高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术

1、高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n设置过渡段的原因设置过渡段的原因 在路基与桥梁连接处，由于路基与桥梁刚度差别很在路基与桥梁连接处，由于路基与桥梁刚度差别很大，一方面引起轨道刚度的变化，另一方面，路基大，一方面引起轨道刚度的变化，另一方面，路基与桥台的沉降也不一致，在桥路过渡点附近极易产与桥台的沉降也不一致，在桥路过渡点附近极易产生沉降差，导致轨面发生弯折。当列车高速通过时，生沉降差，导致轨面发生弯折。当列车高速通过时，必然会增加列车与线路的振动，引起列车与线路结必然会增加列车与线路的振动，引起列车与线路结构的相互作用力的

2、增加，影响线路结构的稳定，甚构的相互作用力的增加，影响线路结构的稳定，甚至危及行车安全。在路基与桥梁之间设置一定长度至危及行车安全。在路基与桥梁之间设置一定长度的过渡段，可使轨道的刚度逐渐变化，并最大限度的过渡段，可使轨道的刚度逐渐变化，并最大限度地减少路基与桥梁之间的沉降差，达到降低列车与地减少路基与桥梁之间的沉降差，达到降低列车与线路的振动，减缓线路结构的变形，保证列车安全、线路的振动，减缓线路结构的变形，保证列车安全、平稳、舒适运行的目的。平稳、舒适运行的目的。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术 高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术道碴道碴路基路基桥台

3、桥台PPPxx(A)(B)高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n路桥过渡段变形不一致的原因路桥过渡段变形不一致的原因 路基与桥梁结构的差异路基与桥梁结构的差异地基条件的差异地基条件的差异 桥台后路堤填料桥台后路堤填料 设计及施工问题设计及施工问题 重桥轻路意识的影响重桥轻路意识的影响 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术位置位置位置位置刚度刚度塑性变形塑性变形桥台桥台路基路基桥台桥台路基路基 (a) 塑性变形塑性变形 (b) 刚度刚度过渡段塑性变形和刚度突变图

4、过渡段塑性变形和刚度突变图 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n路桥过渡段的处理方法路桥过渡段的处理方法 依据系统工程的观点，从结构设计到施工组织，依据系统工程的观点，从结构设计到施工组织，从工期安排到质量检测等方面都采取了措施，从工期安排到质量检测等方面都采取了措施，严格控制轨道的刚度变化和由于沉降不均匀引严格控制轨道的刚度变化和由于沉降不均匀引起的轨面变形（弯折角），以达到线路的平顺起的轨面变形（弯折角），以达到线路的平顺度，保证高速列车安全和平稳运行的目的。度，保证高速列车安全和平稳运行的目的。 高速铁路路基与桥涵过渡

5、段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖向刚度在过渡段较软一侧，增大路基基床的竖向刚度 该类处理方法的主要目的是通过加强路基结构来减少该类处理方法的主要目的是通过加强路基结构来减少路基与桥台之间在刚度与沉降方面的差异，进而减少路基与桥台之间在刚度与沉降方面的差异，进而减少路桥间线路的不平顺，路桥间线路的不平顺， 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n加筋土路堤法加筋土路堤法 加筋土路堤法是在过渡段路堤填料（必要时也可包括地加筋土路堤法是在过渡段路堤填

6、料（必要时也可包括地基）中埋设一定数量的加筋材料，形成加筋土路堤结构。基）中埋设一定数量的加筋材料，形成加筋土路堤结构。加筋土不仅能增加路堤的强度，而且还能大幅度提高路加筋土不仅能增加路堤的强度，而且还能大幅度提高路堤的刚度，显著减少路基的变形。堤的刚度，显著减少路基的变形。 公路部门试验研究表明，使用加筋土路堤结构来处理公路部门试验研究表明，使用加筋土路堤结构来处理桥台跳车有两大作用：一是能大大减小桥背路堤的沉降，桥台跳车有两大作用：一是能大大减小桥背路堤的沉降，二是能将桥背路堤与桥台交界处的台阶式跳跃沉降变成二是能将桥背路堤与桥台交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降。连续斜坡式沉降。

7、高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术 因此，通过调整加筋材料的布置间距和位因此，通过调整加筋材料的布置间距和位置，可方便地达到路桥间线路平顺过渡的目的。置，可方便地达到路桥间线路平顺过渡的目的。（a）所示布置方式的主要作用是加强基床结）所示布置方式的主要作用是加强基床结构，增大基床的刚度，减少机车动荷载引起的构，增大基床的刚度，减少机车动荷载引起的基床变形。（基床变形。（c）所示布置方式既能增大路堤）所示布置方式既能增大路堤基床的刚度，又能减小动载和自重引起的路堤基床的刚度，又能减小动载和自重引起的路堤变形。变形。高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥

