1.概述
如何解决轨道交通中振动和噪声对环境的破坏和居民生活的影响,成为人们关注地铁建设的焦点,也成为城市轨道交通建设能否可持续发展的关键之一。传统减振技术在减振降噪方面因减振效果有限,列车运行经过时产生的振动和噪声仍会直接影响到人们的生活和健康,对周围环境在一定程度上也造成了不良影响,因此在减振要求高的特殊地段传统减振技术显然已不再适用。正因如此,国内外对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。
2.1 工艺原理
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,增加了系统的各项稳定性和安全性,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。
2.2 工艺特点
钢弹簧浮置板减振道床工程内容多、工序复杂、施工周期长,现场施工通常采用预铺的方式进行。施工时先浇筑基础垫层,再进行浮置板道床施工。通常采用工具轨及与浮置板断面形式相适应的钢轨支撑架调整线路几何尺寸,扣配件类型及标准与普通整体道床线路相同,轨道调整就位后道床混凝土采用现场泵送的方式进行浇筑。浮置板与基础垫层之间铺设聚乙烯隔离层,将基础垫层与浮置板隔开,以便于后期钢弹簧浮置板道床的顶升。顶升工作在浮置板混凝土浇筑完成28d后进行。为保证钢弹簧浮置板道床的整体性,每块板必须一次性浇注完毕,板与板之间通过剪力铰进行连接,板缝即为施工缝。
2.3 道床断面型式
钢弹簧浮置板减振道床的断面型式根据其所处工况的不同而有所区别:高架桥上的钢弹簧浮置板道床断面如图1所示,盾构、矿山法等施工的隧道内道床断面如图1的2、3、4所示。3 各种减振技术及性能比较 共2张 图1 钢弹簧浮置板
3.1 轨下垫板减振
轨下垫板减振方式包括轨下橡胶垫板及Ⅲ型轨道垫板,其中轨下橡胶垫板是最基本的减振手段,减振设计时在普通地段一般采用轨下橡胶垫板,在要求较高的地段则采用Ⅲ型轨道垫板替代传统的铁垫板。Ⅲ型轨道垫板也称科隆蛋,是常见的较好的隔振手段,在北京地铁10号线一期工程中应用较广,一般可以取得减振5~8dB的效果。它由金属承轨板、底座与橡胶圈硫化为一个整体,橡胶圈承受压力与剪力,较充分地利用了橡胶的剪切变形,具有横向和垂向弹性。其缺点是横向刚度较低,橡胶圈可能脱落而影响减振效果。