高速鐵路路基與橋梁過渡段病害與處理措施

任聰

中鐵十九局集團第二工程有限公司 遼寧遼陽 111000

高速鐵路給國家經濟建設和人們的出行帶來了極大幫助和實惠，高速鐵路路基與橋梁過渡段線路是整個鐵路的重要部分，但在對高速鐵路的建設中，還是存在著許多問題和通病，橋頭跳車就是目前較為常見的病害之一，出現跳車現象會嚴重影響行車安全。引起橋頭跳車的原因主要是橋臺和臺背填料銜接部分的不均勻沉降。車輛在高速行駛當中遇到橋臺臺背填料沉降時，會產生嚴重的跳車顛簸，問題嚴重的還會引起重大交通事故，直接降低高鐵的通行能力。因此加強對高速鐵路路基與橋梁過渡段線路結構的優化處理，從鐵路的路基與橋梁過渡段線路結構沉降問題出發解決土質問題，使得路基線路的土質強度得到一定程度的提高，減少路基變形或沉降，提高高速鐵路的載重能力和使用周期。

1 高速鐵路橋梁過渡段設置的重要性

由于受個別因素的影響，在高鐵的路基建設方面與橋梁具有一定的高度差，路基變形是造成沉降差最為主要的一個原因，因此，為了保證高鐵的穩定行駛，高鐵設計通過設立過渡段來解決這個問題。建設過渡段，可以減小高鐵路基與橋梁的高度差。采用對過渡段填料進行更大程度上的壓實這一方法。而且在實際運營的過程中，因為動荷載的作用以及自重作用在路堤填土本身上會有相較于其他材料有更為顯著的表現，那么填土會在作用的影響下出現壓縮變形這一現象，這是該現象出現的另一個重要原因。對于過渡段部分來說，橋臺基本上會存在不沉降或者是沉降的情況，其會直接導致出現沉降差。同時在填土的水平土壓力作用上，橋臺前的防護工程就會出現一定程度的水平位移情況，上述存在的位移情況會直接導致路基與橋梁過渡段處產生非常嚴重的路基沉降變形情況。承受架橋機的超重荷載情況分析，相比列車機車的其他方面來講，路基面因架橋機造成的集中荷載情況而產生的問題是比較嚴重的。而且對于鐵路來說，想要最大程度地減少軌下基礎變形情況的出現，那么在一般情況下使用降低荷重這一方式是比較容易實現上述目的的，并在此基礎上進一步減輕列車車體重量。在整理國內外許多研究結果后發現，在實際意義上的架橋的過程之中，路基一般需要承受非常大的超載作用，這會對路基與橋梁的過渡段位置的結構穩定造成較大程度的影響，進而影響列車行駛的穩定，對于列車的安全性具有不利影響。因此，需要嚴格控制列車的負載程度，嚴格按照設計要求或者相關規定來進行，在檢查路基與橋梁的過渡段位置結構施工時一定要細致認真，最大程度地避免因為列車負載不合規定而造成的一系列安全隱患，避免對列車的行駛與運行造成影響，進而產生生命財產方面的損失[1]。

2 鐵路路基與橋梁過渡段病害的原因

2.1 地基土質問題

不同的地區有不同的土地條件，有些土質較硬，而有些土質較軟。在軟土的地基上，不同的質量會有不同的沉降量，高鐵路基和橋梁便會具有一定的沉降差。地基土的性質不同，對于地基上產生沉降的效果也不同。對于密度較低的地基，沉降完成的時間周期比較長，不同物體，完成沉降的時間也不盡相同。高鐵鐵路路基與橋梁由于地基條件問題，產生不同的沉降，形成高度差，導致路橋過渡段線路的變形。因此，在高速鐵路設計的過程中，要對實際施工路段進行考察，了解地基條件相關的因素，并做出相應的技術手段進行處理。

