框架橋頂進工程路橋過渡段的處理措施

萬迪偉

（江西省交通設計院，江西 南昌330002）

框架橋頂進工程路橋過渡段的處理措施

萬迪偉

（江西省交通設計院，江西 南昌330002）

目前，對既有線提速改造是我國鐵路發展的主要方向之一，提速改造在我國起步時間不長，有許多新技術和新問題需要解決，就既有線新建橋涵工程來說，路橋過渡段問題是確保線路平順的一個難題。結合膠濟線 K311+597框架橋頂進工程的施工，對路橋過渡段的關鍵問題進行了分析，提出了相應的工程處理措施。

提速改造地段；框架橋；路橋過渡段；處理措施

0 前 言

鐵路既有線提速改造是我國目前鐵路發展的主要方向之一，對緩解我國目前鐵路運輸緊張狀況，提高鐵路客、貨運輸效率，具有十分積極的意義，其不同于傳統的新建鐵路建設，又加上在我國起步較晚，尚無大量成功經驗可供借鑒。對既有鐵路的提速，其有關的技術要求和技術標準也相應提高。

膠濟線電化提速改造工程是繼京秦線之后，我國鐵路跨越式發展的又一條通過技改提速目標為時速200km的線路。目前，膠濟線電化改造工程正在緊張進行，因此，在既有膠濟線新建橋涵施工中，探討合理的施工技術，經濟、合理地進行施工是確保列車安全運行的基礎，也是滿足提速后列車的安全舒適運行的需要。

1 工程概況

膠濟線k311+597框架橋是為309國道改建穿越膠濟鐵路而設，設計2-13.5m兩孔連續框架下穿立交橋，公路與鐵路夾角71°，框架橋軸線長11.25m，每端設1.59m的懸臂，每側邊墻長度14.72m，框架頂板厚0.8m，底板厚1.2m，總高度7.9m。橋上為膠濟線上下行雙線鐵路，緩和曲線地段，線路坡度 I=+0.0054。設計活載：鐵路：JQS標準活載；公路：汽車－超 20級，掛車－120級。框架橋基底置于粉砂巖上，地基允許承載力[σ]=400kPa,框架設計基底應力 σ＝120kPa。該立交橋處既有線間距 4.1m，線間距預留電氣化提速改造條件為4.4m。施工時，采用縱挑橫抬法加固線路，頂法施工。該立交橋工程于2004年6月開工，2004年9月底竣工。

2 路橋過渡段對軌道平順性的影響

無論是既有線還是新建鐵路,都存在一個橋上軌道與土路基軌道如何相連接的問題。由于橋上和路基兩種類型軌道的軌下支承條件不同,其軌下基礎乃至軌道整體的剛度及其變形就不會相同, 一方面路橋結構的剛度差異極大，會引起軌道剛度的變化；另一方面，路橋結構的工后沉降也不一致，會導致軌面發生彎折變形。當高速列車從一種軌道駛向另一種軌道時,將會使得輪軌間的動力作用增大,導致軌道狀態惡化,影響行車的平穩性和安全性。如果軌道折角幅值變大,上述危害將更加強烈,并且隨行車速度的提高而加劇。

世界各國在發展高速鐵路技術的過程中，都非常關注過渡段的不平順問題。開展了不平順的產生機理及工程處理措施等方面的研究，討論了結構物的變形與行車安全舒適性的關系，并制定了有關的技術標準。有關研究[1]認為：

（1）、軌道折角效應顯著路橋過渡段軌道平順性狀態如何,對列車通過時的輪軌相互作用動力學性能的影響十分敏感。而且是折角幅值越大,其影響就越大。可見,折角起控制作用。

（2）、列車速度效應明顯列車快速通過路橋過渡段時,只要過渡段軌道處于平順狀態,則其各項動力學性能均很平穩,幾乎沒什么變化;然而,一旦出現軌道折角不平順,則其各項指標的速度效應將十分明顯,并且隨折角幅值的變大而劇增。可見,速度受制于折角。

（3）、路橋過渡段軌道折角容許限值通過仿真計算、綜合分析和性能評價認為,一般是車體垂向加速度和路基基床表面壓力兩項指標起重要作用。相應于最高速度,提出高速鐵路路橋過渡段軌道折角容許限值如下:當 V=160km/h時,α≤6‰；當V=250km/h時,α≤3‰；當V=350km/h時,α≤2‰ 。

