鐵路路橋過渡段技術措施分析

周 楊

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司)

1 概 述

采用填料填筑的路基剛度較小，屬于柔性結構，橋梁剛度較大，屬于剛性結構，在荷載作用下，兩者沉降變形不同，引起連接處軌面變形不一致而發生彎折。各國路橋連接處采用不同的方式處理:日本是在路基與橋梁連接處設置碎石填筑段;德國是加寬路基與橋梁連接處路基的寬度，道碴厚度沿橋梁至路基方向逐漸遞減，使線路剛度逐漸變化;法國是在路基與橋梁連接處設置過渡橋臺等。我國早期鐵路大多未進行路橋過渡段的設計，路橋連接處病害較嚴重，主要體現為路基下沉、橋臺后的路基道碴下陷，有的道碴囊深度達2 ～3 m，需要靠鐵路工務部門頻繁的線路養護維修來維持線路的平順性。

在路基與橋梁之間應設置一定長度的過渡段，使路橋間剛度逐漸變化，減少沉降差，減緩線路結構物的變形，保證列車的安全運行。

2 路橋過渡段軌面不平順的成因

路橋過渡段軌面不平順的原因可分為兩種情況:一種由于路堤與橋臺的剛度差異懸殊。路基由松散填料填筑，剛度小，沉降大，橋臺采用鋼筋混凝土結構，剛度大，幾乎無沉降，荷載作用下，連接處產生臺階式沉降差，使軌道產生折線型變形，造成軌面不平順;二是由于路基填料壓實度較低，強度不足，在列車動力荷載作用下，橋臺后路堤發生變形，道碴陷入路基基床內，軌道結構發生U 型變形，造成軌面不平順。這兩種情況有時單獨存在，有時同時存在，路橋沉降差異引起軌面不平順較為常見。

3 路橋過渡段的變形控制措施

控制過渡段的變形不一致需解決三個問題:(1)將路橋連接處臺階式沉降差變為連續漸變直線式。采用加強路堤結構剛度或在路橋連接處設置鋼筋混凝土過渡板，使橋梁—路基的結構剛度逐漸變小。(2)減小橋臺處軌面彎折變形，在橋梁一側設置軌下、枕下、碴底橡膠墊塊。(3)嚴格控制過渡段的軌面U 型變形，加強道床結構和路基壓實標準，在道床與路基基床間設置隔斷，防止道碴下陷至路基內。

4 路橋過渡段設置原則及過渡段長度

路橋過渡段設置原則是通過加強路基結構強度、提高豎向剛度、減小路基沉降、加大橋梁處軌道沉降，以漸變式沉降代替臺階式沉降。

根據壓縮沉降變形規律可知，路基沉降與填土高度關系密切，填土越高、路基的沉降越大，過渡段長度應根據填土高度設計，一般不小于20 m，通常設計采用下式:L=2(h－0.6)+A，式中:L為過渡段長度，m;h 為路堤高度，m;A 為常數，可取3 ～5 m。

5 過渡段的設置方式

(1)加強路堤結構強度

提高路橋過渡段路堤填料性能、采用級配較好的粗顆粒滲水填料填筑，可以提高路基的壓縮變形模量，減少沉降變形，降低工后沉降，提高路堤整體穩定性，有效的防止道碴下陷。通常選用級配較好的碎石、砂礫石、水泥石灰穩定砂石土等。這是各國鐵路設計規范中推薦的減少路橋間沉降差的處理方法。我國現多采用過渡段路基基床表層填料摻入5%的水泥，基床表層以下倒梯形部分分層填筑摻入3%水泥的級配碎石。由于材料工程性質較好、施工易控制，在較高的壓實標準下，能保證該部位剛度與變形的均勻過渡。

路堤填料中鋪設一定數量的加筋材料，通過加筋材料的咬合、嵌固和摩擦，增加路基抗剪強度，提高路堤剛度，減小路基變形。一般路堤填料中每隔0.5 ～1.0 m 鋪設一層雙向土工格柵等加筋材料，通過調整加筋材料的間距和位置，增強路堤整體性，將路橋過渡段的臺階式沉降變形變成漸變式直線沉降變形，達到使路橋過渡段平順的目的。

(2)提高填料壓實標準

壓實標準對路基強度和沉降變形影響較大，對路堤的填筑壓實和檢測標準必須進行嚴格規定，才能確保施工質量，一般要求過渡段的壓實系數≥0.95，地基系數K30≥150 MPa/m，動態變形模量Evd≥50 MPa。

(3)減輕路堤結構自重

路基壓縮沉降主要是由自重引起，且填料重力易引起地基沉降。為此，近年來研究發展采用輕型材料填筑路基的工藝方法。常用的輕型填料有聚苯乙烯泡沫塑料、泡沫水泥砂漿、粉煤灰等，這些填料都具有良好的力學強度，用以填筑路堤可顯著減小橋背路堤壓縮變形和地基的豎向荷載，減少地基沉降變形。

(4)在路基與橋梁間設置搭板

在路基與橋梁間設置鋼筋混凝土搭板，利用鋼筋混凝土搭板的高抗彎剛度均衡路基剛度，使路基—橋梁的剛度與變形產生同步漸變。早期在路基與橋梁連接處的路基填料上設置混凝土搭板，一端支撐于剛性基礎(橋臺)，另一端簡支于枕梁上，而在運營中常出現搭板下部填筑物發生脫空或不均勻沉降，加之路面車輛荷載的沖擊作用，造成橋頭搭板破壞甚至斷裂，給橋頭行車舒適性及安全性帶來不利影響。近年來，結合工程實踐提出深層混凝土搭板處治法，將混凝土搭板放置一定深度，用以改善橋頭路基的應力分布及變形。通過對Winkler 彈性地基梁一端固定另一端自由時梁底地基反力的理論分析及現場試驗研究得到，橋臺后搭板的設置，可使剛性橋臺與柔性路基間的剛度逐漸變化。深層搭板底部的地基反力是從固定端到自由端一平滑過渡的曲線，與剛度變化相匹配，且處治后路橋過渡段道路線形平順，橋頭沉降差較小，路基整體穩定。

6 結 語

(1)為減少路基與橋梁之間的沉降差異，在路橋連接處應設置過渡段。

(2)路橋過渡段設置原則是通過加強路基結構強度、提高豎向剛度、減小路基沉降、加大橋梁處軌道沉降，以漸變式沉降代替臺階式沉降。

(3)過渡段的設置方式主要為加強路堤結構強度、提高填料壓實標準、減輕路堤結構自重和在路基與橋梁間設置鋼筋混凝土搭板，其中采用級配較好的粗粒料填筑法為常用方法，深層混凝土搭板可使剛性橋臺與柔性路基間的剛度逐漸變化，有效處理過渡段差異沉降問題。

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