1、城市軌道交通第四章軌道結構與路基4.1 概述v1軌道的組成vA、軌道：鋼軌：以連接零件扣緊在軌枕上。v 軌枕：埋在道床內。v 連接零件。v 道床：道床直接鋪在路基面上。v 道岔。v 其他附屬設備。v 軌道結構承受復雜多變的靜荷載和動荷載，通過力學分析與研究，計算出軌道各組成部分所產(chǎn)生的應力和變形，從而確定其承載力和穩(wěn)定性。工后沉降不大于5cmvB、路基：填料，A類：比傳統(tǒng)鐵路要求嚴格。v 壓實標準。v 結構型式（路拱）：非滲水土。v2城市軌道交通線路軌道的特點與要求v為保護環(huán)境，對噪聲控制較嚴，除了車輛結構采取減振措施，必要時修筑聲屏障外，軌道結構也采取減振措施。v行車密度大，運營時間長，留給

2、軌道維修作業(yè)的時間很短，因而一般采取較強的軌道部件。新建軌道交通系統(tǒng)時，對于隧道和高架結構，一般采用混凝土道床等少維修軌道結構。v軌道交通車輛一般采用電力牽引，以走行軌作為供電回路。為減少因泄漏電流（或稱迷流）而造成周圍地下金屬設施的腐蝕，要求鋼軌與軌下基礎有較高的絕緣性能。v受原有街道和建筑物所限，城市軌道交通曲線區(qū)段占很大比重，曲線半徑一般比常規(guī)鐵路小得多。在小半徑曲線地段，應采用耐磨鋼軌。鋼軌鋪設前應進行預彎，運營時鋼軌應進行涂油以減少磨耗。當然，新建軌道交通系統(tǒng)時，盡量采用較大的曲線半徑。4.2 軌道構造v1軌道結構設備v(1)鋼軌v鋼軌的類型習慣上以每米大致質量數(shù)來表示。目前我國鐵路

3、的鋼軌類型主要有43、50、60、75kg/m等型式，生產(chǎn)的鋼軌長度，一般有12.5和25m兩種。目前，我國新建的上海、廣州地鐵，北京地鐵和城市鐵路正線均采用60kg/m鋼軌，以延長維修周期，軌道交通的停車線、站場線等非運營線路則采用較輕的50kg/m鋼軌，甚至可以采用43kg/m鋼軌。v地鐵線路正線及輔助線宜采用60kg/m鋼軌，也可采用50kg/m鋼軌，其應根據(jù)近、遠期客流流量，并經(jīng)技術經(jīng)濟綜合比較確定，車場線宜采用50kg/m鋼軌。v正線半徑小于400m的曲線鋼軌，應采用全長淬火鋼軌或耐磨鋼軌。v正線鋼軌接頭應采用對接，曲線內股應采用廠制縮短軌調整鋼軌接頭位置。v不同類型的鋼軌接頭應采用

4、異型鋼軌連接。v曲線超高值應在緩和曲線內遞減，無緩和曲線時，應在直線段遞減。v(2)軌枕v按其構造及鋪設方法分為橫向軌枕、縱向軌枕、短軌枕和寬軌枕等；按材料分為木枕、混凝土軌枕及鋼枕等。v軌枕鋪設數(shù)量不同的道床形式要求有所不同，如地鐵線路，若采用枕式整體道床，則其鋪設數(shù)量為16001680根/km；若為混凝土枕碎石道床，其鋪設數(shù)量為16001680根/km；若為無縫線路混凝土枕碎石道床，其鋪設數(shù)量為16801840根/km。對輕軌線路可直接采用常規(guī)鐵路強度最低的預應力枕（S-1或J-1型），直線地段為1600根/km，在曲線半徑300m及以下地段，每公里增加80根。v軌道結構高度根據(jù)不同的結構

5、形式，宜采取不同的數(shù)值，如在矩形隧道內混凝土整體道床為560mm；地面線碎石道床為8201000mm；浮置板軌道為750900mm。v(3)扣件v鋼軌與軌枕的連接是通過中間聯(lián)結零件實現(xiàn)的，這種聯(lián)結零件稱為扣件?？奂Y構應力求簡單，并應具有足夠的強度和扣壓力、適量的彈性和軌距、水平調整量和良好的絕緣、防腐蝕性能。v不同道床形式的扣件設計應有所不同，如一般整體道床和高架橋上整體道床應采用彈性分開式；混凝土枕碎石道床應采用彈性不分開式。v(4)道床v碎石道床材料應符合現(xiàn)行鐵路標準鐵路碎石道碴和鐵路碎石道床底碴的規(guī)定。對于地鐵，除車場線可采用二級道碴外，其他應采用一級道碴。v地鐵：道床厚度的大小應與路

