铁路路桥过渡段不均匀沉降的原因及防控措施

王立军

摘要：铁路运行速度在不断的加快,对铁路施工技术要求也相应的提高，以满足旅客乘车舒适度，铁路施工中存在桥涵与路基的过渡段连接，而过渡段不均匀沉降是影响列车运行快速和稳定的重要因素。因此，分析造成过渡段不均匀沉降的原因并加以有效控制、消除或降低路基不均匀沉降，成为了摆在我们面前的一道重要课题。本文结合施工实例，介绍了铁路路桥过渡段产生不均匀沉降的原因及具体的防控措施等。

关键词：路桥;过渡段;沉降;防控

Abstract: The incessantly acceleration of railway running speed required the corresponding higher requirements of ailway construction technical technologies to meet the passengers'' comfort. There exists roadbed and bridge transition section connection in railway construction, and the uneven settlement in transition section is the important factor that influences the train fast and stability running. Thus, it is an important task we are facing to analyse the causes of the uneven settlement in transition section and conduct effective control, eliminate or reducing measures. Combining with the construction examples, this paper introduces causes of the uneven settlement in transition section and the specific measures of prevention and control.

Keywords: bridge; the transition section; settlement; prevention and control

中图分类号: F530.3文献标识码：A文章编号：

一、研究桥涵过渡段的重要性

由于铁路桥台与路基本身所用材料不同，决定了路桥的竖向位移、塑性变形以及对外部环境改变而产生的相应的差异，桥台要比路堤小得多。对于两者的差异如何减小或是平顺衔接就要通过过渡段的承接作用，而过渡段的填料很重要，必须介于路基和桥台施工材料强度之间才能起到承接作用，所以选用级配碎石这种具有强度高且存在一定压缩性的填筑材料。

铁路为消除刚性桥涵与柔性路基的沉降变形差及两者的悬殊刚度差异，保证列车高速平稳舒适运行，在路基与桥涵连接处一定长度范围内设置路桥过渡段。过渡段选用填筑材料为级配碎石，级配碎石强度高、变形小、材料性能可靠、易控制，可使线路的刚度逐渐变化，并最大限度地减小路基与桥涵之间的沉降差，实现路基与桥涵的平稳过渡。

桥桥过渡段由五个原因容易造成不均匀沉降。首先是路基与桥的结构差异，其次软基处理方法的差异、过渡段填料压缩变形、施工技术原因和雨水的侵蚀作用。因为在受到列车荷载影响较大的范围内线路结构抵抗变形能力差异，即轨道综合模量平顺过渡的问题（舒适度问题）；刚性桥台与土工结构的柔性路基间工后沉降差引起轨面弯折的限值问题。

过渡段的不均匀沉降的危害性，首先对施工单位及建设单位带来质量隐患，违反设计及施工规范要求。其次对交付以后的运营单位的日常维修带来一定的麻烦，增加了维修的费用，成本的二次投入。直到列车通过时，出现跳车现象，乘客会有明显的颠簸感，货车容易商品损坏，严重时甚至会导致列车出轨、倾覆，造成行车事故。给国家带来财产损失，给人民带来生命危险，使得和谐社会不够和谐。

二、桥涵过渡段产生不均匀沉降的原因分析

北同蒲增四线跨大运高速公路特大桥15-32m预应力混凝土梁 1-96m钢桁梁 32-32m预应力混凝土梁桥，该桥线间距4.53-4.40m，位于5.8‰、0‰、-6‰坡道及及R=3500m的曲线上，本桥除第16孔梁采用铰轴滑板钢支座外，余均采用双曲面铸钢支座，设护轮轨，双线T形桥台、双线圆端形实体桥墩，钻孔桩基础，每个台有直径1.25m钻孔桩16根，每个墩有直径1.00m钻孔桩8根。桥址处地质大部分为粘土及粉质粘土，本桥钻孔桩基础15#、16#、30#、31#、32#、33#、34#、39#、40#墩按柱桩设计，施工时要确保嵌入基岩深度不小于1米，其余均按摩擦桩设计，地震基本烈度7度，冻结深度1.57m。地下水位较浅，夏季降水集中，有流水，最冷月平均气温-10℃，两座桥台与路基过渡段采用级配碎石填筑，对于该工程工期紧、任务重，质量标准高，为保证工程质量，路桥过渡段的变形控制必须解决两个问题：即严格控制过渡段内路基的工后沉降量;将路桥交界处的错落式沉降变成连续的斜坡式沉降。

以往路桥过渡段施工，主要存在以下问题:台背后一般采用填筑渗水料，而涵洞两侧只填筑路堤填料；桥涵基坑未作处理，填料也未作要求；机械碾压不到的部位只用人工回填。造成过渡段沉降不均匀，主要有以下四方面原因：其一，路基与桥的结构差异，一个是弹性结构，一个是刚性结构，存在体系转换问题。其二， 软基处理方法的差异，路基采用水泥搅拌桩，桥采用钻孔桩，沉降系数不一致。其三，过渡段填料压缩变形，填料的质量、施工时间都会影响。其四，施工技术存在的原因。施工质量、施工方法、施工工艺，实验参数的选定都是重要原因