8、（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n碎石填料填筑法碎石填料填筑法 碎石填料填筑法是指使用强度高、变形小的碎石填料填筑法是指使用强度高、变形小的优质材料（如碎石类填料）进行过渡段填筑的优质材料（如碎石类填料）进行过渡段填筑的方法。该方法无论是铁路系统还是公路系统，方法。该方法无论是铁路系统还是公路系统，都是一种最常用的减小路桥间沉降差的处理方都是一种最常用的减小路桥间沉降差的处理方法。其设计意图明确，材料性质可靠，易控制，法。其设计意图明确，材料性质可靠，易控制，刚度与变形可实现均匀过渡。该处理方法可能刚度

9、与变形可实现均匀过渡。该处理方法可能存在的问题是桥台台背窄小空间的压实质量不存在的问题是桥台台背窄小空间的压实质量不易得到保证，相对较大的自重引起地基的沉降易得到保证，相对较大的自重引起地基的沉降也较大。也较大。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n使用力学性能较好的轻型材料填筑路桥过渡段使用力学性能较好的轻型材料填筑路桥过渡段是近年来国内外研究、开发和应用的一种减轻是近年来国内外研究、开发和应用的一种减轻结构物自重的方法

10、。该法可显著减少桥台背填结构物自重的方法。该法可显著减少桥台背填料自身的压缩变形、对地基的竖向加载作用料自身的压缩变形、对地基的竖向加载作用 及对桥台结构的水平压力，使路堤对地基变形及对桥台结构的水平压力，使路堤对地基变形的影响减小，并可与地基处理综合运用，可降的影响减小，并可与地基处理综合运用，可降低地基处理的费用，减小地基处理的范围和缩低地基处理的费用，减小地基处理的范围和缩短施工工期。短施工工期。n目前使用的轻型填筑材料有目前使用的轻型填筑材料有EPS（聚苯乙烯泡（聚苯乙烯泡沫塑料）、人工气泡混合土（泡沫水泥砂浆）、沫塑料）、人工气泡混合土（泡沫水泥砂浆）、轻型废弃物、火山灰、粉煤灰、中

11、空构造物等。轻型废弃物、火山灰、粉煤灰、中空构造物等。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n过渡搭板法过渡搭板法 过渡搭板法是在过渡段范围内路堤填料上现过渡搭板法是在过渡段范围内路堤填料上现浇钢筋混凝土厚板，并使一端支撑在刚性基础浇钢筋混凝土厚板，并使一端支撑在刚性基础（桥台）上，利用钢筋混凝土厚板的抗弯刚度（桥台）上，利用钢筋混凝土厚板的抗弯刚度来增加轨道的刚度。该法在公路系统得到了最来增加轨道的刚度。该法在公路系统得到了最为广泛的应用，也取得了较好的效果。为广泛的应用，也取得了较好的效果。高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术

12、n若将其用于高速铁路路桥过渡段时，必须注意若将其用于高速铁路路桥过渡段时，必须注意以下问题：以下问题： 过渡段的范围较大，列车的质量很大，速过渡段的范围较大，列车的质量很大，速度很快，而板底的支撑条件不确定，结构受力度很快，而板底的支撑条件不确定，结构受力情况非常复杂，一旦破损，更换将极为困难。情况非常复杂，一旦破损，更换将极为困难。 该处理方法对轨道刚度的增加较显著，但该处理方法对轨道刚度的增加较显著，但不能减小路堤地基的变形，必须配以其他处理不能减小路堤地基的变形，必须配以其他处理措施才能有效地控制由此引起的轨面弯折。措施才能有效地控制由此引起的轨面弯折。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术

13、高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n在过渡段较软一侧，增大轨道的竖在过渡段较软一侧，增大轨道的竖向刚度向刚度n通过调整轨枕的长度和间距来提高轨道的刚度通过调整轨枕的长度和间距来提高轨道的刚度 n通过增大轨排的抗弯模量来增加轨道的刚度通过增大轨排的抗弯模量来增加轨道的刚度n通过增加道床厚度来提高轨道的刚度。通过增加道床厚度来提高轨道的刚度。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n在过渡段较

14、硬的一侧，减小轨道的竖向刚度在过渡段较硬的一侧，减小轨道的竖向刚度 对于桥梁和隧道等刚性结构物上的线路，可通过调整对于桥梁和隧道等刚性结构物上的线路，可通过调整轨下垫板的刚度和设置枕下垫块（无碴）的方法，使轨下垫板的刚度和设置枕下垫块（无碴）的方法，使轨道的刚度值与较软的一侧轨道的刚度值相适应。垫轨道的刚度值与较软的一侧轨道的刚度值相适应。垫板（块）的刚度参数可通过室内试验、计算及现场测板（块）的刚度参数可通过室内试验、计算及现场测试确定。对于有碴轨道结构，列车荷载的动力作用常试确定。对于有碴轨道结构，列车荷载的动力作用常使道碴发生磨损粉化。为了解决这个问题，日本在高使道碴发生磨损粉化。为了解

