淺析高速鐵路路橋過渡段沉降控制施工技術(shù)

李哲

【摘 要】近年來，我國高速鐵路覆蓋范圍和建設(shè)規(guī)模不斷增大，為人們的日常出行帶來了極大的便利。高速鐵路建成通車后，橋頭跳車現(xiàn)象時有發(fā)生，直接影響列車的安全性和舒適性是鐵路建設(shè)必須解決的關(guān)鍵問題。探究其原因主要是路橋過渡段的柔性和剛性差異造成的沉降所致，所以高速鐵路路橋過渡段的設(shè)計與施工至關(guān)重要。選取適當?shù)奶盍?、合理的施工工藝、科學的質(zhì)量檢測方法和沉降觀測方式等，均是路橋過渡段沉降控制的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路；路橋過渡段；沉降；控制

1 高鐵路橋過渡段施工技術(shù)控制的必要性

鐵路在施工建設(shè)中，根據(jù)現(xiàn)場施工條件和周邊環(huán)境，不可避免的會有路橋過渡段，這一結(jié)構(gòu)除了具備路基的全部特性外，還有其自身的特點。由于組成過渡段鐵路路線的橫向結(jié)構(gòu)物都要和路基連接，會有強度、剛度以及材料方面的差別，那么就會出現(xiàn)差異沉降，這就必然導致鐵路軌道的不平整。列車通過該路段時，就會出現(xiàn)跳車的問題，極大的降低了列車運行的穩(wěn)定性和安全性。正是由于鐵路線路過渡段的沉降問題，導致路面在臺背回填土的地方會出現(xiàn)沉陷和開裂。我國高速鐵路運行必須以安全、舒適和高效為前提，而這些優(yōu)點都要取決于整個鐵路系統(tǒng)施工建設(shè)的質(zhì)量優(yōu)異，尤其要保證鐵路沿線的平整和平順。鐵路建設(shè)由不同特性的材料和結(jié)構(gòu)物組成，它們之間相互作用、相互影響構(gòu)成了平滑的鐵路線路。正是由于結(jié)構(gòu)物的不同性質(zhì)，使得它們之間存在剛度、強度以及彈性變形方面的差異。在鐵路建設(shè)施工過程中，為了充分保證高鐵列車運行的安全、舒適，我們必須將鐵路的不平整問題控制在合理的范圍內(nèi)。一般情況下，我們將列車軌道的不平整分為靜不平整和動不平整。前者主要指列車輪軌接觸面的不平整，例如：鋼軌不平整、列車輪子不圓等。后者主要指列車軌道基礎(chǔ)的彈性不均勻，例如枕下支撐失效、路基橋臺不均勻、隧道路基不均勻等。橋梁和路基連接處，通常會由于橋和路基沉降的不一致，導致在過渡點出現(xiàn)沉降差別，增加了列車和線路結(jié)構(gòu)的作用力，影響線路運行的穩(wěn)定性。所以，在橋梁和路基之間建設(shè)一定長度的過渡段，可以使沉降值逐漸平穩(wěn)過渡，最大限度的減少沉降差，達到減少列車跳車的問題，延緩結(jié)構(gòu)變形，從而保障高鐵列車運行的安全性和舒適性。但是如何控制過渡段施工，采用何種方式處理過渡段，是我們研究的重點與難點。

2 路橋過渡段處理方法

高鐵鐵路線路主要由上面的軌道部分和下面的路基、橋梁和隧道等組成。上面的軌道部分結(jié)構(gòu)又分別由不同的力學特性材料如：鋼軌、枕和扣件等組成，彈性大多比較好，阻尼大，結(jié)構(gòu)松散，由種種原因引起的軌道變形可以通過搗固工作修復，所以我國鐵路早期對路橋過渡段的重視程度不夠。在鐵路施工建設(shè)中，路橋過渡段的位置特殊，常常影響橋臺后的填料壓實不夠，出現(xiàn)通車后沉降大的問題。據(jù)相關(guān)資料調(diào)查表明，我國鐵路路橋過渡段的病害問題仍然存在，反復的維修使得鐵路線路橋臺后的路基道碴囊深度在2—3m，縱向延伸10—30m，嚴重影響了列車運行的安全性和舒適性。

