基于高铁路基与桥梁过渡段病害机理及处理技术探析

发表时间:2021/8/4   来源:《建筑实践》2021年第40卷3月9期   作者: 岳金稳
[导读] 十四五之后,经济水平迅猛发展,我国对交通基础的设施建设提出了更高的要求。
        岳金稳
        天津新亚太工程建设监理有限公司

        摘要:十四五之后,经济水平迅猛发展,我国对交通基础的设施建设提出了更高的要求。另一方面,高铁列车在各个城市得到广泛应用,高铁工程质量的提升对我国交通基础建设发展有重大意义。在高铁铁路施工过程中,由于高铁路路基和桥梁过渡段的特殊性,经常会遇到路基与桥梁施工问题。本文希望通过阐述高铁路基与桥梁过渡段病害机理以及对处理技术做对探析,能够为交通基础工程建设问题处理提供有效建议措施。
关键词:高铁;路基与桥梁;病害机理;处理技术;

        在高铁对施工过程中,因路基和桥梁在衔接过程时施工的技术存在较大差异,因此在遇到高铁路基和桥梁过渡段衔接的时候,需要格外注意,采用恰当的刚度处理技术和施工技术来保证整体施工效果和施工质量。通过让刚度产生过渡性的变化,可以有效保障路基和桥梁之间的平缓,降低沉降差,让列车在行驶过程中旅客乘坐更为舒适,确保列车行驶的安全性。因此在施工过程中,需要严格遵循施工要求,注重设计细节,运用相应技术,确保工程质量,安全高效的进行高铁路基和桥梁过渡段的建设。
        
1  高铁路基与桥梁过渡段病害机理问题
        高铁路基和桥梁过渡段常见一些病害机理的问题,例如:一些路线在较软基土上施工,产生路和桥施工之间的沉降量、沉降差;在设计和施工过程中因为重桥轻路的意识,影响到工程的质量;路基和桥台之间的结构差异导致的沉降也会对后期使用和长期运营产生影响。此外还有施工、设计、工程造价等多方面问题。
1.1  路基变形导致的路基下沉
        铁路路基和桥梁过渡段施工的施工工艺和承载结构均存在差异,加之车辆承载力的影响,因此路基中的水分和空气相较于桥梁过渡段而言更容易排出,也增加了路基变形的概率。另外因为位置的特殊性,在碾压时如果对边缘的处理和质量控制不够,就会产生边缘位置的质量问题。如果这时承载力较大,也会增加沉降率,致使车辆在行驶过程中的安全性受到影响。
1.2  因路基排水不畅导致的问题
        在工程修建好后,因长期承受荷载,会出现细小裂缝,长久会有雨水积水渗入其中,长期过载会导致路基道渣翻浆、过渡段变形、下沉、轨枕摆动悬空等一系列问题,这些都会影响到行车的安全性和铁路桥梁的使用寿命,危及到人的生命安全。
1.3  路基和桥体之间设计不科学合理
        在施工过程中,路基与桥体的性质不同,路基较为柔软,桥体较为刚硬,因此二者在结合时易出现沉降差,尤其是铁路路基和桥梁过渡段的衔接部分,是压力较为集中的部分,所以要特别关注。在过渡段,安全性和稳定性较低,桥台承载较复杂,桥头部分会产生较大推力,因此在设计时需要尤其注意这些问题,从根本上保障过渡段的安全。
        
2  高铁路基与桥梁过渡段病害的处理技术和措施
2.1  对桥梁过渡段的结构进行合理设计
        对于桥梁过渡段变形的问题,可以从以下几方面来解决。第一,严格监测过渡段路基施工;第二,对于桥梁边界进行连续性对斜坡设计;第三,选择合理强度对施工材料;第四,合理设计过渡段地基结构,将沉降差控制在5厘米内;合理设计路基结构,选择合理对施工材料,保证结构达到合理的强度和稳定性。
2.2  在路基和桥梁过渡段较软侧,增大基床刚度
        在面临路基和桥梁过渡段较软的一侧问题时,可采用以下常见处理方法来解决。第一种是选用优质填料构筑法。

