专题三：高速铁路路基与桥梁过渡段.doc

高速铁路路基与桥梁过渡段 一、设置过渡段的原因 铁路线路是由不同特点、性质迥异但又相互作用、相互依存、相互补充的构筑物（桥、隧、路基等）和轨道构成的。由于组成线路的结构物强度、刚度、变形、材料等方面的巨大差异，因此必然会引起轨道的不平顺。为了满足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。轨道的不平顺有静不平顺和动不平顺之分。静不平顺是指轮轨接触面不平顺，如钢轨轨面不平顺、不连续（接头、道岔）、车轮不圆顺等；动不平顺是指轨下基础弹性不均匀，如扣件失效、枕下支承失效、路基不均匀以及桥台与路基、路堤与路堑、路基与隧道等过渡段的弹性不均匀等。在路基与桥梁连接处，由于路基与桥梁刚度差别很大，一方面引起轨道刚度的变化，另一方面，路基与桥台的沉降也不一致，在桥路过渡点附近极易产生沉降差，导致轨面发生弯折。当列车高速通过时，必然会增加列车与线路的振动，引起列车与线路结构的相互作用力的增加（图3-17），影响线路结构的稳定，甚至危及行车安全。在路基与桥梁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，达到降低列车与线路的振动，减缓线路结构的变形，保证列车安全、平稳、舒适运行的目 道碴 路基 桥台 P P P x x (A) (B) 图3-17 轮轨作用力在路桥过渡段的分布 的。 二、路桥过渡段变形不一致的原因 路桥过渡段受到高速运行车辆动荷载的作用时，在桥头处往往会出现振动较大的跳车现象，这种现象在高速铁路或高速公路的路桥过渡区段都有可能出现。产生这种现象的主要原因有以下几个方面： 路基与桥梁结构的差异 由于路基与桥台本身所用材料的不同，决定了它们的竖向位移、塑性变形以及对外部环境改变的相应差异，桥台要比路堤小的多。路桥过渡段作为柔性路堤与刚性桥台的结合部位，在结构上是塑性变形和刚度的突变体（图3-18）。只有当柔性路堤的塑性变形相对为零或其值的大小所引起的轨面弯折（轨道不平顺）满足高速行车的要求时，才不会出现如图3-17所示的情况。而由散体材料组成的柔性路堤发生变形是不可避免的，因此，必须从过渡段的地基条件、软基的处理方法、填料选择、压实标准、质量检测上采取措施，以减少两者之间的塑性变形差，实现平稳过渡。 位置 位置 刚度 塑性变形 桥台 路基 桥台 路基 (a) 塑性变形 (b) 刚度 图3-18 过渡段塑性变形和刚度突变图 2.地基条件的差异 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，路桥过渡段的路基和桥梁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,地基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；对于高压缩性黏土地基、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。 3.桥台后路堤填料 桥台后路堤填料一般全是填土。由于施工的原因，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。即使施工时压实度全部达到了设计的要求，但因运营时路堤填土本身的自重和动荷载的作用，也将使路堤填土进一步压缩变形，使得路桥过渡处出现沉降差。 桥台前的防护工程由于受到水平土压力的作用，将产生一定的水平位移。这一水平位移将会导致路桥过渡处路堤出现沉降变形。 路桥过渡处常会产生细小的伸缩裂缝，经过地表水或雨水的渗透后，会使路堤填土出现病害，强度降低，产生沉降。或由于水的渗透流动带走填料中的细颗粒土，使得路桥过渡处出现沉降变形。 4.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，桥台后的排水设计考虑不周，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。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。 5.重桥轻路意识的影响 设计和施工中重桥轻路的意识是影响路桥过渡段施工质量的又一因素。目前在铁路建设工程中，特别是高速铁路将要建设的工程中，桥梁建设不仅工程规模大，投资多，而且有时还是保证线路正常通车的关键。从以往的施工过程看