地铁GJ—III型减振扣件应用及维护技术探讨
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摘要：介绍GJ-III型减振扣件在广州地铁的应用过程中出现的问题，并分析产生的原因、提出解决的措施。
轨道交通的建设给市民带来了方便、快捷、舒适，也伴随着一些问题亟待解决，其中较为突出的就是振动和噪声问题。通过轨道减振是减振降噪的一项重要技术措施，目前广州地铁采用的主要的减振降噪技术措施有钢弹簧浮置板道床、橡胶浮置板道床、梯形轨枕、弹性短轨枕、克隆蛋扣件、Vanguard扣件、GJ-III型减振扣件。本文就GJ-III型减振扣件在广州地铁的应用及维护技术作初步探讨。
1.GJ-III型扣件应用概述
1.1结构特点
GJ-Ⅲ型减振扣件是轨道交通振动和噪声控制专用扣件。该扣件的设计是基于底板型扣件系统，并通过设计双层非线性弹性垫板系统以降低系统刚度和提高结构阻尼来控制二次噪声与振动。采用具有防腐功能的非粘合弹性底板系统，可防腐引起的系统安全性能降低和弹性性能下级；采用橡胶钉柱式设计，满足正常运营条件下的减振降噪要求；独特“自锁结构”巧妙解决连接问题，方便更换失效中间橡胶垫。因此，作为轨道减振降噪中的一种方式而逐渐被应用于地下轨道。
1.2应用地段统计
广州地铁现阶段投入运营线网的GJ-Ⅲ型减振扣件应用地段共计23565m。各线情况有：（1）一号线：广州东～体育西路上下行，杨箕～体育西路上下行共计1534m，始用时间2009年8月。（2）二号线：东晓南～江泰路上行， 共计36m始用时间2010年11月。（3）三号线北延段：全线18个区间， 共计14015m， 始用时间2010年10月。（4）四号线北延段：黄村至车陂南上下行， 共计470m， 始用时间2010年9月。（5）五号线：大沙地-大沙东上下行， 共计810， 始用时间2009年12月。（6）广佛线：全线20个区间， 共计6700， 始用时间2010年11月。
1.3运营现状
广州地铁先期投入运营使用的GJ-Ⅲ型减振扣件地段出现的问题有：（1）小半径曲线地段单趾弹条异常折断。统计全线2011年1月至6月共发生187起单趾弹条异常折断。多发生在小曲线半径下股内侧，折断部位多发生在弹条中肢部。（2）轨下橡胶垫错位。轨下胶垫错位，有纵向错位，有横向错位现象，列车重复荷载下加快了轨下橡胶垫的磨损，影响扣件减振性能，降低轨道稳定性。（3）扣件中间减振胶垫半空吊现象。扣件上下两块组合铁垫板之间的减振胶垫出现压紧不均匀，一侧压紧、一侧离缝大于2mm的现象，即半空吊现象，主要发生在曲线地段。扣件中间减振胶垫半空吊现象，降低了扣件的自锁能力。GJ-Ⅲ型减振扣件中间减振胶垫半空吊示意图见图1。
图1 GJ-Ⅲ型减振扣件中间减振胶垫半空吊示意图
（4）曲线地段钢轨频繁出现波浪形磨耗，且波长普遍较短，25～30mm不等（普通波磨波长为250～350mm）波深未达0.1mm（地铁线路维修规程打磨标准为0.4mm），预防性打磨3个月后又陆续出现。
2.原因分析
通过现场调查分析发现，GJ-Ⅲ型减振扣件施工安装工艺和维修养护工艺存在偏差，是导致出现以上问题的重要因素。
2.1 GJ-Ⅲ型减振扣件施工安装工艺分析
GJ-III 型减振扣件系统由轨下垫板、上铁垫板、中间橡胶垫、下铁垫板、方形尼龙套、缓冲尼龙垫、绝缘耦合板、调距扣板等组成，其中上铁垫板、中间橡胶垫、下铁垫板、方形尼龙套、缓冲尼龙垫在出厂前已完成组装。GJ-Ⅲ型减振扣件结构示意图见图2。
图2 GJ-Ⅲ型减振扣件结构示意图
GJ-Ⅲ型减振扣件施工安装工艺流程为：预埋尼龙套管组装轨排扣件与混凝土预制块的连接安装轨下垫安装轨距块安装弹条浇注道床混凝土焊接钢轨检查。GJ-Ⅲ型减振扣件安装示意图见图3。
