北京城市铁路轨道专业设计总结
【摘要】系统总结城市铁路轨道结构设计状况,主要介绍为解决工程急需及以提高轨道设备质量为目的的轨道弹性扣件系列、道岔系列、地面线预应力混凝土轨枕等新产品的开发和地面线一次铺设无缝线路、钢弹簧浮置板道床等新技术的应用。【关键词】城市轨道交通 轨道 扣件 无缝线路 道岔 设计总结
1 设计过程
北京城市铁路(西直门—东直门) 是全国第一条集地下线、高架线和地面线于同一工程的城市快速轨道交通线路。在全线轨道结构的设计过程中,遇到了很多新的课题,为适应这种立体线路的铺设方式,设计的重点是把地下线、高架线和地面线的轨道配置统一起来,根据本工程的特点开发新型轨道产品。同时,将国铁近年来的轨道施工、设计新技术灵活地应用于本工程,使北京城铁的轨道设计技术含量高、结构合理,达到少维修、低振动、环保的总设计目的。
在各轨道部件设计开发过程中,参考了国铁近年来的先进技术,并就其技术可行性、制造工艺等问题反复研究。对特别重要的部件,进行了工厂试制、试验及设计验证工作。所采用的新技术诸如地面线一次铺设无缝线路技术、钢弹簧浮置板道床等,均分专题举行了专家评审会,逐项落实。就全线减振方案等重大问题及时与建设单位沟通,确定设计原则。本工程完成设计文件30 册,包括轨道部件产品图、工程图、设计说明及施工细则等。
2 主要技术标准
本工程是标准轨距双线全封闭、全立交线路。
(1) 采用60 kgΠm 钢轨,地面线R ≥600 m , 地下线及高架线均铺设无缝线路。
(2) 地下线采用弹性分开式DT Ⅵ2 型扣件及短轨枕、钢筋混凝土整体道床。
(3) 高架线采用弹性分开式DT Ⅶ2 型扣件及短轨枕、钢筋混凝土整体道床,在线路平纵断面的薄弱地段铺设防脱护轨。
(4) 地面线及过渡段采用弹性不分开式DT Ⅵ3 型扣件、DT1 型预应力混凝土枕、碎石道床; 碎石道床与整体道床之间设过渡段。在两段整体道床间的地面线很短时设土质路基整体道床,以减少整体道床与碎石道床的交替次数。
(5) 采用60 kgΠm 钢轨9 号单开道岔及单渡线、交叉渡线。
(6) 根据沿线环境,采取分级减振措施。
3 轨道结构设计
3.1 扣件与轨枕简介
全线共有五种扣件类型,不同扣件与相应的轨枕配套使用。在直线及半径大于400 m 的曲线地段,铺枕根数为1 680 根Πkm , 其余均为1 760 根Πkm 。扣件及轨枕明细表见表1 。
表1 扣件及轨枕明细表
3.1.1 地下线DT Ⅵ2 型扣件及短轨枕DT Ⅵ2 型扣件是为本工程新设计的无挡肩弹性分开式扣件,用于地下隧道内及U 形结构地段。扣件垂直静刚度为20～40 kNΠmm , 一组扣件的防爬阻力不小于1115 kN , 轨距调整量为+8-12mm , 高度调整量一般为0 ～15 mm 。短轨枕无挡肩,长450 mm , 钢筋混凝土结构,横断面下部为楔形,伸出钢筋钩以加强与道床混凝土的联结,采用C50 混凝土,在工厂预制。
3.1.2 高架桥DT Ⅶ2 型扣件及短轨枕
DT Ⅶ2 型扣件为无挡肩弹性分开式,用于高架线及加固路基地段。扣件垂直静刚度为50～70 kNΠmm ; 扣件轨下垫板分橡胶垫板和复合胶板两种,即扣件的纵向阻力可以调整。具有较大的轨距、高度调整量:轨距调整量为+8-16mm , 高度调整量为40 mm 。该扣件的主要特点是可以减少梁轨纵向阻力。
短轨枕为无挡肩式,长560 mm , 钢筋混凝土结构。横断面下部为楔形,下部伸出钢筋钩以加强与道床混凝土的联结。短轨枕采用C50 混凝土,在工厂预制。
