浅谈高速铁路路桥过渡段的施工技术

浅谈高速铁路路桥过渡段的施工技术

刘国飞

摘要：路桥过渡段作为刚性桥台与柔性路堤的结合部位，在结构上是塑性变形和刚度的突变体。因此，必须从过渡段的地基条件、软基处理方法、填料选择、压实标准、质量检测上采取措施，以减少两者之间的塑性变形差，实现平稳过渡。由于两种结构物刚度不同，会引起轨道竖向刚度的突变。因此，必须在路基和桥梁之间设置一定长度的过渡段，使轨道的刚度逐渐变化，并最大限度地减少路桥间的沉降差。

关键词：高速铁路；软土地基；路桥过渡段；沉降差1路桥过渡段产生沉降差的原因

1.1雨水的侵蚀作用

塑性累积变形过渡段经过一段时间的外力列车和载荷填料自重作用以及地基的不均匀沉降，可能会在桥台后的填土上产生伸缩裂缝。由于线路长期受到雨水的侵蚀作用，使填土的孔隙率发生改变，路堤填土出现病害，强度降低，产生过大沉降，或由于水的渗透流动带走填料中的细粒土，使过渡段出现沉降变形。

1.2过渡段填料压缩变形

如何减小过渡段填料的塑性变形是解决过渡段沉降差的重要因素。在施工期间，伴随着压实设备的反复碾压，填料颗粒间的孔隙不可能完全消除。线路通车后在列车载荷和填料自重的作用下，填料逐渐被压缩，孔隙率继续减少，故而还会发生塑性变形。不同性质的填料产生的沉降大小亦不相同。在相同的压实标准下，强度低、刚度小的填料较强度高、刚度大的填料产生的压缩变形大得多，因此，过渡段中应使用强度高、刚度大的优质填料，如级配良好的级配粗粒料或素混凝土等。

1.3软基处理方法的差异

在软土地基区段，由于过渡段和桥台地基的处理方法的差异也是引起过渡段沉降差的重要原因。桥台处一般采用刚性的钻孔灌注桩，深度达数十米，可认为其基本上不产生变形。而路堤则采用常用的排水固结法、深层搅拌桩法、碎石桩法等，地基固结度很难达到100%，并且由于次固结沉降的存在，使工后沉降经历很长的时间才能稳定，其变形要比刚性桩大得多，从而会在桥台台背处出现纵坡突变点。

1.4施工技术原因

一般工程的施工,往往构造物下部先行施工，待桥台工程完工后，再进行桥台后路基的填筑。但一般路段的施工大部分是路基先成型，过渡段的填土施工安排在施工工期的尾部。一方面为了赶工期，填土的压实质量控制不够严格，使填土本身出现过大的沉降变形;另一方面，由于桥头路基位置特殊，桥台背后填料往往会由于作业面狭窄而压实机械压实不到位，压实质量下降。

2高速铁路路桥过渡段的结构设计

2.1选择合理的过渡段地基处理方法

软土地基上修建过渡段，地基的沉降是诱发轨面不平顺的关键因素。应对其处理方法进行特别设计。以综合处理方案为宜，或采用粉喷桩加土工合成材料和砂垫层并利用长短桩逐渐过渡，靠近桥台处的粉喷桩最长，且最好桩端支撑在硬层上;或采用排水固结法加土工合成材料，并辅以超载预压，采用加密区、密疏过渡区和一般区方式，由桥台向路基过渡。关于竖向排水通道，大通道塑料排水板的处理效果要比袋装砂井好一些。因为在施工中对砂的质量和灌砂率难以掌握，可能会出现缩颈或隔断，继而影响排水效果。土工合成材料宜采用抗拉强度高的土工隔栅或土工格室。粉喷桩加土工合成材料处理软基，可以加速施工，有效缩短固结时间，减少差异沉降，并且复合地基的沉降量和地基土侧向位移较小，可有较大的填土速率，可缩短工期，是过渡段软基处理解决轨面不平顺的最有效的途径之一。