15、决这个问题，日本在高速铁路的刚性结构与道碴间铺设了一层厚约速铁路的刚性结构与道碴间铺设了一层厚约25 mm的的橡胶垫。该层橡胶垫可降低轨道的竖向刚度，减小路橡胶垫。该层橡胶垫可降低轨道的竖向刚度，减小路桥间轨道的刚度差。桥间轨道的刚度差。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n路桥过渡段分析与设置路桥过渡段分析与设置 路桥过渡段的处理有两方面的问题：路桥过渡段的处理有两方面的问题：n一方面是受到列车荷载影响较大的范围内（基一方面是受到列车荷载影响较大的范围内（基床部分）线路结构抵抗变形能力差异的问题，床部分）线路结构抵抗变形能

16、力差异的问题，即轨道刚度平顺过渡的问题；另即轨道刚度平顺过渡的问题；另n一方面是人工结构的刚性桥台与土工结构的柔一方面是人工结构的刚性桥台与土工结构的柔性路堤基间工后沉降差引起轨面弯折的限值问性路堤基间工后沉降差引起轨面弯折的限值问题。题。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术 铁道线路的变形主要由轨道结构、路堤本身及地基土铁道线路的变形主要由轨道结构、路堤本身及地基土层的变形三部分组成。轨道结构和路堤基基床的变形层的变形三部分组成。轨道结构和路堤基基床的变形主要由动载引起，静载作用产生的沉降主要发生在路主要由动载引起，静载作

17、用产生的沉降主要发生在路堤下部及地基土层。由于铁路线路结构构造上的特殊堤下部及地基土层。由于铁路线路结构构造上的特殊性，动载引起的轨面变形是不可避免的。通过对轨道性，动载引起的轨面变形是不可避免的。通过对轨道结构的合理设计及路堤基床的强化处理，可将变形控结构的合理设计及路堤基床的强化处理，可将变形控制在比较低的水平，以保证轨面的平顺，满足高速行制在比较低的水平，以保证轨面的平顺，满足高速行车的要求。对于路堤土工结构物，上部建筑及自重载车的要求。对于路堤土工结构物，上部建筑及自重载荷作用所产生的沉降占线路总变形的很大部分，数值荷作用所产生的沉降占线路总变形的很大部分，数值也较大。路桥过渡段存在的

18、较大沉降差会引起轨面弯也较大。路桥过渡段存在的较大沉降差会引起轨面弯折，严重时将影响高速铁路的安全平稳运行。折，严重时将影响高速铁路的安全平稳运行。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术 路桥过渡段路堤的变形控制，主要需考虑两个问题：路桥过渡段路堤的变形控制，主要需考虑两个问题：将桥背土路基与桥台交界处的错落式沉降变成连续将桥背土路基与桥台交界处的错落式沉降变成连续的斜坡式沉降；严格控制过渡段线路的轨面弯折变的斜坡式沉降；严格控制过渡段线路的轨面弯折变形，使之满足高速行车的要求。对于第一个问题，采形，使之满足高速行车的要求。对

19、于第一个问题，采用诸如碎石类材料倾斜填筑、加筋土路堤结构、钢筋用诸如碎石类材料倾斜填筑、加筋土路堤结构、钢筋混凝土过渡板等处理措施一般就能较好地解决。对于混凝土过渡板等处理措施一般就能较好地解决。对于第二个问题，就目前的条件而言，只能根据列车第二个问题，就目前的条件而言，只能根据列车/线路线路系统的分析理论，建立路桥过渡段的振动分析模型，系统的分析理论，建立路桥过渡段的振动分析模型，进行全面系统的动力学计算。进行全面系统的动力学计算。 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过

20、渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n高速铁路路桥过渡段合理长度的设置高速铁路路桥过渡段合理长度的设置 理论上，列车以理论上，列车以350km/h高速通过时，过渡段高速通过时，过渡段长度大于长度大于1520m后，各项指标的变化就非常后，各项指标的变化就非常微小了，再继续增加过渡段的长度，几乎无任微小了，再继续增加过渡段的长度，几乎无任何作用。何作用。 1.52.5的弯折角可得过渡段长度为的弯折角可得过渡段长度为2033m 高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术n高速铁路路桥过渡段的设置高速铁路路桥过渡段的设置 路桥过

