地铁钢弹簧浮置板道床隔振器更换技术探讨

地铁钢弹簧浮置板道床隔振器更换技术探讨

谢章敏

深圳地铁集团有限公司运营总部广东深圳518040

摘要：钢弹簧隔振器作为钢弹簧浮置板道床的核心元件，隔振器阻尼剂的流失及失效，将无法取到减震降噪的效果，一定程度上也引起轨道线路状态不稳定，影响列车运营安全。本文作者结合深圳地铁某区间钢弹簧浮置板道床隔振器更换施工，就隔振器更换技术进行探讨。

关键字：地铁钢弹簧浮置板隔振器

钢弹簧浮置板道床具有良好的减震降噪的优点，减振性能稳定，能有效减少地铁车辆在行驶中对敏感建筑物如:音乐厅、歌剧院、医院、实验室及文物保护单位等的振动影响,近年来广泛运用于国内轨道交通工程中。然而，由于钢弹簧浮置板道床的特殊结构，在复杂的地下隧道环境，浮置板隔震器受地下水的浸泡，加上运营列车反复碾压，易造成隔振器阻尼剂流失及失效，无法取到减振降噪的效果，一定程度上也引起轨道线路状态不稳定，影响列车运营安全。因此，更换失效的钢弹簧浮置板隔振器对保障地铁行车安全尤为重要。

一、钢弹簧隔振器的组成及工作原理

1、钢弹簧隔振器的主要组成

钢弹簧隔振器主要有外套筒、内套筒组成。

（1）外套筒：一般由金属材料构成，浇筑在浮置板混凝土里，是浮置板与隔振器内套筒之间力的传递装置；

（2）内套筒：由钢弹簧和阻尼剂组成，是隔振器的核心部件。

2、钢弹簧隔振器的工作原理

钢弹簧浮置板减振道床结构是将具有一定质量和刚度的混凝土道床板浮置于钢弹簧隔振器上，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。

列车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路基或隧道结构上的隔振器,再通过隔振器传递到路基或隧道结构上,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。

二、工程概况

深圳地铁某区间采用矿山法暗挖施工，特殊路段采用钢弹簧浮置板道床减振结构形式。钢弹簧浮置板折合单线长度440米共使用GSIF-R21/315型隔振器664套。受前期设计、施工质量等原因影响，该区段钢弹簧浮置板道床长期受积水浸泡影响，部分减振道床隔振器失效，轨道状态不良。经现场调查，开箱抽检若干个隔振器，均发现隔振器内阻尼剂积水，同时筒内有钙化沉积物，对地铁安全运行造成隐患，需进行更换。

三、隔振器更换施工方案

该区间部分钢弹簧隔振器设置在钢轨底部，同时，由于该区段轨道信号采用波导管传送，波导管影响到部分隔振器的顺利取出。因此该区段钢弹簧浮置板隔振器更换施工方案由隔振器阻尼材料更换施工方案、钢轨抬道移动施工方案及信号专业波导管拆装方案三部分组成。

1、隔振器阻尼材料更换施工方案

隔振器内筒更换前，应先统筹安排好隔振器内筒的更换顺序，可根据隔振器内筒更换难易程度来分批更换。例如：可先将无波导管、无需移动的钢轨的隔振器作为一组优先更换，把有波导管、需移动钢轨的隔振器分别统一更换，提高工作效率。

更换隔振器阻尼材料需先将原有线路隔振器内筒更换出来，使用若干套新的隔振器内筒用于轮转。单个隔振器内筒的更换步骤如下：

（1）检查轨道几何尺寸；

（2）清理隔振器外套筒上盖板上及周边杂物；

（3）将外套筒上盖打开，松开隔振器内的锁紧安全板；

（4）使用顶升设备，将隔振器内筒中的调平钢板分次取出；

（3）取出浸水隔振器内筒；

（4）清理洞内及浮置板板底沉积物；

（5）更换新的隔振器内筒或处理完毕的隔振器内筒；

（6）使用顶升设备，将之前取出的调平钢板恢复原位；

（7）对更换处的轨顶标高、超高值等参数进行测量，并与设计数值进行比较，然后有针对性的进行微调，最终使轨道参数达到误差要求范围；

（8）最后安装隔振器锁紧安全板，恢复隔振器外筒上盖板。

将每一批更换出的隔振器内筒运回工厂，首先参照规范要求对钢弹簧的外部尺寸和刚度进行检测，若发现异常，则对钢弹簧进行更换。其次进行失效阻尼材料的清理并更换新的阻尼材料等，然后用处理后的隔振器内筒更换下现场的隔振器内筒。循坏上述工序，更换剩余其它需更换阻尼材料的隔振器内筒，至此全部完成全部更换作业。