6、基類型、線路類型（正線、車場線）有關，如對滲水土路基正線道床厚度應不小于300mm，車場線不小于250mm；輕軌：道床厚度為250mm。v道床肩寬：對正線、聯(lián)絡線、出入線和試車線無縫線路地段碎石道床不應小于400mm，非無縫線路地段不應小于300mm。無縫線路半徑小于800m、非無縫線路半徑小于600m的曲線地段，曲線外側道碴肩寬增加100mm。v無縫線路碴肩應在碎石道碴上堆高150mm。v道床邊坡：車場線為1:1.5，其它為1:1.75。v正線、聯(lián)絡線、出入線和試車線碎石道床與整體道床間應設軌道彈性過渡段。v(5)道岔v是車輛從一股軌道轉向另一股軌道的設備，道岔的形式包括線路連接、線路交叉及

7、線路連接與交叉。v正線上道岔的鋼軌類型應與正線的鋼軌類型一致。v正線、輔助線和試車線應采用不小于9號的各類道岔，車站線咽喉區(qū)應采用不大于7號的各類道岔，并宜采用AT尖軌，高錳鋼轍叉和可調式護軌。v道岔上應采用彈性分開式扣件。v隧道內和高架橋上的道岔區(qū)宜采用短枕式整體道床，車場線道岔宜采用碎石道床。v2直線地段的軌道其軌距、水平形位、高低、方向、軌底坡等幾何形位的控制標準參考現(xiàn)行的鐵路軌道相應標準。v3曲線地段的軌道v(1)軌距加寬v半徑等于及小于200m曲線地段的軌距應加寬。加寬值大小與曲線半徑和車型有關，如地鐵B型車在半徑150R100時，加寬值為10mm。v(2)外軌超高v曲線外軌超高按下

8、列公式計算：v式中h超高值（mm）；Vc列車通過速度（km/h）；R曲線半徑（m）。v曲線的最大超高宜為120mm，當設置的超高值不足時，一般可允許有不大于61mm的欠超高。v(3)緩和曲線v是設于直線和圓曲線之間的曲率漸變的連接曲線，使圓曲線的軌距加寬和外軌超高在緩和曲線內完成，其曲線線型為空間高次方程式，我國鐵路上常用的是三次拋物線。緩和曲線的長度主要受行車安全和平穩(wěn)的影響。4.3 軌道結構v軌道結構應具有足夠的強度、穩(wěn)定性、耐久性和適量彈性，確保列車安全、平穩(wěn)、快速運行和乘客舒適；根據(jù)環(huán)境保護對沿線不同地段的減振、降噪要求，軌道應采用相應的減振軌道結構；軌道結構應具有良好的絕緣性以減少雜

9、散電流。v軌道結構的設計目的：少維修、低振動和環(huán)保。v1減振軌道結構設置v根據(jù)城市軌道的沿線環(huán)境，采用分級減振措施（原因：經(jīng)濟的考慮）v一般減振軌道結構可采用無縫線路、彈性分開式扣件和整體道床或碎石道床。v線路中心距離住宅區(qū)、賓館、機關等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用較高減振的軌道結構，即在一般減振軌道結構的基礎上，采用軌道減振器扣件或彈性短枕式整體道床或其他較高減振軌道結構。北京城鐵高架車站按此設計，采用DI型軌道減震器，力求減少振動和噪聲。v線路中心距離醫(yī)院、學校、音樂廳、精密儀器廠、文物保護和高級賓館等建筑物小于20m及穿越地段，宜采用特殊減振的軌道結構，即在一般減振軌道結構的基礎上

10、，采用浮置板整體道床或其他特殊形式的減振軌道結構。 各國對傳統(tǒng)的軌下基礎作了大量的改進研究工作，開發(fā)了各種減振型軌下基礎。v1）、彈性軌枕道床）、彈性軌枕道床 ：日本大阪今官高架橋。v2）、彈性支撐式軌道結構）、彈性支撐式軌道結構 ：瑞士、法國和美國多個城市地鐵；v 日本高速鐵路；v 英國至法國的英吉利海底隧道；v 我國西安至安康線18.4km的秦嶺隧道。v3）、浮置板軌道）、浮置板軌道 ：我國北京地鐵13號線；v 廣州地鐵一號線黃沙站和體育中心區(qū)間。v4）、縱向浮置板軌道）、縱向浮置板軌道 ：莫斯科地鐵和基輔地鐵。v5）、鋼彈簧浮置板式整體道床）、鋼彈簧浮置板式整體道床 ：北京地鐵13號線西

