淺談高速鐵路中的路橋過渡段

李玉才

1 概述

2011年3月14日國家統計局公布的“十一五”經濟社會發展成就系列報告顯示，截止到2010年年底，中國高鐵投入運營里程達8 358 km，高速鐵路運營里程高居世界第一。到2012年新建高速鐵路總規模將達到1.3萬km。2008年調整后的《中長期鐵路網規劃》確定了到2020年基本實現的中國鐵路網新格局——“四縱”“四橫”“三環”。鐵道主要由路基、橋梁、隧道、車站等工點類型組成，各工點間過渡段的平順與否直接關系到建成后鐵路的運營安全性、舒適性及耐久性，所以說過渡段的沉降及平順問題應格外重視，本文主要探討路橋過渡段的相關問題。

2 路橋過渡段的設置

1)鐵路路基。鐵路路基是經過開挖或填筑形成的直接支持軌道、滿足軌道鋪設和運營條件而修建的土工結構物，是鐵道工程的重要組成部分。它承受著軌道及機車車輛的靜荷載和動荷載，并將荷載向地基深處傳遞擴散，因此路基應具有足夠的強度和穩定性，應能抵抗自然因素的破壞而不至于產生有害變形［1］。

2)路橋過渡段的重要性。路橋過渡段是人工結構的剛性橋臺與土工結構的柔性路基的結合部位，存在其強度、剛度、變形、材料等方面的差異，在結構上是塑性變形和剛度的突變體。為了保證列車安全，舒適，高效運行，必須在路基和橋梁之間設置一定長度的過渡段，使軌道的綜合剛度逐漸變化，并最大限度地減少路橋過渡段的沉降差及其產生的軌面彎折。

3 無砟軌道路基與工后沉降

3.1 無砟軌道

高速鐵路的高度運行需要有電氣化機車及輔助設備作為技術支持，軌下構筑物的優劣與否更是軌面上的列車能否安全穩定、高效舒適運行的基礎。無砟軌道取代有砟軌道便是提升路基工作狀態的一個重大改進。無砟軌道道床結構采用鋼筋混凝土構件替代有砟軌道中具有軌道高低調整能力的道砟層，不具備軌道高低調整能力，《客運專線無砟軌道鐵路設計指南》(鐵建設涵［2005］754號文)規定:一般地段路基工后沉降不大于15 mm;路橋、路隧連接處造成的沉降差異造成的錯臺不大于5 mm;路橋、路隧過渡段或任意兩端路基沉降造成的折角應不大于1/1 000。我國地域廣、地質條件復雜多樣，這給高速鐵路無砟軌道路基沉降控制提出了更高的要求。針對不同的地質條件，應因地制宜的采用不同的工程措施。如挖除換填、CFG樁補強加固、鋼筋混凝土樁網結構、鋼筋混凝土樁板結構、強夯法進行地基處理措施［2］。

3.2 工后沉降

1)填料的壓縮變形。填料顆粒間存在孔隙，反復碾壓達標后，填料間的空隙會大大減小，但不可能完全消除。線路運營后在列車載荷和填料自重的雙重作用下產生壓縮固結沉降。基床表層在動荷載作用下的塑性累積變形也是路基工后沉降的原因之一。不同性質的填料產生的沉降大小亦不相同。在相同的壓實標準下，強度低、剛度小的填料產生的壓縮變形更大，因此，過渡段中應使用強度高、剛度大的優質填料，如級配碎石摻5%水泥。

2)雨水的侵蝕作用。列車自重及動荷載反復作用疊加路基填料的自重下沉，可能會在橋臺后的回填區域產生拉伸裂縫。排水設施不能完全消除雨水對路基的侵蝕作用，由于雨水的反復侵蝕作用，使路基的基床產生孔隙通道，水的滲流作用沖走填料中的細粒土，過渡段會出現較大的沉降變形甚至路基失穩。

4 路橋過渡段的設計

4.1 路橋過渡段的處理原則

根據鐵道線路的構造特點，路橋過渡段的處理措施可分為三大類，即:1)在過渡段較軟一側，增大路基基床的豎向剛度值，減小路基結構的沉降;2)在過渡段較軟一側，增大軌道結構的豎向剛度;3)在過渡段較硬一側，減小軌道結構的豎向剛度［3］。

4.2 路橋過渡段的基本設計

1)路堤與橋梁過渡段。橋臺臺尾路基為填方時，路橋過渡段一般采用如圖1所示的方案，并設置鋼筋混凝土搭板。在正梯形的水泥穩定級配碎石(摻加5%水泥)過渡段，再設置一段倒梯形的A組填料填筑的過渡段，過渡段總長度不小于4倍橋臺后路堤高度，并不小于20 m。過渡段范圍內的基床表層級配碎石摻加5%水泥。路橋過渡段級配碎石壓實標準:基床表層應滿足:K30≥190 MPa/m，Ev2≥120 MPa，Evd≥50 MPa，n＜18%;基床底層應滿足:K30≥150 MPa/m，Ev2≥100 MPa，Evd≥50 MPa，n＜28%。其中，K30為地基系數，MPa/m;Ev2為變形模量，MPa;Evd為動態變形模量，MPa;n為孔隙率。

2)路塹與橋梁過渡段。橋臺臺尾路基為軟質巖、強風化的硬質巖及土質路塹時，橋路過渡段采用混凝土與級配碎石漸變過渡，長度不小于20 m。在過渡段以外20 m范圍內的基床表層級配碎石摻加5%水泥。橋臺臺尾路基為硬質巖路塹時，橋臺基坑采取混凝土回填。挖方橋臺過渡段的設置方式見圖2。強風化硬質巖滿足各項巖土力學指標時不主張換填;軟質巖及土質路塹地段應換填，換填底部應分層鋪設土工格柵;后緣大于3 m高的陡坎直接開挖難度大，不宜施工，且更容易成為過渡段，一般采取臺階式開挖，橫斷面類型為路堤式路塹。

5 結語

高速鐵路路橋過渡段的科學設計與施工關系到列車的安全、高效與穩定運行，建立水平及垂直位移監測網是確保路基耐久性的必須措施，日常維護工作也是關鍵。

［1］ 楊廣慶，岳祖潤.路基工程［M］.北京:中國鐵道出版社，2006:62-63.

［2］ 安國棟.高速鐵路無砟軌道技術標準與質量控制［M］.北京:中國鐵道出版社，2009:101-108.

［3］ 鄭志勝.高速鐵路路橋過渡段沉降控制施工技術研究［D］.長沙:中南大學碩士學位論文，2009:8-10.

［4］ 洪 斌.路橋過渡段車輛動荷載分析［J］.山西建筑，2010，36(1):300-301.