3.1.3 地面线DT Ⅵ3 型扣件及DT1 型预应力混凝土轨枕DT Ⅵ3 型扣件为无螺栓弹性不分开式,用于土质路基混凝土枕碎石道床地段。扣件垂直静刚度为40 ～60 kNΠmm , 轨距调整量为+4-8mm , 不能调高。该扣件的零部件少,养护维修量小。
DT1 型预应力混凝土轨枕为无挡肩式,预应力混凝土结构,长215 m(A 型) 。为连接接触轨,设计了长2155 m 的B 型枕,该轨枕采用C60 混凝土,工厂预制, 轨枕内预埋DT Ⅵ3 型扣件的4 个预埋铁座。根据接触轨的安装要求,A 型与B 型轨枕数量的比例为5∶1 。
3.1.4 地面线道岔两端部位DT Ⅵ1 型扣件及木枕该扣件为弹性分开式,用于木枕碎石道床。轨下橡胶垫板、轨距垫、弹条等部件均与DT Ⅵ2 型扣件的相同,与木枕相连的铁垫板、螺纹道钉等与DCZ311 道岔扣件相同。采用Ⅰ 类防腐木枕,技术条件按GB 154 —84 《防腐枕木》执行。
3.1.5 D Ⅰ 轨道减振器扣件及短轨枕
高架车站的轨道按较高减振要求地段设计,力求减少振动和噪声。采用国内成熟的D Ⅰ 轨道减振器扣件,上海地铁一、二号线、广州地铁一号线均采用了这种扣件,该扣件为弹性分开式、无挡肩,其承轨板、底座与橡胶圈硫化为一整体,较充分地利用了橡胶的剪切变形、动弹性好,目前该扣件的制造工艺、原材料品质及配方经改进后,产品质量得到改善,疲劳寿命及减振持久性能得到进一步提高。
3.2 道床
3.2.1 地下线短枕式整体道床
道床混凝土强度等级为C30 , 道床内布设单层钢筋网,纵向钢筋兼作杂散电流的排流筋。轨道建筑高度(两轨顶连线与线路中心线的交点至隧道底的最小厚度) 为550 mm ; 曲线超高采取外股钢轨抬高超高值的一半、内股钢轨降低超高值一半的办法设置;道床设中心水沟,轨下部分道床面比短轨枕顶面低30 mm , 道床面向中心水沟设3%的向下横坡; 整体道床每隔1215 m 左右设置道床伸缩缝一处,用20 mm 厚沥青板设置。
3.2.2 高架线短枕式整体道床
每跨梁上整体道床分块布置,一般道床块长519 m(Z6 型) 。为避让梁缝,梁端道床块实际长度为5185 m(ZD6 型),梁中部有适应各种梁长而配置的短道床块(Zn 型, n < 6 m) 。ZD6 型道床块的间隔,梁缝处为200 mm , 其余均为100 mm 。道床混凝土强度等级为C40 , 道床内设两层钢筋网,纵向钢筋兼作杂散电流的排流筋。轨道建筑高度(内轨顶面至梁面的最小厚度) 为500 mm 。为加强道床混凝土与梁面的联结,梁面上要预埋竖向钢筋钩,道床混凝土施工时,应先将竖向钢筋钩扶正,并将位于道床块缝隙间的竖向钢筋钩去掉。曲线超高采取抬高外股钢轨设置。
3.2.3 地面线碎石道床
本工程碎石道床包括混凝土枕碎石道床、木枕碎石道床、单体桥碎石道床、整体道床与碎石道床的过渡段等。土质路基上的道床采用双层碎石道床,道床厚45 cm , 其中道碴层厚25 cm , 底碴层厚20 cm 。道床边坡1∶1.75 , 道床肩宽40 cm , 轨道建筑高度(内轨顶至路肩坡脚) 为99.5 cm 。单体桥碎石道床采用单层碎石道床。混凝土枕在道床中的埋深为165 mm , 木枕在道床中的埋深为130 mm 。道碴采用TBΠT 2140 —90 《铁路碎石道碴》中的一级道碴。底碴应符合TBΠT 2897 《铁路碎石道床底碴》的规定。
3.3 道岔及其道床
