淺談鐵路路橋過渡段的施工處理

1、淺談鐵路路橋過渡段的施工處理中鐵七局海外公司 王紅克摘要：通過對鐵路路橋過渡段線路結構變形不一致的原因分析，引用實例闡述了路橋過渡段的處理方法和注意事項。關鍵詞：過渡段 跳車 沉降 處理1 概述鐵路的發(fā)展必須以安全、可靠、舒適等為前提。它要求構成鐵路系統(tǒng)的各個方面都具有高品質和高可靠性。其中，鐵路線路的穩(wěn)定與平順是必不可少的條件之一。在路基與橋梁連接處，由于路基與橋梁剛度差別很大，當列車高速通過時，必然會增加列車與線路的振動，引起列車與線路結構的相互作用力的增加，影響線路結構的穩(wěn)定，甚至危及行車安全。在路基與橋梁之間設置一定長度的過渡段，可使軌道的剛度逐漸變化，并最大限度地減少路基與橋梁之間的

2、沉降差，達到降低列車與線路的振動，減緩線路結構的變形，保證列車安全、平穩(wěn)、舒適運行的目的。2 路橋過渡段線路結構變形不一致的原因分析路橋過渡段受到高速運行車輛動荷載的作用時，在橋頭處往往會出現(xiàn)振動較大的跳車現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在鐵路或高速公路的路橋過渡區(qū)段都有可能出現(xiàn)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因有以下幾個方面：2.1地基條件原因在軟土地基上，路橋過渡段的路和橋的工后沉降量是不同的，因此在路橋過渡處必然有沉降差。 路橋過渡段由于其結構的原因，橋頭路基的填筑高度較大，產(chǎn)生的基礎應力也較高，因此在路橋過渡段產(chǎn)生的沉降較其他路段要大一些。地基土的性質及結構不同，所產(chǎn)生的沉降和沉降達到穩(wěn)定所需要的時間也不同。所以

3、，地基工后沉降是地基造成橋頭跳車的成因。 2.2橋臺后路堤填料的原因橋臺后路堤填料一般全是填土。由于施工的原因，往往作業(yè)面相對狹小，碾壓質量不易控制，其壓實度達不到設計要求。即使施工時壓實度全部達到了設計的要求，但因運營時路堤填土本身的自重和動荷載的作用，也將使路堤填土進一步壓縮變形，使得路橋過渡處出現(xiàn)沉降差。橋臺前的防護工程由于受到土壓力的水平作用，將產(chǎn)生一定的水平位移。這一水平位移將會使路橋過渡處的路基出現(xiàn)沉降變形。路橋過渡處常會產(chǎn)生細小的伸縮裂縫，經(jīng)過地表水或雨水的滲透后，會使路基填土出現(xiàn)病害，強度降低，產(chǎn)生沉降?；蛴捎谒臐B透流動帶走填料中的細顆粒土，使得路橋過渡處出現(xiàn)沉降變形。2.3

4、設計及施工原因設計時對路橋過渡區(qū)段的施工碾壓過程考慮不周，對填料的要求不嚴格，橋臺后的排水設計考慮不周，都將影響其施工質量。施工時對工期或工序安排不當，不能夠很好地控制填土壓實質量，使得填土本身出現(xiàn)沉降變形。施工時對路橋過渡區(qū)段的回填料不按設計要求填筑，或采用不良填料，或碾壓厚度超過要求，或壓實度達不到設計要求，都將造成質量缺陷。施工時碾壓器械配置欠佳，壓實功率不夠，不進行分層次質量檢查，也會使壓實質量達不到控制要求。2.4重橋輕路意識的原因設計和施工中重橋輕路的意識是影響路橋過渡區(qū)段施工質量的又一因素。從以往的施工過程看，往往是路橋分家，重橋輕路。橋梁施工中集中了大量精干的工程技術人員，而路

