高速鐵路路橋過渡段線路結(jié)構(gòu)變形的原因及處理

摘要：路橋過渡段受到高速運(yùn)行車輛動(dòng)荷載的作用時(shí)，在橋頭處往往會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)較大的跳車現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在高速鐵路的路橋過渡區(qū)段都有可能出現(xiàn)。本文首先對(duì)路橋過渡段線路結(jié)構(gòu)變形不一致的原因進(jìn)行了分析，然后談?wù)劼窐蜻^渡段的處理措施。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；路橋過渡段；跳車現(xiàn)象

中圖分類號(hào)：TU413文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2011)03(b)-0000-00

高速鐵路的發(fā)展必須以安全、可靠、舒適等為前提。它要求構(gòu)成鐵路系統(tǒng)的各個(gè)方面都具有高品質(zhì)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。鐵路線路是由不同特點(diǎn)、性質(zhì)迥異的構(gòu)筑物(橋、隧、路基等)和軌道構(gòu)成的，它們相互作用、相互依存、相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了一條平滑線路。由于組成線路的結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度、剛度、變形、材料等方面的差異巨大，因此必然會(huì)引起軌道的不平順。為了滿足列車平穩(wěn)舒適且不間斷地運(yùn)行，必須將其不平順控制在一定范圍之內(nèi)。

1路橋過渡段線路結(jié)構(gòu)變形的原因

在路基與橋梁連接處，由于路基與橋梁剛度差別很大，一方面引起軌道剛度的變化，另一方面，路基與橋臺(tái)的沉降也不一致，在橋路過渡點(diǎn)附近極易產(chǎn)生沉降差，導(dǎo)致軌面發(fā)生彎折。當(dāng)列車高速通過時(shí)，必然會(huì)增加列車與線路的振動(dòng)，引起列車與線路結(jié)構(gòu)的相互作用力的增加，影響線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，甚至危及行車安全。在路基與橋梁之間設(shè)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沉降差，達(dá)到降低列車與線路的振動(dòng)，減緩線路結(jié)構(gòu)的變形，保證列車安全、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行的目的。

產(chǎn)生路橋過渡段線路結(jié)構(gòu)變形不一致這種現(xiàn)象的主要原因有以下幾個(gè)方面：（1）地基條件原因現(xiàn)在許多既有線路都是修筑在條件差并未經(jīng)很好處理的軟弱地基土上的。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(jié)構(gòu)的原因，橋頭路基的填筑高度較大，產(chǎn)生的基礎(chǔ)應(yīng)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。對(duì)于粉質(zhì)土地基和中、低壓縮性的黏土地基，其全部完成沉降需要幾年時(shí)間；對(duì)于高壓縮性黏土地基、飽和軟黏土地基，則其全部完成沉降需要十幾年甚至幾十年時(shí)間。所以，地基工后沉降是地基造成橋頭跳車的成因。（2）橋臺(tái)后路堤填料的原因橋臺(tái)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(duì)狹小，碾壓質(zhì)量不易控制，其壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。即使施工時(shí)壓實(shí)度全部達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，但因運(yùn)營時(shí)路堤填土本身的自重和動(dòng)荷載的作用。也將使路堤填土進(jìn)一步壓縮變形，使得路橋過渡處出現(xiàn)沉降差。橋臺(tái)前的防護(hù)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(huì)使路橋過渡處的路基出現(xiàn)沉降變形。路橋過渡處常會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的伸縮裂縫，經(jīng)過地表水或雨水的滲透后，會(huì)使路基填土出現(xiàn)病害，強(qiáng)度降低，產(chǎn)生沉降?；蛴捎谒臐B透流動(dòng)帶走填料中的細(xì)顆粒土，使得路橋過渡處出現(xiàn)沉降變形。（3）設(shè)計(jì)及施工原因設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)路橋過渡區(qū)段的施工碾壓過程考慮不周，對(duì)填料的要求不嚴(yán)格，橋臺(tái)后的排水設(shè)計(jì)考慮不周，都將影響其施工質(zhì)量。施工時(shí)對(duì)工期或工序安排不當(dāng)，以至使路橋過渡區(qū)段的填土碾壓工作安排在施工工期的尾部，被迫趕工期，不能夠很好地控制填土壓實(shí)質(zhì)量，使得填土本身出現(xiàn)沉降變形。施工時(shí)對(duì)路橋過渡區(qū)段的回填料不按設(shè)計(jì)要求填筑，或采用不良填料，或碾壓厚度超過要求，或壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，都將造成質(zhì)量缺陷施工時(shí)碾壓器械配置欠佳，壓實(shí)功率不夠，不進(jìn)行分層次質(zhì)量檢查，也會(huì)使壓實(shí)質(zhì)量達(dá)不到控制要求。（4）路基與橋臺(tái)結(jié)構(gòu)差異的原因橋臺(tái)一般是剛性的，而路基則是柔性的。由于這兩種結(jié)構(gòu)的差異，在路橋過渡區(qū)段內(nèi)，當(dāng)受到動(dòng)荷載作用時(shí)，在剛?cè)嶂g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(qiáng)度不同，在外力作用下又是應(yīng)力集中的區(qū)域，因此是影響線路運(yùn)營的薄弱環(huán)節(jié)：與橋墩相比，路橋過渡區(qū)段橋臺(tái)的水平穩(wěn)定性更處于不利的位置。橋臺(tái)前后由于荷載條件不同，橋臺(tái)前沒有荷載，橋臺(tái)后有填土的水平土壓力的作用，使橋頭受到較大的水平推力。如設(shè)計(jì)和施工時(shí)沒有相應(yīng)的措施，則往往會(huì)造成事故，如軟基上出現(xiàn)的橋臺(tái)移位、樁基剪斷等。除以上主要原因外，在路橋過渡區(qū)段，影響線路運(yùn)行質(zhì)量的因素還有很多種。

