嵌入式连续支承轨道在有轨电车平交道口应用研究

陈波宇

中铁二十五局第一工程有限公司 广州 广东 510010

摘要：广州市黄埔区有轨电车2号线香雪至南岗段在平交道口使用了嵌入式连续支承轨道，该轨道形式不同于其他扣件式轨道，拥有自身独特的受力、施工工法。所以针对嵌入式轨道，结合平交道口工况，对其进行受力分析，并提出了一套施工精度和施工工效高的工艺方法。

关键词：现代有轨电车 嵌入式连续支承轨道 施工方法

中图分类号：U24; TB53

有轨电车起源于19世纪80年代的欧洲，在国外经历了兴盛——衰落——复兴的三个历史时期，现已在欧洲区域成规模组网运营^[1]。现代有轨电车在我国兴起于2005年前后，截止2019年12月，已有上海、广州、南京、成都等16座城市开通运营了现代有轨电车线路，共计 30条线路，总运营里程417.414km。有轨电车在大规模普及的同时，也出现了不同形式的病害^[2]，其中以有轨电车在平交道口出现的病害数量、种类最多，诸如：①轨道周围路面开裂、②钢轨两侧路面棱边破损、③扣件顶部路面塌陷、④钢轨轨顶沉降的问题等，如图1所示。

（a）路面开裂 （b）路面棱边破损

（c）扣件顶部路面塌陷 （d）轨顶沉降

1. 扣件段平交道口病害

广州市黄埔区有轨电车2号线针对上述平交道口病害，经过国内外调研，设计采用了嵌入式连续支承轨道结构（下文简称嵌入式轨道），以实现对上述病害防治的需求。有轨电车平交道口嵌入式轨道包括现浇整体道床、钢制承轨槽、弹性约束结构和钢轨组成，具体如图2所示。

（a）嵌入式轨道道口截面 （b）嵌入式轨道三维图

2. 嵌入式轨道示意图

1 嵌入式轨道道口应用安全性分析

平交道口处轨道结构受载频率高，荷载类型主要为列车荷载、社会车辆荷载。嵌入式轨道由于无扣件扣压锁固钢轨，列车荷载及汽车荷载作用下，弹性约束结构能否有效约束钢轨，结构零部件受力是否满足强度要求是该轨道结构的关键问题之一。

1.1 模型建立

槽内零部件均采用实体单元建模，为了消除边界效应，设模型长度为6m（超出结构刚度影响区）。有限元模型如图3所示。除调轨组件与槽壁接触设置为摩擦外，其他部件间接触均为绑定关系。边界条件为轨道板底部固支约束，荷载存在列车荷载与社会车辆荷载，荷载大小由规范[3,4]可知。

3. 嵌入式轨道有限元模型

根据平交道口处嵌入式轨道结构实际受力情况，共设置以下四种荷载工况。

1. 嵌入式轨道结构受力分析工况

1.2 受力检算

嵌入式轨道各主要部件受力检算如下表所示。

2. 嵌入式轨道受力检算表

由表2可知嵌入式轨道在平交道口应用满足相关规范[3,5]的安全性要求。

2 嵌入式轨道道口施工工法

2.1 工艺流程

嵌入式轨道道口施工主要分两大部门：现浇道床施工、槽内结构施工如图4所示。

4. 现浇道床施工工艺流程图

2.2 现浇道床施工

2.2.1钢制承轨槽架设

通过CPIII控制点，采用全站仪放样后安装承轨槽，要求承轨面高程、中线、相邻道床接缝处承轨台顶面相对高差、相邻道床接缝处承轨台顶面相对平面位置误差在2mm内。钢制承轨槽精调、焊联完成后，进行钢制承轨槽的固定，每节2m钢制承轨槽纵向设置3组固定支撑，确保承轨槽稳定牢靠。复测合格后，再次焊接牢固钢制承轨槽，防止混凝土浇筑时钢制承轨槽移位以及上浮。

