浅谈铁路路桥过渡段的施工处理中铁七局海外公司 王红克摘要：通过对铁路路桥过渡段线路结构变形不一致的原因分析，引用实例阐述了路桥过渡段的处理方法和注意事项。关键词：过渡段 跳车 沉降 处理1 概述铁路的发展必须以安全、可靠、舒适等为前提。它要求构成铁路系统的各个方面都具有高品质和高可靠性。其中，铁路线路的稳定与平顺是必不可少的条件之一。在路基与桥梁连接处，由于路基与桥梁刚度差别很大，当列车高速通过时，必然会增加列车与线路的振动，引起列车与线路结构的相互作用力的增加，影响线路结构的稳定，甚至危及行车安全。在路基与桥梁之间设置一定长度的过渡段，可使轨道的刚度逐渐变化，并最大限度地减少路基与桥梁之间的沉降差，达到降低列车与线路的振动，减缓线路结构的变形，保证列车安全、平稳、舒适运行的目的。2 路桥过渡段线路结构变形不一致的原因分析路桥过渡段受到高速运行车辆动荷载的作用时，在桥头处往往会出现振动较大的跳车现象，这种现象在铁路或高速公路的路桥过渡区段都有可能出现。产生这种现象的主要原因有以下几个方面：2.1地基条件原因在软土地基上，路桥过渡段的路和桥的工后沉降量是不同的，因此在路桥过渡处必然有沉降差。 路桥过渡段由于其结构的原因，桥头路基的填筑高度较大，产生的基础应力也较高，因此在路桥过渡段产生的沉降较其他路段要大一些。地基土的性质及结构不同，所产生的沉降和沉降达到稳定所需要的时间也不同。所以，地基工后沉降是地基造成桥头跳车的成因。 2.2桥台后路堤填料的原因桥台后路堤填料一般全是填土。由于施工的原因，往往作业面相对狭小，碾压质量不易控制，其压实度达不到设计要求。即使施工时压实度全部达到了设计的要求，但因运营时路堤填土本身的自重和动荷载的作用，也将使路堤填土进一步压缩变形，使得路桥过渡处出现沉降差。桥台前的防护工程由于受到土压力的水平作用，将产生一定的水平位移。这一水平位移将会使路桥过渡处的路基出现沉降变形。路桥过渡处常会产生细小的伸缩裂缝，经过地表水或雨水的渗透后，会使路基填土出现病害，强度降低，产生沉降。或由于水的渗透流动带走填料中的细颗粒土，使得路桥过渡处出现沉降变形。2.3设计及施工原因设计时对路桥过渡区段的施工碾压过程考虑不周，对填料的要求不严格，桥台后的排水设计考虑不周，都将影响其施工质量。施工时对工期或工序安排不当，不能够很好地控制填土压实质量，使得填土本身出现沉降变形。施工时对路桥过渡区段的回填料不按设计要求填筑，或采用不良填料，或碾压厚度超过要求，或压实度达不到设计要求，都将造成质量缺陷。施工时碾压器械配置欠佳，压实功率不够，不进行分层次质量检查，也会使压实质量达不到控制要求。2.4重桥轻路意识的原因设计和施工中重桥轻路的意识是影响路桥过渡区段施工质量的又一因素。从以往的施工过程看，往往是路桥分家，重桥轻路。桥梁施工中集中了大量精干的工程技术人员，而路基施工都未能投入必要的技术人员。在设计中没有把路桥过渡区段作为一种结构物来考虑，没有较为合理的设计要求。在施工过程中路桥过渡区段又是质量控制的薄弱环节。往往在铺轨架桥时，或正常运营一段时间后，路桥过渡区段的问题才明显出现。 2.5路基与桥台结构差异的原因桥台一般是刚性的，而路基则是柔性的。由于这两种结构的差异，在路桥过渡区段内，当受到动荷载作用时，在刚柔之间必然存在着沉降差。路桥过渡区段由于其刚性不同、自重不同、强度不同，在外力作用下又是应力集中的区域，因此是影响线路运营的薄弱环节。3 路桥过渡段的处理方法近些年来，随着铁路建设的迅猛发展，一些用来处置公路桥头跳车的方法被铁路越来越多地借鉴。3.1桥头设搭板和枕梁上置式钢筋混凝土搭板是搭板立面布置的基本形式，如图1所示为公路处理桥头跳车最常用的形式。它一端支撑在桥台上，另一端简支于枕梁上。搭板既可水平放置，也可倾斜放置。板厚可均匀，也可渐变。搭板的设计按简支板进行，枕梁按弹性地基梁计算。搭板的长度一般都小于10m，以56m最多，个别情况可达15m。3.2粗粒级配料填筑将级配粗粒料(如碎石、砂砾石、水泥石灰稳定砂石土、低等级混凝土等)用于路桥过渡段的填筑，无论是铁路系统还是公路系统，都是一种最常用的减小路桥间沉降差的处理方法。图2所示为某高速公路路桥过渡段的处理方法。其施工步骤及方法如下：图1 桥头设搭板和枕梁图2 粗粒料填筑过渡段1）施工步骤及方法清理基坑及压实：台后基坑往往是不规则的，一般都偏小,必须按要求的尺寸进行清理。基坑尺寸合格后，应及时进行基底压实。无法使用压路机时，可用质量为300700Kg的小型手推式电动打夯机压实。压实合格后，方准正式填筑。填筑青石碴：每层青石碴的松铺厚度应小于或等于20cm，并摊铺均匀。整平后，用质量为500700kg的手推式电动夯机压实。