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摘要：高速铁路路涵过渡段在高速列车运行过程中容易出现不均匀沉降或不均匀变形等现象，从而造成过渡段级配碎石断裂和桥头跳车等问题，严重威胁着列车的正常运行。本文对高速铁路路涵过渡段出现的常见病害原因进行了总结，并对路涵过渡段某新型填筑材料进行了介绍。根据目前国内高铁车站内采用的路涵过渡段填筑材料进行经济性对比分析，证明了该新型填筑材料拥有良好的市场价值和开发潜力。
关键词：高速铁路；过渡段；填充材料；经济性分析
根据国家发改委的铁路“十三五”发展规划，我国将在日后形成以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网，而要实现该目标，保证列车的安全平稳运行，必须解决以高速铁路轨道不平顺为主的重要问题[1]。而造成轨道不平顺的重要原因之一就是作为不同构筑物连接路段的铁路过渡段极易由于前后路基的刚度、强度等性质的差异使得铁路路基产生剧烈的动力响应，从而造成严重的不均匀沉降和变形[2]。目前，针对铁路过渡段的处理方式[3-5]一般是控制过渡段形式和路基处理，前者主要通过加强轨道、轨枕等，使得刚度逐步过渡，造价较低，但难以解决轨面弯折问题，后期维修困难；后者主要采用优质材料填筑加固、加筋土加固、过渡板加固等方法，能同时增加路基强度和减小路基变形，缺点是施工不便、造价较高。不同过渡段类型中，尤以路涵过渡段问题较为常见和突出。因此，寻找一种合理高效的高铁路涵过渡段路基处理方法是很有必要性的。
1 路涵过渡段常见病害成因
已有的研究[6，7]表明，导致高速列车在路涵过渡段运行过程中出现级配碎石断裂和桥头跳车现象等现象的病害成因基本分为以下几类：
1）地基沉降。由于桥涵地下水位较高，多为软弱基础，且台后的路基高度一般较高，产生地基应力较大，因此地基容易压缩变形。
2）台背填料影响。一般台背填料的孔隙率大，受荷后其密实度将增大。
3）刚度变化。刚度的突变会造成道路与桥梁间的塑性变形增大。
4）过渡板断裂。过渡板底部脱空后，枕梁及其外路基的沉降小，使得过渡板难以承受上部荷载而断裂。
由上述内容分析可知路涵过渡段的问题主要分为以下动态不平顺和几何不平顺两个方面，即：列车荷载影响较大范围内线路结构抵抗动载变形的能力（轨道综合模量的平顺性过渡控制问题）；刚性涵洞与柔性路基间工后沉降差引起轨面弯折变形的限值问题。高速铁路设计规范[8]中要求，车体振动竖向加速度的舒适性控制标准为，而车体振动加速度和轮轨接触力等指标对于过渡段轨面弯折角变化非常敏感。当角大于某一数值，就可能对舒适性产生严重影响，根据动力学分析的计算数据，列车速度分别为160km/h、250km/h、350km/h时，由路涵结构工后变形不均匀引起的轨面弯折的不平顺限值为。因此，高速铁路路涵过渡段设计的最主要问题而是刚度问题。
2 新型路涵过渡段填筑材料
新型路涵过渡段设计通过采用掺入水泥、粉煤灰的办法来改良级配碎石，提高强度、变形以及抗裂性能，通过人工注浆的方式将掺入水泥、粉煤灰的浆液注入级配碎石中，经过振捣后形成变态级配碎石，提高压实质量，其组成成分如下表1，2[9]：
表1 单位立方米变态浆液中各组份质量[kg]
新型路涵过渡段设计方法可以兼顾现场施工的复杂性和多因素影响的随机性，并且经过实测和数值模拟后可知其高速列车荷载作用下的力学指标符合《高速铁路设计规范》。
3 工程经济分析
3.1 新型路涵过渡段填筑材料与传统材料成本对比
将本文所述的新型路涵过渡段填筑材料与市场上常用的一般砂浆、赤泥基层、二灰碎石、石灰土、水泥稳定碎石等材料价格进行对比，见表3。由表3可得，在不考虑运费且不考虑损耗的情况下，可知新型路涵过渡段填筑材料较大的减少了工程成本，其单方修筑价格将少于常见的几种材料20元以上。
表3 路基填筑材料单位压实成本比较
2）新型路涵过渡段通过掺入水泥、粉煤灰的办法来改良级配碎石和形成变态砂浆，单方修筑成本可节约20元以上，具有良好的经济效益和推广价值，也有利于推进环境友好型工艺的发展。
基金项目：
1.四川省科技支撑计划，高速铁路无砟轨道密集型路隧过渡段设计理论及关键技术研究，2016GZ0338；
2.四川省科技计划项目苗子工程，高速铁路新型路桥（隧）过渡段设计理论及关键技术研究，18MZGC0247；
3.[2018]广深字864号，深圳东站钢结构健康监测系统建设。
参考文献：
[1]杨长卫，张建经，朱浩波，谢晓安.高速铁路路桥（涵）过渡段的新型设计方法研究[J].铁道科学与工程学报，2011，8（05）：6-11.
[2]罗强.高速铁路路桥过渡段动力学特性分析及工程试验研究[D].西南交通大学，2003.
[3]蒋关鲁，房立凤，王智猛.无砟轨道跨涵洞桩板结构路基及过渡段设计[J].铁道标准设计，2009（09）：1-5.
[4]张希.高速铁路路桥过渡段桥头跳车产生原因及处理[J].山西建筑，2008（21）：302-304.
[5]杜嘉俊，沈宇鹏，汪梨园，毛远凤.京沪高速铁路廊坊段路涵过渡段施工控制技术及沉降特征分析[J].铁道建筑，2013（07）：121-123.
[6]代微微.路桥过渡段路基路面常见病害及其防治措施[J].交通标准化，2014，42（09）：73-75.
[7]巴仁基.路桥过渡段路基病害特征与处治对策研究[D].长安大学，2005.
[8]高速铁路设计规范[M]. 北京：中国铁道出版社，2014.
[9]王先斌，童心豪，冯汉卿，杨小虎.高速列车作用下新型路涵过渡段动力特性研究[J].铁道建筑，2018，58（04）：110-112+116.
论文作者:李友平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：路基论文; 高速铁路论文; 平顺论文; 材料论文; 碎石论文; 刚度论文; 列车论文; 《防护工程》2018年第35期论文;