李少飞
广州地下铁道总公司 广东广州 510000
摘要：广州地铁二、三号线弹性短轨枕在使用过程中由于橡胶套靴发生老化、变形，轨枕-套靴-道床之间出现剥离，间隙扩大，造成轨枕吊空、轨距变化大、减振量下降等现象，给行车安全埋下较大的隐患，为了避免这种情况的持续恶化，提高轨道系统稳定性，增强减振效果，同时为探索弹性短轨枕改造的可行性及施工方案，为二、三号线弹性短轨枕更换改造提供可靠经验，特编制此技术分析报告
关键词：弹性短轨枕；病害；改造
1广州地铁弹性短轨枕线路情况
广州地铁弹性短轨枕式整体道床分布在二、三、八号线。二号线的主要分布在洛溪至江夏区间，涉及15区间（站），11.498公里，其中包含600M及以下小半径曲线27个。广州三号线的主要天河客运站至番禺广场、广州东至体育西路，分部于全线的17区间，43.446公里，其中包含600M及以下小半径曲线18个。八号线主要分布在昌岗及万胜围站台上下行，共0.73公里。
2 弹性短轨枕技术要求
2.1 弹性短轨枕概述
弹性短轨枕包括钢筋混凝土轨枕、橡胶包套、微孔橡胶垫板三个部件。
钢筋枕混凝土轨枕外形尺寸和螺纹套管的埋设精度要符合设计要求；钢筋枕混凝土强度等级为C50；承轨面、底面和各侧面均应光滑平整，不平整不大于1.5mm。
橡胶包套材料为丁苯橡胶，邵尔硬度70～80°，拉伸强度不小于12Mpa、扯断伸长率不小于250%。
微孔橡胶垫板静刚度达到20～25KN/mm，动静刚度比不大于1.35；经65KN~100KN动载、3×106荷载循环疲劳试验后，残余变形不大于10％，静刚度变化不大于20%。
2.2弹性短轨枕伤损标准
2.2.1 一般伤损：指弹性短轨枕不影响使用的一般伤损现象。
2.2.2严重伤损：弹性短轨枕伤损发展到影响使用，但还有一定承载能力，通过修补能部分恢复承载能力或保持轨距的能力，则称为严重伤损轨枕。
2.2.3失效：弹性短轨枕伤损已经发展到失去承载能力，或者由于伤损使扣件失去扣压能力，即达到失效。
3目前弹性短轨枕病害状况及解决措施
3.1弹性短轨枕病害状况
目前弹性短轨枕经过多年使用出现如下问题，主要表现为：1）部分弹性短轨枕出现橡胶老化变硬，静刚度增加，减振效果下降低；2）弹性套靴老化后发生永久变形，同时因施工工艺不恰当，两者共同原因扩大了弹性短轨枕套靴与道床之间间隙。主要表现短枕和轨枕橡胶套一起与道床脱离，失去支撑作用，出现轨枕空吊及上浮现象，当列车经过时钢轨与轨枕一起下沉，列车过后又浮起，由于弹性短轨枕浮起呈现出不连续和列车经过时下沉高度也不一样，造成列车高速行驶中产生晃动。同时造成轨枕下微孔胶垫磨损严重，黑色橡皮屑随泥浆冒出；3）当套靴变形与道床分离后，在列车向心力的作用下导致轨距扩大，影响线路正常几何尺寸。
3.2当前弹性短轨枕病害整治措施
针对目前二、三号线弹性短轨枕病害问题严重、影响线路设备运营情况的问题，在日常维保中主要采取以下措施来延缓病害，最大程度上保证线路设备稳定：
（1）切开长轨释放应力。
（2）采用调高垫板处理。
（3）采用临时加固措施，加装轨距拉杆。
（4）加强轨道安全管理，采取各种预防措施，制定短轨枕失效的修复工艺。
3.3 整治前后弹性短轨枕地段线路情况分析对比
通过对比分析可知，采用上述措施来整治弹性短轨枕病害，但只能起到延缓作用，属于临时性措施，改变了地铁原有设计，不利于列车的运行，且日常维修保养不易，若相同地段再次出现问题，甚至无法再次整治，因此从根本上解决弹性短轨枕病害势在必行。