本工程采用60 kgΠm 钢轨9 号单开道岔及5 m 间距交叉渡线。在西直门、立水桥等站,道岔铺设于高架桥上;东直门站的道岔铺设于隧道内;回龙观等其余有岔站的道岔均铺设于地面线上。全线共设计道岔图四册,以适应不同线路铺设方式,见表2 。
3.3.1 高架桥上道岔整体道床
单开道岔采用60AT 直线型尖轨、固定型高锰钢辙叉,一般部位采用弹性分开式DT Ⅵ2 型扣件。道岔全长291329 m(前长131599 m , 后长15173 m) 。交叉渡线转辙器与单开道岔相同,辙叉均为高锰钢整铸式,一般部位采用DT Ⅵ2 型扣件。
表2 道岔明细表道岔编号标等。
与工务有关的信号标志有限速标、停岔枕为无挡肩钢筋混凝土短岔枕。短岔枕内预埋尼龙套管,孔位依据道岔铁垫板钉孔确定。单开道岔中除采用DT Ⅵ2 型扣件的地段用短轨枕外,其余地段采用截面均相同、长度分别为400 、670 、780 mm 的短岔枕。
高架桥上道岔整体道床的基本型式与区间高架桥整体道床相同,只是由于道岔轨线变化带来道床宽度的变化。单开道岔整体道床分为6 个道床块,整体道床全长331899 m ,即道岔道床前、后端距岔心分别为131599 m 和2013 m。5 m 间距交叉渡线整体道床除采用单开道岔整体道床的道床块外,在对称轴线处有两个特殊道床块。
3.3.2 地面线木枕碎石道床道岔
单开道岔结构与DCZ211 相同,交叉渡线道岔结构与DCZ311 相同。道床的型式尺寸及材质要求同区间碎石道床。单开道岔道床全长371379 m ,即道岔道床前、后端距岔心分别为131599 m 和23178 m。
3.4 桥上护轨
本线仅在高架桥上车轮可能爬轨的地段设防脱护轨。防脱护轨是一种安装方便、价格适中、可预防脱轨的装置,安装在钢轨内侧,与轨底连接。根据线路平纵断面的特性,确定防脱护轨的设置地段为:
(1) 对半径R ≤400 m 曲线的缓圆点、圆缓点前后50 m(圆曲线部分20 m ,缓和曲线部分30 m) ,在下股钢轨内侧设防脱护轨。
(2) 对高架桥跨越北三环、北四环、八达岭高速公路等主要道路地段,在靠近桥梁中线一侧的两股钢轨内侧设置防脱护轨。
3.5 线路及信号标志
线路标志有百米标、坡度标、曲线标、圆曲线和缓车标、终点停车标、警冲标和车挡表示器等。标志采用两种型式,一种用于碎石道床,一种用于整体道床,以适应不同限界及安设方式。碎石道床地段用标志主要参考专线8028《线路及信号标志图集》进行编制,根据本工程具体情况对采用标志进行了局部修改,并增加了百米标及道岔编号标。
整体道床地段用标志力求与北京已运营地铁的标志统一。为确保行车安全、增加标志的显示距离,行车用标志均采用反光材料作为标志面,反光材料为Ⅰ、Ⅱ 级逆反射材料,其余标志均采用搪瓷板。
4 新产品开发
4.1 新型钢轨扣件系列的设计开发
4.1.1 DT Ⅵ型系列扣件
该系列扣件适用于除高架桥之外地段的60 kgΠm 钢轨,包括DT Ⅵ1 型、DT Ⅵ2 型及DT Ⅵ3 型扣件。地铁用扣件应有足够的扣压力和耐久性,以确保轨道结构的稳定性;应具有方便地调整钢轨水平、轨距的能力;应具有较高弹性并满足电气绝缘的要求;同时应力争达到零部件少、安装调试方便及减小维修工作量的要求。为适应城铁轨道结构的多样性,本线共设计采用五种扣件,见表1 。对于本工程而言,更应减少各种扣件零部件的种类,以方便通用互换。
(1) 弹性分开式DT Ⅵ2 型扣件的设计开发
