淺談下窯子特大橋中路橋過渡段的施工處理

楊天葆

摘 要：在路基和橋梁之間設(shè)置過渡段，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，減緩線路結(jié)構(gòu)的變形，保證列車安全、平穩(wěn)、舒適運行的目的。

關(guān)鍵詞：路基橋涵過渡段；沉降量；粗粒級配填料；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)列車高速通過時，必然會增加列車與線路的振動，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，減緩線路結(jié)構(gòu)的變形，保證列車安全、平穩(wěn)、舒適運行的目的。

路基橋涵過渡區(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)械和可靠的檢測方法是過渡段建設(shè)成敗的關(guān)鍵點所在。所以對不同路基橋涵過渡區(qū)段采取不同的方法進(jìn)行實驗，分析研究各種路橋建設(shè)上結(jié)合段的施工工藝，找出路基橋涵過渡區(qū)段施工的最佳處理方式對提高路橋施工質(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，地形整體平坦開闊。本橋為單線曲線橋，橋中心里程為ZDK4+730.5，橋長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，圓端形實體墩，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，其余兩處采用簡支梁跨越。

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

路基橋涵過渡區(qū)段受到高速運行車輛動荷載的作用時，在橋頭處往往會出現(xiàn)振動較大的跳車現(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方面：

2.1 地基條件原因

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

路基橋涵過渡區(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，因此在路基橋涵過渡區(qū)段產(chǎn)生的沉降會比其他路段要大一些。在施工期間，雖然經(jīng)過壓實設(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，等到橋臺完工后再進(jìn)行橋臺路基的填充，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，填土的壓實控制不夠嚴(yán)格，造成填土出現(xiàn)沉降變形。因為橋頭路基位置在工程中比較特殊，橋臺在最后填料時常會因為作業(yè)面小而使壓實機(jī)械無法充分壓實。

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 路基與橋臺結(jié)構(gòu)差異的原因

路基填充料堅固程度比較差且強(qiáng)度較低，在施工建設(shè)中需要改變兩者的強(qiáng)度差，使路基和橋臺的剛度能夠均勻變化。我們找到過渡段剛度不能均勻漸變的原因，主要有兩點，第一點是路基填充物壓實難度較大，很難達(dá)到施工設(shè)計的要求，在施工過程中因為路基橋涵過渡區(qū)段在整個工程中的地位比較特殊，壓路機(jī)很難壓實到要求的質(zhì)量，造成部分填土下沉。第二點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，路基橋涵過渡區(qū)段往往被集中填充，幾乎沒有趨于穩(wěn)定和靜置沉降的時間，造成運行初期沉降巨大。

橋臺一般是剛性的，而路基則是柔性的。由于這兩種結(jié)構(gòu)的差異，在路基橋涵過渡區(qū)段內(nèi)，當(dāng)受到動荷載作用時，在剛?cè)嶂g必然存在著沉降差。路基橋涵過渡區(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，因此是影響線路運營的薄弱環(huán)節(jié)。

2.3 橋臺后路堤填料的原因

橋臺后路堤填料一般全是填土。由于施工的原因，往往作業(yè)面相對狹小，碾壓質(zhì)量不易控制，其壓實度達(dá)不到設(shè)計要求。即使施工時壓實度全部達(dá)到了設(shè)計的要求，但因運營時路堤填土本身的自重和動荷載的作用，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。這一水平位移將會使路橋過渡處的路基出現(xiàn)沉降變形。

路橋過渡處常會產(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。

2.4 設(shè)計及施工原因

設(shè)計時對路基橋涵過渡區(qū)段的施工考慮不周，對填料不嚴(yán)格，橋臺后的排水設(shè)計考慮不周，都將影響其施工質(zhì)量。

施工時對工期或工序安排不當(dāng)，不能夠很好地控制填土壓實質(zhì)量，使得填土本身出現(xiàn)沉降變形。

施工時對路基橋涵過渡區(qū)段的回填料不按設(shè)計要求填筑，或碾壓厚度超過要求，或壓實度達(dá)不到設(shè)計要求，都將造成質(zhì)量缺陷。

施工時碾壓器械配置欠佳，壓實功率不夠，不進(jìn)行分層次質(zhì)量檢查，也會使壓實質(zhì)量達(dá)不到控制要求。

2.5 重橋輕路意識的原因

設(shè)計和施工中重橋輕路的意識是影響路基橋涵過渡區(qū)段施工質(zhì)量的又一因素。從以往的施工過程看，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)計中沒有把路基橋涵過渡區(qū)段作為一種結(jié)構(gòu)物來考慮，沒有較為合理的設(shè)計要求。在施工過程中路基橋涵過渡區(qū)段又是質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)。往往在鋪軌架橋時，或正常運營一段時間后，路基橋涵過渡區(qū)段的問題才明顯出現(xiàn)。

3 路基橋涵過渡區(qū)段的處理方法

3.1 粗粒級配料填筑

使用強(qiáng)度高、變形小的級配粗粒料（如碎石、砂礫石、水泥石灰穩(wěn)定砂石土、低等級混凝土等）用于路基橋涵過渡區(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 粗粒料填筑過渡段

施工步驟及方法

1.過渡段基底處理：清理表層雜草等。

2.按設(shè)計要求挖臺階。

3.拌和水泥級配礦石：檢驗合格的水泥及級配的AB組料。

4.汽車運至施工現(xiàn)場。

5.臺背、基坑回填。

6.過渡段本體分層填筑、碾壓。

7.過渡段基床底層分層填筑、碾壓。

8.養(yǎng)護(hù)。

9.質(zhì)量檢測與驗收 。

清理基坑及壓實：臺后基坑往往是不規(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?，應(yīng)及時進(jìn)行基底壓實。無法使用壓路機(jī)時，可用質(zhì)量為300～700Kg的小型手推式電動打夯機(jī)壓實。壓實合格后，方可正式填筑。

另外常見的處理方法還有：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 過渡段的處理注意事項

鐵路路基橋涵過渡區(qū)段的處理有兩方面的問題：一方面是人工結(jié)構(gòu)的剛性橋臺與土工結(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題，即軌道綜合模量（剛度）平順過渡的問題；這兩個方面的問題都會對列車的高速運行產(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渡區(qū)段處理方案時，必須針對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

綜上所述，在路基橋涵過渡區(qū)段的處理中，問題復(fù)雜，影響因素眾多，我國鐵路建設(shè)往往是先橋臺施工后填筑路基，橋臺、涵背等過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，在安排施工計劃時，建議在橋臺涵洞結(jié)構(gòu)完工后，安排過渡段路堤與一般路堤同時施工，使用同等壓實能量的壓實機(jī)械將過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。在橋臺涵洞附近，使用大型機(jī)械碾壓有困難時，可改用小型震動壓實機(jī)械充分壓實。另外，對于一些路基工后沉降可能較大的工點，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]淺談路基橋涵過渡區(qū)段施工技術(shù)及防范措施 -科技創(chuàng)新導(dǎo)報，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）.