浅析铁路路基与桥梁过渡段病害与处理措施

大连快轨三号线桥梁正线共有14座高架桥部分，正线桥梁地段为双线桥梁，联络线地段为单线桥梁。各种小桥涵10多座，全长总计达11公里多,占全线1/4,经过多年运营维护，轨道维护人员总结了路桥维护经验，在路基与桥梁过渡段，其直观表现形式为路桥过渡段不均匀沉陷，因而造成桥头跳车。因此，只有总结出其破坏模式，分析病害原因，才能找出合适的施工与补救方法来达到病害防治的目的。

二、路桥过渡段病害原因分析

路桥过渡段受高速运行车辆动载的作用时，在桥头处往往会出现振动较大的跳车现象，而桥头跳车的危害性是非常严重的。桥头跳车的危害主要包括有影响行车速度、影响行车安全、增加车辆运营费用、增加了线路养护费用等。要想尽可能的避免桥头跳车危害的出现，就必须对导致路桥过渡段路基路面沉陷的原因进行分析，而导致路桥过渡段路基路面沉陷的最根本的原因在于桥台和路基的刚度存在悬殊的差异，路基填料固结程度较差，强度相对而言较低，要想改善桥台与路基两者的刚度差，使其能均匀变化，就必须找出刚度无法均匀变化的原因。一般造成刚度无法均匀变化的原因有以下的 5 个方面：

1、路基填土达不到设计的要求，因为在施工过程当中，路桥过渡段的位置非常的特殊，往往压路机无法碾压到位，导致桥台后的填料很难压实，致使部分的填土下沉。

2、桥头路堤地基处理不够彻底，往往桥头路堤都位于天然地基上，假如在填土之前处理的不彻底或者未做处理，那么在路堤土重力的作用下将会出现很严重的变形，尤其是原有地基软弱表层处理的不彻底时出现的变形最为严重。

3、填土选料不正确导致填土难以压实，即使施工时压实度全部达到了设计要求，但因运营时路堤土本身的自重和动荷载的作用，也将使路堤填土进一步压缩变形，使得路桥过渡处出现沉降差。

4、桥梁往往因为是控制工程而优先施工，桥梁建成后才开始路基工程的施工，路桥过渡段集中填筑，基本上没有趋于稳定和静置沉降的时间，这就导致了运行后的初期变形严重。

5、造成路桥过度段沉降的原因还包括施工管理问题和施工质量问题。施工时对工期或工序安排不当，以致使路桥过渡区段的填土碾压工作安排在施工工期的尾部，被迫赶工期，不能很好地控制填土压实质量，使得填土本身出现沉降变形。

三、路桥过渡段的处理措施

(一)国外路桥过渡段的处理方法

随着高速铁路的修建并成功的投入运行，国外铁路先进国家在处理线路过渡段方面已有一定的基础，并积累了较丰富的经验，提出了一些经时间检验是可行的技术处理措施。归结起来主要有以下几类。

1、在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖向刚度，减少路基结构的沉降。该类处理方法的主要目的是通过加强路基结构来减少路基与桥台之间在刚度与沉降方面的差异，进而减少路桥间线路的不平顺。具体的处理方法有如下几种：

(1)加筋土法。加筋土法是通过过渡段路基土中埋设一定数量的拉筋材料，形成加筋土路基结构。加筋土不仅能增加路基的强度，而且还能大幅度提高路基的刚度，显著减少路基的变形。通过调整拉筋材料的布置间距和位置，可方便地达到路桥间线路平顺过渡的目的。

(2)土质改性法。土质改性法是运用各种方法对过渡段路基土进行土质改性，以提高填土的强度，降低填土的压缩，增加路基的刚性和减少路基的变形。不同的加固范围和位置可达到不同的处理目的。

(3)碎石材料填筑法。碎石材料填筑法是指使用强度高、变形小的优质材料进行过渡段填筑的方法。该法在实际工程中最为常用。该法设计意图明确，材料性质可靠，易控制，刚度与变形可实现均匀过渡。该法可能存在的问题是桥台背狭小空间的压实质量得不到保证，相对较重的质量引起地基的沉降也较大。

(4)过渡板法。过渡板法是在过渡段范围内路基填土上现浇钢筋混凝土厚板，并使一端支撑在刚性基础上，利用钢筋混凝土厚板的抗弯刚度来增加轨道的刚度。该法在公路系统也得到了广泛的应用，也取得了较好的效果。

