李俊玺
【摘 要】钢弹簧浮置板轨道是城市轨道交通减振等级最高的减振型轨道结构,其特殊的结构形式,致使浮置板道床的排水设计成为浮置板轨道设计的难点,如何将浮置板道床地段的水排入下游普通整体道床尤为重要.结合上海轨道交通11号线的设计实例,对钢弹簧浮置板轨道道床排水过渡段长度的确定、水沟类型和道床形式的选择以及横截沟的设置进行探讨. 【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2009(000)011
【总页数】3页(P26-28)
【关键词】锁架钢弹簧浮置板;道床排水;过渡段
【作 者】金纳米颗粒李俊玺
【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司轨道院,北京,100055
【正文语种】中 文
【中图分类】U239.5
1 概述
随着城市交通压力的不断增加,城市轨道交通正在迅猛的发展建设中。但是轨道交通在带给人们方便准点的同时,也带来了振动和噪声等环保问题。根据环境保护的要求,城市轨道交通经过或者穿越城市内居民区、医院、学校等敏感地段时,需要采取减振降噪型轨道结构。钢弹簧浮置板道床是一种适用于高等和特殊减振地段的减振型道床结构,其减振效果可达25 dB以上,国内在北京、上海、广州等城市轨道交通中均有应用,而且使用效果良好。
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隧道的建成破坏了地下水流的规律,道床设计应考虑排除结构渗漏水、消防废水和道床冲洗水的排水要求,在道床上沿线路纵向设置中心水沟或者两侧水沟,最后将水引入集水坑和泵站。钢弹簧浮置板道床作为减振型轨道结构,具有道床体量大、轨道高度高,施工难度大的特点,由于道床板通过隔振器浮置于基础上,因此,浮置板道床排水沟只能设置在基底混凝土上。这样，水沟沟底高程相对于普通道床要低,导致其排水问题成为浮置板道床设计的难点之一。排水设计需结合相邻道床的排水,既要考虑上游来水,还需考虑下游排水。浮置板道床在基础混凝土中央设置中心排水沟,水沟沟底高程低,而普通道床多数采用两侧水沟,而且水沟沟底较浅,如何将浮置板低高程的水引入下游普通道床的排水沟,成为浮置板道床排水设计的重点。因此,需要在浮置板道床与普通道床之间设置排水过渡段,保证浮置板水沟不积水,道床排水连续和顺畅。排水过渡段设置的合理与否是处理好钢弹簧浮置板道床排水的关键,结合上海轨道交通11号线对钢弹簧浮置板道床排水过渡段的设计进行粗略的探究。
2 浮置板道床排水过渡段设计
2.1 钢弹簧浮置板轨道结构形式
钢弹簧浮置板道床主要由基础、弹簧阻尼隔振器及其所支撑的钢筋混凝土道床板组成,是一种“质量—弹簧”隔振系统,隔振系统的参振质量越大、弹性越高,隔振效果就越好。钢轨通过扣件固定在浮置道床板上,浮置板由钢弹簧阻尼隔振器与下部结构隔离,列车经过时产生的振动通过隔振器时,大部分被隔离,只有很小一部分会传递给下部结构。浮置板结构的系统频率一般只有4～8 Hz,因此其具有很高的隔振效率,主要用在高等和特殊减振地段。
上海轨道交通11号线盾构区间隧道内径为5 500 mm,建筑限界为5 250 mm,浮置板道床轨道结构高度同普通整体道床,轨顶面至建筑限界最低点高度为735 mm,浮置板道床的纵向排水沟设置在钢筋混凝土基础上,采用中心水沟形式,水沟断面为矩形,其大小根据排水量的要求确定,宽度为300～400 mm,深100 mm,沟底距轨顶面高度为665 mm。盾构隧道钢弹簧浮置板轨道道床断面见图1。
图1 钢弹簧浮置板轨道道床断面(单位：mm)
2.2 排水过渡段长度的确定(图2)
排水过渡段的长度应根据钢弹簧浮置板轨道所处区段的线路纵向坡度的大小、两种道床水沟沟底高差以及泵站的位置等因素来确定。按照道床排水设计要求,道床排水应满足最小纵向排水坡度不小于2‰的要求,为了减少水沟顺坡带给施工的困难,应尽量缩短排水过渡段的长度。过渡段内排水沟的纵向坡度按照2‰设计,假设该区段线路纵坡(即与浮置板道床相邻普通道床排水沟纵向坡度)为i,钢弹簧浮置板水沟底距轨顶面的高度为H,与浮置板相邻普通道床排水沟沟底距轨顶面的高度为h,则排水过渡段的长度确定为
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式中 L——排水过渡段长度，m；
H——钢弹簧浮置板道床水沟沟底距轨顶面的高度，m；
h——与浮置板相邻普通道床水沟沟底距轨顶面的高度，m；
