- 路橋過渡段不均勻沉降原因及解決措施
引言
在鐵道工程中,路橋過渡段是一項很重要的工程,他直接影響行車的平穩和安全。路橋過渡段是路基和橋梁的過渡結構。是實現路基剛性平穩過渡的關鍵部位。且由于橋臺為線路縱向剛度突變的區域,列車在經過過渡段時會對橋臺或其過渡段產生較大的沖擊作用力,這種沖擊作用力導致過渡段內產生道碴翻漿、路基下沉變形。當路基與橋梁之間的沉降差積累到一定程度會使列車通過時對線路產生較大的附加動力作用,導致軌面發生彎折,從而造成路橋過渡段軌道結構的破壞;所以必須采取有效措施將其不平順性控制在一定范圍之內,保證列車的最大的經濟效益和社會效益。
1 沉降差產生的原因
路橋過渡段沉陷的根本原因是由于路基與橋臺的剛度差異懸殊,路基填料固結程度差,強度相對較低,而橋臺的剛度較大,那么要改善二者的剛度差,使橋臺一路基的剛度均勻漸變。就需要首先找出過渡段剛度不能均勻漸變的主要原因,下面是產生這種情況的主要原因:
1.1 重橋梁輕路基的意識 在我們國家的鐵路系統當中以前一直都沒有重視鐵路路橋過渡段的處理,而設計及施工過程中的重橋梁輕路基的意識也嚴重影響了路橋過渡段的施工質量。在以往鐵路建設的過程中,橋梁工程不僅建設規模巨大,投放的財力物力也比較大,而且有時還是保證線路正常通車的關鍵。在施工過程中,經常是路基和橋梁分家,重橋梁卻輕路基。橋梁通常作為控制工程優先施工,路基工程一般是橋梁建成后施工,路橋過渡段集中填筑,幾乎沒有靜置沉降和趨于穩定的時間,導致運行后的初期沉降變形較大。從而使路橋過渡段的施工質量成為整個過程中的薄弱環節。
1.2 橋臺與路基結構差異的原因 橋臺與路基本身所用的材料不同,路基一般是柔性的,但橋臺卻是剛性的,因此兩者的剛度、自重、強度、變形模量及壓縮模量等都不同。正是因為橋臺和路基在結構上的這種差異,決定了它們的豎向位移、塑性變形等響應在受到動荷載作用時也必然存在著不同。路橋過渡段在外力作用下往往是應力集中的區域,但作為柔性路基和剛性橋臺的結合位,過渡段在結構上又是塑性變形和剛度的突變體。在動荷載作用下,柔性路基和剛性橋臺必然會產生不均勻變形,一般剛性橋臺產生較小的塑性變形,而路基則變形會較大,進而產生沉降差。因此路橋過渡段是影響線路運營的薄弱環節,需要進行嚴格的控制。
1.3 設計及施工原因 以往在設計中沒有把路橋過渡段作為一種結構物來考慮,也沒有較為重視的進行合理設計要求。路橋過渡段的設計意圖往往都過于簡單和原則,參數指標和技術標準有一定的模糊性,基本上還是處于經驗設計階段和探索階段。設計時對路橋過渡段的施工碾壓過程以及橋下的地基處理考慮不夠周全,沒能找到一種合適的樁型進行沉降控制,對填料的要求不嚴格,填料的級配也沒有也沒有嚴格要求。橋臺后排水設計也不嚴密,這些因素都會給施工質量造成嚴重的影響。還有路基填土因施工壓實困難度壓實度達不到設計要求。在施工過程中,由于路橋過渡段的位置特殊,壓路機難以碾壓到位,導致橋臺后的填料不易壓實,造成部分填土下沉,造成不均勻沉降。
