高速铁路路基与桥梁过渡段技术的关系研究

亢晓斌

(中铁十七局集团第二工程有限公司， 陕西 西安 710000)

1 工程概况

西安北至机场城际轨道项目（CK2+277～AK12+820.1）段全长10.5km，线路途经了西安市未央区、经开区、西咸新区秦汉新城及空港新城主要功能区块，连接了两个主要交通枢纽点-西安北客站及西安咸阳国际机场，为西咸一体化主客流走廊。本项目是关中城市群城际网的组成部分。在西安北客站与西安北至铜川城际铁路通道换乘；在机场预留向西延伸条件，与机场至法门寺城际及阎良至咸阳机场城际有效衔接，共同形成大运量、全覆盖的城际铁路网络。文章以此工程为例，对高速铁路路基和桥梁过渡段施工技术进行分析和探讨。

2 过渡段施工易出现的问题

2.1 路基变形对施工的影响

桥梁过渡段施工的过程中会出现路基变形的现象，从而导致工程出现沉降现象。路基变形主要与施工的填料有关，填料的孔隙越小，路基变形情况就越小。由于本次施工选取的填料是土，所以在进行填料施工以后，因为填料之间的空隙比较大，经过碾压后缝隙变小，出现变形的现象，使过渡段与其他施工区域会形成沉降差。除此之外，因为过渡段的施工区域狭小，碾压设备难以经过，所以碾压的效果较差，使填料的密实度不能达到施工要求[1]。即便施工方采取其它措施将填料的密实度达到工程要求，但是由于填料自身的性质和其它外部因素的影响，导致填土出现压缩变形的现象，在桥台施工时，由于其地质结构较稳定，所以不会出现沉降，这样一来，就会使过渡段与桥台的沉降差更大。此外，桥台的防护措施由于受水平土压力的影响，会发生位移现象，桥台的位移也会对过渡段的基础产生一定的影响。

2.2 过渡段超负荷运行

桥梁过渡段所承受的架桥机荷载量较路面承受的荷载量要大很多。以32m预应力混凝土梁的荷载量来说，每一片混凝土梁自身重量为111.37t，当架桥机对该梁进行施工的过程中，机车所需要承受的荷载量为417t，其中前轮的荷载量为265t，后轴组的荷载量为152t，机车的加载长度为21m。在高速铁路建设的过程中，为了避免或减少出现基础变形情况，一般都会将列车的荷载量和列车自身的重量降低以解决变形问题。比如说意大利ETR500型号的高速列车，列车的重量为72t，列车的加载长度为20.8m，德国ICE型号的高速列车，列车的重量为78.2t，列车的加载长度为20.8m。从这些数据可以看出过渡段会对路面基础产生较大的荷载量。

2.3 路基排水性能差

在桥梁过渡段施工后会产生一些裂缝，在受到雨水冲刷、列车荷载后，会使裂缝的缝隙加大，破坏过渡段的排水系统，使积水不能及时排出，从而使过渡段内出现路基沉降、轨枕不稳定、线路等部件出现严重损坏的不利影响。

3 铁路路基与桥梁之间设置过渡段的设计方案

由于工程的需要，在铁路路基与桥梁之间必须要设置过渡段来确保工程符合设计要求。采取何种设计方案来保证过渡段的平稳运行是这次施工的重难点。设计方案在制定的过程中要结合工程的实际情况来进行。在制定好合适的施工方案后，还要严格控制施工的质量和工程的进度，确保工程能够满足设计要求。如果轨道的刚度和沉降差都没有达到设计要求，那么就会导致轨道出现变形的情况，对高速列车在运行安全产生较大的影响。

通过对以上情况的分析，可以得出，如果铁路路基与桥梁之间出现沉降差，就要设置过渡段来解决，设置过渡段可以控制好轨道的刚度，避免由于刚度不符合要求而出现轨道变形的现象。

在进行刚度调整的过程中，要在铁路路基与桥梁过渡段较软的一侧轨道进行调整。调整时通过调整轨枕的长度和每相邻两个轨枕之间的距离来增大路基基床和轨道的竖向刚度；可以通过提高道床的厚度来改变轨道的刚度；通过采取这些方法来增强轨道的刚度，避免出现轨道变形的现象，从而保证高度列车平稳、安全运行[2]。

4 桥梁过渡段施工的具体方法

在本次桥梁过渡段施工的过程中，主要有以下过渡段：桥台与路堤之间的过渡段、箱形桥与路堤之间的过渡段、涵洞与路堤之间的过渡段等。由于过渡段较多，形式不同，所以就会提高施工的难度，为了保证施工的质量还要加强对施工过程中的监督力度。在过渡段基床表层进行施工的过程中，选取的主要的原材料是级配碎石，此外还要向碎石中加入5%水泥进行均匀搅拌，基床表层以下的区域施工选取的主要原材料为级配碎石，此外还要向碎石中加入3%水泥均匀搅拌，基坑回填施工时原材料全部选取级配碎石进行填筑。