2、在过渡段较软一侧，增加轨道的竖向刚度。该类处理方法主要是通过提高轨道竖向刚度来减小路桥间轨道刚度的变化率，它不能解决桥间沉降差引起的轨面弯折问题。具体的处理方法有以下几种：

(1)通过调整轨枕的长度和间距来提高轨道的刚度在过渡范围内，使用逐步增加的超长轨枕和减小的间距可实现轨道刚度的逐步过渡。

(2)通过增加轨排的抗弯模量来增加轨道的刚度。

(3)通过加厚道床的厚度来提高轨道的刚度。道碴是一种强度高、变形小的硬性材料，道床的模量一般比路基基床大。在过渡段范围内逐步增加道床的厚度，减小路基的高度，也可逐步提高轨道的刚度。

3、在过渡段较硬的一侧，通过设置轨下、枕下、道碴橡胶垫块来减小轨道的竖向刚度。

对于桥梁和隧道等刚性结构物上的线路，可通过调整轨下垫板的刚度和设置枕下垫块的方法，使轨道的刚度值与较软的一侧轨道的刚度值相适应。

(二)国内路桥过渡段的处理方法

铁路线路主要由线路上部的轨道结构和线路下部的路基、桥梁、隧道等结构物组成。作为铁路路面的轨道结构又是由不同力学性能的材料组成的，弹性较好，阻尼较大，结构比较松散，由各种因素引起的轨面变形可通过起拨道捣固作业来调整，故我国铁路系统过去对路桥过渡段一直未予重视，路桥过渡段的设计也过于简单和原则，参数指标和技术条件不够明确。在施工过程中，由于路桥过渡段的位置特殊，常使桥台后的填料不易达到最佳压实效果，工后沉降也较大。

与铁路的情况相似，公路的路桥过渡段也有不平顺的问题，严重时会造成路面局部凹陷、错动，影响桥头行车的速度和舒适性，甚至导致交通事故。近年来，随着我国铁路的大量建设经过不断的努力，摸索出了许多有效的技术处理措施，取得了一定的成果。

1、桥头设搭板和枕梁。上置式钢筋混凝土搭板是搭板立面布置的基本形式，它一端支撑在桥台上，另一端简支于枕梁上。搭板既可以水平放置，也可倾斜放置。板厚可均匀，也可渐变。搭板的设计按简支板进行，枕梁按弹性地基梁计算。搭板的长度一般都小于10米，以5-6米最多，个别情况可达15米。

2、粗粒级配料填筑。将级配粗粒料用于过渡段的填筑，无论是铁路系统还是公路系统，都是一种最常用的减小路桥间沉降差的处理方法。路堤与桥台过渡段应采用填筑级配碎石处理，设置采用正梯形。

3、加筋土路基结构。大量的工程表明，使用加筋土路基结构来处理桥台跳车有两大作

用：一是能大大的减小桥背路基的沉降，二是能将桥背土路基与桥台交界处的台阶式跳跃沉降变成连续倾斜式沉降。一般认为，只要是连续倾斜式沉降，且总沉降在4-5cm之内，就不会影响刚性路面的正常使用，就能消除跳车现象。

4、桥头路面结构的改进。从结构上寻找原因，并采取必要的措施加以改进，使路面结构体系逐渐过渡就是一种很好的改进方法。使两个对接的不同的路面体系在抗垂直变形能力上平滑过渡，结构是连续变化的，其综合模量也是渐变的。采用这种方法，可基本消除结构突变的影响。

四、结语

由于路桥过渡段的不均匀沉降与路基条件、荷载条件、环境条件有关，其质量受设计、施工影响，而随着铁路的大量建设，路桥过渡段的病害问题将越来越突显。因此，必须重视其病害问题，在设计和施工阶段积极采取有效措施防止和减缓不均匀沉降的影响。此外，还应该加强路桥建设工程从业人员的岗位培训和专业知识的教育，以提高路桥建设工程从业人员的整体专业技术水平。在施工中，严格按照预定的施工组织计划、施工方案和技术措施，进行精心的管理和操作，全面保证路桥过渡段施工的进度和质量。

根据路桥过渡段路基路面病害的存在问题，找出病害原因，加以重视与科学合理的防治方法，提高建筑质量与施工工艺水平，做好及时的预防与警示工作，使病害程度降到最低，不仅可以使铁路桥梁使用寿命增长，还保障了人民生产生活的安全。

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