高速铁路路基与桥梁过渡段问题的研究

毛 爽

中铁三局集团第二工程有限公司

高速铁路路基与桥梁过渡段问题的研究

毛 爽

中铁三局集团第二工程有限公司

列车保持高速、安全、平稳运行，要求线路提供一高平顺性和稳定的轨下基础，而路基的变形会直接反映在轨面上。因此，高速铁路对路基面变形控制严格，要求其在列车运动荷载作用下产生的变形不平顺控制在一定范围内，特别是线路竖向刚度有突变的桥台与路基过渡段处。为了控制路桥过渡段处线路的轨面弯折变形，满足列车高速运行的要求，《京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定》、《时速200km新建铁路线桥隧站设计暂行规定》都要求桥台后需设置一定长度的过渡段，本文针对此内容进行了简要阐述。

高速铁路；路基；过渡段

1 过渡段设置的重要性

铁路路基与桥梁刚度相差较大而引起轨道刚度的变化，从而设置过渡段来解决这个问题。因此最终解决刚度差异较大的措施就是要调整路基与桥梁两者之间的刚度，从而使得两者刚度达到相差不大效果。为此路基与桥梁过渡段的刚度调整最终是要在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖向刚度、增大轨道的竖向刚度；通过调整轨枕的长度和间距来提高轨道的刚度；通过增大轨排的抗弯模量来增加轨道的刚度；通过增加道床厚度来提高轨道的刚度。通过采取这些过渡段的刚度调整策略，可以通过加强路基结构来减少路基与桥台之间在刚度与沉降方面的差异，进而减少路桥间线路的不平顺。

2 路桥过渡段线路结构变形不一致的原因分析

2.1 地基条件问题

现在许多既有线路都是修筑在条件差并未经很好处理的软弱地基土上的。在软土地基上，路桥过渡段的路和桥的工后沉降量是不同的，因此在路桥过渡处必然有沉降差。路桥过渡段由于其结构的原因，桥头路基的填筑高度较大，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要大一些。地基土的性质及结构不同，所产生的沉降和沉降达到稳定所需要的时间也不同。对于粉质土地基和中、低压缩性的黏土地基，其全部完成沉降需要几年时间；对于高压缩性动土地基、饱和软黏土地基，则其全部完成沉降需要十几年甚至几十年时间。所以，地基工后沉降是地基造成桥头跳车的成因。

2.2 设计及施工问题

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，桥台后排水设计考虑不周，都将影响其施工质量。施工时对工期或工序安排不当，以至使路桥过渡区段的填土碾压工作安排在施工工期的尾部，被追赶工期，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。施工时对路桥过渡区段的回填料不按设计要求填筑，或采用不良填料，或碾压厚度超过要求，或压实度达不到设计要求，都将造成质量缺陷。施工时碾压器械配置欠佳，压实功率不够，不进行分层次质量检查，也会使压实质量达不到控制要求。

2.3 路基与桥台构差异问题

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。路桥过渡区段由于其刚性不同、自重不同、强度不同，在外力作用下又是应力集中的区域，因此是影响线路运营的薄弱环节。与桥墩相比，路桥过渡区段桥台的水平稳定性更处于不利位置。桥台前后由于荷载条件不同，桥台前没有荷载，桥台后有填土的水平土压力作用，使桥头受到较大水平推力。如设计和施工时没有相应措施，则往往会造成事故，如软基上出现的桥台移位、桩基剪断等。

3 完善高速铁路路基与桥梁过渡段技术控制

3.1 填料的选择

保证路桥过渡段的工后沉降控制在有效范围内，填料的选择至关重要。对一般地基土，应填筑强度高、变形小的级配粗粒料，这是世界各国高速铁路设计规范中推荐的方法。由于该材料性质可靠，易控制，只要分层厚度适度，在较高的压实标准下，容易密实，可减小路基本身的压缩性，能保证过渡段刚度和变形的均匀过渡，且工后不产生大的沉降。对软弱(土)地基，除对地基进行加固外，为减小填料本身的压缩性，减弱对地基的竖向加载作用及对桥台的水平压力，可选择轻型填料(矿渣、粉煤灰、聚苯乙烯泡沫塑料)。施工经验表明：使用轻型填料，能有效地降低工后沉降。

3.2 完善实际施工控制

可以说两种不同轨下基础轨道的连接处就存在过渡问题措施归纳起来可分为以下几类。

l)在轨道刚度较小一侧增大路基基床的垂向刚度，以减少路基的沉降。

此类处理方法主要是通过加强路基结构来减少路基与桥台间在刚度和沉降方面的差异。具体的处理方法有以下几种：(1)加筋土法。通过在过渡段路基填土中埋设一定数量的拉筋材料，形成加筋土路基结构以增加路基的强度、提高路基刚度、减少路基变形。(2)土质改性法。运用各种方法对过渡段的路基上进行土质改性以提高填土的强度、降低填土的压缩变形。(3)碎石填料法。使用强度高、变形小的碎石填料或EPS轻型材料、气泡混凝土填料乃至中空构造物等进行过渡段填筑。(4)过渡板法。在过渡范围内路基填土上现浇钢筋混泥土厚板，并使一端支撑在桥台上，利用钢筋混泥土厚板的抗弯刚度来增加轨道的刚度。

2)在轨道刚度较小一侧增大轨道的垂向刚度

此类处方法主要是通过增大轨道的垂向刚度来减小路桥轨道刚度的差异。具体的处理方法有以下几种：(1)变轨枕的长度和间距法。在过渡段范围内，通过使用逐步增长的超长轨枕并减小轨枕间距实现轨道刚度的逐渐过渡。(2)附加钢轨法。通过在行车的钢轨两侧增设钢轨，以增大轨排的抗弯刚度来增加轨道的刚度。

综上所述，本论文对轨道过渡段的研究还只是原理性和方法性的，对实际工程存在的各种各样的轨道过渡段结构，在不同的运营条件下(普通线路、提速线路、重载线路、高速线路)的动力特性及设计参数优化，还有待于在下阶段进行深入研究。

[1] 赵铁军. 高速铁路路基与桥梁过渡段问题的研究[D].辽宁工程技术大学，2004.

[2] 杨广庆，刘宪福，叶朝良. 高速铁路路基与桥梁过渡段技术措施分析[J]. 铁道标准设计，1999，Z1：40-41.

[3] 刘自明. 高速铁路路基与桥梁过渡段技术实践分析[J]. 交通世界(建养.机械)，2012，09：170-172.