3 路橋過渡段的處理原則和形式

軌道靜態不平順可以通過線路維修消除，但動態不平順就不那么容易消除了。因此，為了確保高速列車的運行安全和平穩舒適，在既有線提速建設中也必須考慮消除軌道結構與軌下基礎的剛度突變。由于框架橋是鋼筋混凝土整體結構，其綜合剛度基本上決定于混凝土的模量，其數量級高達105kg/cm2，而路基模量一般在102kg/cm2的數量級，相差千倍以上。不采取剛度過渡措施，顯然不能適應高速鐵路的運行要求。

根據鐵路線路的構造特點，路橋過渡段的處理措施可綜合考慮以下三種方法[2]：①在過渡段較軟一側，增大路基基床的豎向剛度值，減少路基結構物的工后沉降；②在過渡段較軟一側，增大軌道結構的豎向剛度；③在過渡段較硬一側，減少軌道結構的豎向剛度。

框架橋路橋過渡段不平順的實質原因是路橋間結構體系的突變。通過改進橋頭線路結構的形式，可顯著改善兩個對接的性質完全不同的線路結構體系在抗垂直變形能力方面的巨大差異。

為了使剛度突變地段的彎折角控制在較小范圍內，一般采用通過路基段剛度的辦法，即采用粗顆粒材料填筑過渡段。這種處理措施在工程中應用最廣泛，各國高速鐵路路基設計規范均推薦此方案。粗顆粒材料的厚度與路基面彈性變形的關系可采用 Boussinesq理論按雙層地基彎沉計算方法進行初步分析。計算結果表明，彎沉值隨地基變形模量的增大而減少，隨上層（級配碎石）厚度增加而降低。當級配碎石層厚度在60～80cm時，彎沉值在3～4mm之間。當碎石層厚度超過300cm時，彎沉值可控制在1.5mm以內。

上述分析說明，采取改變填料性質減少路基部分沉降，緩和路橋之間的動力不平順是可行的，但是有一定的限度。為了更好地減小不平順，采用搭板是可以采取的措施之一，但必須配合其它處理措施才能解決工后沉降引起的軌面彎折變形對行車的影響。另外，加筋土技術是一種比較成熟的現代土工加固技術，具有成本低、取材容易、布置靈活、施工簡便等優點，也可采用【1】。

4 框架橋路橋過渡段的施工情況

在既有線上將旅客列車的行車速度提高到200km/h，正確評價橋梁結構的適應性，采取什么樣的工程措施來保證高速行車條件下橋梁結構的安全性以及旅客列車的安全性和舒適性是至關重要的。一般來說，既有的整體性好的框構涵和涵洞能滿足提速要求。鑒于膠濟線 2005年即將建成200km/h的電氣化提速線，我們在該框架橋施工中，有目的的進行了路橋過渡段施工技術的探討，使用級配碎石夯填路橋過渡段。具體施工情況為：

框架橋頂進就位后，立即組織夯填級配碎石。首先對框架外側下部土體進行夯實；然后，參照《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定》，在框架外側框架頂標高線以下2.5～3.0m、長度不小于4.0m，寬度為框架邊墻長度范圍內夯填級配碎石。級配碎石采用膠濟線電化改造施工基床用級配碎石配合比進行配合，其壓實標準符合地基系數(K30)不小于150Mpa/m 和孔隙率(n)不大于20%的要求。

本框架橋主體工程現在已經竣工近三個月，施工經歷了高溫多雨季節，經線路養護部門的精心養護和觀測，線路路基工后沉降量為 3～5cm，小于橋臺臺后過渡段路基工后沉降不應大于8cm的規定，且明顯小于未用級配碎石處理框架橋工程工后沉降量的 2～4倍。經數次軌檢車檢測均未發生3級振幅，線路平順度較好【1-2】。

5 結論

在保證行車安全的前提下，尋求經濟、便捷、能達到相應提速目標橋涵標準規范要求的施工方案，是解決提速改造鐵路新建橋涵工程的主要原則，有些施工方法在理論上可行，但真正用于既有線上施工卻不一定可行，本文介紹的工程處理措施是根據有關膠濟線電化改造工程的施工和本框架橋的實踐提出的，其方案到底是否完全可行，是否經濟合理，還有待于進一步的跟蹤調查研究。

[1]王其昌，蔡成標,等.高速鐵路路橋過渡段軌道折角限值的分析[J].鐵道學報，1998，(6)：109～113.

[2]王其昌主編. 高速鐵路土木工程[M]. 成都：西南交通大學出版社，1999.

(責任編校：何俊華)

TU3

A

1673-2219（2010）08-0047-02

2010－03－20

萬迪偉（1978－），男，江西南昌人，工程師，主要研究方向為勘探設計。