地铁隧道无砟轨道上拱整治技术措施

徐建明

摘 要：地铁隧道结构隆起造成无砟轨道轨道几何尺寸异常，超出轨道扣件设计调整量。通过调整线路设计坡度、设计大调高特殊扣件、调整轨道轨面标高等措施，解决地铁运营线路因隧道隆起造成无砟轨道上拱后几何尺寸超限问题，提出一套完善、切实可行的地铁隧道隆起、无砟轨道上拱整治技术和方法，以完善地铁线路轨道养护维修技术。

关键词：地铁;无砟轨道;上拱;整治

中图分类号：U216

随着地铁运营线路长度的不断增加，隧道结构隆起问题日益凸显，造成的无砟轨道不平顺只能采用调高扣件本身的方式加以整治，超出扣件调整量后只能限速，严重影响地铁线路的运营。本文以运营地铁隧道隆起、无砟轨道上拱为研究对象，探索运营地铁隧道隆起、无砟轨道上拱、轨道几何尺寸超限整治技术措施，以恢复轨道结构，实现无砟轨道上拱的彻底整治。

1 无砟轨道上拱概况

某城市地铁区间右线DK9+173.49处因外界地层地下水水压作用出现隧道结构隆起的现象，无砟轨道最大上拱达65 mm，远大于地铁运营的安全行车标准，运营部门立即组织紧急抢修，并使列车限速5 km/h运行。经相关专业对隧道结构采取排水泄压、注浆加固等技术措施后，监测结果显示上拱部位隧道结构沉降已经趋于稳定，轨道几何尺寸得到较大的改善，但离正常运营行车标准还有一定的差距，列车运营速度仍限制在15 km/h，严重影响地铁运营。

轨道轨面标高测量显示，轨道上拱段里程范圍为DK9+163.49～DK9+183.49，位于平曲线与直线交接处，3.054‰上坡。左股钢轨DK9+173.49处相对设计标高上拱30.6 mm，右股钢轨DK9+173.49处相对设计标高上拱58.8 mm，见图1。为了使轨道满足规范要求，需要对轨道线路坡度进行调整。

2 上拱整治原则

（1）轨道上拱整治须在运营期间利用天窗期进行，不得中断地铁运营。

（2）轨道上拱整治须与接触网调整同时组织实施。以保证调整后接触网净空满足要求。

（3）轨道上拱整治应满足GB 50157-2013《地铁设计规范》6.3.1条“区间隧道内的线路最小坡度宜采用3‰，困难条件下可采用2‰”，6.3.3条“两相邻坡段的坡度代数差等于或者大于2‰时应设圆曲线型的竖曲线连接”，6.3.6条“竖曲线与缓和曲线或超高顺坡段，在无砟道床竖曲线与缓和曲线重叠时，每条钢轨的超高最大顺坡率不得大于1.5‰”等要求。

（4）根据轨道扣件设计图，通过调整铁垫板厚度达到轨道上拱整治要求。

3 整治技术措施

3.1 轨道线路调坡

3.1.1 轨道中心线调坡

隧道隆起段DK9+163.49～DK9+183.49线路位于原设计纵坡坡度3.054‰（坡长806.801m）内。根据轨道上拱测量结果，右股钢轨DK9+173.49处最大上拱值为58.8 mm，左股钢轨DK9+173.49处最大上拱值为30.6 mm。为此，在轨道最大拱起DK9+173.49处设置1个变坡点，对轨道中心线进行调坡处理，最大上拱处轨道中心线比原设计调高58.8mm，并向两端各设置1条长为150m的纵坡，其中小里程方向150m纵坡坡度为3.512‰，大里程方向150m纵坡坡度为2.599‰。轨道中心线调坡示意图见图2。