4弹性短轨枕改造方案对比分析
为解决弹性短轨枕病害问题，经过前期现场施工条件调查及市场经济技术分析研究，初步制定了三套改造方案。
方案一：仍采用目前的道床结构形式和现有普通扣件，取出弹性套靴，更换新的弹性套靴，然后对短轨枕重新进行灌浆、密封。
优点：轨道结构与目前保持一致，改造过程不影响运营，改造费用较低。
缺点：弹性短轨枕产品的应用效果较差，广州地铁多条线路出现类似问题。武汉地铁、沈阳地铁等均反映该产品寿命差，维护麻烦。且通过对市场的调研，弹性短轨枕的设计目前基本不再采用，部分仍在生产厂家因制作工艺等原因，制造的弹性短轨枕套靴与现广州地铁使用的弹性套靴尺寸容易产生不匹配，造成施工质量难以控制。同时当前弹性短轨枕的施工工艺难以控制，容易再次造成与道床剥离，钢轨空吊等现象，后期更换维修难度大，成本高。
方案二：对道床进行减振改造，仍使用既有扣件，取出弹性套靴，重现铺设道床垫、弹簧等减振道床。
优点：提高减振效果（可达到15dB以上），使用情况国内市场反应良好。
缺点：综合造价高，需要停运施工。
建议：根据目前的减振设计，不需要如此高的减振效果。整体造价高，且需要线路停运施工。不建议采用。
方案三：使用减振扣件进行改造，取出弹性短轨枕，铺设普通混凝土短轨枕同时采用减振扣件以达到减振效果。
优点：改造费用低，通过扣件的减振可满足线路的减振设计要求。运营过程不受影响，可正常运营。同时在后期保养维修建议，在胶垫出现老化问题更换时仅需将胶垫进行更换，施工成本低。
该方案与其他方案相比，目前尚无明显的缺点。
同时经过对国内部分地铁公司中等减震扣件使用情况调查分析得出以下几点结论：性价比较高的扣件较受青睐；剪切型扣件易出现波磨（在北京地铁禁用），如克隆蛋扣件（广州地铁一号线体育西-体育中心区间曾使用，后改造为GJ-III型扣件）；梯形轨枕不宜用于小半径曲线地段。
因此对三套改造方案分析后可知在既有条件下，方案一及方案二无法满足二号线的改造需求，方案三实施过程相对便捷，能够满足目前的改造需求同时结合GJ-III型扣件（改良型）的优良性能，因此建议采用方案三并使用GJ-III型减振扣件进行弹性短轨枕试验段的改造。
5结论
根据目前广州地铁二、三号线的线路情况，全面分析弹性短轨枕的病害伤损情况，并分析因此造成的对线路设备的影响，总结线路设备维修整改措施。另外通过统计分析可知，当前线路的弹性短轨枕病害比例正在逐渐提高，对线路设备的影响日益严重，极大的增加了线路日常保养维修的工作量。同时因目前仅能采用一些临时性措施，无法从根本上解决弹性短轨枕病害，恢复线路设备设计状态，因此很有必要对弹性短轨枕进行系统性改造。经前文分析对比可知，目前采用GJ-III型扣件进行改造，符合线路设计标准，同时对列车运营影响较小，后期的维修保养方便，更换简易成本低。
参考文献：
[1]廖湘志.地铁弹性短轨枕应用及维护工作[J].四川建筑，2012（3）
[2]广州地铁.广州地铁线路维修规程[Z]，2011
作者简介：
李少飞（1990-），河南南阳，城市轨道交通专业，助理工程师。
论文作者:李少飞
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/30
标签：轨枕论文; 弹性论文; 扣件论文; 病害论文; 伤损论文; 线路论文; 减振论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;