城市轨道交通高速线路无砟轨道方案比选

张长生

摘要：城市轨道交通近年来出现了车辆旅行速度不断提高的趋势，由此对承载车辆运行的轨道系统提出了新的要求，本文对双块式轨枕道床及板式道床在结构、工艺、工效及造价方面的情况进行了对比分析，对城市轨道交通高速线的轨道方案的选型提供了借鉴。

关键词：轨道交通；高速线路；轨道选型

近年来，大型、特大型城市的轨道交通线路逐步由中心城区向城郊或邻近城市延伸（或连接机场），与中心城区的轨道交通相比，这种线路存在线路长度长，车站间距大、行车速度高的特点。城市轨道交通的行车速度也从早期的60~80km/h提升到120km/h以上，近期正在建设的北京地铁新机场线、广州地铁18号线、成都地铁11号线的设计最高行车速度更是达到了160km/h，达到了国铁城际铁路的速度指标。随着列车运行速度的提高，对承载列车运行的轨道的比选及轨道减振方案的选型成为亟待研究的重要课题。

1.结构概述

（1）I型双块式无砟轨道

隧道地段CRTSI型双块式无砟轨道结构如图1-1所示，由钢轨、弹性扣件、双块式轨枕、无砟道床、底座或垫层等组成。

无砟道床为纵向连接的钢筋混凝土结构，彼此有预埋钢筋相连。道床板混凝土可直接设置在隧底，现浇形成整体道床。

图1-2CRTSⅢ型板式无砟轨道结构示意图

从结构上分析，I型双块式与Ⅲ型板相比，可不设底座结构，结构相对简单；地铁隧道多为曲线，采用Ⅲ型板异形板数量较多，I型双块式道床为现浇，可不受曲线限制。综合分析，在地铁施工方面，I型双块式结构要优于Ⅲ型板式无砟轨道。

2.施工工艺

2.1双块无砟轨道施工工艺

采用工具轨排法，即在场外组装轨排，专用工装固定、吊装、轨道车运输，龙门吊加专用吊具就位，精调小车+螺杆调节器精确调整+专用工装锁定，吊斗吊运混凝土入模，精调小车复测的综合施工方法。也可采用工具轨法，即在洞内人工散枕，安装工具轨，精调后吊斗吊运混凝土入模。下面主要介绍工具轨排法施工工艺。

图1-4走行轨支墩安装图1-5走行轨安装

2.1.2轨排组装

轨排组装的工序为散枕---安装扣件----敷设工具轨----轨排尺寸调整----轨排加固。

在洞外设置轨排组装场地，加工轨排组装平台，控制轨枕间距，解决工具轨齐头等问题。在组装平台上，用汽车吊机将轨枕通过吊具吊运、人工辅助就位等方式，调整轨枕位置，轨排组装。轨排组装完成后，吊运至轨道车上，运输至隧道内。

2.1.3轨排就位及粗调精调

提前在隧道内放线确认轨排的位置，采用龙门吊人工辅助将排架吊装安放到位。采用起道机对轨排进行调整支撑，调整标高及轨道中心，并安装螺杆调节器。精调采用专用精调小车对标高、轨向、超高等进行调整，并利用轨检尺检测轨距。精调完成后，用轨夹板、横向支撑杆、轨距杆对轨排进行锁定，保证轨排稳定。

图1-6轨排安装图

2.1.4钢筋绑扎及模板安装

根据设计要求，采用十字扣绑扎底层及上层钢筋，并安装伸缩缝模板及端模与侧模。

2.1.5混凝土浇筑

严格按混凝土顺序浇筑原则，即混凝土保持从起始端一个轨枕的浇筑口浇筑，当混凝土从轨枕下流至下一轨枕后，移至下一个轨枕浇筑口。采用插入式高频率振捣棒进行振捣，作业时分前后两区间隔2m捣固。振捣时避免振捣棒触碰轨排与支撑架，插点布置应均匀，不漏振。

