过渡段施工是高速铁路施工的重要环节, 长期以来“桥头跳车”现象一直困绕着人们, 直接影响列车运营舒适度和安全, 究其原因是路桥过渡段的刚性和柔性的差异沉降所致, 因此路桥过渡段设计与施工就显得尤为重要, 如何结合不同地质情况, 选择适当的填料和合理的施工机械、施工工艺及检测方法, 是过渡段处理成败的关键, 而对路桥过渡段不同处理方法开展试验研究, 进行对比分析, 找出适合于高速铁路路桥过渡段处理的最佳设计方法和施工工艺是高速铁路修建的重要前提之一。
1 高速铁路路桥过渡段施工技术研究的重要性
高速铁路必须以安全, 可靠、舒适为前提, 这些均取决于构成铁路系统各个方面的高品质和高可靠性, 特别是铁路线路的稳定与平顺是必不可少的条件。同时在路基与桥梁的连接处, 一方面会引起轨道刚度的变化;另一方面会影响线路结构的稳定, 甚至危及行车安全。在路基与桥梁之间设置一定长度的过渡段可使轨道的刚度逐渐变化, 并最大限度地减小路基与桥梁之间的沉降差, 减缓线路结构的变形, 保证列车安全、平稳、舒适地运行, 而采用什么样的方法处理路桥过渡段对其效果体现相当重要, 因此开展过渡段的施工技术研究很有必要。
2 过渡段处理方法综述
高速铁路路桥过渡段的处理措施可归纳如下。
(1) 路桥过渡段的处理包含两个方面的问题, 一方面是受列车荷载影响大范围内线路结构抵抗变形的能力, 即轨道综合模量平顺过渡的问题;另一方面是人工结构的刚性桥台与土工结构的柔性路基间沉降差引起轨面弯折的限值问题。这两个方面都对高速列车的运行产生影响, 但产生的原因是各不相同的, 影响的程度也不一样。
(2) 应用加筋土技术处理路桥过渡段具有成本低、取材容易, 布置灵活、施工简便等优点, 值得考虑。设置钢筋混凝土过渡板对路桥间刚度的平顺过渡非常有利, 但必须配合其它处理措施才能解决路桥间沉降差引起的轨面弯折对行车的影响。
(3) 根据铁道线路的构造特点, 路桥过渡段的处理措施可分为三大类, 即:在过渡点较硬一侧, 减小轨道结构的竖向刚度;在过渡点较软一侧, 增大轨道结构的竖向刚度:在过渡点较软一侧, 增大路基基床的竖向刚度值, 减小路基结构的沉降。在高速铁路路桥过渡段的设计时, 这三类方法都应考虑, 综合处理。
3 工程实例分析
京沪高铁专线设计时速为380km/h, 要求路基具有高平顺性、耐久性和高稳定性, 由于不同构筑物的刚度不同以及差异沉降等影响, 过渡段施工是路基施工成败的关键之一。京沪高铁专线过渡段类型主要包括:桥路过渡段、半填半挖横向过渡段、不同岩土组合路基过渡段、路堤路堑过渡段、路堤与横向结构物过渡段、隧路过渡段及桥隧相连地段刚性过渡段等。
3.1 过渡段基地处理
按照设计图纸对过渡段基坑进行开挖, 依据设计原则对横向和纵向台阶断面尺寸不得大于60cm×60cm, 首先用挖机清表, 预留20cm人工清除。根据设计图纸、规范要求及武广公司有关规定, 首先要对过渡段基底进行地质复核和基底承载力检测, 通过试验结果判定地质情况是否与设计图纸相符。对于现场实际地质情况与设计图纸不符的, 要及时通知设计代表做出变更设计。对于路基基床以下±体软弱地段通常采用CFG桩或高压旋喷桩处理正线基底, 并按设计高程清表、设置桩帽和铺设60cm厚的碎石褥垫层, 以确保群桩的整体受力, 处理后的基底经过检测判断是否能满足基底承载力要求。
3.2 过渡段施工工艺
3.2.1 粗粒级配料填筑路桥过渡段
根据过渡段的一部分形式, 作为试验工点, 确定用灰土, 碎石灰土、级配碎石、级配砂砾石四种混合料作为填筑材料。每一层的填筑高度和长度大概分别为:灰土材料, 填筑高度3m, 碎石灰土材料, 填筑高度3.2m, 级配碎石材料, 填筑高度1.8m, 级配砂砾石材料, 填筑高度0.8m。
其施工工艺过程如下。
(1) 分层填筑。
(1) 放线; (2) 画网格; (3) 控制松铺厚度; (4) 控制填料均匀性; (5) 摊铺; (6) 控制填料含水量。
(2) 机械整平。
(1) 粗平; (2) 精平; (3) 集窝处理。
(3) 机械碾压。
精平完成后, 现场技术人员进行检测, 确认填筑层标高及平整度符合要求后才能进行碾压。
(4) 填料检测。
(5) 检修签证。
试验过程中安排技术人员、检测人员记录压路帆的碾压速度、碾压顺序、碾压遍数及压实度检测等情况。当检测数据合格后, 进行高程数据测量, 确定该层压实厚度和填土高度, 得出松铺系数, 然后进行下一步施工。
3.2.2 加筋土处理路桥过渡段
根据过渡段的另一部分形式, 作为试验工点, 设计采用加筋土法来处理路桥间过渡不平顺问题.所用填料等级为角砾土, 加筋材料为单向土工格栅。其中:角砾土属B组粗粒土, 其物理指标为:天然含水量7.2%, 最大干密度2.11g/cm3, 最优含水量6.8%;土工格栅则是具有较高抗拉强度和较低延伸率的一种土工合成材料, 其抗拉强度跟软钢较接近, 能够广泛应用于软土地基、高路堤的加固。
其过渡段施工步骤如下。
土工格栅施工。
(1) 铺设。
土工格栅的铺设沿线路纵向进行, 格栅的长孔方向与线路纵向保持一致。
(2) 搭接和固定。
每幅格栅均须铺平、拉直, 幅与幅之问搭接15cm~25cm, 每隔1m左右用U型钉将相邻的两幅格栅在搭接处与下层土固定在一起。固定时必须使土工格栅与填土密贴。
粗粒土施工。
(1) 上料。
用自卸汽车将粗粒土从取土场运至过渡段附近, 然后用装载机将土铲至已铺好的格栅上, 均匀堆放。
(2) 摊铺、整平。
摊铺前, 应在四周打入钢筋桩, 在桩间按设计虚铺厚度挂上线。
(3) 碾压。
摊铺整平后, 采用BM219DH-3型振动压路机进行碾压。
4 结语
通过对两种方法处理路桥过渡段的研究, 可以得知, 其施工工艺简单、费用较低、对周围环境的影响较小、控制变形的效果显著, 是较为理想的处理路桥过渡段的方法, 建议今后可以推广应用于高速铁路路桥过渡段的处理中。
摘要：本文简要概括了高速铁路在国内外的发展, 着重分析了高速铁路路桥过渡段的重要性和国内外在此问题的处理方法, 以京沪高铁为工程背景, 系统阐述了过渡段的设置类型和技术参数, 提出了适合于高速铁路路桥过渡段处理的粗粒级配料填筑材料和加筋土这两种处理方法。最终得出:这两种方法处理路桥过波段的方法是可行的, 可以推广到高速铁路过渡段处理中。
关键词：高速铁路,过渡段,粗粒级配料,加筋土
参考文献
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