2路橋過渡段的處理措施

控制線路(道路)的不平順，保證車輛的高速、安全、平穩(wěn)運(yùn)行，始終是陸上粘著交通運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，世界各國在發(fā)展高速鐵路過程中，都對(duì)線路容易發(fā)生不平順的部位特別加以重視，并依據(jù)系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到施工組織，從工期安排到質(zhì)量檢測(cè)等方面都采取了措施，嚴(yán)格控制軌道的剛度變化和由于沉降不均勻引起的軌面變形(彎折角)，以達(dá)到線路的平順度，保證高速列車安全和平穩(wěn)運(yùn)行的目的。

鐵路線路主要由線路上部的軌道結(jié)構(gòu)和線路下部的路基、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)物組成。在施工過程中，由于路橋過渡段的位置特殊，常使橋臺(tái)后的填料不易達(dá)到最佳的壓實(shí)效果，工后沉降也較大。我國鐵路路橋過渡段的病害廣泛而嚴(yán)重，經(jīng)常的維修使得—-些線路橋臺(tái)后的路基道碴囊深厚度達(dá)2～3m，縱向延伸10～30m。

1、橋頭設(shè)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。它一端支撐在橋臺(tái)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(shè)計(jì)按簡支板進(jìn)行，枕梁按彈性地基梁計(jì)算。橋頭搭板的設(shè)置，可使剛性橋臺(tái)與柔性路基間的剛度逐漸變化。要解決橋頭跳車的問題，除應(yīng)使路面的剛度逐步過渡外，還必須使臺(tái)后路基具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以嚴(yán)格控制路橋間的沉降差，否則設(shè)置的橋頭搭板將失去應(yīng)有的功能。

2、粗粒級(jí)配料填筑

將級(jí)配粗粒料(如碎石、砂礫石、水泥石灰穩(wěn)定砂石土、低等級(jí)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。即使橋頭設(shè)置了搭板，仍需在板下填筑級(jí)配粗粒土，以防止搭板的縱坡超限，產(chǎn)生橋頭跳車。橋頭路基使用粗粒級(jí)配料的主要目的是減小路堤自身的壓縮性。但如果使用了優(yōu)質(zhì)填料，而沒有進(jìn)行充分的壓實(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生較大的沉降，不能發(fā)揮過渡段的功能。為此，必須對(duì)粗粒級(jí)配料的填筑和檢查進(jìn)行規(guī)定。

3、加筋土路基結(jié)構(gòu)

使用加筋土路基結(jié)構(gòu)來處理橋臺(tái)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(tái)交界處的臺(tái)階式跳躍沉降變成連續(xù)斜坡式沉降，一般認(rèn)為，只要是連續(xù)性斜坡式沉降，且總沉降在4～5cm之內(nèi)，就不會(huì)影響剛性路面的正常使用，就能消除跳車現(xiàn)象。

此外，單純的路基沉降都可以通過施工方法和施工管理的改進(jìn)，以及出現(xiàn)沉降后的路面養(yǎng)護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)等措施逐漸消除，但實(shí)際效果并不理想。因此，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上去尋找原因，并采取必要的措施加以改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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