浅析高速铁路路桥过渡段沉降控制施工技术

李哲

【摘 要】近年来，我国高速铁路覆盖范围和建设规模不断增大，为人们的日常出行带来了极大的便利。高速铁路建成通车后，桥头跳车现象时有发生，直接影响列车的安全性和舒适性是铁路建设必须解决的关键问题。探究其原因主要是路桥过渡段的柔性和刚性差异造成的沉降所致，所以高速铁路路桥过渡段的设计与施工至关重要。选取适当的填料、合理的施工工艺、科学的质量检测方法和沉降观测方式等，均是路桥过渡段沉降控制的关键。

【关键词】高速铁路；路桥过渡段；沉降；控制

1 高铁路桥过渡段施工技术控制的必要性

铁路在施工建设中，根据现场施工条件和周边环境，不可避免的会有路桥过渡段，这一结构除了具备路基的全部特性外，还有其自身的特点。由于组成过渡段铁路路线的横向结构物都要和路基连接，会有强度、刚度以及材料方面的差别，那么就会出现差异沉降，这就必然导致铁路轨道的不平整。列车通过该路段时，就会出现跳车的问题，极大的降低了列车运行的稳定性和安全性。正是由于铁路线路过渡段的沉降问题，导致路面在台背回填土的地方会出现沉陷和开裂。我国高速铁路运行必须以安全、舒适和高效为前提，而这些优点都要取决于整个铁路系统施工建设的质量优异，尤其要保证铁路沿线的平整和平顺。铁路建设由不同特性的材料和结构物组成，它们之间相互作用、相互影响构成了平滑的铁路线路。正是由于结构物的不同性质，使得它们之间存在刚度、强度以及弹性变形方面的差异。在铁路建设施工过程中，为了充分保证高铁列车运行的安全、舒适，我们必须将铁路的不平整问题控制在合理的范围内。一般情况下，我们将列车轨道的不平整分为静不平整和动不平整。前者主要指列车轮轨接触面的不平整，例如：钢轨不平整、列车轮子不圆等。后者主要指列车轨道基础的弹性不均匀，例如枕下支撑失效、路基桥台不均匀、隧道路基不均匀等。桥梁和路基连接处，通常会由于桥和路基沉降的不一致，导致在过渡点出现沉降差别，增加了列车和线路结构的作用力，影响线路运行的稳定性。所以，在桥梁和路基之间建设一定长度的过渡段，可以使沉降值逐渐平稳过渡，最大限度的减少沉降差，达到减少列车跳车的问题，延缓结构变形，从而保障高铁列车运行的安全性和舒适性。但是如何控制过渡段施工，采用何种方式处理过渡段，是我们研究的重点与难点。

2 路桥过渡段处理方法

高铁铁路线路主要由上面的轨道部分和下面的路基、桥梁和隧道等组成。上面的轨道部分结构又分别由不同的力学特性材料如：钢轨、枕和扣件等组成，弹性大多比较好，阻尼大，结构松散，由种种原因引起的轨道变形可以通过捣固工作修复，所以我国铁路早期对路桥过渡段的重视程度不够。在铁路施工建设中，路桥过渡段的位置特殊，常常影响桥台后的填料压实不够，出现通车后沉降大的问题。据相关资料调查表明，我国铁路路桥过渡段的病害问题仍然存在，反复的维修使得铁路线路桥台后的路基道碴囊深度在2—3m，纵向延伸10—30m，严重影响了列车运行的安全性和舒适性。

2.1 桥头设搭板和枕梁

上置式钢筋混凝土搭板是搭板立面布置的主要形式。其一侧支在枕梁上面，另一侧支在桥台上。搭板不仅可以水平放，还可以倾斜放。搭板的厚度只要符合设计要求就可以，既可均匀也可渐变。通常情况下，搭板应按照简支板设计，枕梁按照弹性地基梁计算。桥头搭板的铺设，可以有效减缓桥台和路基之间的刚度变化。但是因桥台基础与台后土体施工后出现的沉降差也将导致桥头搭板的坡度变化，影响列车通行的舒适性。据相关调查表明，如果桥头搭板的坡度变化大于6%时，就会严重影响列车运行的安全性。因此，有效解决桥头跳车问题除减缓路面刚度变化以外，还应保证台后路基具备一定的稳定性，以控制路桥间的沉降差在合理范围之内。反之，桥头搭板将失去作用。

2.2 填筑粗粒配料

高速铁路路桥过渡段填筑粗粒料如：碎石、砂石土等，是铁路系统减少路桥沉降的有效处理方法。虽然桥头铺设了搭板，但是仍然要在搭板下方填筑粗粒土，最大限度的减少搭板坡度的变化，预防跳车问题。桥头路基使用粗粒配料的主要作用是减少路堤压缩性。但是在施工过程中，如果优质配料没有进行充分的压实工作，同样会出现沉降差，导致过渡段发挥不了作用。因此，高速铁路在施工过程中一定要按照施工规范要求对粗粒级配料进行压实，并按照规定标准进行检测。

2.3 加筋土路基结构

试验表明，利用加筋土路基结构可以发挥以下作用：一方面能够有效减少桥北路基的沉降问题。另一方面能够将桥台和桥背土路基交接处的台阶式沉降变为连续的斜坡沉降。通常情况下，我们普遍认为连续式斜坡沉降范围在4—5公分以内时，对刚性路面的影响不会很大，能够消除跳车问题。

3 沉降观测

影响高速铁路路基沉降因素众多，尤其是地基受到荷载的作用，沉降的大小会随着时间的推移而发展。大多情况下，沉降的数值变化通过土体固结原理进行分析计算，但是计算精度受到多方面的影响，结果往往是一个估算值。因此，早期设计阶段沉降变形的计算精度不能控制无碴轨道竣工后的沉降，国内外现在都凭借系统的沉降观测获取实际测量数据来进行分析，预估计算较为准确的沉降值。施工过程中，利用系统沉降变形动态观测，对测量得到的数据进行系统、科学分析，评价地基完成沉降时间，可以有效调整和验证早期设计的准确性，并采取相应的措施，保证线下基础达到预期的沉降控制要求，并推算出较为准确的最终沉降量和工后沉降。

通常情况下，路基段的沉降变形观测面选择应根据地基压缩层的厚度、地表坡度和路基高度等因素确定。在观测过程中，所有进行沉降观测的工作人员必须经过岗前培训才可上岗，使用的仪器设备每三个月检查一次，并做出详细记录。每次测量应使用同一仪器、固定观测人员，采用相同的观测方法和观测路线，在基本相同的环境和条件下开展工作。

3 结束语

综上所述，高速铁路路桥过渡段沉降的施工控制工作是一项复杂的系统工程，必须要严格保证过渡段的施工质量，消除桥头跳车问题，保证高铁列车运行的安全性与舒适性，以推进我国高速铁路的快速发展。

【参考文献】

[1]梁波，罗强，曹新文，蔡英.土工合成材料用于减少高速铁路桥路过渡段沉降的试验研究[J].路基工程，1998（03）.

[2]蔡成标，翟婉明，赵铁军，田利民，王志朋.列车通过路桥过渡段时的动力作用研究[J].交通运输工程学报，2001（01）.

[3]律文田，王永和.秦沈客运专线路桥过渡段路基动应力测试分析[J].岩石力学与工程学报，2004（03）.

[责任编辑：王伟平]