浅谈路基与桥梁过渡段的施工技术

　　关键词：路基，桥梁，过渡段，沉降
　　内容摘要：随着铁路建设的不断发展，桥梁也在铁路中扮演着重要角色，与此同时，问题也在逐步凸显，其中路基与桥梁过渡段的问题慢慢出现。结合高等级铁路的施工和运营情况，发现路基与桥梁过渡段出现不均匀沉降的问题，本文分析了不均匀沉降的原因，提出路桥过渡段的施工研究以及具体实施办法
　　正文：自从世界上第一条时速达210km高速铁路——日本东京至大阪东海道新干线于1964年10月正式投入运行，铁路运输取得了突破。高速铁路的发展，对铁路路基的要求也越来越高，路基基床承受列车和轨道的荷载，必须有足够的强度和稳定性，若机床出现下沉，将影响线路的质量和行车速度，这个问题在路桥过渡段尤为突出。当高速列车通过刚度的突变区域时，由于竖向刚度的突然改变和可能的不均匀沉降常常出现剧烈的振动，降低了车辆运行的稳定性和舒适性，有时还会损害路面、桥面或列车轨道部件，甚至发生事故。为了改善过渡段的行车条件，国内外在铁路在建设和运营维护中使用的维护方法主要有下面3种类型：（1）提高过渡段较软一侧的竖向刚度；（2）增加钢轨—轨枕结构的弯曲刚度来加强过渡段较软一侧的竖向刚度。（3）使用衬垫或垫层来降低过渡段较硬一侧的竖向刚度
　　一、路基与桥梁过渡段出现不均匀沉降的原因分析
　　（1）桥台台背路堤压实度不满足要求
　　从铁路工程建设可知,几乎所有桥梁、通道和明涵等都要求台背填土处治。然而,台后填土压实度由施工用料、施工顺序、施工机械、施工经验、施工作业面等工程管理因素的影响,施工过程涉及各个方面。从铁路调查结果可知,台背填土普遍存在压实不足的问题,这是造成路桥过渡段不均匀沉降的基本原因之一此外,在铁路路营运过程中,路基在列车荷载以及自然因素作用下会形成土基塑性变形的积累,导致路桥间的差异沉降,从而影响高等级铁路路面的平顺程度。使得车辆通过时产生跳跃的现象
　　（2）桥头引道过渡段结构设计不佳
　　桥头引道路基工程中,常用的过渡段工程处治措施有粗粒料填筑法、钢筋混凝土过渡板和加筋土法等。这些处理措施的主要目的是通过提高路基的整体强度,从而降低路桥间的刚度变化以及沉降差异,以减少路桥间的不平顺,从而防治或避免桥头的振动。
　　（3）桥头引道路堤边坡防护措施不全面
　　从铁路桥头引道路堤设计和施工可知,台背路堤填土通常采用砂类、渗水性土作为填料，通常对桥台处于长期浸水路段,采用浆砌片石护坡。而其它桥台路段,只在锥坡范围设置浆砌片石护坡,台背设置方格网草护坡或草皮护坡。然而,从铁路续建、水毁和收尾工程勘查过程中发现,许多桥头路堤沉降比较严重的地方,往往伴随锥坡和护坡水毁。分析其原因,主要是因为桥头引道路堤边坡防护措施以及台背防水和排水设施的不适当,促使台背填土流失,路基强度降低。
　　二、列车进出路桥过渡段时路基动力性能的变化
　　表1给出了车速为210Km/h高速列车驶进和驶出路桥过渡段时路基的表面位移和土压力情况对测得的加速度波形分段进行二次积分，便可获得所对应的测点的位移波形，表1中的数据为沿路方向埋设的基床表层传感器所测得的平均数值。基床表面的位移和土压力测试结果表明，当列车从高刚度轨道进入低刚度轨道时对路基产生的动应力要比从低刚度轨道进入高刚度轨道略小；也就是说列车的行驶方向对基床表面位移和土压力也会产生影响，但影响不大。
　　工况 基床表面位移/mm 基床表面压力/kPa
　　进桥 0.185 14.66
　　出桥 0.159 12.44
　　列车速度/Km/h 距基床表层/cm
　　 60120250