在铁路施工建设中,级配碎石填料填筑法因其优势得到广泛应用。该技术采用级配粗粒等强度较高的材料,变形较小,易操作,可有效提升稳定性和工程质量,但花费成本较高。第二种是加筋土法。通过在路基和桥梁过渡段埋设规格数量的加筋材料,按照设计标准选取相应填料,并按照过渡段的碾压工艺进行施工,形成加筋土结构的复合地基,从而提升过渡段路基结构性能,让沉降可以逐渐地过渡,减少不均衡沉降。在操作过程中,要控制和选择好加筋材料规格、数量、布设间距、搭接宽度、填筑材料、碾压参数等,以保障路基处理质量。第三种是应用加固技术,比较常见的是排水固结法和换土法。在实际应用时,要根据土层等状况采用适合的技术。对于软土层,一般来说采用3厘米加固方式,之后用普通施工材料降低路基和桥梁间沉降;对于软土层较厚区域,可通过增大路基高度来提高沉降段路基质量。在搭板过程中要确保恰当的路面刚度、厚度和板面的平整程度,并用逆向坡的方法作为沉降差倾向参考值。在设置锚板时,端桥台台背要与板块垂直,通过水平拉锚的方法纵向滑动面板。一般来说,钢筋之间距离控制在75厘米到80厘米之间,如果垂直状态发生损坏,要绘制和保留边界,从而保证相同到位移方向。在操作过程中也要对路面进行保护,控制好边缘倒角,以免出现面板旋转的情况。第四种方式是土质改良法。土质改良处理的方法是通过强夯法、振冲法等机械致密、堆载预压、真空预压等预压加固,并掺合碱液法、单液硅化法等多种处理办法对较软的地基进行加固和改良处理,提升地基的承载能力,改变刚性差、易变形等不良条件,有效降低沉降的状况。在操作时需要根据项目需求,并结合地质情况综合考虑,来定制恰当的方案。按照工艺流程、设计参数和标准规范严格施工。这种方式可以大大提升土质强度和刚度,并通过降低路基填土的压缩性,避免路基发生变形问题,增强路基承载力。
2.3  在轨道较软侧,增加轨道刚度
        在轨道较软的一侧增加轨道的刚度也是较为常用的处理方式。一般采用两种方式。第一,通过调整轨枕距离和长度。采用较长轨枕、缩短轨道之间的距离,可以有效提升轨道刚度。轨枕长度在变小过程中,轨道支撑面积也随之降低,从而提升轨道刚度。第二,通过加厚道床。通过利用耐压性高的废弃道砟也可以达到提升轨道刚度的作用。在操作过程中要逐渐提升厚度,以免在过渡段的刚性差过大。
2.4  其他处理技术
        除了以上方法之外,还可以采用轻型材料填筑和布置中空构筑物等技术。轻型材料填筑适用于因空间狭窄,常规设备作业在操作时受限制,而采用小型设备又无法达到应有效果的情况。如果用级配粗粒料填筑,会因重量较大加重竖向的荷载,从而增加沉降度和桥台结构的水平应力。解决办法是,可以选用气泡混合轻质土等轻型的材料进行填筑,轻型材料自重较轻并且性能相对较好,可以满足应力需求,不会因填料重量对地基产生变形,另一方面也会减少处理对深度和范围,减少沉降变形,因此被广泛应用。此外,布置中空构筑物对方式也可以很好做到减重增强这一点,能够很好控制沉降的变形情况。在操作时,需要根据现场实际情况选择合适的结构形式、尺寸规格等,比较通用的包括箱型涵、波纹管等。
        
3  结论
        总而言之,高铁路基与桥梁过渡段的问题需要相关人员引起足够重视,需要严格按照工程实际情况定制科学合理的施工计划和措施。在施工时需要充分考虑到对沉降指数、地基刚度等方面,并尽可能减少列车与桥体之间的震动,从而减少结构变形等可能性,从根本上提升列车和桥体稳定性、安全性,保证工程质量,提升高铁运行速度。

参考文献
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