4.1 桥台与路堤之间的过渡段施工

在桥台与路堤之间的过渡段施工的过程中，一般会通过过渡段的长度计算公式来进行计算，见式（1）。

式（1）中：L-过渡段长度，且 L必须要＞20m；a-常数，通过轨道的形式来确定；H-路堤的高度；h-铁路路基的厚度；n-常数，取值范围在2～5之间。

在对过渡段路基基床表层进行填充时，主要填充级配碎石，并在级配碎石中加入5%的水泥均匀搅拌。对基床表层的部位进行填充时，主要填充的也是级配碎石，需要在级配碎石中加入3%的水泥均匀搅拌，填充施工完成后还要对其进行碾压作业，路基的碾压系数K30≥150MPa/m。

在过渡段施工的同时还要进行路基施工，在桥台过渡段碾压施工时，由于施工区域狭小，大型碾压设备难以通过，所以需要选取小型振动碾压机来进行压实作业。在进行填充时要确保碎石的密实度能够满足设计要求，为排水施工打下基础。具体的施工示意图如图1所示。

图1 桥梁桥台与路堤过渡段施工示意图

4.2 路堤与横向结构物之间的过渡段施工

在路堤与横向结构物之间的过渡段进行施工时，一般会选取倒梯形的形式进行施工，该过渡段的长度计算公式和桥台与路堤的计算公式相同。

（1）在横向结构物顶部位置与铁路路基的距离必须要保证≤1.0m，在该过渡段施工的过程中，要在横向结构物周围20m的范围内进行基床表层填充，填充的主要材料为级配碎石，并在级配碎石内加入5%水泥均匀搅拌，在基床表层以下区域施工时，填充的主要材料为级配碎石，要向级配碎石内加入3%的水泥均匀搅拌，具体施工示意图如图2所示。

图2 路堤与横向结构物处过渡段施工示意图

（2）当过渡段出现斜交的情况时，必须要利用含有3%水泥的级配碎石进行填充作业，然后再利用过渡段来减小路堤与横向结构物之间的刚度差，确保高速列车平稳运行。

（3）在对基坑进行填充作业后，还要采用碾压设备对其进行密实度碾压作业，确保填充物的密实度能够满足施工要求。填充物的密实度要达到Evd≥30MPa的标准。

（4）在铁路路基与横向构筑物的过渡段之间，要加强对该过渡段轨道横向刚度的调整，确保高速列车的平稳运行和铁轨的安全建设。具体的施工示意图如图3所示。

4 对路基沉降进行监测和质量评估

在进行桥梁过渡段施工的过程中还要对铁路路基的沉降进行监测，确保施工质量。监测采取在路基面埋设观测桩和沉降板的方法进行，如果对监测到的数据进行评估后，发现实际的沉降值与设计的沉降值有明显偏差时，就要通过对基床顶部构建桩板结构和对基底进行注浆作业的方法控制沉降。具体的监测表如表1所示。

图3 路堤与横向结构物过渡段施工示意图

表1 过渡段路基位移监测表

在对过渡段沉降监测的过程中，需要设置水准基点来对沉降的稳定性进行检验，并选取一个稳定的沉降点作为参考依据。在进行监测之前还要对监测设备和仪器进行检测和维修工作，并对检修做好记录工作。在本次工程完成后，通过对过渡段沉降监测数据进行分析，可以得出高速铁路路基和桥梁过渡段的施工质量都能满足设计要求。

5 结束语

综上所述，在高速铁路路基和桥梁过渡段施工时，由于路基和桥梁刚度之间的差值比较大，使轨道刚度的变化也比较大。特别是在列车高速通行的过程中，会使用线路和列车的振动加大，进而使线路结构和列车之间的相互作用力变大，从而对结构稳定性造成影响。文章以实际工程为例，对高速铁路路基和桥梁过渡段施工技术进行了分析，取得了良好的施工效果，达到了预期要求，值得类似工程借鉴和参考。

[1]张玉芝，杜彦良，孙宝臣.季节性冻土地区高速铁路路桥过渡段路基变形特征分析[J].中国铁道科学，2016（01）：39-45.

[2]翟婉明，赵春发，夏禾，等.高速铁路基础结构动态性能演变及服役安全的基础科学问题[J].中国科学:技术科学，2014（07）：645-660.