万迪伟

（江西省交通设计院，江西 南昌330002）

框架桥顶进工程路桥过渡段的处理措施

万迪伟

（江西省交通设计院，江西 南昌330002）

目前，对既有线提速改造是我国铁路发展的主要方向之一，提速改造在我国起步时间不长，有许多新技术和新问题需要解决，就既有线新建桥涵工程来说，路桥过渡段问题是确保线路平顺的一个难题。结合胶济线 K311+597框架桥顶进工程的施工，对路桥过渡段的关键问题进行了分析，提出了相应的工程处理措施。

提速改造地段；框架桥；路桥过渡段；处理措施

0 前 言

铁路既有线提速改造是我国目前铁路发展的主要方向之一，对缓解我国目前铁路运输紧张状况，提高铁路客、货运输效率，具有十分积极的意义，其不同于传统的新建铁路建设，又加上在我国起步较晚，尚无大量成功经验可供借鉴。对既有铁路的提速，其有关的技术要求和技术标准也相应提高。

胶济线电化提速改造工程是继京秦线之后，我国铁路跨越式发展的又一条通过技改提速目标为时速200km的线路。目前，胶济线电化改造工程正在紧张进行，因此，在既有胶济线新建桥涵施工中，探讨合理的施工技术，经济、合理地进行施工是确保列车安全运行的基础，也是满足提速后列车的安全舒适运行的需要。

1 工程概况

胶济线k311+597框架桥是为309国道改建穿越胶济铁路而设，设计2-13.5m两孔连续框架下穿立交桥，公路与铁路夹角71°，框架桥轴线长11.25m，每端设1.59m的悬臂，每侧边墙长度14.72m，框架顶板厚0.8m，底板厚1.2m，总高度7.9m。桥上为胶济线上下行双线铁路，缓和曲线地段，线路坡度 I=+0.0054。设计活载：铁路：JQS标准活载；公路：汽车－超 20级，挂车－120级。框架桥基底置于粉砂岩上，地基允许承载力[σ]=400kPa,框架设计基底应力 σ＝120kPa。该立交桥处既有线间距 4.1m，线间距预留电气化提速改造条件为4.4m。施工时，采用纵挑横抬法加固线路，顶法施工。该立交桥工程于2004年6月开工，2004年9月底竣工。

2 路桥过渡段对轨道平顺性的影响

无论是既有线还是新建铁路,都存在一个桥上轨道与土路基轨道如何相连接的问题。由于桥上和路基两种类型轨道的轨下支承条件不同,其轨下基础乃至轨道整体的刚度及其变形就不会相同, 一方面路桥结构的刚度差异极大，会引起轨道刚度的变化；另一方面，路桥结构的工后沉降也不一致，会导致轨面发生弯折变形。当高速列车从一种轨道驶向另一种轨道时,将会使得轮轨间的动力作用增大,导致轨道状态恶化,影响行车的平稳性和安全性。如果轨道折角幅值变大,上述危害将更加强烈,并且随行车速度的提高而加剧。

世界各国在发展高速铁路技术的过程中，都非常关注过渡段的不平顺问题。开展了不平顺的产生机理及工程处理措施等方面的研究，讨论了结构物的变形与行车安全舒适性的关系，并制定了有关的技术标准。有关研究[1]认为：

（1）、轨道折角效应显著路桥过渡段轨道平顺性状态如何,对列车通过时的轮轨相互作用动力学性能的影响十分敏感。而且是折角幅值越大,其影响就越大。可见,折角起控制作用。

（2）、列车速度效应明显列车快速通过路桥过渡段时,只要过渡段轨道处于平顺状态,则其各项动力学性能均很平稳,几乎没什么变化;然而,一旦出现轨道折角不平顺,则其各项指标的速度效应将十分明显,并且随折角幅值的变大而剧增。可见,速度受制于折角。

（3）、路桥过渡段轨道折角容许限值通过仿真计算、综合分析和性能评价认为,一般是车体垂向加速度和路基基床表面压力两项指标起重要作用。相应于最高速度,提出高速铁路路桥过渡段轨道折角容许限值如下:当 V=160km/h时,α≤6‰；当V=250km/h时,α≤3‰；当V=350km/h时,α≤2‰ 。

