淺談下窯子特大橋中路橋過渡段的施工處理

楊天葆

摘 要：在路基和橋梁之間設置過渡段，可使軌道剛度逐漸變化，并最大限度地減少路基與橋梁之間的沉降差，達到降低列車與線路的振動，減緩線路結構的變形，保證列車安全、平穩、舒適運行的目的。

關鍵詞：路基橋涵過渡段；沉降量；粗粒級配填料；處理措施

1 概述

鐵路的發展必須以安全、可靠、舒適等為前提。它要求構成鐵路系統的各個方面都具有高品質和高可靠性。其中，鐵路線路的穩定與平順是必不可少的條件之一。在路基與橋梁連接處，由于路基與橋梁剛度差別很大，當列車高速通過時，必然會增加列車與線路的振動，引起列車與線路結構的相互作用力的增加，影響線路結構的穩定，甚至危及行車安全。在路基和橋梁之間設置過渡段，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，達到降低列車與線路的振動，減緩線路結構的變形，保證列車安全、平穩、舒適運行的目的。

路基橋涵過渡區段施工是許多城市立交橋、高速公路、高速鐵路建設施工中的重要環節，如何結合不同的地質情況，選擇適當的施工工藝，利用高性能的施工材料，合理的施工機械和可靠的檢測方法是過渡段建設成敗的關鍵點所在。所以對不同路基橋涵過渡區段采取不同的方法進行實驗，分析研究各種路橋建設上結合段的施工工藝，找出路基橋涵過渡區段施工的最佳處理方式對提高路橋施工質量具有重要意義。

下窯子特大橋位于山西省朔州市右玉縣境內，橋址處地形為山前沖積平原，地形整體平坦開闊。本橋為單線曲線橋，橋中心里程為ZDK4+730.5，橋長1602.63m，最高橋墩高24.75m。全橋孔跨布置為1-32m+（32+48+32）m連續梁+7-32m+2-24m+7-32m+2-24m+27-32m。本橋采用T型橋臺，圓端形實體墩，全部采用鉆孔樁基礎。

本橋于3處跨越既有道路，其中在ZDK4+026.45處采用（32+48+32）m連續梁跨越虎山公路，其余兩處采用簡支梁跨越。

2 路基橋涵過渡區段線路結構變形不一致的原因分析

路基橋涵過渡區段受到高速運行車輛動荷載的作用時，在橋頭處往往會出現振動較大的跳車現象，這種現象在鐵路或高速公路的路橋過渡區段都有可能出現。產生這種現象的主要原因有以下幾個方面：

2.1 地基條件原因

在軟土地基上，路基橋涵過渡區段的路基和橋涵的工后沉降量是不同的，因此在路基橋涵過渡區段處必然有沉降差。

路基橋涵過渡區段由于其結構的原因，橋頭路基的填筑高度較大，產生的基礎應力也較高，因此在路基橋涵過渡區段產生的沉降會比其他路段要大一些。在施工期間，雖然經過壓實設備的多次碾壓，但是填充物之間的空隙仍然不可能完全消除。在線路通車以后，在填充物自身重量和車輛荷載的作用下，填充料被壓縮的逐漸失去空隙，因此產生塑性變化，路橋開始變形。當然不同性質的填充物的沉降程度是不相同的，在相同的壓力下，強度較低剛度較小的填充物和強度高剛性大的產生的變形大得多，所以過渡段中要使用剛度高、強度大的材料進行填充。另外，在一般工程的施工中，常常是工程的下部先施工，等到橋臺完工后再進行橋臺路基的填充，但是在一般路段的施工建設中，大部分是路基先完成，過渡段填土的施工工程到工程后期完成。由于趕工期，填土的壓實控制不夠嚴格，造成填土出現沉降變形。因為橋頭路基位置在工程中比較特殊，橋臺在最后填料時常會因為作業面小而使壓實機械無法充分壓實。

路基土的性質及結構不同，所產生的沉降和沉降達到穩定所需要的時間也不同。所以，路基工后沉降是地基造成橋頭跳車的重要成因。

2.2 路基與橋臺結構差異的原因

路基填充料堅固程度比較差且強度較低，在施工建設中需要改變兩者的強度差，使路基和橋臺的剛度能夠均勻變化。我們找到過渡段剛度不能均勻漸變的原因，主要有兩點，第一點是路基填充物壓實難度較大，很難達到施工設計的要求，在施工過程中因為路基橋涵過渡區段在整個工程中的地位比較特殊，壓路機很難壓實到要求的質量，造成部分填土下沉。第二點是橋梁通常被作為控制工程的重要部分有限施工，而路基工程通常是橋梁建成后施工，路基橋涵過渡區段往往被集中填充，幾乎沒有趨于穩定和靜置沉降的時間，造成運行初期沉降巨大。