2.2 路基與橋梁結構變形出現差異

高速鐵路的路基與橋梁的結構具有很大的差異，高速鐵路的路基一般是以柔軟為主，而橋梁主要是以剛性為主。柔軟度的不同，導致高速鐵路路基與橋梁之間存在一定的沉降差，勢必導致兩者之間的地勢不平。所以說，路基與橋臺結構的差異是高速鐵路路基與橋梁過渡段線路結構變形不一致的主要原因之一，在當前高速鐵路快速發展的情況下，要對路基與橋臺結構的差異進行多元化處理，減少兩者之間結構的變形差異[2]。

2.3 因路基排水不暢導致的問題

在工程修建好后，因長期承受荷載，會出現細小裂縫，長久會有雨水積水滲入其中，長期過載會導致路基道渣翻漿、過渡段變形、下沉、軌枕擺動懸空等一系列問題，這些都會影響到行車的安全性和鐵路橋梁的使用壽命，危及到人的生命安全。

2.4 路基和橋體之間設計不科學合理

在施工過程中，路基與橋體的性質不同，路基較為柔軟，橋體較為剛硬，因此二者在結合時易出現沉降差，尤其是鐵路路基和橋梁過渡段的銜接部分，是壓力較為集中的部分，所以要特別關注。在過渡段，安全性和穩定性較低，橋臺承載較復雜，橋頭部分會產生較大推力，因此在設計時需要尤其注意這些問題，從根本上保障過渡段的安全。

3 解決高速鐵路路基與橋梁過渡段問題的措施

3.1 選擇合適的填料

在高速鐵路設計與建設中，填料的選擇至關重要，合適的填料會大大的提高高速鐵路的質量，讓高速鐵路的持久性更強。選擇填料的時候，相關負責人要結合當地的實際情況，對于一般的地基，主要選擇強度高、變形小的級配粗粒料，這種材料具有極高的穩定性，適用范圍特別地廣，成為一般高速鐵路建設的標配填料，但是，在地基比較軟的地區，高速鐵路建設主要采用輕型材料，使用輕型材料，可以大大地減少對基地豎直壓力和對橋梁的水平壓力，大大地提高高速鐵路的質量[3]。

3.2 對橋梁過渡段的結構進行合理設計

對于橋梁過渡段變形的問題，可以從以下幾方面來解決。第一，嚴格監測過渡段路基施工；第二，對于橋梁邊界進行連續性對斜坡設計；第三，選擇合理強度對施工材料；第四，合理設計過渡段地基結構，將沉降差控制在5厘米內；合理設計路基結構，選擇合理對施工材料，保證結構達到合理的強度和穩定性。

3.3 施工過程中做到完善的控制

在不同軌下基礎軌道的連接處進行過渡問題的措施大致可以分為兩種。第一，在軌道剛度較小的一側增大路基基床地垂向剛度，以此來降低路基與橋梁之間的沉降差。這種方法實現的基本原理是加強路基的結構，減少高速鐵路路基與橋梁在剛度和沉降量之間的差異。實現的方式主要依靠以下的幾種，通過在高速鐵路路基建設中，在路基中埋設一定數量的拉筋材料，以此加大高速鐵路路基的強度，降低鐵路路基變形的可能性。或者通過對地基的土質進行改善，通過種種的方法加大土質的強度，降低路基與橋梁的沉降量，降低地基變形的可能性。或者通過在高速路基建設過程中用碎石塊對路基進行填充，采用變形小的碎石，比如說氣泡混凝土填料，加大路基的硬度與強度，降低路基與橋梁地位沉降量。也可以采用過渡板法加大軌道的剛度。第二種類型是在軌道剛度較小的一側增大軌道的垂向剛度。這種方法和第一種方法正好相反，第二種方法主要通過增大軌道的垂向剛度以來減少橋梁軌道的剛度。或者通過變軌枕的長度和間距法，在高速鐵路路基與橋梁的過渡段，逐步地增大鐵路路軌之間的長度以此來逐步地實現軌道剛度的過渡。或者通過附加鋼軌法來增大軌道的垂向剛度，在高速鐵路行駛的兩側設加鋼軌，用鋼軌的強度來減少地基地變形，以便增加軌道的剛度。