该扣件用于地下线短枕式整体道床,应具有良好的弹性、较大的轨距和高度调整能力,以适应整体道床轨道弹性差、施工后很难调整的特点。我院曾为复八线设计了有挡肩弹性分开式DT Ⅵ型扣件,该扣件采用类似英国Pandrol 扣件的无螺栓弹条,使扣件扣压力均匀、零部件少,省去传统扣件螺栓复拧、涂油等工序,大大地减少了养护维修工作量。
本工程扣件设计结合近年来国铁扣件的发展,以有挡肩DT Ⅵ型扣件为基础,取消其挡肩,通过提高螺旋道钉的强度提高扣件抗横向力的能力,形成新设计的无挡肩DT Ⅵ2 型扣件。通过这一改进,取消了扣件及配套使用的钢筋混凝土短轨枕的挡肩,简化了扣件及轨枕的制造工艺,减少了扣件零部件数量,方便了轨道轨距和高度的调整。
(2) 弹性不分开式DT Ⅵ3 型扣件的设计开发
以往地铁的地面线较短,均采用木枕碎石道床。在北京地铁复八线洞口U 形结构外至终点四惠东站间的木枕上, 采用DT Ⅵ型扣件系列 —DT Ⅵ1 型扣和曲线始终点标、桥号标、涵洞标、水准点标、水位标、件,两者的扣压钢轨形式一致,只是将铁垫板与木枕的连接方式改为螺纹道钉。本线在木岔枕两端的过渡用木枕上也采用DT Ⅵ1 型扣件。
北京城铁的地面线占全线的5513 % , 是全国城市轨道交通中第一条以地面线为主的线路。用于地面线的扣件是影响全线施工工艺、养护维修方法的关键,也是实现地面线能否一次铺设无缝线路的关键。因此, 本工程开发设计了地面线碎石道床混凝土枕用DT Ⅵ3 型扣件。该扣件设计主要参考了国铁“弹条Ⅲ 型扣件” 的设计经验,采用D1 弹条,将扣件铁座直接预埋于混凝土枕中。其主要结构特点如下: ① 结构简单,最大限度地减少了扣件零部件数量; ② 扣压力均匀; ③ 保持轨距和抗横向力能力强; ④ 扣件保持安装方便,基本无维修; ⑤ 不使用传统的硫磺锚固技术,可消除热硫磺锚固产生的残余应力,并避免了环境污染。
通过本工程在扣件设计方面的技术开发,使我院在北京地铁复八线项目中开发的DT Ⅵ 型扣件系列得到进一步完善和补充,并形成主要零部件可通用互换。分别用于木枕及预应力混凝土枕碎石道床、钢筋混凝土短枕式整体道床的扣件系列为DT Ⅵ1 型、DT Ⅵ3 型和DT Ⅵ2 型扣件系列。
4.1.2 DT Ⅶ2 型扣件
DT Ⅶ 型扣件适用于铺设高架桥整体道床地段的60 kgΠm 钢轨,是在我院为上海地铁二号线东延伸线高架桥设计的DT Ⅶ 型扣件基础上,考虑与本工程DT Ⅵ 型扣件系列零部件尽量统一而进行的改进设计。
高架桥上扣件的设计主要解决两个特殊问题: 一是如何减小扣件的纵向阻力。高架桥随温度变化而伸缩,无缝线路长钢轨由于扣件纵向力有阻止桥梁伸缩的趋势,梁轨间产生纵向附加力,使墩台和钢轨的受力均加大。因此在保证钢轨基本扣压力的前提下,应尽量减少扣件的纵向阻力;二是要有足够的轨距、高度调整能力以调整由于桥梁上拱和墩台工后沉降引起的轨面变化。DT Ⅶ2 型扣件的主要特点是:
(1) 采用特殊设计的弹条,通过加大弹条受力点至扣压钢轨点的距离,减小弹条的扣压力。
(2) 轨下采用复合胶板(橡胶垫板上表面粘贴不锈钢板) 以减小钢轨纵向摩擦系数。
(3) 采用轨下、铁垫板下双调高的结构,可使扣件调高量达40 mm , 以满足桥上调高量的要求。
4.2 DT1 型预应力混凝土枕的设计开发