1.4 橋后填料選擇的原因 橋臺后路堤填料一般全是用的填土,在施工過程中,由于路橋過渡段處場地有限造成作業面也相對狹小,施工機具的笨重,不能全面的對過渡段進行壓實,加上填料的壓實質量不容易控制,壓料級配的選擇不合理,會導致壓實度達不到設計的要求。即使施工時填料的壓實度達到了設計的要求,但是由于路基填料的易變性和抵抗荷載能力較差,在線路投入運營之后填料還會進一步的壓縮變形,原因是在施工過程中,填料顆粒間的孔隙不可能隨著壓實設備的反復碾壓而完全消除,始終存在一定的空隙。線路投入運營之后在列車反復動荷載及填料自重的靜荷載作用下,還會被繼續壓縮,其空隙率也會繼續減小,還會發生塑性變形,使得路橋過渡處出現沉降差。2 處理措施和方法
2.1 一方面在列車動荷載影響下基床以上部分線路的抵抗變形能力,另一方面是土工結構的柔性路基和人工結構的剛性橋臺之間工后沉降差引起軌面彎折的限值問題。這兩方面對高速列車的運行產生各不相同的不同程度的影響。所以說必須的根據實際情況采取合理的方法來處理它們之間的差異。
2.2 根據鐵道線路的構造特點,路橋過渡段的處理措施可分為三大類,即:第一種:在過渡段較軟一側,增大路基基床的豎向剛度值,減少路基結構物的工后沉降。如加筋土法、土質改性法、碎石填料填筑法(即碎石類材料填筑法)、過渡板法等;第二種:在過渡段較軟一側,增大軌道結構的豎向剛度值。如通過調整軌枕的長度和間距、增大軌排的抗彎模量或增加道床的厚度來提高軌道的剛度;第三種:在過渡段較硬一側,減少軌道結構的豎向剛度。如通過設置軌下、枕下、碴底橡膠墊塊等方法來減小軌道的豎向剛度。
在高速鐵路路橋過渡段的設計時,這三類方法都應考慮,綜合處理。
2.3 不同土壤在相同壓實機具下達到同等壓實度時的壓實變數和松鋪厚度的關系,從試驗結果比較各種土壤的技術指標,選出最適宜的土壤作為填料。由于基層質量不好而引起的干縮比較小。但對于礦質集料粒徑過小,細集料較多的,則容易產生裂縫。
2.4 針對剛柔性的過渡結構,產生軌道不平順,進而對列車產生一些重要的影響。通過改變兩種結構的對接形式,控制二者的沉降差,實現路橋過渡段平滑過渡。
3 施工注意事項
施工過程中要嚴格的按照施工規則進行施工,下面是過渡段施工需要控制的要點及注意事項:
3.1 對路基過渡段進行大面積施工時,應嚴格按照試驗段取得的施工工藝參數進行施工,熟練的掌握一些施工技巧和施工規范?？刂坪霉に嚵鞒獭⑺射伜穸?、表面平整度、施工含水量、壓實遍數、配套機械、填筑速度、檢測方法等。
3.2 施工中要嚴格的按照施工順序進行合理的配料,進行合適的壓實工藝。
3.3 為了控制攤鋪厚度,采用方格網控制填料量。施工過程中要消除粗細集料離析“窩”或“帶”現象。當出現這種現象時,采用人工或機械進行現場摻拌,確保填筑質量,控制填筑標準。嚴禁出現彈簧、松散、起皮等現象發生。
3.4 壓路機碾壓不到位時采用人工沖擊夯夯實,對于質量可疑地段,應視情況增加檢驗的點數,采取適當的措施,控制好邊角壓實質量。
3.5 施工過程中,要配備足夠的人員來加強驗檢測過程控制,從而來縮短檢測時間。在檢測過程中,嚴格按照設計和規范要求進行各項指標檢測,有條不紊的進行。
4 結論
通過上文分析,對路橋過渡段存在的問題有了一個較全面的了解,對施工中采取的必要措施和注意的事項做了系統的總結。但是隨著我國高速鐵路的發展,對路橋過渡段提出了更高的要求。需要控制更多的技術指標,希望在本文的基礎上進一步利用現有的模型軟件,進行模擬預測,進而對路橋過渡段質量控制有更好的效果。
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