21、渡段长度的确定路桥过渡段长度的确定 过渡断长度按式（3-1）确定： L=2（h -0.7）+ A (3-1) 式中：L 过渡段长度（m） h 桥台后路堤高度（m） A 常数35m高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥（涵）过渡段处理技术高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术n过渡段处理措施：日本和德国通常采用级配碎过渡段处理措施：日本和德国通常采用级配碎石或级配砂砾石掺入石或级配砂砾石掺入3左右的水泥填筑的处左右的水泥填筑的处理方法；对于过渡段沿线路纵向的几何布置型理方法；对于过渡段沿线路纵向的几何布置型式，日本、法国和德国多采用上窄下宽的正梯式，日本、

22、法国和德国多采用上窄下宽的正梯形。秦沈客运专线采用了倒梯形。从过渡段刚形。秦沈客运专线采用了倒梯形。从过渡段刚性过渡来看，都能满足要求，但相对来说采用性过渡来看，都能满足要求，但相对来说采用正梯形对桥台稳定和路基施工更为有利。设计正梯形对桥台稳定和路基施工更为有利。设计和施工时应根据桥台和路基的地基条件、高度和施工时应根据桥台和路基的地基条件、高度和施工顺序采用。德国和法国高速铁路一般不和施工顺序采用。德国和法国高速铁路一般不主张采用加筋土过渡段结构型式。主张采用加筋土过渡段结构型式。高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术n设计咨询时法国提供高速铁路的路桥过渡段形设计咨询时法国提供高速铁路的路桥过渡

23、段形式为靠近桥台式为靠近桥台20m范围内的基床表层级配碎石范围内的基床表层级配碎石中掺入中掺入35的水泥，而且在过渡段的梯形中的水泥，而且在过渡段的梯形中靠桥台一侧设置一个小梯形，小梯形的级配碎靠桥台一侧设置一个小梯形，小梯形的级配碎石中掺入石中掺入35的水泥，使过渡段的刚度曲线的水泥，使过渡段的刚度曲线比较平缓。比较平缓。n参考德国规范，设计和施工中对于桥台后参考德国规范，设计和施工中对于桥台后4倍倍路堤高度且不小于路堤高度且不小于20m长度范围内的路堤，除长度范围内的路堤，除过渡段采用级配碎石掺水泥外，应选择较好填过渡段采用级配碎石掺水泥外，应选择较好填料并加强分层碾压或采取分层铺设加筋材

24、料等料并加强分层碾压或采取分层铺设加筋材料等措施，加强过渡效果。措施，加强过渡效果。高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术台尾过渡段路堤设计台尾过渡段路堤设计 过渡段路堤基床表层应满足要求，并在与桥过渡段路堤基床表层应满足要求，并在与桥台连接的台连接的20m 范围内基床表层的级配碎石内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掺入适量的水泥，表层以下以级配碎石分层填筑筑, 填筑压实标准应满足填筑压实标准应满足K30150MPa/m、Evd50MPa和孔隙率和孔隙率n28%。碎石的级配范。碎石的级配范围应符合下表的规定。围应符合下表的规定。高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术高速铁

25、路路基与桥涵过渡段处理技术表表 碎石级配范围碎石级配范围级级配配编编号号通过筛孔通过筛孔(mm)质量百分率（质量百分率（%）50403025201052.50.50.075110095100609030652050103021021009510060903065205010302103100951005080306520501030210注：颗粒中针状、片状碎石含量不大于注：颗粒中针状、片状碎石含量不大于20%；质软、易破；质软、易破碎的碎石含量不得超过碎的碎石含量不得超过10%；黏土团及有机物含量不得超；黏土团及有机物含量不得超过过2%。高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术n 过渡段桥台基坑应以

26、混凝土回填或以碎过渡段桥台基坑应以混凝土回填或以碎石分层填筑并用小型平板振动机压实。路堤基石分层填筑并用小型平板振动机压实。路堤基底原地面平整后，用振动碾压机碾压密实，并底原地面平整后，用振动碾压机碾压密实，并使使K3060 MPa/m。n 过渡段路堤应与其连接的路堤按一整体同过渡段路堤应与其连接的路堤按一整体同时施工，并将过渡段与连接路堤的碾压面，按时施工，并将过渡段与连接路堤的碾压面，按大致相同的高度进行填筑。级配碎石中，掺入大致相同的高度进行填筑。级配碎石中，掺入适量的水泥，充分振动碾压压实。适量的水泥，充分振动碾压压实。高速铁路路基与桥涵过渡段处理技术n 路堤与横向结构物（立交框构、箱涵等）连路堤与横向结构物（立交框构、箱涵等）连接处，应设置过渡段（见图）。横向建筑物顶接处，应设置过渡段（见图）。横向建筑物顶至轨底高度小于至轨底高度小于1.5m时，横向建