北京地铁复八线地面线采用219 m 长的木枕。由于本工程地面线占全线的55 % , 若仍采用木枕,则木材成本高、寿命短、道床及路基需加宽等问题变得十分突出。若采用国铁目前使用的预应力混凝土枕,则无法解决接触轨安装等问题。为此, 我们开发设计了DT1 型预应力混凝土枕,设计过程如下: ① 确定外荷载:列车荷载按轴重140 kN 、最高速度80 kmΠh 确定, 接触轨作用在轨枕上的力除其自重外还计入断电相斥力215 kN ; ② 设计轨枕的外形并计算外荷载弯矩; ③ 进行结构设计。轨枕采用C60 混凝土、8 <7 mm 螺旋肋预应力钢丝,预应力钢丝的总张拉力为325 kN 。该轨枕的结构承载能力与国铁Ⅱ 型预应力混凝土枕相当。轨道强度检算结果表明,DT1 型预应力混凝土枕的道床、路基顶面应力等比国铁Ⅱ 型预应力混凝土枕的相应值均有所减小。
DT1 型预应力混凝土枕设计的重点是,在不加长轨枕的前提下,满足接触轨与轨枕可靠连接的要求:接触轨与走行轨的相对位置固定,即接触轨需固定于混凝土枕上。除在接触轨弯头局部加密与混凝土枕的连接外,其余均为每6 根设1 个接触轨的固定点,即混凝土枕上需连接接触轨的大致比例为5∶1 。DT1 型轨枕分A 、B 两种长度:A 型枕长215 m , 只安装走行轨;B 型枕在A 型枕的一侧加长50 mm , 预埋两个<24 的尼龙套管,以与接触轨的悬臂脱架相连及平衡接触轨外荷载。因两种长度轨枕采用相同的截面,从而方便了轨枕的工厂化制造,使大型机械化铺轨成为可能。更主要的优越性是不需要像219 m 木枕那样,加宽道床和路基、加大用地界。
轨枕的横截面采用国铁最新使用的双坡截面,使轨枕在外形控制尺寸相同的情况下,能加大有效截面, 合理布置结构预应力筋,加大道床纵、横向阻力,从而提高无缝线路的稳定性。
该轨枕的特点如下: ① 采用无挡肩外形,可与DT Ⅵ3 型扣件配套使用, 外形简洁; ② 采用双坡外形设计,结构受力合理,道床纵横向阻力大,轨道稳定性好; ③ 固定接触轨B 型枕只单边加长50 mm , 不加宽道床及路基,可降低初期投资; ④ 可实现铺轨机械化; ⑤ 采用预应力混凝土枕,大大地提高了轨道的稳定性,延长了维修周期。
DT1 型预应力混凝土枕于2000 年10 月开始试制并进行了各种试验检测,检测结果表明,结构设计合理、制造工艺可行。2000 年11 月9 日,建设单位和设计、监理单位组织了对轨枕设计及试生产的验收。
实践证明,DT1 型预应力混凝土枕与DT Ⅵ3 型扣件配套使用,大大加强了地面线的轨道结构,减小了养护维修工作量。
4.3 60 kgΠm 钢轨9 号道岔系列的设计开发
在北京地铁、上海地铁等几条国内已运营的地铁中,采用了我院与铁道部专业设计院联合开发的曲线型尖轨60 kgΠm 钢轨9 号道岔系列。在本工程的设计任务书中,建设单位根据在道岔安装和运营管理中的经验,明确要求应采用直线型尖轨单开道岔。道岔转辙器采用直线型尖轨的优点是: ① 道岔转换只需用一台转辙机,运营管理的值班定员只需一人,从而可节省投资和管理费用; ② 道岔转换所需时间短,左右开道岔的尖轨可互换,尖轨更耐磨,道岔安装调试较简便,工电配合较容易。因此,对于城市轨道交通而言,道岔采用直线型尖轨更有利。我们在设计开发这套直线型尖轨60 kgΠm 钢轨9 号道岔时,以国铁同型号道岔为基础,根据本工程车辆的单一性并考虑道岔与区间轨道的一致性,设计了一套四册道岔图纸,详见表2 。本线道岔系列的主要设计特点如下:
(1) 尖轨、高锰钢辙叉等易损件采用国铁标准件, 以便定货和降低造价。
(2) 直线型尖轨使用一台转辙机转换。
(3) 道岔扣件均为弹性分开式,D1 弹条、轨距垫等均与区间DT Ⅵ2 型扣件一致,实现了道岔扣件全弹性化设计。