图1-9底座板施工工艺流程图

2.2.3隔离层与弹性垫层施工

土工布铺设前对底座板及凹槽进行清理，保证铺设范围内底座板洁净，无磨损性颗粒和凸起物。用墨斗沿线路纵向在轨道板两侧及中间弹出三条胶粘剂涂刷带边线，在胶粘剂涂刷带上涂刷胶粘剂后进行土工布铺设。限位凹槽侧面设置弹性垫层，安装时垂直贴于凹槽四壁上，并在垫板内侧用粘性剂粘贴，与土工布连接处用不干胶带连接，防止混凝土浇筑时进入弹性垫层内侧以及弹性垫层的脱落。

图1-12铺轨龙门吊图1-13轮胎式运输车

轨道板粗铺后安装精调爪和横向支撑，根据测量数据进行精调。精调完成后安装压紧装置，确保自密实混凝土灌注时轨道板不出现上浮。具体精调工艺流程如下图。

图1-17压紧装置图1-18精调作业

2.2.5自密实混凝土灌注

采用槽钢制作横向和纵向模板，模板内侧使用模板布包裹模板，并粘接牢靠。在轨道板横向模板处预留4个排气孔，排气孔口上边缘要高于轨道板。自密实混凝土由商混站供应，由铺轨龙门吊进行倒装并配合现场灌注，灌注时从轨道板预留中间灌注孔进行，两侧为观测孔，以利于灌注时排除空气。具体工艺流程如下图所示。

综合分析，地铁无砟轨道采用I型双块式，施工工艺相对简单，质量相对可控，优于III型板式无砟轨道。

3功效分析

通过对两种无砟轨道施工工艺进行工序分解，并结合已有的单线隧道无砟轨道施工工效进行分析，正常情况下，I型双块式无砟轨道在单线隧道内进度指标为75m/天。城际铁路III型板在单洞双线隧道内施工进度指标为100m/天；而上海地铁的实践证明单洞单线隧道内III型板施工进度指标为50m/天。

从工效上考虑，同等条件下，地铁单洞单线隧道内III型板无砟轨道施工工效仅为I型双块式无砟轨道的66%，I型双块式无砟轨道施工工效高于III型板无砟轨道。

4造价分析

目前地铁普遍采用的短枕块目前是160-180元/对，长枕是220-250元/根；而高铁采用CRTSI型双块枕约为350元/根，但由于的车辆轴重及载重量低于高铁，用于地铁的双块枕经过优化设计其钢筋、混凝土含量与地铁用长轨枕基本一样，因此造价估算与长轨枕基本一致，亦在250元/根左右，基本不增加造价。

根据相关资料，轨道板每公里造价比现浇道床高80-100万，增加的主要费用为自密实混凝土的费用。由于自密实混凝土的生产和施工工艺都具有很高的技术要求，且产品目前处于专利保护期，该部分费用短期很难降低。

5、轨道减振措施选型

时速120km以下的地铁线路的轨道减振措施根据及减振的需求有多种减振方式可供选择，主要有扣件类的双层非线性减振扣件、洛德扣件、科隆蛋等，道床类的梯形轨枕、钢弹簧浮置板、减振垫道床等。而时速160km的国内城际铁路有先例的减振措施只有减振垫道床一种，没有才用过其它形式的减振。目前国内北京机场线采用的是减振垫整体道床的改进型—预制橡胶减震垫道床板，已经完成设计进入施工阶段；而广州地铁18号线进行了减振垫道床与钢弹簧浮置板道床两种减振措施的方案比选，正进行相关的研究和试验，暂未确定最终方案。

6、运维分析

长远来看，双块式轨枕整体道床轨道与现有常轨枕并无分别，运营后常见的病害均为翻浆冒泥、沉降引起的轨道几何状态改变等，这种结构的现浇道床病害处理非常麻烦。而轨道板的道床结构由于其单元较小，板体与基底隔离的特点，容易观察到病害的实际状况，在发生上述病害时易于处理。

7、结论

从以上分析可见，双块式轨枕无咋轨道与以III型板为代表的板式轨道相比，两者施工精度并无差异，施工进度方面双块式轨枕高于板式轨道，造价方面板式轨道高于双块式，而从长期的运营维护来看，板式轨道更易于维护。