铁路路基过渡段的设计与施工

铁路路基过渡段的设计与施工暂规的规定客运专线设计暂规规定在路堤与桥梁、横向结构物、路堑的连接处应设置过渡段。这是原铁路路基设计规范所没有的内容。设置过渡段的必要性（1）列车高速运行对轨道的平顺性有很高的要求，否则高速运行就不可能实现。路基是轨道的基础，自然对路基的不平顺也必须有严格的限制。路基不平顺有两种形态：1.路基的动态不平顺由于桥梁、涵洞、隧道都是混凝土结构，结构弹性模量，动刚度远大于路基填土。也即轨道基础的动刚度在线路纵向存在很大的差异，从而导致列车通过交界处会对轨道产生冲击，反过来又使列车产生大的振动，造成列车运行条件恶化，车辆、轨道结构寿命降低，并使乘坐舒适度降低。这就是所谓的轨道基础的动态不平顺。产生动态不平顺的原理图2.路基的静态不平顺由于在桥台、涵洞一般有沉降量很小的桩基础或扩大基础，隧道、挖方地段则不是在岩层中就是在土质较好的地层中，沉降量很小，即使有也能在较短的时间内完成。而路基地段，特别是软弱地基地段上的路基工后沉降量较大，而且需要较长的时间才能完成。因此在交界处会产生沉降差，它与列车运行与否没有关系，因此是静态的。即所谓的静态不平顺，几何状态的不平顺。设置过渡段的必要性（2）设置过渡段的必要性（3）由于上述两个原因，在路桥、路涵、路隧，甚至填方与挖方交界的两侧都会存在静态与动态的不平顺，它会导致列车通过交界处会对轨道产生冲击。而且，其严重性随列车运行速度的提高而加重。因此，为了减少铁路线路的不平顺，客运专线路基需要设置一定长度的过渡段。列车通过桥梁时的振动实测1996年京九线上行车速45～60km/h列车通过桥梁时的振动实测1996年京九线下行车速45～60km/h减少过渡段不平顺的措施1.在轨道结构上采取措施增加路基侧的轨道刚度或降低桥梁侧轨道刚度，如铺设长轨枕、铺设护轨、增加桥梁、隧道一侧的轨下弹性等2.在路基结构上采取措施增加路基刚度和减小刚度突变，如采用碎石、改良土等刚性大的材料填筑、铺设大板、土工格室等3.减少路基侧的工后沉降如采用工后沉降小的桩基、复合地基等措施碎石过渡的理论依据目前规范推荐的过渡方式是用碎石代替填土，提高路基侧弹性模量，较少与桥梁、涵洞、路堑之间的模量差异的办法。计算分析结果表明，弯沉值随地基变形模量的增大而减小，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。如果考虑到碎石材料模量的非线性,弯沉值降得还要更明显。路桥过渡段的设置1.原高速暂规的路桥过渡段ahL)7.0(2过渡段的长度：h台后路堤高度（m)a常数3～5m台后20m范围内基床表层级配碎石中可掺入适量水泥。表层以下级配碎石应分层填筑。压实标准与级配如后。路桥过渡段的设置2.现客运专线（250～350km/h）暂规的路桥过渡段1）过渡段长度按下式确定：或20m两者中取大值（延长1倍自由）式中：L—过渡段长度（m）；H—台后路堤高度（m）；h－基床表层厚度（m）；，－－常数（3～5m）。2）台尾过渡段路堤可按以下方式设计：在与桥台连接的20m范围内基床表层的级配碎石内掺入适量的水泥，表层以下以级配碎石分层填筑，与级配碎石连接段用A、B土填筑（见下图）。bahHL)(4ab过渡段级配碎石的级配注：颗粒中针状、片状碎石含量不大于20％；质软、易碎的碎石含量不得超过10％；黏土团及有机物含量不得超过2％。路涵过渡段路堤与横向结构物（立交框构、箱涵等）连接处，应设置过渡段（见下图）。过渡段填料及压实标准同前。横向建筑物顶至轨底高度小于1.5m时，过渡段设置方式同路桥过渡段。横向建筑物顶面以上路堤以及两侧20m范围内基床表层填筑级配碎石并掺入适量水泥。路堤与路堑过渡段1．