i——线路纵坡(浮置板道床和普通道床排水沟纵向坡度)，‰。
果树防虫网图2 排水过渡段长度的确定
2.3 排水过渡段水沟类型和道床形式的选择
隧道内整体道床的排水沟有两种形式：中心水沟和两侧水沟。水沟形式的选择与所采用的轨道道床结构形式有关,中心水沟一般适用于短枕式整体道床和浮置板道床,两侧水沟一般适用于长枕式整体道床和道岔区整体道床。
钢弹簧浮置板道床与普通整体道床水沟的过渡包括两方面内容：水沟沟底高程的过渡和水沟形式的过渡。由于浮置板道床采用中心水沟,而且水沟设置在混凝土基底上,沟底距离轨顶面的高度比较大,不管普通道床采用中心水沟还是两侧水沟,都需要实现水沟沟底的抬升,从隧道限界要求和浮置板道床结构特点来看,排水过渡段适于采用中心水沟形式,配套技术成熟、广泛应用的短枕式整体道床。
过渡段短枕式整体道床轨道结构由钢轨、扣件、短轨枕、混凝土道床以及中心排水沟组成,轨道结构高度同普通整体道床,中心水沟连接浮置板排水沟和下游普通整体道床排水沟,排水沟设置2‰的纵向坡度,沟底至轨顶面的高差从H抬升到h,实现了水沟顺接过渡,保证道床排水连续畅通。上海轨道交通11号线工程钢弹簧浮置板排水过渡段道床断面如图3所示。
图3 排水过渡段短枕式整体道床断面(单位：mm)
2.4 过渡段横向排水沟的设置(图4)
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从两侧水沟过渡到中心水沟,以及从中心水沟过渡到两侧水沟,都需要水沟横跨道床,通过在道床面两轨枕间设置横向排水沟来实现。
图4 浮置板道床排水过渡段水沟顺接平面
过渡段道床采用中心排水沟,若普通道床采用两侧水沟,则需要设置横向排水沟连通中心水沟和两侧水沟,横向排水沟需设置不小于1%的横向排水坡度,才能保证过渡段中心水沟的水通过横沟流向两侧水沟。因此,为了使横沟沟底形成坡度,就需要与横沟相连的中心水沟和两侧水沟产生沟底高差,可通过抬升过渡段中心水沟下游端头沟底高程来实现,相对于两侧排水沟
沟底高程,将过渡段中心水沟下游端头沟底高程抬升15 mm,即横沟处中心水沟沟底距离轨顶面的高度调整为(h-15),两侧排水沟沟底距离轨顶面的高度保持不变,仍为h,这样横向排水沟形成从中心向两侧的横向坡度,保证水流从中心水沟引至两侧水沟。同时,排水过渡段长度计算公式修正为：横向排水沟设置在两轨枕中间位置的道床上,宽度为200 mm。
钢弹簧浮置板上游普通整体道床两侧排水沟与浮置板中心水沟相接时,同样需要在普通道床端部设置横向导水沟,横沟从两侧坡向中心,坡度差由两侧水沟与中心水沟沟底高差自然形成。由于浮置板水沟设置在基底上,一旦落入杂物,清理不方便,为了防止两侧水沟内杂物流入浮置板中心水沟,在浮置板上游端头位置设置水篦子,可保证浮置板中心暗沟排水顺畅。
3 设计实例
上海轨道交通11号线地下线隆德路站—江苏路站区间下行线采用一段200 m长钢弹簧浮置板轨道,与浮置板道床相邻轨道结构为长枕埋入式整体道床,该区段线路纵向坡度为27.375‰,区间最低点集水坑和泵站距离浮置板下游端为90 m,浮置板中心水沟沟底相对轨顶面高差H=665 mm,普通道床两侧排水沟沟底相对轨顶面高差h=400 mm,计算确定排水过渡段长度为
过渡段采用中心水沟、短枕式整体道床,利用水沟和轨顶面纵向坡度的不同形成坡度差,实现两种道床排水沟的顺接。过渡段水沟上游连接浮置板中心水沟,下游通过设置在过渡段道床上的横向排水沟将水流引入普通道床两侧排水沟,两侧排水沟的水汇入集水坑,通过土建预埋的排水管流入泵站,最终泵入市政排水系统。
4 结语
钢弹簧浮置板轨道已经广泛应用于我国城市轨道交通高等和特殊减振道床中,使用效果良好,有效的减少了地铁振动对周围环境的影响。由于其结构的特殊性,纵向排水沟只能以中心水沟的形式设置在浮置板基底上。与普通道床相比,水沟的形式和沟底高程均发生了变化,排水过渡段的设计实现了钢弹簧浮置板中心水沟和相邻道床排水沟的顺接连通。排水过渡段的设计需结合浮置板道床所处的线路条件、泵站的位置、相邻道床的形式等因素共同确定,在实际工程设计中,会遇到各种不同的工况,过渡段需要采取特殊处理,以保证浮置板水沟不积水和整个轨道系统排水的顺畅。
参考文献：
[1] GB50157—2003，地铁设计规范[S].
[2] DGJ08—109—2004.城市轨道交通设计规范[S].
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