3.1.2 轨道右股钢轨顺坡

轨道右股钢轨DK9+

173.49处最大上拱值为58.8mm，按照钢轨顺坡率原则向两侧各顺坡150m（共300 m），其中，向小里程方向顺坡150m（包含圆曲线72.356 m，缓和曲线65 m），顺坡后坡度变化为：圆曲线段3.44‰（调整前为3.2‰），缓和曲线段2.6‰（调整前为2.2‰）;向大里程方向顺坡150 m（为直线段），顺坡后坡度变化为2.6‰（调整前为3.054‰）。右股钢轨顺坡示意图见图3。

3.1.3 轨道左股钢轨顺坡

轨道右股钢轨DK9+

173.49处经顺坡后比原设计值调高58.8mm，而左股钢轨此处最大上拱值为30.6 mm，故此处左股钢轨还应再调高28.2mm与右股钢轨保持一致，并按钢轨顺坡率原则向两侧各顺坡150m（共300m），其中向小里程方向顺坡 150 m（包含圆曲线72.356 m，缓和曲线65 m），顺坡后坡度变化为：圆曲线段3.44‰（调整前为3.2‰），缓和曲线段4.25‰（调整前为3.8‰）;向大里程方向顺坡150 m（为直线段），顺坡后坡度变化为2.67‰（调整前为3.054‰）。左股钢轨顺坡示意图见图4。

经轨道中心线调坡以及左右股钢轨顺坡后，原有曲线段的轨道超高值保持不变。

3.2 轨道扣件调整

区间最大隆起处右股钢轨上拱值为58.8 mm，左股钢轨上拱值为30.6 mm，根据轨道线路中心线调坡后的高程测量数据，左右股钢轨要调整到一个相对应标高。右股钢轨最高点保持现状不变，左股钢轨最高点则应调高28.2 mm。此时右股钢轨最不利点最大调高56 mm，左股钢轨最不利点最大调高55 mm。

根据以上数据，左右股钢轨的调高量已超过轨道扣件本身的设计允许调高量，这会对轨道扣件的稳定性和安全性有较大影响。为了保证大调高特殊扣件结构满足轨道结构的稳定性和安全性要求，并便于后期的养护和维修，轨道扣件调整及优化设计建议如下。

（1）综合考虑轨道扣件结构的强度、稳定性和通用性，以及铺设和养护维修的便利性，建议维持原有扣件结构基本不变，并采用不同厚度铁垫板和调高垫板进行钢轨顺坡，实现轨道整体调高和整平。

（2）对现有DTVI 2型扣件进行优化设计，针对具体工况，并考虑运营维修的调整量，开展专项大调高特殊扣件设计及疲劳试验，以保证行车安全。

（3）考虑轨底坡、轨距影响，预留轨道扣件更大的调高余量。

（4）跟踪观测轨道几何尺寸变化，优化调整轨道线路平、纵断面线型。

（5）尽量减少大调高特殊扣件铁垫板的种类，方便运营维护管理。

（6）调整量为0～20 mm时，采用原扣件进行调高;调整量为20～70 mm时，为提高扣件的整体稳定性，应优化铁垫板型式设计，将铁垫板设计宽度增加50mm，并增加铁垫板承轨槽和铁座处厚度（螺栓孔处厚度不变），厚度按每10 mm一个等级。根据不同的调高量选择不同厚度的铁垫板，同时通过在铁垫板下增设调高垫板来满足调整量要求。

（7）为避免铁垫板螺栓孔在横向力作用下对轨枕螺栓的剪切影响，以及轨道扣件调高后对轨距的影响（扣件调高量每增加10 mm，单边轨距将减小0.25 mm），将铁垫板螺栓孔加长5 mm变为椭圆孔，使轨距可做调整。

（8）为保证轨道扣件静刚度不变，应将扣件铁垫板下橡胶垫板和调高垫板的宽度相应增加50 mm。

（9）在道床空间允许的情况下，增加铁垫板长度以提高轨道结构的稳定性。

（10）为保证扣件配件的通用性与整体弹性，应保持扣件类型与既有扣件一致。

4 结论及建议

（1）经过对地铁隧道无砟轨道上拱段采取调整轨道线路坡度、钢轨顺坡、更换大调高特殊扣件、增设调高垫板等整治措施后，列车于2017年12月恢复至设计行车速度运行，并正常运行长达1 年。经工务部门对轨道上拱段的检查，未发现任何异常情况，说明整治效果显著，达到了工程预期效果。

