基于西安地裂缝轨道框架板的方案研究

张亚平　陈罄超　周华龙　王小韬　周昌盛

(中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都　610031)

0　引言

地裂缝是西安地区典型的地质灾害，均分布在黄土梁洼地貌交界延伸分布部位，且由北向南依次呈南倾排列。地裂缝的形成发育非常复杂，涉及面极广，其展布特征、活动规律及影响因素与地质环境条件和人类活动有着密不可分的联系。地裂缝是在过量开采承压水以至产生地面不均匀沉降的条件下形成的。临潼—长安断裂带(FN)西北侧(上盘)一组北东走向的隐伏地裂缝出现活动，已在地表形成破裂，到目前为止，西安市区已发现的地裂缝带达14条之多，其活动时间之长和规模之大，已成为不容忽视的城市地质灾害。

目前，西安地铁在地裂缝处的道床采用的是框架板结构，隧道采用暗挖扩大断面施工法，部分地段由于扩大断面结构施工风险加大，施工造价增加，为减少施工分析和造价，线路将调坡段设置位置调整，轨道的调整方式也要随之变化。

1　原地裂缝处轨道框架板结构

轨道是地铁车辆运行的基础保障，无论何种工况下，都应严格保证其平顺性。为了确保轨道在变形结构上保持平稳，道床设置需要能够灵活的适应线路纵坡的调整，从而不影响列车正常运营。目前采用的是可调式框架板轨道配合大调量扣件，该方案具有轨道结构简单、整体性好、调整量大等优点。

框架板轨道结构高度为700 mm(马蹄形隧道)，框架板理论长度2 500 mm,实际宽度2 425 mm，板宽2 100 mm；框架板设4对扣件,板下设2对支撑垫板，端部外侧设1对限位榫；框架板顶部设1/30轨道坡，四角设吊装环；框架板调整以60 mm为小周期，120 mm为大周期；框架板采用C60混凝土预制，纵向采用预应力纵筋。

随着西安地铁六号线设计的深入，地裂缝段由地裂缝中心位置向上盘方向调坡并不适用于所有的地裂缝实际情况，例如主地裂缝和次生地裂缝、两条主地裂缝距离较近的地段，调坡段设置在地裂缝下盘位置处可减少调坡段长度；地裂缝段设防段较长的区段，变坡点设置在下盘位置可减少调坡段长度，即减少暗挖法施工长度，减少工程投资。

目前西安地铁穿越地裂缝地段普遍采用该方案，但尚未进行过轨道板下支撑的调整，对调整方案和调整过程尚未进行系统研究。

本文将从结构设计、垫块尺寸影响等方面对轨道板下支撑的调整进行计算研究分析。

2　高度可调式轨道结构理论分析

2.1　方案设计

根据地裂缝对轨道线路的影响，我们在轨道穿越地裂缝区段放置高度可调式框架板，当该区段发生沉降时，我们可降低框架板来消除地裂缝对轨道线路的影响如图1所示，来保持原线路几何形位。

本文提出在框架板下放置多层调高垫块，当框架板需要降低时可按需求撤出调高垫块，设计思路如图1所示。

调高垫块如图2所示，调高垫块分两种：厚50 mm的硬质复合材料垫及厚100 mm的增强混凝土调高垫块。每次调整量为50 mm，当调整量不足50 mm时采用调高垫板及加厚铁垫板，当调高量为50 mm的整数倍时采用硬质复合材料垫，当调高量累计达到100 mm的整数时，撤出硬质复合材料垫，采用增强混凝土调高垫块。硬质复合材料垫最多只设一层，调高量超过200 mm后，其下采用增强混凝土调高垫块层叠。两混凝土垫块之间，混凝土垫块之间，以及硬质复合材料垫撤出框架板时需放置橡胶垫块。

调整方式如表1所示。

橡胶垫块(c)厚度为2 mm～5 mm，其作用是保证框架板与调高垫块或两调高垫块间的密贴，特别说明的是，当沉降量大于300 mm后，就要启动撤出调高垫块与加入调高垫块配合的方案，如图3所示。

当轨道穿越地裂缝区段沉降量超出预测值时，在A区实施撤出调高垫块方案，若调整后还不满足要求，则在B区实施加入调高垫块方案，配合A区撤出调高垫块方案，直至满足线路要求。

表1　调整方式表

2.2　框架板与调高垫块连接设计

方案：

在可调式框架板、橡胶垫片、混凝土支撑块上打8个键形孔，用T形螺栓将其连接，然后在框架板上部用螺母紧固。支撑块下方8个键形孔预留出凹槽，并在操作时用塑料盖盖紧以防自流平混凝土进入，作业完毕后将旋转螺栓从T形孔取出完成操作。具体操作步骤如下：

1)框架板上相应位置打8个键形孔，具体如图4，图5所示。

2)支撑块对应位置打2个键形孔，并在下方预置2个凹槽，以便作业完毕后取出T形螺栓，具体如图6所示。

3)橡胶垫片对应位置打两个键形孔，如图7所示。

4)用M16的T形螺栓和M16的螺母，具体尺寸如图8所示。

5)上部件准备齐全之后开始作业，将橡胶垫片对齐放置在支撑块之上，橡胶垫片的作用是消除框架板与支撑块之间的间隙，如图9所示。

6)将框架板吊起，把四个混凝土橡胶连接块放在对应位置，使其键形孔与框架板的键形孔对齐，如图10所示。

7)将T形螺栓通过键形孔插入至混凝土凹槽后旋转90°。

8)在框架板上方分别用螺母紧固8根T形螺栓，然后将联接体吊起30 mm高度，用塑料盖盖住支撑块的凹槽防止自流平混凝土进入，盖好后注射自流平混凝土消除间隙。在地基上对应自流平混凝土位置预留凹槽，使其一部分在凹槽之中防止错动，如图11所示。

9)由于框架板还兼顾人员疏散问题，框架板不平整存在安全隐患，所以在作业完毕后卸下螺母，旋转90°取出T形螺栓。为了使支撑块和橡胶垫片在线路运营时不会错位，我们还需在键形孔中插入定位销，使其从框架板中间位置一直到地基，装好后在孔中填入沥青使其封闭，这样垫层的位置就得到了有保障的固定。

3　结语

本文根据目前地裂缝处框架板轨道的对比，提出一种新的地裂缝轨道框架板调整方式，即稳定区调整，沉降区不调整，使得地裂缝处框架板的调整方式增加，更好的服务西安地铁建设。