鐵路橋涵過渡段路基病害原因分析與整治措施

張斌

摘要：針對我段管內橋涵過渡段路基病害，從多個方面分析病害成因，根據不同原因，制定整治方案。

關鍵詞：路基 病害 成因 方案

鐵路安全性、可靠性、舒適性的發展需求對鐵路系統的各個方面都提出了更高的要求。特別是對鐵路線路而言，其穩定性與平順性是保障鐵路運營必不可少的條件之一。為了使列車平穩舒適且不間斷地運行，必須將其不平順控制在一定范圍之內。路基與橋臺連接處是線路病害多發地段，且整治困難。因此，在路基與橋臺之間設置一定長度的過渡段，可使軌道的剛度逐漸變化，并最大限度地減少路基與橋梁之間的沉降差，減緩線路結構的變形，達到列車安全、平穩、舒適運行的目的。本文對路橋過渡段病害進行成因分析，并總結了相應的施工措施。

一、橋頭病害的原因

（一）地基條件

路橋過渡段的路和橋的工后沉降量是不同的，在路基過渡處必然有沉降差。由于結構要求，橋頭路基填筑高度較大，產生的基礎應力也較高，因此在路橋過渡段產生的沉降較其他路段大些。由于地基上的性質及結構的不同，產生的沉降和沉降達到的穩定所需要的時間是不同的，所以地基工后沉降是地基造成橋頭病害的成因。

（二）橋臺后填料的影響

橋臺后路堤填料一般用的全是填土。由于施工原因，往往作業面相對狹小，碾壓質量不易控制，其壓實度達不到設計要求。即使是施工時壓實度全部達到設計要求，而在運營時路堤填土本身的自重和動荷載的作用，都將使路堤填土進一步壓縮變形。這種變形使得路橋過渡處出現沉降差。

（三）設計及施工

以往在設計中沒有把路橋過渡段作為一種結構物來考慮，沒有較為合理的設計要求。設計時對路橋過渡區段的施工碾壓過程考慮不周，對填料的要求不嚴格，橋臺后排水設計不周，這些因素將影響其施工質量。施工時對工期和工序安排不當，以致使路橋過渡區段的填土碾壓工作安排在施工工期的尾部，被迫趕工期，不能夠很好地控制填土壓實質量，使得填土本身出現沉降變形。

（四）重橋輕路意識的影響

設計及施工中重橋輕路的意識是影響路橋過渡區段施工質量的又一因素。從以往的施工過程看，往往是路橋分家，重橋輕路。在施工中路橋過渡區段又是質量控制的薄弱環節，往往在鋪軌架橋，或正常運營一段時間后路橋過渡區段的問題才逐步顯現出來。

（五）路基與橋臺結構差異的影響

橋臺一般是剛性的，而路基則是柔性的。由于這兩種結構的差異，在路橋過渡區段內，當受到動荷載作用時，在剛柔之間必然存在著沉降差。

二、主要處理方法

（一）路橋過渡段不平順的處理原則

路橋過渡段的處理應解決兩方面問題：一方面要提高上部線路結構抵抗荷載變形的能力，即控制軌道綜合模量的平順過渡和多次重復荷載作用下累計的不均勻沉降；另一方面是剛性橋臺與路基的工后沉降差所引起的軌面彎折變形的問題。這兩方面都對列車運行產生影響，但原因不同，影響程度也不一樣，必須區別對待，有針對性地進行處理，才能達到較好的效果。

（二）路橋過渡段的技術處理措施

1.加筋土法

在過渡段路堤填土（必要時也可包括路基）中埋設一定數量的鋼筋及土工合成材料，形成加筋土路堤結構。加筋土既能增加路基強度，也能大幅度提高路基剛度，從而達到減小路基變形的目的。施工時可根據設計確定的過渡段長度與路堤和橋臺剛度的差值來調整鋼筋材料的布置間距和位置，使路橋過渡段軌道下部結構的剛度變化平緩，達到提高路橋間軌道平順的目的。使用這種方法，可使路橋分界處的臺階式跳躍沉降變成連續的斜坡式沉降。

2.碎石類材料填筑法

使用強度高、變形小的優質材料（如碎石類填料）進行過渡段的填筑。該法是最常用的一種處理措施，幾乎在各國的鐵路設計規范中均推薦此方案。該方案的設計意圖明確，材料性質可靠、易控制，剛度與變形均勻過渡。可能存在的問題是橋臺背窄小空間的壓實質量不易得到保證，相對較重的質量引起地基的沉降也較大。使用輕型力學性能較好的材料（如人工氣泡混合土等）填筑路橋過渡段是近年來國內外研究、開發和應用的一種減輕結構物自重的工藝方法。該法可顯著減少橋臺背填料自身的壓縮變形、對地基的豎向加載作用及對橋臺結構的水平壓力，使填土對地基變形的影響減小，并可與地基處理進行綜合考慮，降低地基處理的費用、減小地基處理的范圍和縮短施工工期。

3.過渡板法

這種方法是在路橋過渡段范圍內的路基填土上現澆一塊鋼筋混凝土厚板，將其一端支撐在剛性基礎上，另一端可簡支于枕梁上。過渡板可水平放置，也可傾斜布置。利用鋼筋混凝土厚板的抗彎模量來增加軌道剛度，從而達到減小橋臺與路堤的剛度匹配和豎向不均勻沉降的目的。使用這種方法有利于軌道剛度的均勻過渡，但不能減少路堤及路基沉降，必須配以其他措施才能有效控制由此引起的軌面彎折變形。另外，由于列車速度快、荷載大，過渡板的設計必須有足夠的長度和厚度，以免在使用過程中折斷而不利于更換。

4.增加路基側軌道豎向剛度法

這種方法是通過提高軌道的豎向剛度來減緩路橋過渡段鋼軌剛度的變化率，但不能解決由于路橋間沉降差引起的軌面彎折問題。具體處理時可通過調整軌枕長度和間距來提高軌道剛度，即在過渡段范圍內，使用逐步增長的超長軌枕和減小軌枕間距來實現軌道剛度的逐步過渡；也可通過增大軌排抗彎模量來增加軌道剛度，比如在過渡范圍內，在基本軌內外側增加類似于護輪軌的縱向鋼軌，以增加軌道縱向剛度；還可通過加厚道床來提高軌道剛度，即在過渡段范圍內逐漸增加道床厚度，使軌道剛度逐步變化。還可以選擇在過渡段較軟一側，增大軌道的豎向剛度。

三、結語

在路橋過渡段的處理中，問題復雜，影響因素眾多，在制訂過渡段處理方案時，必須針對不同的影響因素和產生的原因，采取不同的加固方法，有的放矢地進行處理。在閱讀大量參考文獻的過程中，發現雖然對路橋過渡段的研究時間久，工作量大，但仍然存在很多問題： 1）德國、法國一般不采用加筋土的過渡段結構形式，秦沈線施工中由于受耳墻式橋臺的影響，加筋土碾壓困難，難以充分發揮土工格柵的作用，取消土工格柵的處理方法。因此，在過渡段的應用有待進一步研究；2）很多研究都說明可以借鑒日本經驗，通過調整橋梁一側的軌道剛度來降低沉降差異，但均沒有說明具體的方法。結合我段實際情況，針對路橋過渡段病害成因進行整治。