2、钢轨抬道移动施工方案

部分隔振器位于钢轨下方，在更换隔振器内筒过程中，需将钢轨左右移动，以便将隔振器内筒取出。钢轨左右移动具体施工方案如下：

（1）拆除扣件弹条，轨距块；

（2）使用撬棍或者拨道器将钢轨向一侧移动；

（3）待更换减震筒隔振器后，将钢轨移至原位；

（4）调直钢轨，安装轨距块、弹条，测量轨道几何尺寸。

3、信号专业波导管拆装方案

为方便取出隔振器，需将部分地段的波导管及防水罩拆除。拆开后，将波导管移至一旁，避免在施工过程中碰触砸损。隔振器更换完后，预留一定的时间给信号专业进行设备恢复工作，包括波导管安装，防水罩安装及波导管传输性能测试。

四、减振效果测试

减振器更换完成后，需对更换区段进行减振测试，以便掌握列车通过该区段时，道床面、隧道壁振动响应幅值、频道分布，减振效果恢复情况，以及检测轨道结构是否满足列车平稳运行要求。

1、测试内容

测试内容有浮置板道床与普通道床板面及隧道壁铅垂向振动加速度响应、浮置板道床垂向位移响应和列车通过速度。

2、测点布置:

加速度传感器：分别在浮置板面中心线、板面边侧及隧道壁布置3个测点；普通道床则在板面中心线及隧道布置2个测点；

垂向加速度传感器：在隧道壁距轨面1.25m±0.25m处布置1个，道床中心线布置1个垂向加速度传感器，道床靠近隧道壁边侧布置1个垂向加速度传感器（浮置板道床）。

位移传感器：仅布置在浮置板上，位置首选排水沟内，如排水沟不方便布置，则可布置在板边侧的隧道壁上。

减振效果测量的频率范围宜为1Hz~200Hz,测量的量宜为垂向振动加速度，评价计算的量应为浮置板轨道与普通整体道床比较时分频振级均方根的差值△La，分频振级的最大差值△Lmax和最小差值△Lmin。

减振效果测量的频率范围宜为1Hz~200Hz,测量的量宜为垂向振动加速度，评价计算的量应为浮置板轨道与普通整体道床比较时分频振级均方根的差值△La，分频振级的最大差值△Lmax和最小差值△Lmin。当在浮置板轨道固有频率附近的某个频程出现△Lmin，并为正值时，△La和△Lmax应减去该数值或分析原因重新测量。

振动测量结果的数据处理方法应符合现行业标准《城市轨道交通引起建筑物振动与二次辐射噪声限值及其测量方法标准》JCJ/T170的相关规定。

四、结语

钢弹簧隔振器作为钢弹簧浮置板道床的核心元件，对浮置板道床减振降噪效果起着极其重要的作用。更换施工前须做好充分的现场调查，掌握现场情况，制定详细周密的施工组织计划；施工作业时应严格按工作流程，做到检查全面，全面控制工程质量，并且与其他专业做好配合工作，避免碰触破坏其他地铁专业设备；减振效果测试及数据分析应科学严谨，做出准确客观的评价。

针对隔振器泡水导致阻尼剂流失，隔振器失效情况，目前有产家已研发了一种加强型隔振器密封措施，具有更好的防水性能，将大大延长隔振器的使用寿命，使钢弹簧浮置板隔振器真正做到减振性能持久稳定，少维修或免维修。

参考文献

【1】浮置板轨道技术规范CJJ/T191-2012

【2】城市轨道交通弹簧浮置板轨道技术标准2009