5、基施工都未能投入必要的技術人員。在設計中沒有把路橋過渡區(qū)段作為一種結構物來考慮，沒有較為合理的設計要求。在施工過程中路橋過渡區(qū)段又是質量控制的薄弱環(huán)節(jié)。往往在鋪軌架橋時，或正常運營一段時間后，路橋過渡區(qū)段的問題才明顯出現(xiàn)。 2.5路基與橋臺結構差異的原因橋臺一般是剛性的，而路基則是柔性的。由于這兩種結構的差異，在路橋過渡區(qū)段內(nèi)，當受到動荷載作用時，在剛柔之間必然存在著沉降差。路橋過渡區(qū)段由于其剛性不同、自重不同、強度不同，在外力作用下又是應力集中的區(qū)域，因此是影響線路運營的薄弱環(huán)節(jié)。3 路橋過渡段的處理方法近些年來，隨著鐵路建設的迅猛發(fā)展，一些用來處置公路橋頭跳車的方法被鐵路越來越多地借鑒。3

6、.1橋頭設搭板和枕梁上置式鋼筋混凝土搭板是搭板立面布置的基本形式，如圖1所示為公路處理橋頭跳車最常用的形式。它一端支撐在橋臺上，另一端簡支于枕梁上。搭板既可水平放置，也可傾斜放置。板厚可均勻，也可漸變。搭板的設計按簡支板進行，枕梁按彈性地基梁計算。搭板的長度一般都小于10m，以56m最多，個別情況可達15m。3.2粗粒級配料填筑將級配粗粒料(如碎石、砂礫石、水泥石灰穩(wěn)定砂石土、低等級混凝土等)用于路橋過渡段的填筑，無論是鐵路系統(tǒng)還是公路系統(tǒng)，都是一種最常用的減小路橋間沉降差的處理方法。圖2所示為某高速公路路橋過渡段的處理方法。其施工步驟及方法如下：圖1 橋頭設搭板和枕梁圖2 粗粒料填筑過渡段1

7、）施工步驟及方法清理基坑及壓實：臺后基坑往往是不規(guī)則的，一般都偏小,必須按要求的尺寸進行清理?；映叽绾细窈?，應及時進行基底壓實。無法使用壓路機時，可用質量為300700Kg的小型手推式電動打夯機壓實。壓實合格后，方準正式填筑。填筑青石碴：每層青石碴的松鋪厚度應小于或等于20cm，并攤鋪均勻。整平后，用質量為500700kg的手推式電動夯機壓實。至沒有明顯碾壓痕跡后，用灌沙法測定干容重。若合格，則轉入下一層，直至達到要求的標高。填筑二灰碎石：每層二灰碎石的松鋪厚度應小于或等于20cm。含水量適宜的混合料采用集中機拌，運至工地攤鋪、整平，用1215t的壓路機慢速碾壓。對于邊角部位，可用質量為50

8、0-700kg的小型手推式打夯機補壓。質量合格后，即可轉入下一層。2）處理效果該工程建成通車日平均交通量在10000輛以上。經(jīng)多次現(xiàn)場觀測，未發(fā)生異常情況，基本成功地解決了跳車問題。3.3加筋土路基結構實驗研宄表明，使用加筋土路基結構來處理橋臺跳車有兩大作用：一是能大大減小橋背路基的沉降，二是能將橋背土路基與橋臺交界處的臺階式跳躍沉降變成連續(xù)斜坡式沉降。一般認為，只要是連續(xù)性斜坡式沉降，且總沉降在4-5cm之內(nèi)，就能消除跳車現(xiàn)象。圖3為試驗利用Netlon土工網(wǎng)(CEl31)進行橋臺跳車處理的兩種情況。圖3(a)為107國道湖南湘潭段易俗河鎮(zhèn)龍云立交施工的情況，橋臺路基下的土質為中風化紅砂巖，