11、直門段。v 柏林地鐵；德國珀林地鐵、科隆地鐵；v 韓國高速列車；v 英國倫敦DLR Lewisham地鐵延長線 v2土質路基地段v 新建軌道交通系統(tǒng)，在土質路基上一般宜采用混凝土枕碎石道床軌道，并盡可能鋪設無縫線路。v3隧道地段v隧道內的軌道結構可分為有碴（有碎石道床）和無碴（無碎石道床）兩種。有碴軌道同土質路基地段，其優(yōu)點是施工簡單，防噪聲性能也較好。但因建筑高度高，從而增大隧道開挖斷面；同時軌道維修工作量也較大，一般新建軌道交通采用不多。在隧道地段采用較為普遍的為混凝土道床（又稱為整體道床），其通過鋼軌扣件把鋼軌直接與混凝土基礎聯(lián)結起來。v1）無碴軌道與基床的連接型式：整體灌筑式、軌枕式、

12、支承塊式。v2）無碴軌道減震墊層及輕型扣件v3）彈性支承軌道結構、浮置板軌道結構、軌道墊層v4高架橋地段v其軌道結構也可分為有碴（有碎石道床）和無碴（無碎石道床）兩種。在混凝土梁上鋪設道碴和軌枕，與土質路基軌道結構相同，此種軌道結構施工簡便防振性能較好，在鋪設無縫線路也較易處理，目前不少軌道交通采用這種結構。無碴軌道通過扣件直接把鋼軌與混凝土橋面聯(lián)結起來，應用較為廣泛的是在混凝土梁上二次澆筑混凝土承軌臺。v無碴軌道與有碴軌道相比，可以減少橋梁恒載，降低梁的建筑高度和造價，同時大大減少軌道維修工作量。其缺點是，二次澆筑施工復雜，施工精度要求很高，承軌臺表面抹平費時費工，要求扣件具有一定的調整鋼軌

13、高低和左右的能力。此外，這種結構還要減少振動和噪聲，防止迷流腐蝕和鋪設無縫線路的問題。伸縮調節(jié)器v 降低橋上無縫線路鋼軌附加縱向力的具體措施通常從改進軌道結構和橋跨結構兩方面人手，主要采用鋼軌伸縮調節(jié)器和縱向力傳遞裝置。 v 上海市軌道交通3號線首次在高架橋上使用了鋼軌伸縮調解器和WJ2型小阻力扣件，武漢輕軌橋上無縫線路亦采用同樣的結構。城市高架輕軌橋上無縫線路設置鋼軌伸縮調解器還有許多問題尚待進一步研究，如設置鋼軌伸縮調解器最小溫度跨度問題、最佳設置位置、理想的橋跨型式，以及對鄰近橋跨、線路的影響等等，這些問題都是今后橋上無縫線路研究的重點。 v 在橋外適當?shù)攸c鋪設雙向曲線形鋼軌伸縮調節(jié)器，

14、是為了減少列車的振動、沖擊，減小列車垂直方向簧下加速度，同時為了放散橋上鋼軌溫度應力，實現(xiàn)鋼軌與橋梁的相對伸縮，同時為放散橋上鋼軌溫度應力，實現(xiàn)鋼軌與橋梁的相對伸縮，避免附加縱向力超過允許值，在冬季鋼軌折斷或斷縫過大。 v 鋼軌伸縮調節(jié)器的鋪設采用插入法施工，即線路鎖定后將鋼軌伸縮調節(jié)器的位置在鎖定軌溫時鋸出，然后鋪設鋼軌伸縮調節(jié)器。秦沈客運專線B27-G1標段跨阜錦公路特大橋和跨興閆公路特大橋各設置有兩組鋼軌伸縮調節(jié)器。4.4 路基v1 一般規(guī)定v(1)路基是軌道交通工程的重要組成部分，它是軌道的基礎，直接承受軌道和車輛的荷載，路基工程作為土工結構物，必須具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性。v(

15、2)軌道和車輛荷載應根據(jù)采用的軌道結構及車輛的軸重、軸距等參數(shù)計算，并用換算土柱高度來代替。v(3)路基工程設計應優(yōu)先采用新技術、新結構、新材料和新工藝，并采用機械化施工。v(4)路基設計應符合環(huán)境保護的要求，重視沿線的綠化設計，結構設計應與鄰近的建筑物相協(xié)調。v(5)路基工程應做好防排水設計，確保排水通暢。v2 路基設計v(1)路基路肩高程應高出線路通過地段的最高地下水位和最高地面積水水位，應加毛細水強烈上升高度和有害凍脹深度或蒸發(fā)強烈影響深度，再加0.5m。若采取降低水位、設置毛細水隔斷層措施時，可不受此限制。v(2)路肩高程還應考慮與城市其他交通的銜接和相交情況。v路基面形狀應根據(jù)基床土

