鐵路橋涵過(guò)渡段路基病害原因分析與整治措施

張斌

摘要：針對(duì)我段管內(nèi)橋涵過(guò)渡段路基病害，從多個(gè)方面分析病害成因，根據(jù)不同原因，制定整治方案。

關(guān)鍵詞：路基 病害 成因 方案

鐵路安全性、可靠性、舒適性的發(fā)展需求對(duì)鐵路系統(tǒng)的各個(gè)方面都提出了更高的要求。特別是對(duì)鐵路線路而言，其穩(wěn)定性與平順性是保障鐵路運(yùn)營(yíng)必不可少的條件之一。為了使列車平穩(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)。路基與橋臺(tái)連接處是線路病害多發(fā)地段，且整治困難。因此，在路基與橋臺(tái)之間設(shè)置一定長(zhǎng)度的過(guò)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，減緩線路結(jié)構(gòu)的變形，達(dá)到列車安全、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行的目的。本文對(duì)路橋過(guò)渡段病害進(jìn)行成因分析，并總結(jié)了相應(yīng)的施工措施。

一、橋頭病害的原因

（一）地基條件

路橋過(guò)渡段的路和橋的工后沉降量是不同的，在路基過(guò)渡處必然有沉降差。由于結(jié)構(gòu)要求，橋頭路基填筑高度較大，產(chǎn)生的基礎(chǔ)應(yīng)力也較高，因此在路橋過(guò)渡段產(chǎn)生的沉降較其他路段大些。由于地基上的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)的不同，產(chǎn)生的沉降和沉降達(dá)到的穩(wěn)定所需要的時(shí)間是不同的，所以地基工后沉降是地基造成橋頭病害的成因。

（二）橋臺(tái)后填料的影響

橋臺(tái)后路堤填料一般用的全是填土。由于施工原因，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。即使是施工時(shí)壓實(shí)度全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而在運(yùn)營(yíng)時(shí)路堤填土本身的自重和動(dòng)荷載的作用，都將使路堤填土進(jìn)一步壓縮變形。這種變形使得路橋過(guò)渡處出現(xiàn)沉降差。

（三）設(shè)計(jì)及施工

以往在設(shè)計(jì)中沒有把路橋過(guò)渡段作為一種結(jié)構(gòu)物來(lái)考慮，沒有較為合理的設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)路橋過(guò)渡區(qū)段的施工碾壓過(guò)程考慮不周，對(duì)填料的要求不嚴(yán)格，橋臺(tái)后排水設(shè)計(jì)不周，這些因素將影響其施工質(zhì)量。施工時(shí)對(duì)工期和工序安排不當(dāng)，以致使路橋過(guò)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。

（四）重橋輕路意識(shí)的影響

設(shè)計(jì)及施工中重橋輕路的意識(shí)是影響路橋過(guò)渡區(qū)段施工質(zhì)量的又一因素。從以往的施工過(guò)程看，往往是路橋分家，重橋輕路。在施工中路橋過(guò)渡區(qū)段又是質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)，往往在鋪軌架橋，或正常運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后路橋過(guò)渡區(qū)段的問題才逐步顯現(xiàn)出來(lái)。

（五）路基與橋臺(tái)結(jié)構(gòu)差異的影響

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(guò)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。

二、主要處理方法

（一）路橋過(guò)渡段不平順的處理原則

路橋過(guò)渡段的處理應(yīng)解決兩方面問題：一方面要提高上部線路結(jié)構(gòu)抵抗荷載變形的能力，即控制軌道綜合模量的平順過(guò)渡和多次重復(fù)荷載作用下累計(jì)的不均勻沉降；另一方面是剛性橋臺(tái)與路基的工后沉降差所引起的軌面彎折變形的問題。這兩方面都對(duì)列車運(yùn)行產(chǎn)生影響，但原因不同，影響程度也不一樣，必須區(qū)別對(duì)待，有針對(duì)性地進(jìn)行處理，才能達(dá)到較好的效果。

（二）路橋過(guò)渡段的技術(shù)處理措施

1.加筋土法

在過(guò)渡段路堤填土（必要時(shí)也可包括路基）中埋設(shè)一定數(shù)量的鋼筋及土工合成材料，形成加筋土路堤結(jié)構(gòu)。加筋土既能增加路基強(qiáng)度，也能大幅度提高路基剛度，從而達(dá)到減小路基變形的目的。施工時(shí)可根據(jù)設(shè)計(jì)確定的過(guò)渡段長(zhǎng)度與路堤和橋臺(tái)剛度的差值來(lái)調(diào)整鋼筋材料的布置間距和位置，使路橋過(guò)渡段軌道下部結(jié)構(gòu)的剛度變化平緩，達(dá)到提高路橋間軌道平順的目的。使用這種方法，可使路橋分界處的臺(tái)階式跳躍沉降變成連續(xù)的斜坡式沉降。