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，在路基橋涵過渡區段內，當受到動荷載作用時，在剛柔之間必然存在著沉降差。路基橋涵過渡區段由于其剛性不同、自重不同、強度不同，在外力作用下又是應力集中的區域，因此是影響線路運營的薄弱環節。

2.3 橋臺后路堤填料的原因

橋臺后路堤填料一般全是填土。由于施工的原因，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。即使施工時壓實度全部達到了設計的要求，但因運營時路堤填土本身的自重和動荷載的作用，也將使路堤填土進一步壓縮變形，使得路橋過渡處出現沉降差。

橋臺前的防護工程由于受到土壓力的水平作用，將產生一定的水平位移。這一水平位移將會使路橋過渡處的路基出現沉降變形。

路橋過渡處常會產生細小的伸縮裂縫，經過地表水或雨水的滲透后，會使路基填土出現病害，強度降低，產生沉降。或由于水的滲透流動帶走填料中的細顆粒土，使得路橋過渡處出現沉降變形。

2.4 設計及施工原因

設計時對路基橋涵過渡區段的施工考慮不周，對填料不嚴格，橋臺后的排水設計考慮不周，都將影響其施工質量。

施工時對工期或工序安排不當，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。

施工時對路基橋涵過渡區段的回填料不按設計要求填筑，或碾壓厚度超過要求，或壓實度達不到設計要求，都將造成質量缺陷。

施工時碾壓器械配置欠佳，壓實功率不夠，不進行分層次質量檢查，也會使壓實質量達不到控制要求。

2.5 重橋輕路意識的原因

設計和施工中重橋輕路的意識是影響路基橋涵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。橋梁施工中集中了大量精干的工程技術人員，而路基施工都未能投入必要的技術人員。在設計中沒有把路基橋涵過渡區段作為一種結構物來考慮，沒有較為合理的設計要求。在施工過程中路基橋涵過渡區段又是質量控制的薄弱環節。往往在鋪軌架橋時，或正常運營一段時間后，路基橋涵過渡區段的問題才明顯出現。

3 路基橋涵過渡區段的處理方法

3.1 粗粒級配料填筑

使用強度高、變形小的級配粗粒料（如碎石、砂礫石、水泥石灰穩定砂石土、低等級混凝土等）用于路基橋涵過渡區段的填筑，這是一種最常用的減小路橋間沉降差的處理方法。圖1所示為下窯子特大橋路基橋涵過渡區段的處理方法。其施工步驟及方法如下：

圖1 粗粒料填筑過渡段

施工步驟及方法

1.過渡段基底處理：清理表層雜草等。

2.按設計要求挖臺階。

3.拌和水泥級配礦石：檢驗合格的水泥及級配的AB組料。

4.汽車運至施工現場。

5.臺背、基坑回填。

6.過渡段本體分層填筑、碾壓。

7.過渡段基床底層分層填筑、碾壓。

8.養護。

9.質量檢測與驗收 。

清理基坑及壓實：臺后基坑往往是不規則的，一般都偏小，必須按要求的尺寸進行清理。基坑尺寸合格后，應及時進行基底壓實。無法使用壓路機時，可用質量為300～700Kg的小型手推式電動打夯機壓實。壓實合格后，方可正式填筑。

另外常見的處理方法還有：加筋土路基結構、橋頭設搭板與枕梁和增加路基側軌道豎向剛度法。

4 過渡段的處理注意事項

鐵路路基橋涵過渡區段的處理有兩方面的問題：一方面是人工結構的剛性橋臺與土工結構的柔性路基間工后沉降差引起軌面彎折限值問題。另一方面是受到列車荷載影響較大的范圍內（基床以上部分）線路結構抵抗變形能力差異的問題，即軌道綜合模量（剛度）平順過渡的問題；這兩個方面的問題都會對列車的高速運行產生影響，但產生的原因各不相同的，影響程度也不一樣。在制定鐵路路基橋涵過渡區段處理方案時，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。

5 結束語

綜上所述，在路基橋涵過渡區段的處理中，問題復雜，影響因素眾多，我國鐵路建設往往是先橋臺施工后填筑路基，橋臺、涵背等過渡段的填土則放在最后。在這種情況下，路基橋涵間常出現較大的沉降差，不利于線路的穩定。因此，在安排施工計劃時，建議在橋臺涵洞結構完工后，安排過渡段路堤與一般路堤同時施工，使用同等壓實能量的壓實機械將過渡段與一般路堤的碾壓面按大致相同的高度進行填筑碾壓。在橋臺涵洞附近，使用大型機械碾壓有困難時，可改用小型震動壓實機械充分壓實。另外，對于一些路基工后沉降可能較大的工點，應優先安排施工進行靜置預壓處理，以達到降低工程費用和減小工后沉降量的目的。

參考文獻

[1]淺談路基橋涵過渡區段施工技術及防范措施 -科技創新導報，2007，（32）

[2]許家偉.淺談路橋沉降段路基路面施工技術[J].黑龍江科技信息，2011，（07）.