楊天葆

摘 要：在路基和橋梁之間設(shè)置過(guò)渡段，可使軌道剛度逐漸變化，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。

關(guān)鍵詞：路基橋涵過(guò)渡段；沉降量；粗粒級(jí)配填料；處理措施

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(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。在路基與橋梁連接處，由于路基與橋梁剛度差別很大，當(dāng)列車高速通過(guò)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。在路基和橋梁之間設(shè)置過(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，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。

路基橋涵過(guò)渡區(qū)段施工是許多城市立交橋、高速公路、高速鐵路建設(shè)施工中的重要環(huán)節(jié)，如何結(jié)合不同的地質(zhì)情況，選擇適當(dāng)?shù)氖┕すに?，利用高性能的施工材料，合理的施工機(jī)械和可靠的檢測(cè)方法是過(guò)渡段建設(shè)成敗的關(guān)鍵點(diǎn)所在。所以對(duì)不同路基橋涵過(guò)渡區(qū)段采取不同的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析研究各種路橋建設(shè)上結(jié)合段的施工工藝，找出路基橋涵過(guò)渡區(qū)段施工的最佳處理方式對(duì)提高路橋施工質(zhì)量具有重要意義。

下窯子特大橋位于山西省朔州市右玉縣境內(nèi)，橋址處地形為山前沖積平原，地形整體平坦開(kāi)闊。本橋?yàn)閱尉€曲線橋，橋中心里程為ZDK4+730.5，橋長(zhǎng)1602.63m，最高橋墩高24.75m。全橋孔跨布置為1-32m+（32+48+32）m連續(xù)梁+7-32m+2-24m+7-32m+2-24m+27-32m。本橋采用T型橋臺(tái)，圓端形實(shí)體墩，全部采用鉆孔樁基礎(chǔ)。

本橋于3處跨越既有道路，其中在ZDK4+026.45處采用（32+48+32）m連續(xù)梁跨越虎山公路，其余兩處采用簡(jiǎn)支梁跨越。

2 路基橋涵過(guò)渡區(qū)段線路結(jié)構(gòu)變形不一致的原因分析

路基橋涵過(guò)渡區(qū)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)象在鐵路或高速公路的路橋過(guò)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(gè)方面：

2.1 地基條件原因

在軟土地基上，路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的路基和橋涵的工后沉降量是不同的，因此在路基橋涵過(guò)渡區(qū)段處必然有沉降差。

路基橋涵過(guò)渡區(qū)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，因此在路基橋涵過(guò)渡區(qū)段產(chǎn)生的沉降會(huì)比其他路段要大一些。在施工期間，雖然經(jīng)過(guò)壓實(shí)設(shè)備的多次碾壓，但是填充物之間的空隙仍然不可能完全消除。在線路通車以后，在填充物自身重量和車輛荷載的作用下，填充料被壓縮的逐漸失去空隙，因此產(chǎn)生塑性變化，路橋開(kāi)始變形。當(dāng)然不同性質(zhì)的填充物的沉降程度是不相同的，在相同的壓力下，強(qiáng)度較低剛度較小的填充物和強(qiáng)度高剛性大的產(chǎn)生的變形大得多，所以過(guò)渡段中要使用剛度高、強(qiáng)度大的材料進(jìn)行填充。另外，在一般工程的施工中，常常是工程的下部先施工，等到橋臺(tái)完工后再進(jìn)行橋臺(tái)路基的填充，但是在一般路段的施工建設(shè)中，大部分是路基先完成，過(guò)渡段填土的施工工程到工程后期完成。由于趕工期，填土的壓實(shí)控制不夠嚴(yán)格，造成填土出現(xiàn)沉降變形。因?yàn)闃蝾^路基位置在工程中比較特殊，橋臺(tái)在最后填料時(shí)常會(huì)因?yàn)樽鳂I(yè)面小而使壓實(shí)機(jī)械無(wú)法充分壓實(shí)。

路基土的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)不同，所產(chǎn)生的沉降和沉降達(dá)到穩(wěn)定所需要的時(shí)間也不同。所以，路基工后沉降是地基造成橋頭跳車的重要成因。

2.2 路基與橋臺(tái)結(jié)構(gòu)差異的原因

路基填充料堅(jiān)固程度比較差且強(qiáng)度較低，在施工建設(shè)中需要改變兩者的強(qiáng)度差，使路基和橋臺(tái)的剛度能夠均勻變化。我們找到過(guò)渡段剛度不能均勻漸變的原因，主要有兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是路基填充物壓實(shí)難度較大，很難達(dá)到施工設(shè)計(jì)的要求，在施工過(guò)程中因?yàn)槁坊鶚蚝^(guò)渡區(qū)段在整個(gè)工程中的地位比較特殊，壓路機(jī)很難壓實(shí)到要求的質(zhì)量，造成部分填土下沉。第二點(diǎn)是橋梁通常被作為控制工程的重要部分有限施工，而路基工程通常是橋梁建成后施工，路基橋涵過(guò)渡區(qū)段往往被集中填充，幾乎沒(méi)有趨于穩(wěn)定和靜置沉降的時(shí)間，造成運(yùn)行初期沉降巨大。