9、橋背的填土為紅砂巖風化土(表1)，橋臺為砌塊U型臺。南岸按常規(guī)用鋼筋混凝土搭板處理，搭板兩端置于圖中所示的橋臺與硬土路基上。搭板厚度約為30cm，長為125cm搭板下路基填土設計壓實度要求大干90。北岸如圖中所示用土工網(wǎng)處理，填土壓實度要求大于85。鋪設土工網(wǎng)的工程費與搭板部分持平。采用沉降管穿過混凝土路面結構測試路基土表面的沉降。一年多的沉降觀測表明，南北兩岸橋背路基沉降趨于穩(wěn)定。北岸用Netlon土工網(wǎng)處理后，路基沉降不僅大大減小，且是平穩(wěn)過渡，總沉降只有幾毫米，完全達到了處理橋臺跳車的目的。而南岸橋背路基的沉降不僅比北岸大得多，且呈跳躍性變化，并已影響到橋臺兩側耳墻的變形。圖3(b)32

10、0國道湖南株洲段某橋施工情況，橋臺為砌塊式U型臺，地基土為中液限黏土，橋背填土為砂卵石黃土(表1)，砂卵石含量小于30。東橋臺橋背是將地基土進行堆載預壓后再作開挖回填處理?；靥顣r采用人工分層壓實，壓實度要求大于90。路面搭接作鋼筋混凝土搭板。西橋臺橋背為直接加鋪土工網(wǎng)分層壓實，設計壓實度為大于85，做素混凝土路面。東、西兩橋臺處理跳車的工程費用基本相同。經(jīng)過觀測路基表面沉降，未加土工網(wǎng)的東臺中線沉降19cm,最大沉降為83cm，且呈臺階式跳躍變化。西臺橋背填土中鋪加土工網(wǎng)后，中線沉降為02cm，最大沉降為04cm。由此不難看出，土工網(wǎng)不僅能減小總沉降，而且能使其沉降呈線性連續(xù)變化。注：*此二數(shù)

11、據(jù)由液、塑限聯(lián)合測定儀測定。表1 橋背路基填土的基本物理性質土類名稱天然含水量()天然容重(gcm3)比重液限 ()*塑限 ()*最大干容重(gcm3)最佳含水量()紅砂巖風化土2281782703632201883135砂卵石黃土121210274321197217078-973.4橋頭路面結構的改進從理論上講，單純的路基沉降都可以通過施工方法和施工管理的改進，以及出現(xiàn)沉降后的路面養(yǎng)護和補強等措施逐漸消除，但實際效果并不理想。因此，還應從結構上去尋找原因，并采取必要的措施加以改進。使路面結構體系逐漸過渡就是一種很好的改進方法，如圖4所示。 圖4 橋頭路面結構改進示意 (a)改進前；(b)改進

12、后。(a) (b)4 過渡段處理注意事項4.1鐵路路橋過渡段的處理有兩方面的問題：一方面是受到列車荷載影響較大的范圍內(nèi)(基床以上部分)線路結構抵抗變形能力差異的問題，即軌道綜合模量(剛度)平順過渡的問題；另一方面是人工結構的剛性橋臺與土工結構的柔性路基間工后沉降差引起軌面彎折限值問題。這兩個方面的問題都會對列車的高速運行產(chǎn)生影響，但產(chǎn)生的原因各不相同的，影響程度也不一樣。在制定過渡段處理方案時，必須針對不同的影響因素和產(chǎn)生的原因，采取不同的加固方法，有的放矢地進行處理。4.2根據(jù)鐵道線路的構造特點，路橋過渡段的處理措施可分為三大類1）在過渡點較軟一側，增大路基基床的豎向剛度，減小路基基床的沉降；2）在過渡點較軟一側，增大軌道結構的豎向剛度；3）在過渡點較硬一側，減小軌道結構的豎向剛度。5 結束語我國鐵路建設往往是先橋臺施工后填筑路基，橋臺背過渡段的填土則放在最后。在這種情況下，路橋