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高铁路基与桥梁过渡段病害机理及处理技术

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高铁路基与桥梁过渡段病害机理及处理技术

发布日期:2019-10-14 作者:宁夏华固 点击:

1.高铁路基与桥梁过渡段病害机理

路基的刚性同桥台相比差别较大,两者在使用材料、受力结构、性能特性等方面大不相同,加之高铁列车的运行时速较快,其在高速运行时所产生的动荷载、冲击力较大,一旦在设计环节考虑不周,或在施工作业中质量把控不严,又或是在维养时处置不当,极易致使路桥过渡区域因刚柔过渡处理不到位,产生沉降不均,形成台阶,造成“桥头跳车”,威胁高铁列车的安全高速平稳运行。因此,在高铁的建设过程中,须对路桥过渡段处理技术予以科学选取,并对其作业质量全方位严加管控,多方共保高铁的建设质量。

2.高铁路基与桥梁过渡段处理技术

2.1级配粗粒料填筑

级配粗粒料填筑是当前应用最多的路桥过渡段处理方式之一,其主要是利用填筑或换填刚性较强的粗粒料,并将其分层压实,来降低地基的可压缩性,提高地基刚性,缩小地基与桥台间的沉降差,从而减少不均匀沉降。通常选择高强、低变形的材料如级配碎石、砂砾石等作为填料,按照正梯形结构形式予以分层填筑压实。在处理过程中,需对所用填料严格筛选,对其规格、粒径、含水量等严加把控,并按设计规范要求控制好松铺厚度、碾压参数、压实度等重要参数,以保证作业质量。

2.2设置桥头搭板

于桥头位置设置适宜尺寸、结构形式的钢筋砼搭板,可很好的减轻因列车通过对过渡段区域所带来的冲击影响,在桥梁同路基间生成刚柔渐变过渡,减轻沉降不均情况。搭板须设置于桥头同路基之间,一头由桥台支撑一头置于枕梁或地基之上,可均厚亦可渐变,可平放亦可斜置。板长、板宽、板厚、安置形式等须依据实际需求考虑桥台与地基间刚性差异与行车冲击震动影响具体设计,在施工时需严格遵循设计要求着重把控其结构、尺寸、砼与钢筋质量等满足要求。

2.3加筋土复合地基处理

于地基强度与刚性较差的区域,为避免路桥过渡段沉降超标,并使沉降呈连续渐变过渡,可于相应区域内埋置适当规格、数量的加筋材料(如土工格栅、土工布等),再填以满足设计标准、规范要求的合格填料,依照过渡段填筑碾压工艺予以规范化施工,形成加筋土结构制成复合地基,即可很好的提升路桥过渡段整体结构性能,使沉降变化呈线性过渡,减少不均匀沉降。在施做时需着重关注加筋材料的规格、质量、布设间距、搭接宽度以及填筑材料的质量、碾压参数等,并对整个作业流程予以重点把控。

2.4桩体复合地基处理

桩体复合地基即采用桩体与桩间土等形成组合协同分担荷载以提升地基性能,分为散体材料桩(桩体所用材料自身无法粘聚,须利用四周土体围箍成桩)复合地基(如碎石桩、石灰桩等)与粘结材料桩(桩体可自粘聚)复合地基(分为水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等柔性桩与CFG桩、管桩等(半)刚性桩)两大类。其主要是利用桩体可起到一定程度的挤密充实、加快固结、集中应力、置换增强、垫层散力、加筋稳固等效用,再辅以预压处理,通过桩体与桩间土(褥垫层)的共同分担,即可很好的起到增强地基承荷能力、减少压缩沉降的效用。在应用于路桥过渡段处理时,应结合荷载受力等综合选取适宜的加固形式施以针对性设计,在施工时应严格遵循设计规范要求进行规范化作业,保证所用材料、施工流程、作业参数等满足要求,切不可大意。

2.5轻型材料填筑

对于台背等部位因其空间狭窄,常规设备作业受限而小型设备作业效果又无法保证,如若填筑级配粗粒料会因其自重较大而增加竖向荷载引起沉降增大,且会对桥台结构施以较大的水平应力。因此,可选择EPS、气泡混合轻质土等轻型材料予以填筑处理。因轻型材料的自重较轻且性能较好,不仅能够很好的满足应力需求,而且能够减少填料对地基的变形影响,缩减所需处理深度与处理范围,减轻沉降变形,于近年来应用愈加广泛。

2.6布置中空构筑物

对于路桥过渡段区域土质较差的情况,为减少填筑物自重产生的竖向荷载降低沉降变形,除可采取轻型材料填筑外,还可于路桥过渡区域内布置中空构筑物来达到减重增强的效果,可很好的控制沉降变形。在进行项目设计时,须依据现场实际选取适宜的结构形式、尺寸规格,较为常见的有箱型涵或波纹管等。

2.7土质改良处理

所谓土质改良处理即是通过机械致密(强夯法、振冲法等)、预压加固(堆载预压、真空预压等)、掺合其它材料(碱液法、单液硅化法)等多种处理方式来对原有软弱地基予以加固、改良处理,使其力学性能得以显著提升,有效改善原有地基承荷能力差、刚性弱、变形量大等不利情况,以达到降低压缩沉降的目的。在实际应用时须依据项目建设需求,结合原有地质条件,予以综合考量,制定适宜的处理方案。在施工作业中,需按照相应工艺流程、设计参数、标准规范等严格组织施工。

2.8调整轨道刚度

除上述多种处理方式外,还可通过加强路基部分轨道刚度或降低桥梁部分轨道刚度的方式,来减小桥梁与路基过渡区域的轨道刚度差,使路桥过渡段轨道实现刚度的线性渐变,从而有助于减少过渡段区域的不均匀沉降,保障列车运行平稳。

3.结语

路基与桥梁过渡段区域的施工处理,作为整个高铁建设项目的关键控制点,须项目的参建各方均给予高度重视,并在项目建设之中协同努力、互相监督,通过科学合理的选用一种或多种适宜处理方式,并在施做过程中严格规范化施工,实现路桥过渡区域的平顺过渡,为高铁列车的平稳、安全、高速运营奠定基础。

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