（1）在扣件与混凝土预制块的连接的安装过程中，轨枕面不清洁。螺栓扭矩不足（达150N·m～200N·m 为宜），GJ-Ⅲ型减振扣件轨底坡内外方向安装放反（有标记的要放置在外侧）。（2）轨下垫放置错位，少装、漏装、定位槽和扣件上铁垫板的限位凸起未吻合。扣件轨下垫上表面与钢轨底缝隙大于 1mm。（3）轨距块未落槽，轨距块安放后弹条侧壁与轨距块之间的缝隙大于 2mm。（4）安装弹条前，钢轨、橡胶垫板、扣件承轨面之间以及轨距块扣压钢轨面与钢轨轨底上表面均存在较大缝隙。弹条安装未按小圆弧内侧与铸件弹条座端部相距 8～10mm的要求施工，安装过紧或距离过大。（5）浇注道床混凝土施工中，未对所有外露的扣件部件采用适当的防护措施进行包封，保持清洁。（6）焊接钢轨施工过程中，当移动钢轨时，未按要求吊起高度超过扣件轨下垫板10mm以上，方可移动钢轨，未吊起扣件而硬性拉扯钢轨移动。（7）GJ-Ⅲ型减振扣件调高过程中，未采用配套的调高垫板，直接垫轨下，使用调高垫板叠加超过3块，影响了扣件锚固系统横向剪切强度。
图3 GJ-Ⅲ型减振扣件安装示意图
2.2 GJ-Ⅲ型减振扣件维修养护工艺分析
GJ-Ⅲ型减振扣件的减振性能和互扣自锁设计结构对运营维修养护的工艺具有较高的要求，弹条过安装、轨距块离缝、带轨底坡的GJ-Ⅲ型减振扣件内外方向安装放反、GJ-Ⅲ型减振扣外观不洁、轨下胶垫错位、调高过程采用非标准件直接垫轨下等施工遗留的问题未及时整改，运营维修养护过程存在维修工艺要求偏差加剧了问题的产生。
3.GJ-Ⅲ型减振扣件维修养护工艺
3.1 GJ-Ⅲ型减振扣件常见问题及整改方法
3.1.1小半径曲线地段单趾弹条异常折断
整改方法分别有分别有：①加装轨距拉杆提高轨道稳定性（临时措施） ；②消灭轨距块离缝；③消灭扣件中间减振胶垫半空吊；④整改轨下胶垫错位；⑤将折断的单趾弹条更换为扣压力大的III型弹条；⑥加固地脚螺栓，扭矩达150N·m～200N·m为宜；⑦预防性打磨短波波磨地段；⑧优化线路几何尺寸；⑨整改安装过紧或距离过大弹条，弹条安装按小圆弧内侧与铸件弹条座端部相距 8～10mm 施工。
3.1.2轨下橡胶错垫位
整改方法分别有：①及时整正错位的胶垫；②采用GJ-Ⅲ型减振扣件配套的调高垫板及轨下橡胶垫调整；③整改调高直接垫轨下使用调高垫板叠加超过3块现象；④更换破损、老化的轨下橡胶垫板；⑤优化线路几何尺寸。
3.1.3扣件中间减振胶垫半空吊现象
整改方法分别有：①采用GJ-Ⅲ型减振扣件配套的调高垫板及轨下橡胶垫调整；②更换破损、老化的中间橡胶垫板；③优化线路几何尺寸。
3.1.4曲线地段钢轨频繁出现短波波浪形磨耗
整改方法分别有：①预防性打磨短波波磨地段；②及时整改轨下胶垫错位；③及时整改扣件中间减振胶垫半空吊现象。
3.2 GJ-Ⅲ型减振扣件更换工艺
GJ-III 型减振扣件系统由于其独特的结构设计，装配体可以完全的拆开检查和维修，并且所有零部件都可以替换。GJ-III 型减振降噪扣件系统一些可磨损部件，比如尼龙套、橡胶垫板等， 按地铁线路维修规程每年对刚度及相关性能检测，根据检测结果制定解决措施，如确实损坏，则应及时更换。
（1）在需更换的单元任何一侧，移去钢轨弹条，在移除的过程中约束弹条以免其飞出伤人。（2）拆除轨距块。（3）拆除扣件上的锚固螺栓，同时要保持整个装置不移位。（4）在装置破坏的一端支撑起钢轨，允许其移位。（5）移出旧的 GJ-III 型减振扣件和耦合垫板，清理轨台。（6）将耦合垫板放回，更换新的 GJ-III 减振扣件。（7）重新安置轨下垫板，放回钢轨，绝缘轨距挡块（必要时应更换），检查，并在必要时调整轨距，轨头高度和其它间距等等。（8）要确保装置的正确就位，确保各相应安装孔对齐，适度拧紧锚固螺栓。（9）使用正确的弹条安装工具，扣紧弹条。
4.结束语
优点：建设施工周期，成本不高、减振效果好，且调整轨距较方便。适合安装在有较高减振降噪要求的轨道线路，不仅能大幅减轻沿线噪声和振动的传播，而且还有效降低了对支承结构的冲击力。
缺点：尼龙垫、尼龙套、橡胶垫板易磨损，离散型的结构、容易造成制造误差大，自锁式结构拆装难度较大、养护工作量大、运营维修工艺要求高。
2011年12月～2012年4月选取三号线北延段同和～京溪南方医院、梅花园～燕塘小半径曲线地段的GJ-III型减振扣件作为试验段严格按照安装工艺要求全面更换，后续维保部门按照养护工艺重点维护，该区段GJ-III型减振扣件更换后运营至今运行情况良好。