3 路桥过渡段的处理原则和形式

轨道静态不平顺可以通过线路维修消除，但动态不平顺就不那么容易消除了。因此，为了确保高速列车的运行安全和平稳舒适，在既有线提速建设中也必须考虑消除轨道结构与轨下基础的刚度突变。由于框架桥是钢筋混凝土整体结构，其综合刚度基本上决定于混凝土的模量，其数量级高达105kg/cm2，而路基模量一般在102kg/cm2的数量级，相差千倍以上。不采取刚度过渡措施，显然不能适应高速铁路的运行要求。

根据铁路线路的构造特点，路桥过渡段的处理措施可综合考虑以下三种方法[2]：①在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖向刚度值，减少路基结构物的工后沉降；②在过渡段较软一侧，增大轨道结构的竖向刚度；③在过渡段较硬一侧，减少轨道结构的竖向刚度。

框架桥路桥过渡段不平顺的实质原因是路桥间结构体系的突变。通过改进桥头线路结构的形式，可显著改善两个对接的性质完全不同的线路结构体系在抗垂直变形能力方面的巨大差异。

为了使刚度突变地段的弯折角控制在较小范围内，一般采用通过路基段刚度的办法，即采用粗颗粒材料填筑过渡段。这种处理措施在工程中应用最广泛，各国高速铁路路基设计规范均推荐此方案。粗颗粒材料的厚度与路基面弹性变形的关系可采用 Boussinesq理论按双层地基弯沉计算方法进行初步分析。计算结果表明，弯沉值随地基变形模量的增大而减少，随上层（级配碎石）厚度增加而降低。当级配碎石层厚度在60～80cm时，弯沉值在3～4mm之间。当碎石层厚度超过300cm时，弯沉值可控制在1.5mm以内。

上述分析说明，采取改变填料性质减少路基部分沉降，缓和路桥之间的动力不平顺是可行的，但是有一定的限度。为了更好地减小不平顺，采用搭板是可以采取的措施之一，但必须配合其它处理措施才能解决工后沉降引起的轨面弯折变形对行车的影响。另外，加筋土技术是一种比较成熟的现代土工加固技术，具有成本低、取材容易、布置灵活、施工简便等优点，也可采用【1】。

4 框架桥路桥过渡段的施工情况

在既有线上将旅客列车的行车速度提高到200km/h，正确评价桥梁结构的适应性，采取什么样的工程措施来保证高速行车条件下桥梁结构的安全性以及旅客列车的安全性和舒适性是至关重要的。一般来说，既有的整体性好的框构涵和涵洞能满足提速要求。鉴于胶济线 2005年即将建成200km/h的电气化提速线，我们在该框架桥施工中，有目的的进行了路桥过渡段施工技术的探讨，使用级配碎石夯填路桥过渡段。具体施工情况为：

框架桥顶进就位后，立即组织夯填级配碎石。首先对框架外侧下部土体进行夯实；然后，参照《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》，在框架外侧框架顶标高线以下2.5～3.0m、长度不小于4.0m，宽度为框架边墙长度范围内夯填级配碎石。级配碎石采用胶济线电化改造施工基床用级配碎石配合比进行配合，其压实标准符合地基系数(K30)不小于150Mpa/m 和孔隙率(n)不大于20%的要求。

本框架桥主体工程现在已经竣工近三个月，施工经历了高温多雨季节，经线路养护部门的精心养护和观测，线路路基工后沉降量为 3～5cm，小于桥台台后过渡段路基工后沉降不应大于8cm的规定，且明显小于未用级配碎石处理框架桥工程工后沉降量的 2～4倍。经数次轨检车检测均未发生3级振幅，线路平顺度较好【1-2】。

5 结论

在保证行车安全的前提下，寻求经济、便捷、能达到相应提速目标桥涵标准规范要求的施工方案，是解决提速改造铁路新建桥涵工程的主要原则，有些施工方法在理论上可行，但真正用于既有线上施工却不一定可行，本文介绍的工程处理措施是根据有关胶济线电化改造工程的施工和本框架桥的实践提出的，其方案到底是否完全可行，是否经济合理，还有待于进一步的跟踪调查研究。

[1]王其昌，蔡成标,等.高速铁路路桥过渡段轨道折角限值的分析[J].铁道学报，1998，(6)：109～113.

[2]王其昌主编. 高速铁路土木工程[M]. 成都：西南交通大学出版社，1999.

(责任编校：何俊华)

TU3

A

1673-2219（2010）08-0047-02

2010－03－20

万迪伟（1978－），男，江西南昌人，工程师，主要研究方向为勘探设计。