　　5 25.65 22.21 11.26
　　160 32.82 27.50 12.85
　　170 36.26 30.31 13.55
　　176 38.11 31.43 13.92
　　200 37.83 30.97 13.50
　　210 34.13 29.14 13.81
　　230 37.95 29.37 12.84
　　240 36.45 26.95 12.33
　　三、路基动应力随路基深度的变化
　　表2中列出了在不同路基深度的土压力值
　　表中结果表明：
　　（1）动土压力随路基深度的增加逐渐减小，并且衰减的速度很快；在距基床表层250m处的土压力值只是距基床表层60cm处压力值的0.34~0.44倍。
　　（2）当列车通过时，各个测点的动土压力值都大于与之对应的准静土压力值。从表中看出动土压力值比准静土压力值大16%~37%，并且随着深度的增加，动土压力值逐渐接近准静土压力值。
　　（3）随着深度的增加，动土压力值越来越接近准静土压力值，距基床表层60、120、250cm的平均动土压力值分别比相对应的准静土压力值大27.2%、20.5%和13.5%。
　　四、路桥过渡段的施工研究
　　（一）路桥过渡段的结构形式
　　路桥过渡段应当采用的是强度高、变形小的优质材料填筑法，填料为级配碎石。级配碎石颗粒中针状、片状碎石含量不大于20%，泥和有机质含量不超过2%。同时，在过渡段台尾2.0m范围内级配碎石中掺5%的425普通硅酸盐水泥。
　　（二）加强路桥过渡段的施工组织设计
　　铁路路桥过渡段的施工组织设计应该有利于减少路桥间的工后沉降差。在桥台结构完成后,尽快安排过渡段路堤与一般填土路堤的施工。并使用具有同等压实度能量的压实机械将过渡段路堤与一般路堤的碾压面按大致相同的高度进行填筑碾压。在路堤与桥台连接部位,路堤与锥坡预压填土应同步填筑与碾压,使用大型机械碾压困难时可改用小型振动压实机械进行充分压实。
　　（三）选择有利于减少路桥过渡段工后沉降的桥台结构
　　在型式多样的桥台结构中,桩接台帽的桥台结构施工过程是:填筑路堤,钻孔桩基施工,台帽和耳背墙施工。从其施工步骤可知,其过渡段路堤在桥台结构施工前填筑,不受施工作业面的限制,有利于大型机械碾压,不遗留施工死角,压实均匀,压实度易达到设计要求。同时,桥台结构施工时,又为过渡段软土地基和路堤填土留有一定的沉降期,有助于减少过渡段路堤工后沉降。因此,在桥梁设计时,宜首先选用桩接台帽式桥台结构。
　　（四）加强路桥过渡段路堤填料的选择
　　实施路桥过渡段路堤填筑之前,要有目的地选择施工路段的填料,采用各种土壤作对比试验。其试验项目包括:①土壤的液限和塑限联合测定,实施筛分和击实试验;②各种土壤在相同压实机具下达到同等压实度时的压实遍数与松铺厚度的关系。从实验结果中,比较各种土壤的技术指标,从中选出最适宜的土壤作为过渡段路堤的填料。
　　在如今我国高度发达的交通中，铁路路与桥梁建设尤其重要，在铁路路与桥梁中，路基与桥梁过渡段的问题又格外突出和重要，要解决这一问题，必须从每一个细节方面一步一步去考虑、解决：做好路桥过渡段地基处治,结构设计恰当,加强控制过渡段结构施工的各个环节以及每道工序的工程质量和工作质量••••••所以必须采取合理的设计理念和方法，避免在今后的交通中出现类似的问题，使我国的交通更加顺畅。
　　参考文献：
　　[1]苏建林.公路工程施工技术.公路与桥梁专业(第二版).人民交通出版社
　　[2]高速铁路路基工程施工新技术手册
　　[3]刘春彦.陈良江.秦沈客运专线桥梁技术特点及高速条件下桥梁建设展望.2001.9