16、質設成路拱（非滲水土）或做成平面（滲水土和巖石）。v(3)路基面寬度應根據(jù)正線數(shù)目、配線情況、線間距、軌道結構尺寸、路基面形狀、曲線加寬、路肩寬度等計算確定。v當路肩埋有設備時，路堤及路塹的路肩寬度均不得小于0.6m，無埋設設備時路肩寬度均不得小于0.4m。v(4)對于地鐵，路基基床分表層和底層，表層厚度應不小于0.4m，底層厚度應不小于1.1m，基床厚度以路肩施工高程為計算起點。如北京地鐵13號線采用的是基床表層厚度為0.5m，基床底層厚度為1.5m。v路堤基床表層填料應優(yōu)先選用A、B組填料，基床底層填料可選用A、B、C組填料。填料分類按現(xiàn)行鐵路路基設計規(guī)范執(zhí)行。v3 路基支擋結構物v在路基

17、位于陡坡地段或風化的路塹邊坡地段，節(jié)約用地，少占農(nóng)田和城市用地的地段等處應修筑路基支擋結構物。v路基支擋結構物設計時，所采用的荷載力系、荷載組合及檢算要求可按現(xiàn)行鐵路路基支擋結構物的有關規(guī)范、規(guī)則執(zhí)行。v4 路基排水及防護v路基應有完善的排水系統(tǒng)，并宜利用市政排水設施。排水設施應布置合理，當與橋涵、隧道、車站等排水設施銜接時，應保持排水暢通。v在適宜于植物生長的土質邊坡上應優(yōu)先選用種草、鋪草皮等方式進行綠化美化。v北京地鐵13號線的路基坡面防護除特殊地段外，路基邊坡均采用混凝土六邊形框格并植草防護。城市軌道交通中的無砟軌道v由于無砟軌道取消了有砟軌道中起增彈減振和調整軌道變形的道砟層，軌道所需

18、彈性和調整量幾乎全部由扣件提供。v在有減振降噪要求的地段，無砟軌道扣件系統(tǒng)還要考慮減振降噪的要求。v因此，對無砟軌道扣件的要求比有砟軌道扣件要高得多。 v整體道床無砟軌道 整體道床具有設計、施工技術成熟，結構簡單，造價較低，現(xiàn)場施工作業(yè)靈活等特點，在地鐵中得到了廣泛的應用。 目前地鐵地下線（隧道）大量采用短枕式整體道床 ，高架線（橋上）大量采用短枕承臺式整體道床。隧道內短枕式整體道床（中心水溝）截面示意圖隧道內短枕式整體道床（雙側水溝）截面示意圖 v地鐵隧道內道床必須考慮排水問題，有兩種排水溝設置方式，中心水溝和雙側水溝。北京地鐵已建或在建的地下線多采用中心排水溝，僅機場線和亦莊線采用了雙側排

19、水溝。上海、廣州、深圳等城市的已建或在建的地下線多采用雙側排水溝。v彈性支撐塊式整體道床無砟軌道 彈性整體道床是在短枕外（或長軌枕端部）包一個具有豎向和橫向彈性的橡膠套，橡膠套內短枕下（或長軌枕端部）設橡膠墊板。 彈性整體道床始于20世紀70年代，北京、廣州及上海地鐵均已鋪通運營多年，使用效果良好。國外有代表性的為法國VSB軌道，已鋪設350公里；美國Sonneville公司的LVT軌道，已鋪設260公里。v獨立混凝土枕v 彈性橡膠墊v 橡膠套靴彈性支撐塊主要部件長枕式及短枕式彈性整體道床 v梯形軌枕無砟軌道 梯形軌枕為鋼筋混凝土結構，預制梯形軌枕由2根混凝土縱梁及連接縱梁的3根鋼管形成一個整體。梯形軌枕下設減振裝置有板型、球型、角形等多種，分別適用不同條件，有很好的減振效果。梯形軌枕道床及軌枕塊 v鋼彈簧浮置板軌道 鋼彈簧浮置板系統(tǒng)，即彈簧質量隔振系統(tǒng)，是將軌道固定在鋼筋混凝土整體道床上，道床再放在主要由鋼彈簧組成的隔振器上組成系統(tǒng)。是目前減振軌道系統(tǒng)中最先進的一種，適用于地鐵中減振等級要求最高的地段。C40砼浮置板40mm空氣間隙C30混凝土彈簧減振器 vWJ-2型扣件 為有螺栓形彈條扣件，在上海地鐵中應用最多。vDT型系列扣件型系列扣件 是我