(4) 道岔各部轨距加宽,最大加宽量5 mm , 轨距变化率降低至2 ‰,使车辆通过道岔时的游间减小,轮轨冲击力减小,行车稳定。
(5) 轨枕间距更均匀。
(6) 同时开发了混凝土整体道床、碎石道床上铺设的两种道岔,且两种道岔的钢轨件完全一致,只是与轨枕的连接方式不同。2000 年4 月,我院组织了铁路道岔专家对新开发的60 kg/m 钢轨9 号系列道岔进行了阶段设计审查,与会专家一致认为这是第一次针对城市轨道交通而设计的道岔系列,零部件设计采用了许多国铁提速道岔的先进技术,弹性好,维修量小。2001 年7 月、9 月又通过了建设单位组织的对单开道岔、交叉渡线的厂内制造组装验收。
60 kg/m 钢轨9 号系列道岔的开发设计,是由我院独立设计完成的。由于我们熟悉地铁轨道设计、对地铁行车条件、各专业接口十分了解,新型道岔系列设计成功是一个必然的结果。这套道岔开发设计成功,也标志着我院已具有独立设计地铁道岔的实力。
5 城铁轨道结构采用的新技术简介
5.1 地面线一次铺设无缝线路技术的应用
地面线碎石道床的设计与其施工方法密切相关。城市轨道交通中铺设20 km 多地面线还是第一次。以往国铁的施工方法,是新线建设时铺设25 m 标准轨, 待运营至路基和道床稳定后再换铺成无缝线路。这种施工方法照搬至城市轨道交通将产生很多问题,如城市轨道交通夜间维修困难、因轴重轻而延长了换铺无缝线路的时间间隔、运营初期轮轨振动和噪声比较大、今后换下的有螺栓孔轨无应用场所等。
近两年国铁针对京沪高速和秦沈客运专线进行了地面线一次铺设无缝线路技术的研究,为我们的设计创新打下了技术基础。通过多方位收集资料,充分研究了将国铁的科研成果应用于城铁的可行性,并逐渐形成了适应城铁特点和工程实际需要的本线施工方案,即不采用国铁一次铺设长钢轨轨排方法,而是采用机械铺设工具轨排,在运营之前一次换上长钢轨,再进行机械化养路作业。建设单位十分重视这一新技术的采用,于2000 年12 月28 日组织召开了“ 北京城市铁路地面线一次铺设无缝线路专题论证会”。通过充分论证一次铺设无缝线路的必要性、可行性、存在难点、施工工艺等问题之后,会议形成结论性意见:本线应采用一次铺设无缝线路技术。目前通过施工单位的严密施工组织以及对其工装的改造,施工进展顺利,西线已试运营。
本工程采用的一次铺设无缝线路技术,是城市铁路地面线设计与施工技术的有益尝试,解决了夜间维修困难、运营初期轮轨振动与噪声较大、今后换下的有螺栓孔轨无应用场所等问题,节省了初期投资,使线路交付运营之初就具有高平顺性和稳定性。
5.2 钢弹簧浮置板道床的应用
本工程的起终点站西直门、东直门均处于交通枢纽之中,且与周围商业开发区相邻,紧邻城铁西直门站西侧有三栋已立项开发的写字楼。环评报告中明确要求西直门站应采取更有效的减振隔振措施。另外,东直门地下暗挖段的隧道从两座22 层的Y 型居民住宅楼基础之间穿过,现场勘测结果是城铁左右线结构分别距两座Y 型居民住宅楼基础的距离约为116 m , 垂直方向近一半高度的隧道与楼房基础重叠,预测地铁运营时将使该地段的振动超标。
根据这几个工点的具体情况,与国外的相似工程进行类比,并与德国隔而固公司进行了技术交流后,按采用隔而固公司钢弹簧浮置板道床进行施工图设计。钢弹簧浮置板道床由弹簧阻尼隔振器(钢弹簧、阻尼剂、外筒) 、钢筋混凝土道床组成,各道床间以铰连接。该道床的固有频率低(5～7 Hz) ,可有效地减振和消除固体声。其减振效果为: 传递损失可达40～60 dB(道床面到隧道壁),差落损失最小可达25 dB 。该结构的减振元件具有三维弹性,结构简单,钢弹簧疲劳寿命长(一般超过50 年),易检查更换。维修更换无需中断行车,同时可用于调整结构的下沉。该结构已用于德国、英国、巴西、韩国等国家。
