铁路桥涵过渡段路基病害原因分析与整治措施

张斌

摘要：针对我段管内桥涵过渡段路基病害，从多个方面分析病害成因，根据不同原因，制定整治方案。

关键词：路基 病害 成因 方案

铁路安全性、可靠性、舒适性的发展需求对铁路系统的各个方面都提出了更高的要求。特别是对铁路线路而言，其稳定性与平顺性是保障铁路运营必不可少的条件之一。为了使列车平稳舒适且不间断地运行，必须将其不平顺控制在一定范围之内。路基与桥台连接处是线路病害多发地段，且整治困难。因此，在路基与桥台之间设置一定长度的过渡段，可使轨道的刚度逐渐变化，并最大限度地减少路基与桥梁之间的沉降差，减缓线路结构的变形，达到列车安全、平稳、舒适运行的目的。本文对路桥过渡段病害进行成因分析，并总结了相应的施工措施。

一、桥头病害的原因

（一）地基条件

路桥过渡段的路和桥的工后沉降量是不同的，在路基过渡处必然有沉降差。由于结构要求，桥头路基填筑高度较大，产生的基础应力也较高，因此在路桥过渡段产生的沉降较其他路段大些。由于地基上的性质及结构的不同，产生的沉降和沉降达到的稳定所需要的时间是不同的，所以地基工后沉降是地基造成桥头病害的成因。

（二）桥台后填料的影响

桥台后路堤填料一般用的全是填土。由于施工原因，往往作业面相对狭小，碾压质量不易控制，其压实度达不到设计要求。即使是施工时压实度全部达到设计要求，而在运营时路堤填土本身的自重和动荷载的作用，都将使路堤填土进一步压缩变形。这种变形使得路桥过渡处出现沉降差。

（三）设计及施工

以往在设计中没有把路桥过渡段作为一种结构物来考虑，没有较为合理的设计要求。设计时对路桥过渡区段的施工碾压过程考虑不周，对填料的要求不严格，桥台后排水设计不周，这些因素将影响其施工质量。施工时对工期和工序安排不当，以致使路桥过渡区段的填土碾压工作安排在施工工期的尾部，被迫赶工期，不能够很好地控制填土压实质量，使得填土本身出现沉降变形。

（四）重桥轻路意识的影响

设计及施工中重桥轻路的意识是影响路桥过渡区段施工质量的又一因素。从以往的施工过程看，往往是路桥分家，重桥轻路。在施工中路桥过渡区段又是质量控制的薄弱环节，往往在铺轨架桥，或正常运营一段时间后路桥过渡区段的问题才逐步显现出来。

（五）路基与桥台结构差异的影响

桥台一般是刚性的，而路基则是柔性的。由于这两种结构的差异，在路桥过渡区段内，当受到动荷载作用时，在刚柔之间必然存在着沉降差。

二、主要处理方法

（一）路桥过渡段不平顺的处理原则

路桥过渡段的处理应解决两方面问题：一方面要提高上部线路结构抵抗荷载变形的能力，即控制轨道综合模量的平顺过渡和多次重复荷载作用下累计的不均匀沉降；另一方面是刚性桥台与路基的工后沉降差所引起的轨面弯折变形的问题。这两方面都对列车运行产生影响，但原因不同，影响程度也不一样，必须区别对待，有针对性地进行处理，才能达到较好的效果。

（二）路桥过渡段的技术处理措施

1.加筋土法

在过渡段路堤填土（必要时也可包括路基）中埋设一定数量的钢筋及土工合成材料，形成加筋土路堤结构。加筋土既能增加路基强度，也能大幅度提高路基刚度，从而达到减小路基变形的目的。施工时可根据设计确定的过渡段长度与路堤和桥台刚度的差值来调整钢筋材料的布置间距和位置，使路桥过渡段轨道下部结构的刚度变化平缓，达到提高路桥间轨道平顺的目的。使用这种方法，可使路桥分界处的台阶式跳跃沉降变成连续的斜坡式沉降。

2.碎石类材料填筑法

使用强度高、变形小的优质材料（如碎石类填料）进行过渡段的填筑。该法是最常用的一种处理措施，几乎在各国的铁路设计规范中均推荐此方案。该方案的设计意图明确，材料性质可靠、易控制，刚度与变形均匀过渡。可能存在的问题是桥台背窄小空间的压实质量不易得到保证，相对较重的质量引起地基的沉降也较大。使用轻型力学性能较好的材料（如人工气泡混合土等）填筑路桥过渡段是近年来国内外研究、开发和应用的一种减轻结构物自重的工艺方法。该法可显著减少桥台背填料自身的压缩变形、对地基的竖向加载作用及对桥台结构的水平压力，使填土对地基变形的影响减小，并可与地基处理进行综合考虑，降低地基处理的费用、减小地基处理的范围和缩短施工工期。

3.过渡板法

这种方法是在路桥过渡段范围内的路基填土上现浇一块钢筋混凝土厚板，将其一端支撑在刚性基础上，另一端可简支于枕梁上。过渡板可水平放置，也可倾斜布置。利用钢筋混凝土厚板的抗弯模量来增加轨道刚度，从而达到减小桥台与路堤的刚度匹配和竖向不均匀沉降的目的。使用这种方法有利于轨道刚度的均匀过渡，但不能减少路堤及路基沉降，必须配以其他措施才能有效控制由此引起的轨面弯折变形。另外，由于列车速度快、荷载大，过渡板的设计必须有足够的长度和厚度，以免在使用过程中折断而不利于更换。

4.增加路基侧轨道竖向刚度法

这种方法是通过提高轨道的竖向刚度来减缓路桥过渡段钢轨刚度的变化率，但不能解决由于路桥间沉降差引起的轨面弯折问题。具体处理时可通过调整轨枕长度和间距来提高轨道刚度，即在过渡段范围内，使用逐步增长的超长轨枕和减小轨枕间距来实现轨道刚度的逐步过渡；也可通过增大轨排抗弯模量来增加轨道刚度，比如在过渡范围内，在基本轨内外侧增加类似于护轮轨的纵向钢轨，以增加轨道纵向刚度；还可通过加厚道床来提高轨道刚度，即在过渡段范围内逐渐增加道床厚度，使轨道刚度逐步变化。还可以选择在过渡段较软一侧，增大轨道的竖向刚度。

三、结语

在路桥过渡段的处理中，问题复杂，影响因素众多，在制订过渡段处理方案时，必须针对不同的影响因素和产生的原因，采取不同的加固方法，有的放矢地进行处理。在阅读大量参考文献的过程中，发现虽然对路桥过渡段的研究时间久，工作量大，但仍然存在很多问题： 1）德国、法国一般不采用加筋土的过渡段结构形式，秦沈线施工中由于受耳墙式桥台的影响，加筋土碾压困难，难以充分发挥土工格栅的作用，取消土工格栅的处理方法。因此，在过渡段的应用有待进一步研究；2）很多研究都说明可以借鉴日本经验，通过调整桥梁一侧的轨道刚度来降低沉降差异，但均没有说明具体的方法。结合我段实际情况，针对路桥过渡段病害成因进行整治。