亢曉斌

(中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司， 陜西 西安 710000)

1 工程概況

西安北至機(jī)場城際軌道項目（CK2+277～AK12+820.1）段全長10.5km，線路途經(jīng)了西安市未央?yún)^(qū)、經(jīng)開區(qū)、西咸新區(qū)秦漢新城及空港新城主要功能區(qū)塊，連接了兩個主要交通樞紐點-西安北客站及西安咸陽國際機(jī)場，為西咸一體化主客流走廊。本項目是關(guān)中城市群城際網(wǎng)的組成部分。在西安北客站與西安北至銅川城際鐵路通道換乘；在機(jī)場預(yù)留向西延伸條件，與機(jī)場至法門寺城際及閻良至咸陽機(jī)場城際有效銜接，共同形成大運量、全覆蓋的城際鐵路網(wǎng)絡(luò)。文章以此工程為例，對高速鐵路路基和橋梁過渡段施工技術(shù)進(jìn)行分析和探討。

2 過渡段施工易出現(xiàn)的問題

2.1 路基變形對施工的影響

橋梁過渡段施工的過程中會出現(xiàn)路基變形的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致工程出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。路基變形主要與施工的填料有關(guān)，填料的孔隙越小，路基變形情況就越小。由于本次施工選取的填料是土，所以在進(jìn)行填料施工以后，因為填料之間的空隙比較大，經(jīng)過碾壓后縫隙變小，出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，使過渡段與其他施工區(qū)域會形成沉降差。除此之外，因為過渡段的施工區(qū)域狹小，碾壓設(shè)備難以經(jīng)過，所以碾壓的效果較差，使填料的密實度不能達(dá)到施工要求[1]。即便施工方采取其它措施將填料的密實度達(dá)到工程要求，但是由于填料自身的性質(zhì)和其它外部因素的影響，導(dǎo)致填土出現(xiàn)壓縮變形的現(xiàn)象，在橋臺施工時，由于其地質(zhì)結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，所以不會出現(xiàn)沉降，這樣一來，就會使過渡段與橋臺的沉降差更大。此外，橋臺的防護(hù)措施由于受水平土壓力的影響，會發(fā)生位移現(xiàn)象，橋臺的位移也會對過渡段的基礎(chǔ)產(chǎn)生一定的影響。

2.2 過渡段超負(fù)荷運行

橋梁過渡段所承受的架橋機(jī)荷載量較路面承受的荷載量要大很多。以32m預(yù)應(yīng)力混凝土梁的荷載量來說，每一片混凝土梁自身重量為111.37t，當(dāng)架橋機(jī)對該梁進(jìn)行施工的過程中，機(jī)車所需要承受的荷載量為417t，其中前輪的荷載量為265t，后軸組的荷載量為152t，機(jī)車的加載長度為21m。在高速鐵路建設(shè)的過程中，為了避免或減少出現(xiàn)基礎(chǔ)變形情況，一般都會將列車的荷載量和列車自身的重量降低以解決變形問題。比如說意大利ETR500型號的高速列車，列車的重量為72t，列車的加載長度為20.8m，德國ICE型號的高速列車，列車的重量為78.2t，列車的加載長度為20.8m。從這些數(shù)據(jù)可以看出過渡段會對路面基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的荷載量。

2.3 路基排水性能差

在橋梁過渡段施工后會產(chǎn)生一些裂縫，在受到雨水沖刷、列車荷載后，會使裂縫的縫隙加大，破壞過渡段的排水系統(tǒng)，使積水不能及時排出，從而使過渡段內(nèi)出現(xiàn)路基沉降、軌枕不穩(wěn)定、線路等部件出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞的不利影響。

3 鐵路路基與橋梁之間設(shè)置過渡段的設(shè)計方案

由于工程的需要，在鐵路路基與橋梁之間必須要設(shè)置過渡段來確保工程符合設(shè)計要求。采取何種設(shè)計方案來保證過渡段的平穩(wěn)運行是這次施工的重難點。設(shè)計方案在制定的過程中要結(jié)合工程的實際情況來進(jìn)行。在制定好合適的施工方案后，還要嚴(yán)格控制施工的質(zhì)量和工程的進(jìn)度，確保工程能夠滿足設(shè)計要求。如果軌道的剛度和沉降差都沒有達(dá)到設(shè)計要求，那么就會導(dǎo)致軌道出現(xiàn)變形的情況，對高速列車在運行安全產(chǎn)生較大的影響。

通過對以上情況的分析，可以得出，如果鐵路路基與橋梁之間出現(xiàn)沉降差，就要設(shè)置過渡段來解決，設(shè)置過渡段可以控制好軌道的剛度，避免由于剛度不符合要求而出現(xiàn)軌道變形的現(xiàn)象。

在進(jìn)行剛度調(diào)整的過程中，要在鐵路路基與橋梁過渡段較軟的一側(cè)軌道進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時通過調(diào)整軌枕的長度和每相鄰兩個軌枕之間的距離來增大路基基床和軌道的豎向剛度；可以通過提高道床的厚度來改變軌道的剛度；通過采取這些方法來增強(qiáng)軌道的剛度，避免出現(xiàn)軌道變形的現(xiàn)象，從而保證高度列車平穩(wěn)、安全運行[2]。

4 橋梁過渡段施工的具體方法

在本次橋梁過渡段施工的過程中，主要有以下過渡段：橋臺與路堤之間的過渡段、箱形橋與路堤之間的過渡段、涵洞與路堤之間的過渡段等。由于過渡段較多，形式不同，所以就會提高施工的難度，為了保證施工的質(zhì)量還要加強(qiáng)對施工過程中的監(jiān)督力度。在過渡段基床表層進(jìn)行施工的過程中，選取的主要的原材料是級配碎石，此外還要向碎石中加入5%水泥進(jìn)行均勻攪拌，基床表層以下的區(qū)域施工選取的主要原材料為級配碎石，此外還要向碎石中加入3%水泥均勻攪拌，基坑回填施工時原材料全部選取級配碎石進(jìn)行填筑。

