鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)橋梁沉降變形控制技術(shù)

【摘要】本文首先從理論上探討了橋梁沉降原因、沉降變形機(jī)理， 然后論述客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)各種過(guò)渡段設(shè)計(jì)施工過(guò)程中采取的相應(yīng)的技術(shù)措施，以此來(lái)控制過(guò)渡段沉降差異，滿(mǎn)足客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)運(yùn)營(yíng)中高速行車(chē)的安全性和舒適性。

【關(guān)鍵詞】過(guò)渡段；推導(dǎo)；分析；控制

引言

客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)以安全、舒適、可靠、高速為前提，這些均要求構(gòu)成客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)方面的高品質(zhì)、高可靠性、高性能性。客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)同一般鐵路線(xiàn)路一樣，是由不同特點(diǎn)和性質(zhì)的橋、隧、涵、路基等結(jié)構(gòu)物組成。由于組成客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的橋、隧、涵、路基等結(jié)構(gòu)物在材料、強(qiáng)度、剛度、變形等方面存在差異，勢(shì)必會(huì)引起線(xiàn)路的不平順。線(xiàn)路的不平順有結(jié)構(gòu)不平順、附加不平順、動(dòng)不平順，結(jié)構(gòu)不平順和附加不平順兩種為靜不平順。結(jié)構(gòu)不平順指軌道結(jié)構(gòu)及部件固有的不平順，如鋼軌軌面工藝不平順、鋪軌引起的不平順、接頭不平順、車(chē)輪不圓順等方面；附加不平順指在運(yùn)行過(guò)程中形成的不平順，如軌面磨耗、踏面掉塊、墊層破損等；而動(dòng)不平順是指軌道彈性不均勻和軌下基礎(chǔ)彈性不勻，如扣件失效、道砟板結(jié)、道床不均勻、枕下支承失效、路基沉降不均勻以及路基與橋臺(tái)、路基與隨道間、路基與涵洞間及橋墩與橋臺(tái)等的彈性不均勻。橋梁、隧道、涵洞等結(jié)構(gòu)物與路基相連接地段一般稱(chēng)過(guò)渡段，而控制過(guò)渡段因彈性不均勻引起的沉降差異是確保客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)安全、平穩(wěn)、舒適的主要研究?jī)?nèi)容之一。

一、沉降觀測(cè)分析方法

（一）、沉降原理

影響路基沉降的因素有自然因素和人為因素兩種。自然因素包括地基土的應(yīng)力、地基及填料壓縮性、滲透性、地基壓縮層厚度、地下水位等；而人為因素包括處理方法、施工質(zhì)量、填料選擇、荷載等級(jí)、加載方式及觀測(cè)過(guò)程受天氣、濕度、溫度、人員素質(zhì)、儀器精度影響等。路基沉降主要表現(xiàn)在地基基礎(chǔ)和路基本體填料沉降兩方面，沉降觀測(cè)則以基床底層、基床表層和基床以下路堤的沉降觀測(cè)為主。就路基沉降形成過(guò)程而言，路基沉降則由路基填土壓實(shí)下沉、荷載的作用，致路基累積沉降變形，即稱(chēng)為路基施工后沉降。為了控制路基的沉降，滿(mǎn)足工后沉降值的要求，根據(jù)各工點(diǎn)的結(jié)構(gòu)部位、地基條件、地質(zhì)情況、填土高度及釆取的技術(shù)措施，進(jìn)行沉降觀測(cè)。

（二）、沉降預(yù)測(cè)方法

當(dāng)前，預(yù)測(cè)方法有以下三類(lèi)：（1）分層總和法。根據(jù)沉降和時(shí)間的關(guān)系，利用較簡(jiǎn)化的固結(jié)公式計(jì)算固結(jié)度，預(yù)測(cè)沉降發(fā)展規(guī)律或趨勢(shì)，并釆用分層總和法計(jì)算最終沉降量。 （2）數(shù)值計(jì)算法。根據(jù)土體的各種結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)三軸試驗(yàn)和單向固結(jié)試驗(yàn)，計(jì)算最終沉降量及其發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)。（3）推算計(jì)算法。為根據(jù)各階段的觀測(cè)資料，釆用曲線(xiàn)預(yù)測(cè)擬合法、灰色預(yù)測(cè)法等較新的預(yù)測(cè)方法，推算與時(shí)間有關(guān)沉降發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)，確定最終沉降量。

二、過(guò)渡段施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（一）、填筑工藝流程

圖1填筑流程

（二）、填筑工序

圖2所示為橋臺(tái)過(guò)渡段填筑工序示意圖。

A：澆筑承臺(tái)缺□砼、砌筑砼滲水板

B：過(guò)渡段1、過(guò)渡段2分層同步填筑

C：同步填筑滲水板，續(xù)填至基床底層頂部

圖2

（三）、填筑方案及壓實(shí)

