1、浅谈地铁建设中的道床减震摘 要：在城市轨道交通快速发展的大环境下，轮轨接触产生的噪声污染已影响到人们的生产生活，本文通过分析目前国内城市轨道交通中道床自身结构在减震降噪中发挥的作用，对比各自的优缺点。 关键词：城市轨道交通；钢弹簧浮置板道床；减震垫浮置板道床 中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号： 前言 随着城市轨道交通的快速发展，在解决人口密集城区交通拥挤问题的同时，也对轨道周边环境造成了振动影响。列车运营中，主要由于轮轨系统中各结构不同频率的振动，造成对周围环境振动及噪声污染。如何解决轨道交通中振动和噪声污染,成为城市轨道交通建设可持续发展的关键因素之一，正因如此,国内外对
2、减振降噪问题的研究从未停止过,试图找到一种在减振降噪方面有突出效果的技术。经过多年的潜心研究,德国在减振隔振方面率先取得突破,他们在浮置板轨道结构研究与应用方面作了大量工作,相继开发了多种浮置板结构形式以及配套隔振支座和施工工艺。德国最先在科隆地铁中采用了浮置板轨道系统,并在 1994 年投入运营的柏林地铁中采用了钢弹簧浮置板道床轨道结构。 而就目前国内城市轨道减振形式而言，主要有扣件减振和道床减振两种形式，其中扣件减振形式主要是减小钢轨与铁垫板或者铁垫板与轨枕之间的刚性接触，道床减振形式主要是减小道床与结构的刚性接触，达到减振的效果。扣件减振形式目前种类很多，如压缩型减振扣件、LORD 扣件
3、、先锋扣件、减振器扣件等，而道床减振形式则少得多，主要有钢弹簧浮置板和橡胶弹簧浮置板以及减震道床垫浮置板整体道床。 1 钢弹簧浮置板整体道床 1.1 工艺原理简介 钢弹簧浮置板减振轨道是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板悬浮于钢弹簧隔振器上,距离基础垫层顶面约 30mm,构成质量-弹簧-隔振系统。隔振器内放有螺旋钢弹簧和粘滞阻尼,钢弹簧隔振器内的粘滞阻尼使钢弹簧具有三维弹性,增加了系统的各向稳定性和安全性,且能抑制和吸收固体声。作用在钢轨上的力传递给浮置于钢弹簧隔振器上的道床板,道床板可以提供足够的惯性质量来抵消车辆产生的动荷载,只有静荷载和少量残余动荷载会通过弹性支承传递到基础垫层中去。道床
4、板受力后,在惯性作用下将受到的力经过重新分配后传递给固定在基础垫层上的隔振器,再通过隔振器传递到基础垫层,在此过程中由隔振器进行调谐、滤波、吸收能量,达到隔振减振的目的。 1.2 浮置板轨道结构及主要技术标准 1.2.1 浮置板轨道结构 浮置板轨道结构主要包括：浮置板基础、隔振器、钢筋混凝土道床板、钢轨及其扣配件。 浮置板轨道结构示意图 浮置板基础：隧道仰拱进行混凝土回填，为了解决排水，在隧道仰拱回填时，需设置道床中间排水沟。 隔振器：主要由三部分组成：外套筒（置于钢轨下、铁垫板之间，浇筑于钢筋混凝土内） 、螺旋弹簧隔振器（包含螺旋钢弹簧和粘滞阻尼） 、弹簧隔振器上的高度调节片及锁紧系统。 剪
5、力铰：径向刚度很大，可以传递垂向载荷，纵向可以相对自由伸缩。为消除相邻两轨道板端接缝处的垂直剪切力，在相邻两块浮置板端位置分别设置剪力铰和剪力筒。 钢筋混凝土道床板：具有一定的质量和刚度的钢筋混凝土结构。道床板内预埋外套筒，道床板与结构基础用置于外套筒内的隔振器（弹性体）整体隔离，达到减振降噪的目的。 钢轨及其扣配件：钢轨为列车走行的基础，用扣件将钢轨同道床板连接。 1.2.2 浮置板轨道主要技术标准 浮置板轨道采用 60kg/m 钢轨，普通扣件，扣件间距一般按 600mm 进行布置。杭州地铁一号线的浮置板设计轨道高度为 740mm，浮置板顶升高度按 30mm 设计，浮置板基础采用（隧道仰拱混