2.1 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主要形式。其一側(cè)支在枕梁上面，另一側(cè)支在橋臺上。搭板不僅可以水平放，還可以傾斜放。搭板的厚度只要符合設(shè)計要求就可以，既可均勻也可漸變。通常情況下，搭板應按照簡支板設(shè)計，枕梁按照彈性地基梁計算。橋頭搭板的鋪設(shè)，可以有效減緩橋臺和路基之間的剛度變化。但是因橋臺基礎(chǔ)與臺后土體施工后出現(xiàn)的沉降差也將導致橋頭搭板的坡度變化，影響列車通行的舒適性。據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，如果橋頭搭板的坡度變化大于6%時，就會嚴重影響列車運行的安全性。因此，有效解決橋頭跳車問題除減緩路面剛度變化以外，還應保證臺后路基具備一定的穩(wěn)定性，以控制路橋間的沉降差在合理范圍之內(nèi)。反之，橋頭搭板將失去作用。

2.2 填筑粗粒配料

高速鐵路路橋過渡段填筑粗粒料如：碎石、砂石土等，是鐵路系統(tǒng)減少路橋沉降的有效處理方法。雖然橋頭鋪設(shè)了搭板，但是仍然要在搭板下方填筑粗粒土，最大限度的減少搭板坡度的變化，預防跳車問題。橋頭路基使用粗粒配料的主要作用是減少路堤壓縮性。但是在施工過程中，如果優(yōu)質(zhì)配料沒有進行充分的壓實工作，同樣會出現(xiàn)沉降差，導致過渡段發(fā)揮不了作用。因此，高速鐵路在施工過程中一定要按照施工規(guī)范要求對粗粒級配料進行壓實，并按照規(guī)定標準進行檢測。

2.3 加筋土路基結(jié)構(gòu)

試驗表明，利用加筋土路基結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮以下作用：一方面能夠有效減少橋北路基的沉降問題。另一方面能夠?qū)蚺_和橋背土路基交接處的臺階式沉降變?yōu)檫B續(xù)的斜坡沉降。通常情況下，我們普遍認為連續(xù)式斜坡沉降范圍在4—5公分以內(nèi)時，對剛性路面的影響不會很大，能夠消除跳車問題。

3 沉降觀測

影響高速鐵路路基沉降因素眾多，尤其是地基受到荷載的作用，沉降的大小會隨著時間的推移而發(fā)展。大多情況下，沉降的數(shù)值變化通過土體固結(jié)原理進行分析計算，但是計算精度受到多方面的影響，結(jié)果往往是一個估算值。因此，早期設(shè)計階段沉降變形的計算精度不能控制無碴軌道竣工后的沉降，國內(nèi)外現(xiàn)在都憑借系統(tǒng)的沉降觀測獲取實際測量數(shù)據(jù)來進行分析，預估計算較為準確的沉降值。施工過程中，利用系統(tǒng)沉降變形動態(tài)觀測，對測量得到的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)、科學分析，評價地基完成沉降時間，可以有效調(diào)整和驗證早期設(shè)計的準確性，并采取相應的措施，保證線下基礎(chǔ)達到預期的沉降控制要求，并推算出較為準確的最終沉降量和工后沉降。

通常情況下，路基段的沉降變形觀測面選擇應根據(jù)地基壓縮層的厚度、地表坡度和路基高度等因素確定。在觀測過程中，所有進行沉降觀測的工作人員必須經(jīng)過崗前培訓才可上崗，使用的儀器設(shè)備每三個月檢查一次，并做出詳細記錄。每次測量應使用同一儀器、固定觀測人員，采用相同的觀測方法和觀測路線，在基本相同的環(huán)境和條件下開展工作。

3 結(jié)束語

綜上所述，高速鐵路路橋過渡段沉降的施工控制工作是一項復雜的系統(tǒng)工程，必須要嚴格保證過渡段的施工質(zhì)量，消除橋頭跳車問題，保證高鐵列車運行的安全性與舒適性，以推進我國高速鐵路的快速發(fā)展。

【參考文獻】

[1]梁波，羅強，曹新文，蔡英.土工合成材料用于減少高速鐵路橋路過渡段沉降的試驗研究[J].路基工程，1998（03）.

[2]蔡成標，翟婉明，趙鐵軍，田利民，王志朋.列車通過路橋過渡段時的動力作用研究[J].交通運輸工程學報，2001（01）.

[3]律文田，王永和.秦沈客運專線路橋過渡段路基動應力測試分析[J].巖石力學與工程學報，2004（03）.

[責任編輯：王偉平]