4.1 橋臺與路堤之間的過渡段施工

在橋臺與路堤之間的過渡段施工的過程中，一般會通過過渡段的長度計算公式來進(jìn)行計算，見式（1）。

式（1）中：L-過渡段長度，且 L必須要＞20m；a-常數(shù)，通過軌道的形式來確定；H-路堤的高度；h-鐵路路基的厚度；n-常數(shù)，取值范圍在2～5之間。

在對過渡段路基基床表層進(jìn)行填充時，主要填充級配碎石，并在級配碎石中加入5%的水泥均勻攪拌。對基床表層的部位進(jìn)行填充時，主要填充的也是級配碎石，需要在級配碎石中加入3%的水泥均勻攪拌，填充施工完成后還要對其進(jìn)行碾壓作業(yè)，路基的碾壓系數(shù)K30≥150MPa/m。

在過渡段施工的同時還要進(jìn)行路基施工，在橋臺過渡段碾壓施工時，由于施工區(qū)域狹小，大型碾壓設(shè)備難以通過，所以需要選取小型振動碾壓機(jī)來進(jìn)行壓實作業(yè)。在進(jìn)行填充時要確保碎石的密實度能夠滿足設(shè)計要求，為排水施工打下基礎(chǔ)。具體的施工示意圖如圖1所示。

圖1 橋梁橋臺與路堤過渡段施工示意圖

4.2 路堤與橫向結(jié)構(gòu)物之間的過渡段施工

在路堤與橫向結(jié)構(gòu)物之間的過渡段進(jìn)行施工時，一般會選取倒梯形的形式進(jìn)行施工，該過渡段的長度計算公式和橋臺與路堤的計算公式相同。

（1）在橫向結(jié)構(gòu)物頂部位置與鐵路路基的距離必須要保證≤1.0m，在該過渡段施工的過程中，要在橫向結(jié)構(gòu)物周圍20m的范圍內(nèi)進(jìn)行基床表層填充，填充的主要材料為級配碎石，并在級配碎石內(nèi)加入5%水泥均勻攪拌，在基床表層以下區(qū)域施工時，填充的主要材料為級配碎石，要向級配碎石內(nèi)加入3%的水泥均勻攪拌，具體施工示意圖如圖2所示。

圖2 路堤與橫向結(jié)構(gòu)物處過渡段施工示意圖

（2）當(dāng)過渡段出現(xiàn)斜交的情況時，必須要利用含有3%水泥的級配碎石進(jìn)行填充作業(yè)，然后再利用過渡段來減小路堤與橫向結(jié)構(gòu)物之間的剛度差，確保高速列車平穩(wěn)運行。

（3）在對基坑進(jìn)行填充作業(yè)后，還要采用碾壓設(shè)備對其進(jìn)行密實度碾壓作業(yè)，確保填充物的密實度能夠滿足施工要求。填充物的密實度要達(dá)到Evd≥30MPa的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）在鐵路路基與橫向構(gòu)筑物的過渡段之間，要加強(qiáng)對該過渡段軌道橫向剛度的調(diào)整，確保高速列車的平穩(wěn)運行和鐵軌的安全建設(shè)。具體的施工示意圖如圖3所示。

4 對路基沉降進(jìn)行監(jiān)測和質(zhì)量評估

在進(jìn)行橋梁過渡段施工的過程中還要對鐵路路基的沉降進(jìn)行監(jiān)測，確保施工質(zhì)量。監(jiān)測采取在路基面埋設(shè)觀測樁和沉降板的方法進(jìn)行，如果對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估后，發(fā)現(xiàn)實際的沉降值與設(shè)計的沉降值有明顯偏差時，就要通過對基床頂部構(gòu)建樁板結(jié)構(gòu)和對基底進(jìn)行注漿作業(yè)的方法控制沉降。具體的監(jiān)測表如表1所示。

圖3 路堤與橫向結(jié)構(gòu)物過渡段施工示意圖

表1 過渡段路基位移監(jiān)測表

在對過渡段沉降監(jiān)測的過程中，需要設(shè)置水準(zhǔn)基點來對沉降的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗，并選取一個穩(wěn)定的沉降點作為參考依據(jù)。在進(jìn)行監(jiān)測之前還要對監(jiān)測設(shè)備和儀器進(jìn)行檢測和維修工作，并對檢修做好記錄工作。在本次工程完成后，通過對過渡段沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出高速鐵路路基和橋梁過渡段的施工質(zhì)量都能滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)束語

綜上所述，在高速鐵路路基和橋梁過渡段施工時，由于路基和橋梁剛度之間的差值比較大，使軌道剛度的變化也比較大。特別是在列車高速通行的過程中，會使用線路和列車的振動加大，進(jìn)而使線路結(jié)構(gòu)和列車之間的相互作用力變大，從而對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響。文章以實際工程為例，對高速鐵路路基和橋梁過渡段施工技術(shù)進(jìn)行了分析，取得了良好的施工效果，達(dá)到了預(yù)期要求，值得類似工程借鑒和參考。

[1]張玉芝，杜彥良，孫寶臣.季節(jié)性凍土地區(qū)高速鐵路路橋過渡段路基變形特征分析[J].中國鐵道科學(xué)，2016（01）：39-45.

[2]翟婉明，趙春發(fā)，夏禾，等.高速鐵路基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)動態(tài)性能演變及服役安全的基礎(chǔ)科學(xué)問題[J].中國科學(xué):技術(shù)科學(xué)，2014（07）：645-660.