当路堤与路堑连接处为坚硬岩石时，在路堑一侧应顺原地面纵向开挖台阶，台阶高度为0.6m左右，并应在路堤一侧设置过渡段。其填料和结构形式应满足设计要求。2．当路堤与路堑连接处为软质岩石或土质路堑时，应顺原地面纵向挖成1∶2的坡面，坡面上开挖台阶，台阶高度为0.6m左右。其开挖部分应采用相邻路堤同样填料填筑。a）硬质岩石堤堑过渡方式b）软质岩或土质路堑时堤堑过渡方式1．土质、软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接地段，应设置长度不小于20m的过渡段；2．过渡段应采用渐变厚度的混凝土或掺入适量水泥级配碎石填筑。路堑与隧道过渡段1．应优先安排软土地基地段过渡段路堤的填筑施工。2．过渡段的桥台、涵洞等建筑物的基坑应以混凝土回填或以碎石分层填筑，并用小型振动设备碾压。回填工作必须在隐蔽工程验收合格后才能进行。3．过渡段级配碎石施工与基床表层基本相同。分层填筑压实，每层的压实厚度不应大于30cm，最小压实厚度不宜小于15cm，具体的摊铺厚度及碾压遍数应按工艺试验确定的工艺参数进行控制。每压实层路拱坡面应符合设计要求，无积水现象。过渡段施工的一般要求4．过渡段级配碎石和与其连接段的A、B组填料填层应与相邻的路堤及锥体同时施工，并将过渡段与连接路堤的碾压面按大致相同的水平分层高度同步填筑并均匀压实。在填筑压实过程中，应保证桥台、横向结构物稳定、无损伤。5．路桥过渡段地基采用打入桩、挤密桩等加固时，宜先进行打入桩和挤密桩等施工，再进行桥涵的桩基施工。过渡段施工的一般要求路堤与桥台过渡段施工1．路堤与桥台过渡段填料和结构形式应满足设计要求。基床表层以下级配碎石及台后20m范围内基床表层的级配碎石中应按设计掺适量水泥。加入水泥的级配碎石混合料宜在2h内使用完毕。2．过渡段路堤应与桥台锥体和相邻路堤同步填筑。并将过渡段与连接路堤的碾压面按大致相同的水平分层高度同步填筑并均匀压实。3．桥台后2.0m范围外大型压路机能碾压到的部位应采用大型压路机械碾压，大型压路机碾压不到的部位及在台后2.0m范围内应采用小型振动压实设备进行压实。填料的松铺厚度不宜大于20cm，碾压遍数应通过工艺试验确定。1．横向结构物两端的过渡段填筑必须对称进行，并应与相邻路堤同步施工。2．涵洞顶部两端大型压路机能碾压到的部位，其填筑施工与一般填土施工相同；靠近横向结构物的部位，应平行于横向结构物进行横向碾压。大型压路机碾压时，不得影响结构物的稳定。3．横向结构物的顶部填土厚度小于1m时，不得采用大型振动压路机进行碾压。4．大型压路机碾压不到的部位应用小型振动压实设备分层进行碾压，填料的松铺厚度不宜大于20cm，碾压遍数应通过试验确定。5．加入水泥的级配碎石混合料宜在2h内使用完毕。路堤与横向结构物过渡段填筑压实标准：≥150MPa/m，≥50MPa，孔隙率n＜28％。台后基坑应以混凝土回填或以碎石分层填筑压实。路堤基底原地面用振动碾压实，并使≥60MPa/m。过渡段级配碎石的压实标准30KvdE30K•施工单位每压实一层抽样检验孔隙率各3点，其中距路基两侧填筑级配碎石边线1m处左、右各1点，路基中部1点；•每填高约30cm抽样检验动态变形模量3点，其中1点必须靠近桥台或横向结构物边缘处；•每填高约60cm抽样检验地基系数K30或变形模量Ev22点，其中距路基两侧填筑级配碎石边线2m处1点，路基中部1点。•监理单位按施工单位抽样数量的20%平行检验动态变形模量和孔隙率，但每过渡段各不少于2点，见证全部地基系数K30检验。•路堤与路堑过渡段按设计顺原地面纵向开挖，开挖坡面的纵向坡度及台阶开挖应符合设计要求。每个过渡段施工单位抽样检验3点，监理单位平行检验1点。压实度检验