6、凝土回填）C30 混凝土，设计理论高度为 315mm（根据实际调线调坡测量的数值进行调整） 。在直线地段，浮置板基础横断面为水平线，曲线地段为倾斜基底，基底混凝土横断面高程随曲线超高进行调整。浮置板道床采用 C40 混凝土，道床钢筋采用 HRB400 钢筋。 浮置板的排水采用浮置基底中间设置 300*100mm 的排水沟排水，坡度同线路坡度。浮置板地段的排水同普通道床排水的顺接，通过在浮置板下坡地段的普通整体道床，设置中央明沟进行顺接。 浮置板设置排水管，每块道床板按设计要求设置若干检查孔。为了确保基础同轨道板混凝土之间的分离，在施工中轨道板同基底用隔离膜进行隔离。盾构隧道曲线地段外轨超高，按
7、外轨超高一半、内轨降低一半设置曲线超高。 橡胶弹簧浮置板与钢弹簧浮置板作用机理一样，只是隔振器的构造上前者在外套筒上包裹了一层橡胶略有不同，这里将不再赘述。 2 减震垫浮置板整体道床 2.1 减震降噪问题的由来 减震垫整体道床是继钢弹簧浮置板道床之后又一种有效降低列车运行时产生震动的道床形式。目前在杭州地铁一号线中成功运用。减震垫道床的固有频率约为 1012Hz，可躲开列车转向架的共振频率，在列车荷载作用下，道床板的下沉变形不大于 3mm，其作用机理是在道床与结构之间铺设一层由天然橡胶和合成橡胶制成的道床垫，利用橡胶的弹性来减弱道床与结构的刚性接触达到减振的目的。 2.2 减震垫应用效果测试
8、轨道结构振动测试结果 成灌铁路测试结果表明： 1、在无砟轨道结构中铺设弹性减振垫后，对于轨道结构下部振动、桥梁及地面振动，隔振效果明显，其中减振垫下部的底座板振级相比较减小约 20.1dB。 2、在无砟轨道结构中铺设弹性减振垫后，对降低结构振动噪声有一定效果，但对系统整体降噪而言，效果不是十分明显。 2.3 地铁中减震垫浮置板结构及主要技术标准 减震垫浮置板是由基底、减震道床垫、钢筋混凝土道床板、钢轨及其连接零件组成。见下图 图一地下线圆形隧道减振垫整体道床 2.2.1 主要技术标准 基底施工前，首先对盾构仰拱、矩形隧道底板面、桥梁梁面进行处理，将凿毛及清理出来的砼渣清扫装袋外运，并对凿除完地
9、段底板采用高压水或高压风清扫。 隧道基底需绑扎钢筋，钢筋的加工需考虑隧道实际的偏差。进行基底混凝土垫层浇注时，基底表面平整度要求为 5mm/m。基础找平层每隔12m 设置一处伸缩缝。 减振道床垫铺设采用横铺方式（垂直于线路方向铺设） ，道床垫间衔接的缝隙宽度小于等于 10mm(见图十一), 在遇截面改变或过渡、检查坑、隔离墙、凹槽等特殊结构铺设情况时，道床垫被切割成相应的形状，采用重叠条覆盖道床垫缝隙，然后用三排铆钉固定道床垫。 因圆形隧道、矩形隧道基底设有排水水沟，因此，为后期检查水沟排水的畅通，要求每 9m 设置一处检查孔，检查孔上部需设置盖板。为防止列车经过时减振垫下部的空气形成空气弹簧
10、效应，影响减振效果，检查孔盖板必须采用类似雨水篦子的镂空构造；为避免盖板掀起影响行车安全，盖板应采取可靠的固定方式；为避免影响人员行走，安装后的盖板不得高于道床顶面，施工时可在检查孔上沿预安装一块比盖板稍宽稍厚的木板，待工程竣工交验前再将木板凿除，换为盖板。检查孔应放置在减振垫上方，不得穿透减振垫，以免影响减振道床垫减振功能的实现。三、两种减震形式优缺点比较 3.1 钢弹簧浮置板 优点：同时具有三维弹性,水平方向位移小,无需附加限位装置；减震效果明显，能有效的消除固体声，降低列车运行时产生的噪声污染；使用寿命长、日后维修时只需更换内置弹簧不需拆卸钢轨，简单方便不影响列车运行；基础沉降造成的高度
11、变化可通过增减调平钢板厚度来实现。 缺点：施工工序复杂，安装质量要求较高。采取地面捆扎钢筋笼网片在用轨道车运送至现场会出现钢筋笼扭曲，隔振器定位不准确，影响减震效果。若采取地下人工绑扎则由于地下空间昏暗、狭小，施工进度较慢。 3.2 减震垫浮置板 优点：施工相对钢弹簧浮置板来说较为简单，对高等减震地段比扣件减震效果明显， 缺点：减震垫属于橡胶类产品，易老化，日后的维修工程量大 综上所述为目前国内城市轨道交通中所使用的两种道床减震形式，在城市轨道快速发展的今天，道床减震将有效的降低列车运行时产生的噪声污染 参考文献 （2）韩义涛城市轨道交通减振降噪分析及工程措施(中铁二院工程集团有限责任公司 成都 610031)