（2）无砟轨道上拱对地铁运营产生重大影响，且涉及專业多、抢修组织复杂、施工难度大、抢修时间紧，应系统考虑地铁运营、施工组织，科学制定轨道上拱抢修整治方案，快速高效地组织抢修，确保尽快恢复地铁运营。

参考文献

[1]朱兴永，蔡德钩，戚志刚，等.高速铁路无砟轨道区段路基上拱整治技术[J].铁道建筑，2018（5）.

[2]杜茂金.地铁道床隆起事故分析与抢修[J].中国新技术新产品，2016（10）.

[3]GB 50157-2013 地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[4]肖广智，薛斌. 向莆铁路隧道道床积水、轨道隆起病害整治技术[J]. 现代隧道技术，2015（3）.

[5]TG/GW 102-2019 普速铁路线路修理规则[S]. 2019.

[6]GB/T 50299-2018地下铁道工程施工质量验收标准[S]. 2018.

[7]铁道部工务局.铁路工务技术手册 轨道[M].北京：中国铁道出版社，2000.

[8]王玉泽，王森荣.高速铁路无砟轨道监测技术[J].铁道标准设计，2015，59（8）.

[9]王立川，肖小文，林辉.某铁路隧道底部结构隆起病害成因分析及治理[J].隧道建设，2014，34（9）.

[10] 李铁钟.某高速铁路隧道无砟轨道上拱处治技术[J].铁道标准设计，2018（5）.

[11] 巫东昊. 浅析地铁线路隧道内产床起拱病害整治[J]. 工程管理前沿，2014（7）.

[12] 贺锦美. 某地铁隧道道床隆起原因分析[J]. 山西建筑，2012，38（26）.

[13] 许文. 矿山法隧道道床隆起病害治理施工方法[J]. 地下工程与隧道，2014（3）.

[14] 李建辉. 贵广客专隧道无砟轨道上拱病害成因分析及整治[J]. 铁道运营技术，2019（3）.

[15] 李强. 高速铁路隧道无砟轨道上拱整治技术研究[J]. 铁道标准设计，2019（7）.

[16] 李传勇. 高速铁路隧道内双块式无砟轨道上拱整治方案[J]. 铁道建筑，2018（7）.

[17] 李传勇，罗木华. 高速铁路无砟道床上拱病害整治技术研究[J]. 上海铁道科技， 2018（1）.

[18] 张国胜，刘更新，贾华强，等. 郑西高铁K921段无砟轨道上拱整治方案研究[J]. 中国铁路，2013（7）.

[19] 杨延强，张立阳，任新，等. 某高速铁路隧道无砟轨道异常段仰拱整治技术[J]. 兰州工业学院学报，2019（5）.

[20] 赵彦旭. 岩溶隧道内无砟轨道上拱原因分析与治理[J]. 铁道建筑，2017（12）.

收稿日期 2019-09-12

责任编辑 朱开明

Technical measures on arch for ballastless

track in metro tunnel

Xu Jianming

Abstract： The structural uplift of subway tunnel results in the abnormal geometric dimension of ballastless track， which exceeds the adjustment of track fastener design. By adjusting the design gradient of the track， designing special fasteners for large-scale adjustment of height， and adjusting the height of the track surface， this paper solves the problem that the geometric dimension of the ballastless track is out of limit after it is arched due to the tunnel uplift of the metro operation line， and puts forward a set of improved and feasible technologies and methods for the renovation of the ballastless track in the tunnel uplift， and improves the maintenance technology of the track of the metro line.

Keywords： subway， ballastless track， arching， renovation