5. 钢槽初铺

2.2.2混凝土浇筑及养护

在依照施工要求对钢筋、模板进行安装后采用泵车（或溜槽等其他方式）依次进行浇筑，采用插入式高频式振捣器进行振捣，混凝土振捣过程中，应避免重复振捣，防止过振。混凝土浇筑不得中断，每单块板必须一次浇筑完成，杜绝后补及二次浇筑。混凝土浇筑如图6所示；混凝土收面时，要严格按设计进行高程控制，平整度要求为10mm/3m，道床顶面高程误差控制在±10mm以内。底座纵、横向宽度允许偏差为±10mm，底座长度允许偏差为±10mm，道床中线位置的允许偏差为3mm。混凝土初凝后，采用土工布覆盖洒水养护，确保混凝土表面湿润，道床模板拆模时，保证表面、棱角不因拆模而受损坏。

6. 混凝土浇筑

2.3 槽内结构施工

2.2.1弹性约束结构浇注前施工准备

（1）将钢轨依次摆放在道床上，摆放位置根据道口施工长度事先计算清楚定位，摆放时钢轨底部垫方木（每根钢轨底下方木不少于3根）。之后使用铝热焊技术对钢轨进行焊接，在验收合格后对钢轨表面进行处理，与其他槽内结构集成放入槽内，等待轨道精调作业。

（2）钢轨精调时通过CPIII控制点，采用全站仪及轨检小车精调钢轨几何形位并用楔形块固定；高程通过增减调高垫板方式进行调整，左右利用楔形块进行调整，钢轨精调顺序为先高程调整再轨距调整，调整时先以一根钢轨为基准轨，利用调高垫板先进行高程调整，高程调整合格后再进行平面位置调整，通过松紧楔形块进行平面位置调整，逐点调整到位后，将楔形块塞紧，完成基准轨调整，误差依据相关规范[3]控制。基准准调整完成后，再以同样的调整方法进行另一根钢轨的高程和平面位置调整，逐点调整到位后，将楔形块塞紧，完成另一根钢轨的精调。高程局部调整不到位处采用压轨方式处理。

7. 钢轨精调

2.2.2弹性约束结构浇注

弹性约束结构浇注要求搅拌时搅拌头不得露出材料表面，避免带入大量气泡，浇注时先浇注较宽侧，待较窄一侧底部弹性约束材料流出长度超过3cm后，再浇注另一侧，避免轨底产生窝气；逐步保证浇注高度位置，避免材料溢出承轨槽，保证浇注高度满足设计要求，浇注过程如图8所示。若弹性约束结构未固化，禁止扰动钢轨，且应避免阳光直射与雨水浸入。

8. 弹性约束结构浇注

3 结语

9. 黄埔有轨电车2号线嵌入式轨道路段

黄埔区有轨电车2号线香雪至南岗段嵌入式轨道平交道口已完成建设，其轨距、标高等几何形位均满足施工精度要求，施工效率高，弹性约束结构表观质量良好，与沥青铺设适应性强。目前该道口现已经开放社会交通，轨道周边路面表观状况良好，如图9所示。嵌入式轨道平交道口的成功应用，为黄埔区有轨电车2号线香雪至南岗段的轨通起到了关键作用。

参考文献

1. 对国内有轨电车发展状况的审视与发展建议[A].顾志斌. 品质交通与协同共治——2019年中国城市交通规划年会论文集[C].2019

2. 黄大维,冯青松,罗信伟,等.有轨电车轨道病害现场调研与分析[J].华东交通大学学报，2019,1(36):12—17.

3. 四川省住房和城乡建设厅.四川省嵌入式连续支承无砟轨道工程技术规程:DBJ51/T072—2017[S].成都:西南交通大学出版社,2017.

4. 中华人民共和国交通运输部.公路桥涵设计通用规范:JTG D60—2015 [S].北京:人民交通出版社,2015.

5. 中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.地铁设计规范:GB 50157—2013.

作者简介： 陈波宇，1987年4月，男，满族，本科学历，工程师职称.目前工作于中铁二十五局集团第一工程有限公司，从事项目技术管理、经济管理工作.研究方向：交通工程。