三、桥涵过渡段不均匀沉降的防控措施

针对如上所述产生不均匀沉降，即路基与桥的结构差异、软基处理方法的差异、过渡段填料压缩变形、施工技术的原因和雨水的侵蚀的原因，采用如下四个方面措施进行防控。

1、路基与桥结构差异的防控

从过渡段的地质环境、处理方法、填料选择、压实标准、质量检测上采取措施，最大限度减少两者之间的塑性变形差，实现平稳过渡。

2、软基处理方法的差异的防控

在桥台处设置搅拌桩过渡段，并在搅拌桩过渡段末端与路基交接处设置土工织物砂垫层，以协调变形。

3、过渡段填料压缩变形的防控

路桥过渡段路堤填料的选择实施，采用各种土壤作对比试验，并做好填筑前的准备工作。选取试验段进行填筑压实试验，并综合经济因素，确定填筑工艺参数，制定施工方案。北同蒲四线新建铁路桥涵过渡段施工中采取了以下措施：用经机械拌合后的级配碎石作填料。过渡段级配碎石是由0.5cm、1-2cm、2-4cm等按照试验确定比例的级配，材质为玄武岩，材质坚硬。这种填料便于高密度压实，承载力强度介于混凝土与普通填土之间，能够确保过渡段强度循序渐进的变化，实现平稳过渡

4、施工技术的防控

①施工质量控制过程及级配碎石材质要求及配比

认真进行级配碎石试验段施工,真实详尽记录相关数据。通过填筑压实试验与质量检测试验并客观分析试验数据。通过对比不同碾压遍数、速度、分层厚度等施工要素对填筑压实效果的影响，并综合经济因素，确定填筑工艺参数，制定施工方案，由监理审批，然后再进行大面积施工。采用三区“六流程”施工法,分别为拌合、 运输、 摊铺、 碾压、检测试验、修整养护，使得各工序衔接更流畅，加快施工进度。

过渡段级配碎石由0.5cm、1-2cm、2-4cm等按照试验确定比例的级配，材质为玄武岩，材质坚硬。这种填料便于高密度压实，承载力强度介于混凝土与普通填土之间，能够确保过渡段强度循序渐进的变化，实现平稳过渡。

按照设计规定，拌制后的级配碎石标准：方孔筛边长分为 0.075mm 、0.1mm、 0.5mm、 1.7mm、7.1mm、 16mm、25mm、45mm这8个等级，过筛质量百分率 0-7、0-11、7-32、18-46、41-75、67-91、82-100、100。并要求过筛百分率满足相关要求：

②级配碎石拌和、运输、摊铺、碾压

采用水泥稳定土拌和设备拌和，整个进料拌和出料过程为连续作业，基本为机械化操作。级配碎石成品经成口料仓放料门出来后，直接卸入运输车车斗内。在涵背或台背后用油漆划好分层填筑压实厚度控制线并标注级配填筑宽度。同时，根据设计要求，在过渡段级配碎石两侧填筑包边土，在涵背和台背后填筑防水层保护层（细粒土）。大型压路机不能直接碾压到位的地方，用YS1.5型小型压路机进行分层填筑碾压。过渡段摊铺长度按下式确定：L=2H+A,式中L--过渡段长度（m）,H--台后路堤高度（m）,A--常数，路桥过渡段取3m；路涵过渡段取2m

级配碎石的施工含水量是控制能否碾压密实的关键。根据实际碾压效果经验总结，施工碾压含水量在4.5%～5.5%时，最易达到压实标准。对大型压路机能直接碾压至位的地方，一般碾压4～6遍即可；用小型压路机碾压的部位，一般要8～10遍才能达到压实标准。

基床表层0.6m厚的级配碎石分两层施工。第一层填筑厚度按35cm，用平地机进行摊铺；第二层填筑厚度按25cm，用摊铺机摊铺。分层摊铺好后用2t的重型压路机进行碾压。碾压时，先静压，后振动压，遵循先轻后重、先慢后快的原则。路基两外侧边线需用人工进行修整顺接，左、右半幅衔接处也需人工进行修整补平。

③压路机不得在未经压实的区域内调头和转弯，因未经压实的级配碎石表层容易出现扰动和位移，同时因级配碎石中加入水泥，过多振动碾压反而容易松散离析压不实。过渡段填筑过程中，试验人员现场应确认颗粒级配、含水量的均匀性及水泥掺合量，及时抽样检查，并将信息反馈给拌合站，以便对配料配合比作出相应调整，只有掌握好各项指标，把握监控好各个环节，才能确保施工质量。每层级配碎石碾压完毕后，不应立即就做压实度、Evd、K30的检测，通过现场实践表明，级配碎石加入水泥还未达到初凝，使骨料颗粒间相互滑动或拌合掺水造成级配碎石表面含水率较大，会影响Evd、K30的检测,当前层碾压完毕后，应等待10～12h，表面板结形成后，再进行压实度检测。对已填筑的过渡段级配碎石应进行洒水养生和保护，可以更好地提高级配碎石的强度和加快级配碎石的板结,设置警示标志，严禁重型车辆驶入和碾压。级配碎石施工技术及控制都已在北同蒲增四线上进行了实施，并得到了进一步的实践，经检测，已填筑完毕的级配碎石段其平整度、横坡、标高、压实指标及工后沉降均符合设计要求。

四、结语

北同蒲四线工程中软土路桥路过渡段的施工实践说明，软土路桥过渡段采用级配碎石+5%水泥是可行的，过渡段设置形式采用斜坡式，施工方便，易控制，施工过程中加强施工质量控制，使过渡段与路基沉降渐变进行，避免了不均匀沉降，保证路基面平顺，实现线路沉降的连续性，使过渡段起到了过渡的作用，保证了列车行驶的稳定、舒适。

参考文献:

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