2.2过渡段合理填料的确定

路桥过渡段的沉降差主要由路堤压缩沉降和地基沉降引起。由动荷载引起的基床范围内的变形在强化基床表层后处于较低的水平，而线路大部分的沉降主要是由于恒载作用下产生的路堤下部以及地基土层的沉降。对于路堤下部填料而言，不同填料在达到同一压实度的情况下，在同一荷载作用下的压密下沉是不相同的。强度低、刚度小的材料较强度高、刚度大的材料大得多，即用强度低、刚度小的材料即使达到规范要求的压实度，在较大荷载作用下仍产生较大的塑性变形，因此为减少轨面的弯折变形，应采用强度高、刚度大的级配粗粒料，包括级配碎石、级配砂砾石、水泥石灰改良砂石土或低标号混凝土等。

2.3加筋土路堤结构技术

在路桥过渡段中埋设一定数量的加筋材料，一方面，使表观侧向应力增加许多，从而极大地限制了土体的侧向变形，提高加筋土的整体强度，限制了加筋土的整体变形。另一方面，铺设了加筋材料后，若将土筋看作一个复合体，则加筋材料的铺设增加了路基土的刚度。这一刚度的增加程度视土工材料铺设的层数、间距及其力学特性而定。因此，若在有效的压缩层厚度中设置数层加筋材料，则由于土筋之间的剪阻约束作用，使得土层的沉降有效地减少。从而通过调整加筋材料的布置间距和位置，可将桥台后过渡段的台阶式沉降变成连续的斜坡式沉降，以及降低台背处的侧向和垂直应力所引起的很大的剪应力，以达到路桥过渡段平稳过渡的目的。

2.4过渡搭板的设置技术

在路桥过渡段范围内路堤上设置钢筋混凝土搭板。搭板一端置于台后的盖梁“牛腿”上，另一端支撑在基床底层填土表面。搭板的放置，一方面可减小轨面弯折角，另一方面利用其较大的抗弯刚度来增大轨道的刚度。由于搭板一端铰支于刚度极大的“牛腿”上，可视为不可压缩且无位移，而另一端可视为支撑于弹性基础上。随着路基下沉，支撑面面板底面弹性层承托转为搭板部分承托，并产生变位角，此时的支撑力发生应力重分布，使面板承受局部拉应力，因此在搭板的设计中应进行配筋内力计算，否则产生的工后沉降会在搭板支撑面下形成脱空的同时，由不均匀的支撑会引起在脱空区最大沉降值处的板下位置处产生应力集中。当应力值超过允许弯拉应力时，搭板断裂，严重影响行车安全、速度与舒适性。因此，在对搭板合理设计的同时，严格控制填料及压实标准，并且在搭板支撑的范围内，采取措施加固路基。

2.5路基排水设施的合理设置

为了减小雨水对过渡段的侵蚀作用，在过渡段路堤填筑前，应在原地基土拱上设置泄水管或盲沟。泄水管的设置方法是:对基底做必要的处理后，填筑横坡为3%～4%的夯实粘土土拱，再在土拱上挖一条成双向坡的地沟，然后在台背全宽范围内满铺一层隔水材料，在地沟内四周铺设有小孔的硬塑料管，塑料泄水管的出口应伸出路基外，然后在硬塑料管四周填筑透水性好、粒径较大的砂石材料，再分层填筑过渡段透水材料，直至基床表层底面。

结语

软土区段高速铁路路桥过渡段对线路工程的重要性已成共识。由于其要求标准高，处理困难，而我国又无高速铁路的设计和施工经验可借鉴，所以，通过路桥过渡段车辆/线路系统的动力分析，并针对该部位的特点和要求，参考国外的相关资料和国内高速公路治理桥头跳车的经验及科研成果，对高速铁路过渡段的结构设计及施工工艺进行深入全面的分析，提出一套适合我国国情的设计方案和施工方法，以确保列车高速、安全、平稳地通过软土地区。

参考文献

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