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，在路基橋涵過(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。路基橋涵過(guò)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(yíng)的薄弱環(huán)節(jié)。

2.3 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(yíng)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(guò)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(guò)渡處的路基出現(xiàn)沉降變形。

路橋過(guò)渡處常會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的伸縮裂縫，經(jīng)過(guò)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(guò)渡處出現(xiàn)沉降變形。

2.4 設(shè)計(jì)及施工原因

設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的施工考慮不周，對(duì)填料不嚴(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)，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)路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的回填料不按設(shè)計(jì)要求填筑，或碾壓厚度超過(guò)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。

2.5 重橋輕路意識(shí)的原因

設(shè)計(jì)和施工中重橋輕路的意識(shí)是影響路基橋涵過(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。橋梁施工中集中了大量精干的工程技術(shù)人員，而路基施工都未能投入必要的技術(shù)人員。在設(shè)計(jì)中沒(méi)有把路基橋涵過(guò)渡區(qū)段作為一種結(jié)構(gòu)物來(lái)考慮，沒(méi)有較為合理的設(shè)計(jì)要求。在施工過(guò)程中路基橋涵過(guò)渡區(qū)段又是質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)。往往在鋪軌架橋時(shí)，或正常運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的問(wèn)題才明顯出現(xiàn)。

3 路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的處理方法

3.1 粗粒級(jí)配料填筑

使用強(qiáng)度高、變形小的級(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）用于路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的填筑，這是一種最常用的減小路橋間沉降差的處理方法。圖1所示為下窯子特大橋路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的處理方法。其施工步驟及方法如下：

圖1 粗粒料填筑過(guò)渡段

施工步驟及方法

1.過(guò)渡段基底處理：清理表層雜草等。

2.按設(shè)計(jì)要求挖臺(tái)階。

3.拌和水泥級(jí)配礦石：檢驗(yàn)合格的水泥及級(jí)配的AB組料。

4.汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

5.臺(tái)背、基坑回填。

6.過(guò)渡段本體分層填筑、碾壓。

7.過(guò)渡段基床底層分層填筑、碾壓。

8.養(yǎng)護(hù)。

9.質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收 。

清理基坑及壓實(shí)：臺(tái)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(jìn)行清理?；映叽绾细窈螅瑧?yīng)及時(shí)進(jìn)行基底壓實(shí)。無(wú)法使用壓路機(jī)時(shí)，可用質(zhì)量為300～700Kg的小型手推式電動(dòng)打夯機(jī)壓實(shí)。壓實(shí)合格后，方可正式填筑。

另外常見(jiàn)的處理方法還有：加筋土路基結(jié)構(gòu)、橋頭設(shè)搭板與枕梁和增加路基側(cè)軌道豎向剛度法。

4 過(guò)渡段的處理注意事項(xiàng)

鐵路路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的處理有兩方面的問(wèn)題：一方面是人工結(jié)構(gòu)的剛性橋臺(tái)與土工結(jié)構(gòu)的柔性路基間工后沉降差引起軌面彎折限值問(wèn)題。另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(jié)構(gòu)抵抗變形能力差異的問(wèn)題，即軌道綜合模量（剛度）平順過(guò)渡的問(wèn)題；這兩個(gè)方面的問(wèn)題都會(huì)對(duì)列車的高速運(yùn)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。在制定鐵路路基橋涵過(guò)渡區(qū)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。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在路基橋涵過(guò)渡區(qū)段的處理中，問(wèn)題復(fù)雜，影響因素眾多，我國(guó)鐵路建設(shè)往往是先橋臺(tái)施工后填筑路基，橋臺(tái)、涵背等過(guò)渡段的填土則放在最后。在這種情況下，路基橋涵間常出現(xiàn)較大的沉降差，不利于線路的穩(wěn)定。因此，在安排施工計(jì)劃時(shí)，建議在橋臺(tái)涵洞結(jié)構(gòu)完工后，安排過(guò)渡段路堤與一般路堤同時(shí)施工，使用同等壓實(shí)能量的壓實(shí)機(jī)械將過(guò)渡段與一般路堤的碾壓面按大致相同的高度進(jìn)行填筑碾壓。在橋臺(tái)涵洞附近，使用大型機(jī)械碾壓有困難時(shí)，可改用小型震動(dòng)壓實(shí)機(jī)械充分壓實(shí)。另外，對(duì)于一些路基工后沉降可能較大的工點(diǎn)，應(yīng)優(yōu)先安排施工進(jìn)行靜置預(yù)壓處理，以達(dá)到降低工程費(fèi)用和減小工后沉降量的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]淺談路基橋涵過(guò)渡區(qū)段施工技術(shù)及防范措施 -科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2007，（32）

[2]許家偉.淺談路橋沉降段路基路面施工技術(shù)[J].黑龍江科技信息，2011，（07）.