淺析高速鐵路路橋過渡段沉降控制施工技術

李哲

【摘 要】近年來，我國高速鐵路覆蓋范圍和建設規模不斷增大，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，橋頭跳車現象時有發生，直接影響列車的安全性和舒適性是鐵路建設必須解決的關鍵問題。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計與施工至關重要。選取適當的填料、合理的施工工藝、科學的質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鍵。

【關鍵詞】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控制的必要性

鐵路在施工建設中，根據現場施工條件和周邊環境，不可避免的會有路橋過渡段，這一結構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構物都要和路基連接，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，就會出現跳車的問題，極大的降低了列車運行的穩定性和安全性。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，而這些優點都要取決于整個鐵路系統施工建設的質量優異，尤其要保證鐵路沿線的平整和平順。鐵路建設由不同特性的材料和結構物組成，它們之間相互作用、相互影響構成了平滑的鐵路線路。正是由于結構物的不同性質，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。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，導致在過渡點出現沉降差別，增加了列車和線路結構的作用力，影響線路運行的穩定性。所以，在橋梁和路基之間建設一定長度的過渡段，可以使沉降值逐漸平穩過渡，最大限度的減少沉降差，達到減少列車跳車的問題，延緩結構變形，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。上面的軌道部分結構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，結構松散，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，出現通車后沉降大的問題。據相關資料調查表明，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。其一側支在枕梁上面，另一側支在橋臺上。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計，枕梁按照彈性地基梁計算。橋頭搭板的鋪設，可以有效減緩橋臺和路基之間的剛度變化。但是因橋臺基礎與臺后土體施工后出現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。據相關調查表明，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定性，以控制路橋間的沉降差在合理范圍之內。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，是鐵路系統減少路橋沉降的有效處理方法。雖然橋頭鋪設了搭板，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，如果優質配料沒有進行充分的壓實工作，同樣會出現沉降差，導致過渡段發揮不了作用。因此，高速鐵路在施工過程中一定要按照施工規范要求對粗粒級配料進行壓實，并按照規定標準進行檢測。

2.3 加筋土路基結構

試驗表明，利用加筋土路基結構可以發揮以下作用：一方面能夠有效減少橋北路基的沉降問題。另一方面能夠將橋臺和橋背土路基交接處的臺階式沉降變為連續的斜坡沉降。通常情況下，我們普遍認為連續式斜坡沉降范圍在4—5公分以內時，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展。大多情況下，沉降的數值變化通過土體固結原理進行分析計算，但是計算精度受到多方面的影響，結果往往是一個估算值。因此，早期設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，國內外現在都憑借系統的沉降觀測獲取實際測量數據來進行分析，預估計算較為準確的沉降值。施工過程中，利用系統沉降變形動態觀測，對測量得到的數據進行系統、科學分析，評價地基完成沉降時間，可以有效調整和驗證早期設計的準確性，并采取相應的措施，保證線下基礎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過崗前培訓才可上崗，使用的儀器設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，在基本相同的環境和條件下開展工作。

3 結束語

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工程，必須要嚴格保證過渡段的施工質量，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]