3.4 加筋土法

在目前我國的鐵路工程建設中，為了解決高速鐵路路基與橋梁過渡段線路結構變形不一致的問題，最常用的方法之一就是加筋土法。所謂加筋土法，就是在鐵路建設過程中，在路基中埋入一定數量的拉筋材料，用來提高路基本身的堅韌程度和抗壓承重能力，從而減少高速鐵路的變形程度，提高其生命周期。對于不同的高速鐵路來說，根據其建設地區地理環境的不同、對自身抗壓承重能力要求程度的不同以及橋梁假設的轉彎程度不同等，需要對拉筋材料的增加數目、增加間隔、拉筋材料的成分進行嚴格的選取和設計，從而使得高速鐵路路基與橋梁過渡段線路的建設能夠達到更高的標準。所以說，使用加筋土法來解決高速鐵路路基與橋梁過渡段線路結構變形不一致的問題已經成為非常重要的處理措施[4]。

3.5 鋼筋混凝土搭板法

在目前我國的鐵路工程建設中，為了解決高速鐵路路基與橋梁過渡段線路結構變形不一致的問題還有非常重要的一個解決方式就是鋼筋混凝土搭板法。所謂鋼筋混凝土搭板法，就是將一個鋼筋混凝土搭板的兩端分別置于枕梁和剛性基礎上，從而增強高速鐵路路基與橋梁過渡段線路的剛度。鋼筋混凝土搭板法的設計是可以多元化的，這主要是因為鋼筋混凝土搭板可以隨意地調整放置方式和鋼筋混凝土搭板的厚度等，這就使得施工人員可以根據不同高速鐵路建設路段的需要來自主靈活的對鋼筋混凝土搭板進行選擇，從而在最大程度上減輕高速鐵路路基與橋梁過渡段線路的承載重量以及水平推動力。所以說，使用鋼筋混凝土搭板法來解決高速鐵路路基與橋梁過渡段線路結構變形不一致的問題已經成為非常重要的處理措施[5]。

3.6 利用排水固結法

排水固結法是指軟土地基在附加荷載的作用下，使孔隙水慢慢地排出來，使孔隙慢慢地變小，從而固結變形。同時，在孔隙水慢慢流失的時候，會增加土的有效應力，也會增加地基地抗剪強度，并且還會提高沉降的速率。所以，在對高速公路路基過渡段施工時采用排水固結法會降低土中的含水量，也可以提高地基承載力和邊坡的穩定性[6]。

4 高速鐵路養護維修工作

4.1 填土碾壓后進行養護工作

在填土碾壓之后進行養護工作是非常重要的，可以進行灑水和覆蓋的方式，要保持材料的濕度。并且在做好養護工作的時候，也要做好管理工作，工作人員要仔細地做好填土碾壓的數據記錄和實際情況。

4.2 利用地質雷達圖像識別技術

地質雷達在檢測高鐵路基軌道板及底座板裂損、脫空、路基含水、下沉等方面效果是明顯的，地質雷達法是利用超高頻電磁波反射原理（106HZ-109HZ）來探測地下淺層地質構造的地球物理方法。是一種高分辨率探測技術。當路基中存在病害時路基結構層的成層性和連續性遭到破壞，在地質雷達檢測圖像上可形成同相軸不連續。由于高鐵路基深度要求不大，并具有很好的成層性，因此地質雷達是一種有效的高鐵路基病害普查方法。利用地質雷達法檢測高鐵路基可指導工務部門對鐵路路基養護維修工作[7-8]。

5 結語

經濟的發展促進了中國交通事業的發展，高速鐵路作為中國現如今出行的主要方式，其速度快、穩定性強的特點深受人們的歡迎，為了帶給人們更加舒適的出行體驗，做好高速鐵路建設工作至關重要。建設過程中，各相關單位要明確認識到影響路基與橋梁結構變形差異的因素，針對具體問題，采取對應措施，結合施工經驗和現代化手段，對現有施工技術進行優化，在保障項目建設質量的基礎上，提高高速鐵路建設的社會效益和經濟效益。