至没有明显碾压痕迹后，用灌沙法测定干容重。若合格，则转入下一层，直至达到要求的标高。填筑二灰碎石：每层二灰碎石的松铺厚度应小于或等于20cm。含水量适宜的混合料采用集中机拌，运至工地摊铺、整平，用1215t的压路机慢速碾压。对于边角部位，可用质量为500-700kg的小型手推式打夯机补压。质量合格后，即可转入下一层。2）处理效果该工程建成通车日平均交通量在10000辆以上。经多次现场观测，未发生异常情况，基本成功地解决了跳车问题。3.3加筋土路基结构实验研宄表明，使用加筋土路基结构来处理桥台跳车有两大作用：一是能大大减小桥背路基的沉降，二是能将桥背土路基与桥台交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降。一般认为，只要是连续性斜坡式沉降，且总沉降在4-5cm之内，就能消除跳车现象。图3为试验利用Netlon土工网(CEl31)进行桥台跳车处理的两种情况。图3(a)为107国道湖南湘潭段易俗河镇龙云立交施工的情况，桥台路基下的土质为中风化红砂岩，桥背的填土为红砂岩风化土(表1)，桥台为砌块U型台。南岸按常规用钢筋混凝土搭板处理，搭板两端置于图中所示的桥台与硬土路基上。搭板厚度约为30cm，长为125cm搭板下路基填土设计压实度要求大干90。北岸如图中所示用土工网处理，填土压实度要求大于85。铺设土工网的工程费与搭板部分持平。采用沉降管穿过混凝土路面结构测试路基土表面的沉降。一年多的沉降观测表明，南北两岸桥背路基沉降趋于稳定。北岸用Netlon土工网处理后，路基沉降不仅大大减小，且是平稳过渡，总沉降只有几毫米，完全达到了处理桥台跳车的目的。而南岸桥背路基的沉降不仅比北岸大得多，且呈跳跃性变化，并已影响到桥台两侧耳墙的变形。图3(b)320国道湖南株洲段某桥施工情况，桥台为砌块式U型台，地基土为中液限黏土，桥背填土为砂卵石黄土(表1)，砂卵石含量小于30。东桥台桥背是将地基土进行堆载预压后再作开挖回填处理。回填时采用人工分层压实，压实度要求大于90。路面搭接作钢筋混凝土搭板。西桥台桥背为直接加铺土工网分层压实，设计压实度为大于85，做素混凝土路面。东、西两桥台处理跳车的工程费用基本相同。经过观测路基表面沉降，未加土工网的东台中线沉降19cm,最大沉降为83cm，且呈台阶式跳跃变化。西台桥背填土中铺加土工网后，中线沉降为02cm，最大沉降为04cm。由此不难看出，土工网不仅能减小总沉降，而且能使其沉降呈线性连续变化。注：*此二数据由液、塑限联合测定仪测定。表1 桥背路基填土的基本物理性质土类名称天然含水量()天然容重(gcm3)比重液限 ()*塑限 ()*最大干容重(gcm3)最佳含水量()红砂岩风化土2281782703632201883135砂卵石黄土121210274321197217078-973.4桥头路面结构的改进从理论上讲，单纯的路基沉降都可以通过施工方法和施工管理的改进，以及出现沉降后的路面养护和补强等措施逐渐消除，但实际效果并不理想。因此，还应从结构上去寻找原因，并采取必要的措施加以改进。使路面结构体系逐渐过渡就是一种很好的改进方法，如图4所示。 图4 桥头路面结构改进示意 (a)改进前；(b)改进后。(a) (b)4 过渡段处理注意事项4.1铁路路桥过渡段的处理有两方面的问题：一方面是受到列车荷载影响较大的范围内(基床以上部分)线路结构抵抗变形能力差异的问题，即轨道综合模量(刚度)平顺过渡的问题；另一方面是人工结构的刚性桥台与土工结构的柔性路基间工后沉降差引起轨面弯折限值问题。这两个方面的问题都会对列车的高速运行产生影响，但产生的原因各不相同的，影响程度也不一样。在制定过渡段处理方案时，必须针对不同的影响因素和产生的原因，采取不同的加固方法，有的放矢地进行处理。4.2根据铁道线路的构造特点，路桥过渡段的处理措施可分为三大类1）在过渡点较软一侧，增大路基基床的竖向刚度，减小路基基床的沉降；2）在过渡点较软一侧，增大轨道结构的竖向刚度；3）在过渡点较硬一侧，减小轨道结构的竖向刚度。5 结束语我国铁路建设往往是先桥台施工后填筑路基，桥台背过渡段的填土则放在最后。在这种情况下，路桥间常出现较大的沉降差，不利于线路的稳定。因此，在安排施工计划时，建议在桥台结构完工后，安排过渡段路堤与一般路堤同时施工，使用同等压实能量的压实机械将过渡段与一般路堤的碾压面按大致相同的高度进行填筑碾压。在桥台附近，使用大型机械碾压有困难时，可改用小型震动压实机械充分压实。另外，对于一些地基工后沉降可能较大的工点，应优先安排施工进行静置预压处理，以达到降低工程费用和减小工后沉降量的目的。 1