为尽可能降低成本,在满足其减振功能的前提下, 根据实际情况,灵活地选用了钢弹簧隔振器的应用形式:在西直门车站采用侧置式的钢弹簧浮置板道床;在东直门两座Y 型楼下采用嵌入式的钢弹簧浮置板道床。2001 年8 月建设单位组织了对该项技术的专题审查会,并顺利通过审查。
6 施工图设计小结
本工程进行了三个系列的新产品设计开发: 一是设计了技术先进的地下线用无挡肩弹性分开式DT Ⅵ2 型扣件、地面线用无挡肩弹性不分开式DT Ⅵ3 型扣件、高架线用无挡肩弹性分开式DT Ⅶ2 型扣件,使我院开发的城市轨道交通用弹性扣件自成体系,形成了较完整的技术系列;二是完成了第一册地面线用预应力混凝土枕的设计;三是完成了城市轨道交通60 kgΠm 钢轨9 号道岔系列的设计,使我院已具备独立设计地铁道岔的能力。本工程设计开发的新产品,进一步提高了本专业的通用技术储备,为后续各项目顺利开展打下了技术基础,提高了设计效率。
本工程在应用新技术方面也有很大突破。在城市轨道交通领域首次提出并采用了地面线一次铺设无缝线路技术,使城市轨道交通地面线的设计与施工技术上了一个台阶。在轨道减振降噪方面采用钢弹簧浮置板道床方案,解决了有特殊减振要求地段的隔振型轨道结构的设计,形成了以高弹性扣件、轨道减振器、钢弹簧浮置板道床为主要技术手段的减振轨道结构系列。
虽然结合本工程进行了许多产品开发,但这种开发还有许多待完善的地方。在设计之初,我们曾申请了“地面线用弹性不分开式扣件及混凝土枕的研究”、“小间距单渡线的研究”等6 项工程科研,但由于未批
准立项,一些新开发产品的试制、试验等必要过程及采用新技术对本工程的针对性试验研究等项目未能进一步开展,从而使工程设计存在一定的风险性。
7 设计体会
(1) 应尽快掌握新技术。本线的桥上无缝线路设计是高架桥轨道结构的技术难点,计算过程中需考虑的参数多,并需进行反复试算,只有用专业化的计算程序才能在工期紧的情况下按时完成设计。目前只有铁科院在这方面研究工作较深,因此将此部分分包给铁科院,但分包单位对工程的全面情况不十分清楚,存在配合工作量大、设计质量一般、后期施工配合量大等问题。如果自己掌握计算方法,则可减少配合环节,明显提高设计质量。只有技术全面才能减少失误。
(2) 应力争加大程序化设计的比例。本工程的铺轨综合图是采用“铺轨综合图计算程序”进行计算机辅助设计的,全册图纸实现程序绘图,大大地降低了图纸复核及审核的工作量、降低了出错率、提高了工作效率。因这一计算程序是我院自行开发设计的,出现新问题可通过修改源程序很容易地进行补充和完善。今后应该将设计工作进一步程序化和格式化。
(3) 应加大新技术开发力度。由于我院在地铁设计方面有着丰富的设计经验及技术积累,使得本次设计得以顺利完成。通过结合工程进行适用于地面线和高架线轨道技术的开发,使我院轨道专业的技术实力进一步增强。但是,由于轨道新技术的发展很快,设计市场竞争激烈,我们应放眼于长远利益,紧跟技术发展形势,注重前期开发,加大技术储备。工程需要是我们进行技术创新的直接动力,技术创新与新技术应用将促进我院设计综合实力的提高。只有在完成设计的同时不断创新,打下雄厚的技术基础,才有实力和能力让用户满意,才能去开拓新的设计领域。
