轨枕1680根； 半径为400m以下曲线地段和大坡道上，每公里铺设1760根。二、道床碎石轨枕道床（1）优点：结构简单，容易施工，减振、减噪性能较好，造价低；（2）缺点：排水设施复杂，养护工作频繁，更换轨枕困难。捣固时，粉尘飞扬；（3）适用：地面线及车场线道岔。碎石道床的厚度应符合下表规定。路基类型道床厚度(mm)正线车场线非渗水土路基双层道碴250单层250底碴250岩石、渗水土路基单层道碴300碎石道床厚度 地面线直线段碎石道床顶面宽度

12、为3m，车场线为2.9m,半径400m的曲线地段外侧应加宽0.1m。 无缝线路及安装接触轨（分岔处）一侧应加宽，为增加横向稳定性，道床肩宽不应小于300mm。 道床边坡均为1:1.75。 在R600m（无缝R800m ）的曲线段，曲线外侧道床肩部加宽0.1m 路肩宽一般0.450.5m。特殊地段，为减少用地，可选为0.4m。双线路基为方便排水，路基中部应设置路拱。2.整体式道床 优点： a. 整体性好，坚固稳定、耐久； b. 轨道建筑高度小，少占隧道净空，节省投资； c. 轨道维修量小，适应轨道交通维修时间短的特点。 （1）无枕式整体道床 也称为整体灌注式道床，强度等级C30，施工繁锁，进度慢

13、，承轨台抹面精度不易保证。 北京地铁一期工程采用过此形式，香港加拿大等地铁也有使用。 （2）轨枕式整体道床 1）短枕式整体道床 建筑高度一般为550mm左右。 道床混凝土强度等级C30，轨下道床厚度一般小于160mm，一般设中心排水沟。短枕式整体道床2）长枕式整体道床 设侧向水沟，一般长轨枕预留圆孔，道床纵向筋穿过，如图。 适用于软土地基隧道，可采用轨排法施工。长枕式整体道床(mm)浮置板式道床 浮置板下面及两侧设有橡胶垫（或钢弹簧），对隧道外减振、减噪效果明显，但地铁车厢内振动和噪声较大。 浮置板式整体道床钢弹簧橡胶垫 浮置板较重，需大型吊装机具。更换底部橡胶垫等构件困难，造价高。纵向浮置板

14、式整体道床 由浮置板、橡胶垫、道床承台和联结挡板等组成。纵向浮置板整体道床优点： 浮置板较轻，制造和铺设较为简便； 高低调整量较大，可达+ 50mm ，12mm； 可以维修，不影响地铁正常运营； 减振效果显著，尤其是对低频域振动。缺点：较轨枕式道床施工难度大，要求严格控制施工的精度。弹性整体式道床（1）整体道床与结构底板间铺设弹性塑料油膏或橡胶沥青混凝土，减振效果显著，但造价很高。（2）双块式轨枕支承块支承在泡沫橡胶上，外包橡胶套，下部填充砂浆。具有很好降低噪声及减振性能，如图。弹性过渡道床 整体道床和碎石道床弹性不同，衔接处需设置弹性过渡道床。 上海道砟厚度变薄、北京地铁梯形短木枕拼装式整体

15、道床，效果均很好。高架桥轨道结构 （1）有砟轨道结构 在混凝土桥梁上铺设道砟轨枕，结构简单，施工方便防振性能好。但自重大，石子易飞落，维修工作量大，很少用。纵向承轨台矮墙 （2）无碴整体道床结构 通过扣件把钢轨与混凝土桥面联结起来。一般是在混凝土梁上二次灌注混凝土纵向承轨台。 国内的高架桥轨道结构，纵向承轨台高150mm分段断开，以利排水，中间设防脱轨矮墙。轻轨曲线桥双线无碴轨道结构(尺寸单位：mm) 上海明珠轻轨线高架线路采用支撑块承轨台式新型整体道床结构，如图。 支撑块为钢筋混凝土预制短枕块，强度为C50； 承轨台为现浇钢筋混凝土块体，强度为C40。支撑块承轨台 1）桥上无碴轨道减振降噪措施 选用刚度较小（弹性较好）的扣件（减震） 在承轨台下铺设泡沫橡胶或聚硫和聚