2.碎石類材料填筑法

使用強(qiáng)度高、變形小的優(yōu)質(zhì)材料（如碎石類填料）進(jìn)行過(guò)渡段的填筑。該法是最常用的一種處理措施，幾乎在各國(guó)的鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范中均推薦此方案。該方案的設(shè)計(jì)意圖明確，材料性質(zhì)可靠、易控制，剛度與變形均勻過(guò)渡?？赡艽嬖诘膯栴}是橋臺(tái)背窄小空間的壓實(shí)質(zhì)量不易得到保證，相對(duì)較重的質(zhì)量引起地基的沉降也較大。使用輕型力學(xué)性能較好的材料（如人工氣泡混合土等）填筑路橋過(guò)渡段是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究、開發(fā)和應(yīng)用的一種減輕結(jié)構(gòu)物自重的工藝方法。該法可顯著減少橋臺(tái)背填料自身的壓縮變形、對(duì)地基的豎向加載作用及對(duì)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的水平壓力，使填土對(duì)地基變形的影響減小，并可與地基處理進(jìn)行綜合考慮，降低地基處理的費(fèi)用、減小地基處理的范圍和縮短施工工期。

3.過(guò)渡板法

這種方法是在路橋過(guò)渡段范圍內(nèi)的路基填土上現(xiàn)澆一塊鋼筋混凝土厚板，將其一端支撐在剛性基礎(chǔ)上，另一端可簡(jiǎn)支于枕梁上。過(guò)渡板可水平放置，也可傾斜布置。利用鋼筋混凝土厚板的抗彎模量來(lái)增加軌道剛度，從而達(dá)到減小橋臺(tái)與路堤的剛度匹配和豎向不均勻沉降的目的。使用這種方法有利于軌道剛度的均勻過(guò)渡，但不能減少路堤及路基沉降，必須配以其他措施才能有效控制由此引起的軌面彎折變形。另外，由于列車速度快、荷載大，過(guò)渡板的設(shè)計(jì)必須有足夠的長(zhǎng)度和厚度，以免在使用過(guò)程中折斷而不利于更換。

4.增加路基側(cè)軌道豎向剛度法

這種方法是通過(guò)提高軌道的豎向剛度來(lái)減緩路橋過(guò)渡段鋼軌剛度的變化率，但不能解決由于路橋間沉降差引起的軌面彎折問題。具體處理時(shí)可通過(guò)調(diào)整軌枕長(zhǎng)度和間距來(lái)提高軌道剛度，即在過(guò)渡段范圍內(nèi)，使用逐步增長(zhǎng)的超長(zhǎng)軌枕和減小軌枕間距來(lái)實(shí)現(xiàn)軌道剛度的逐步過(guò)渡；也可通過(guò)增大軌排抗彎模量來(lái)增加軌道剛度，比如在過(guò)渡范圍內(nèi)，在基本軌內(nèi)外側(cè)增加類似于護(hù)輪軌的縱向鋼軌，以增加軌道縱向剛度；還可通過(guò)加厚道床來(lái)提高軌道剛度，即在過(guò)渡段范圍內(nèi)逐漸增加道床厚度，使軌道剛度逐步變化。還可以選擇在過(guò)渡段較軟一側(cè)，增大軌道的豎向剛度。

三、結(jié)語(yǔ)

在路橋過(guò)渡段的處理中，問題復(fù)雜，影響因素眾多，在制訂過(guò)渡段處理方案時(shí)，必須針對(duì)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(jìn)行處理。在閱讀大量參考文獻(xiàn)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)雖然對(duì)路橋過(guò)渡段的研究時(shí)間久，工作量大，但仍然存在很多問題： 1）德國(guó)、法國(guó)一般不采用加筋土的過(guò)渡段結(jié)構(gòu)形式，秦沈線施工中由于受耳墻式橋臺(tái)的影響，加筋土碾壓困難，難以充分發(fā)揮土工格柵的作用，取消土工格柵的處理方法。因此，在過(guò)渡段的應(yīng)用有待進(jìn)一步研究；2）很多研究都說(shuō)明可以借鑒日本經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整橋梁一側(cè)的軌道剛度來(lái)降低沉降差異，但均沒有說(shuō)明具體的方法。結(jié)合我段實(shí)際情況，針對(duì)路橋過(guò)渡段病害成因進(jìn)行整治。