路堤與橋臺(tái)過(guò)渡段采用級(jí)配碎石填筑，截面為正梯形，級(jí)配碎石填筑拌合、運(yùn)輸方法都與基床表層的級(jí)配碎石填筑相同。一般部位采用平地機(jī)進(jìn)行攤鋪，對(duì)于臺(tái)后邊角和錐坡體部位等不適合采用平地機(jī)，則采用輕型壓路機(jī)和沖擊夯進(jìn)行聯(lián)合碾壓，以達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于橋臺(tái)填筑層的高度需嚴(yán)格控制，不能憑目測(cè)，一般做法是在橋臺(tái)和橋背上用油漆劃線(xiàn)，以控制每次攤鋪厚度不大于30cm，且每次壓實(shí)的最小厚度必須不小于15cm，在填筑碾壓的同實(shí)，需做好壓實(shí)層的路拱坡面，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，無(wú)論在施工中還是在運(yùn)營(yíng)中無(wú)不能出現(xiàn)積水現(xiàn)象。

級(jí)配碎石填筑時(shí)，先用挖掘機(jī)或人工刷去與路基段連接處的松土，以寬度不小于1.2m的臺(tái)階開(kāi)挖并對(duì)開(kāi)挖出的平臺(tái)進(jìn)行壓實(shí)。路基底地面用振動(dòng)碾壓機(jī)碾壓密實(shí)；橋臺(tái)后背基坑分層填筑級(jí)配碎石并壓實(shí)。過(guò)渡段范圍內(nèi)路堤與其前后連接的路堤和橋臺(tái)錐體作為一個(gè)整體來(lái)看待，不能分別施工，要進(jìn)度、同步施工，同時(shí)對(duì)過(guò)渡段的碾壓面，需與連接路堤的碾壓面的相同的厚度進(jìn)行填筑。

三、過(guò)渡段沉降觀測(cè)分析

武廣客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)地基多采用了注漿、旋噴樁、粉噴樁等各類(lèi)樁、換填、密實(shí)等多種措施加固處理原地基進(jìn)行，這些加固處理措施的實(shí)施決定了線(xiàn)下路基工程沉降變形的量級(jí)很小，測(cè)量精度要求較高。由于整個(gè)過(guò)程中沉降變形的量級(jí)小，工后沉降的增量也就更小。但由于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)條件、施工環(huán)境、以及操作誤差的影響所造成的系統(tǒng)誤差，與沉降變形增量基本處于同一量級(jí)上，所以現(xiàn)場(chǎng)任何的、輕微的測(cè)量誤差都會(huì)引起觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，引起沉降分析不準(zhǔn)確。

四、過(guò)渡段病害整治技術(shù)

由于影響道床板離縫、滲聚、上拱的因素很多，因此即使設(shè)計(jì)和施工上采取了很多措施，仍難以徹底避免道床板的上拱，在這種情況下就有必要對(duì)道床板上拱處的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。常用的裂縫修補(bǔ)方法有環(huán)氧樹(shù)酯灌注法、表面封閉法、開(kāi)槽嵌塞法、柔性封閉法。

（一）、樹(shù)酯灌注法

環(huán)氧樹(shù)酯和聚氨酯是最常見(jiàn)的裂縫灌注材料。樹(shù)酯材料具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，樹(shù)酯可以灌入到裂縫。環(huán)氧樹(shù)酯灌注法一般適于處理靜止縫和相對(duì)干燥的裂縫；聚氨酯對(duì)于結(jié)構(gòu)表面干濕環(huán)境條件下均可。

（二）、表面封閉法

表面封閉法是最簡(jiǎn)單和最普通的裂縫修補(bǔ)方法。用于修補(bǔ)對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大的靜止裂縫（一般裂縫寬度在0.1 ～ 0.2mm），通過(guò)密封裂縫來(lái)防止水、化學(xué)物質(zhì)和二氧化碳的侵入。如表面聚合物浸入封閉法，可釆用低點(diǎn)度的液態(tài)樹(shù)酯（或表面涂料膠）涂刷到裂縫表面上，或者在水平表面上沿裂縫構(gòu)筑臨時(shí)的堤圍，使樹(shù)酯溢于裂縫表面。

（三）、開(kāi)槽填補(bǔ)法

適用于結(jié)構(gòu)允許開(kāi)槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫，如支承層或橋面混凝土的裂縫。工序?yàn)椋洪_(kāi)槽→涂刷界面處理裝→壓抹聚合物砂漿→養(yǎng)護(hù)。先用鑿子和扁鏟沿裂縫開(kāi)槽，槽深和寬約3～5cm，呈U形，用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理裝，在界面處理膠尚未硬化之前，將拌制好的聚合物水泥砂漿用抹刀壓入槽中，壓實(shí)抹平。

結(jié)束語(yǔ)

采用上述方法和措施，進(jìn)行了過(guò)渡段的沉降變形觀測(cè)，從觀測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)估報(bào)告的結(jié)果表明，沉降變形觀測(cè)數(shù)據(jù)可靠正確，措施合理。無(wú)砟軌道精調(diào)、聯(lián)調(diào)、聯(lián)試，驗(yàn)證了觀測(cè)數(shù)據(jù)的正確性，橋梁后期變形均控制在規(guī)定范圍內(nèi)，保證了客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)旅客的高舒適性和軌道的高平順。沉降變形觀測(cè)結(jié)果能夠反映出整個(gè)過(guò)程中橋梁沉降變形的發(fā)展規(guī)律，為我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)建設(shè)的沉降變形觀測(cè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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