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高鐵路基與橋梁過渡段病害機理及處理技術

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高鐵路基與橋梁過渡段病害機理及處理技術

發布日期:2019-10-14 作者:寧夏華固 點擊:

1.高鐵路基與橋梁過渡段病害機理

路基的剛性同橋臺相比差別較大,兩者在使用材料、受力結構、性能特性等方面大不相同,加之高鐵列車的運行時速較快,其在高速運行時所產生的動荷載、沖擊力較大,一旦在設計環節考慮不周,或在施工作業中質量把控不嚴,又或是在維養時處置不當,極易致使路橋過渡區域因剛柔過渡處理不到位,產生沉降不均,形成臺階,造成“橋頭跳車”,威脅高鐵列車的安全高速平穩運行。因此,在高鐵的建設過程中,須對路橋過渡段處理技術予以科學選取,并對其作業質量全方位嚴加管控,多方共保高鐵的建設質量。

2.高鐵路基與橋梁過渡段處理技術

2.1級配粗粒料填筑

級配粗粒料填筑是當前應用最多的路橋過渡段處理方式之一,其主要是利用填筑或換填剛性較強的粗粒料,并將其分層壓實,來降低地基的可壓縮性,提高地基剛性,縮小地基與橋臺間的沉降差,從而減少不均勻沉降。通常選擇高強、低變形的材料如級配碎石、砂礫石等作為填料,按照正梯形結構形式予以分層填筑壓實。在處理過程中,需對所用填料嚴格篩選,對其規格、粒徑、含水量等嚴加把控,并按設計規范要求控制好松鋪厚度、碾壓參數、壓實度等重要參數,以保證作業質量。

2.2設置橋頭搭板

于橋頭位置設置適宜尺寸、結構形式的鋼筋砼搭板,可很好的減輕因列車通過對過渡段區域所帶來的沖擊影響,在橋梁同路基間生成剛柔漸變過渡,減輕沉降不均情況。搭板須設置于橋頭同路基之間,一頭由橋臺支撐一頭置于枕梁或地基之上,可均厚亦可漸變,可平放亦可斜置。板長、板寬、板厚、安置形式等須依據實際需求考慮橋臺與地基間剛性差異與行車沖擊震動影響具體設計,在施工時需嚴格遵循設計要求著重把控其結構、尺寸、砼與鋼筋質量等滿足要求。

2.3加筋土復合地基處理

于地基強度與剛性較差的區域,為避免路橋過渡段沉降超標,并使沉降呈連續漸變過渡,可于相應區域內埋置適當規格、數量的加筋材料(如土工格柵、土工布等),再填以滿足設計標準、規范要求的合格填料,依照過渡段填筑碾壓工藝予以規范化施工,形成加筋土結構制成復合地基,即可很好的提升路橋過渡段整體結構性能,使沉降變化呈線性過渡,減少不均勻沉降。在施做時需著重關注加筋材料的規格、質量、布設間距、搭接寬度以及填筑材料的質量、碾壓參數等,并對整個作業流程予以重點把控。

2.4樁體復合地基處理

樁體復合地基即采用樁體與樁間土等形成組合協同分擔荷載以提升地基性能,分為散體材料樁(樁體所用材料自身無法粘聚,須利用四周土體圍箍成樁)復合地基(如碎石樁、石灰樁等)與粘結材料樁(樁體可自粘聚)復合地基(分為水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁等柔性樁與CFG樁、管樁等(半)剛性樁)兩大類。其主要是利用樁體可起到一定程度的擠密充實、加快固結、集中應力、置換增強、墊層散力、加筋穩固等效用,再輔以預壓處理,通過樁體與樁間土(褥墊層)的共同分擔,即可很好的起到增強地基承荷能力、減少壓縮沉降的效用。在應用于路橋過渡段處理時,應結合荷載受力等綜合選取適宜的加固形式施以針對性設計,在施工時應嚴格遵循設計規范要求進行規范化作業,保證所用材料、施工流程、作業參數等滿足要求,切不可大意。

2.5輕型材料填筑

對于臺背等部位因其空間狹窄,常規設備作業受限而小型設備作業效果又無法保證,如若填筑級配粗粒料會因其自重較大而增加豎向荷載引起沉降增大,且會對橋臺結構施以較大的水平應力。因此,可選擇EPS、氣泡混合輕質土等輕型材料予以填筑處理。因輕型材料的自重較輕且性能較好,不僅能夠很好的滿足應力需求,而且能夠減少填料對地基的變形影響,縮減所需處理深度與處理范圍,減輕沉降變形,于近年來應用愈加廣泛。

2.6布置中空構筑物

對于路橋過渡段區域土質較差的情況,為減少填筑物自重產生的豎向荷載降低沉降變形,除可采取輕型材料填筑外,還可于路橋過渡區域內布置中空構筑物來達到減重增強的效果,可很好的控制沉降變形。在進行項目設計時,須依據現場實際選取適宜的結構形式、尺寸規格,較為常見的有箱型涵或波紋管等。

2.7土質改良處理

所謂土質改良處理即是通過機械致密(強夯法、振沖法等)、預壓加固(堆載預壓、真空預壓等)、摻合其它材料(堿液法、單液硅化法)等多種處理方式來對原有軟弱地基予以加固、改良處理,使其力學性能得以顯著提升,有效改善原有地基承荷能力差、剛性弱、變形量大等不利情況,以達到降低壓縮沉降的目的。在實際應用時須依據項目建設需求,結合原有地質條件,予以綜合考量,制定適宜的處理方案。在施工作業中,需按照相應工藝流程、設計參數、標準規范等嚴格組織施工。

2.8調整軌道剛度

除上述多種處理方式外,還可通過加強路基部分軌道剛度或降低橋梁部分軌道剛度的方式,來減小橋梁與路基過渡區域的軌道剛度差,使路橋過渡段軌道實現剛度的線性漸變,從而有助于減少過渡段區域的不均勻沉降,保障列車運行平穩。

3.結語

路基與橋梁過渡段區域的施工處理,作為整個高鐵建設項目的關鍵控制點,須項目的參建各方均給予高度重視,并在項目建設之中協同努力、互相監督,通過科學合理的選用一種或多種適宜處理方式,并在施做過程中嚴格規范化施工,實現路橋過渡區域的平順過渡,為高鐵列車的平穩、安全、高速運營奠定基礎。

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